多媒体在高分子教学中的应用
李丽
多媒体在高分子教学中的应用.pdf
（四川学院（南）材料科学与工程大学，材料科学系，北京）
摘要：本文针对传统教学在展示高分子材料的立体结构的不足和近些年来专科中学生实验室经费和面积紧张的现况，探讨了到媒体在高分子化学在应用必要性，并介绍了计算机软件应用于教学的情况、ACD/模拟软件模拟的高分子结构模型。
关键词：多媒体教学计算机软件ACD/
近些年来因为计算机和网路的迅猛发展，借助计算机就能模拟真实物质结构与行为的方式产生了一个全新的领域和热点。网路有好多可借助的免费资源，可为我们提供许多有用的教学资源，并可借助软件开发和成立用于高分子化学教学的多媒体讲义，将制做的软件放在网站上中学生可以很便捷的查阅，有些试验借助ACD/、MP1.0软件开发出交互式试验，模拟分子体系的结构和性能。
借助计算机物理软件可以真实、形象地展示物质的三维结构模型；借助因特网上的物理数据库和物理性能预测软件新合成物质的性质，这对于我们筹建试验、进行科学研究有很大的帮助。
一、多媒体讲义的优势和必要
1.可以实现普通教学未能实现的功能
我们晓得真实的物质结构都是有容积、重量、色彩的三维空间结构，而组成物质内部的分子、原子也有复杂的结构和动态形态。以高分子为例，采用传统教学方法，班主任只能在黑板上的二维空间述说高分子的三维结构，尽管可以利用分子模型，但分子模型不能表现分子的动态形态。
（1）如讲高分子物质结构分为五级结构，板书如下：
高分子结构的内容
高分子结构的内容可分为链结构与集聚态结构两个组成部份[1]：
链结构是指单个分子的结构和形态，又分为短程结构和远程结构——
短程结构属于物理结构，又称一级结构，包括构造和构象；
图1聚合物的一级结构
远程结构包括分子的大小与形态，链的蓬松性及分子在各类环境中所采取的氢键。远程结构又称二级结构，见图2。
2．集聚态结构是指高分子材料整体的内部结构，包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构以及织态结构——前四者描述高分子集聚态中的分子之间是怎样拼凑的，又称五级结构，见图2。
图2高分子的二级和五级结构示意图图3高分子的键接结构
图1聚合物的一级结构、图2高分子的二级和五级结构、图3高分子的键接结构、图4高分子链的支化与交联等等，这种结构怎样形象、立体的给朋友们展示下来？传统教学只能靠二维平面的绘图描述，尽管可以利用分子模型，但分子模型很难表现复杂分子的结构也不能表现分子的动态形态，复杂的三维的立体结构只有靠朋友们自己去进行空间想像，朋友们学上去即难懂又沉闷，使中学生在理解和把握高分子的立体结构的内容遇见了一些困难。
如今我们可以将物理软件传到网上，中学生在网上可以自己构造高分子的物理结构，并可欣赏到三位的动态模型。例我们用ACD/模拟软件[2]高分子的结构模型。
图4折叠链图5键接形式
图7聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯醚、炭纤维结布光图无轨线团
（2）高分子的构型
因为分子的热运动，高分子的构型时刻改变着，单键旋转式要消耗能量，以克服内旋转所遭到的阻力，分子从一种内旋转异构体转变到另一种异构体所须要的活化能，称为内旋转位垒[3]。分子的内旋转位能可以用纽曼模型来描述分子热运动教案教学方法，这个动态过程传统教学也不易表现。用Flash制做纽曼模型描述1，2—二氯烷分子设想能的内旋转位能图，见图9。
(3)共混的热学松驰—粘弹性的热学模型
共聚物的粘弹性是高分子十分重要的特点，此性质可以用热学模型来叙述，如弹簧、粘壶、三元件和四器件模型来表示，这些方式直观，但是可以得到共聚物的热学松驰—粘弹性的各类表达式，同样这个动态过程传统教学也不易表现。用Flash制做各类热学模型，可以形象生动的表现全部过程，见图10。
图9纽曼模型描述1，2—二氯烷分子构型能的内旋转位能图图10四器件模型—模拟线性高分子的挠曲过程
二、县县现有忘忘忘网路网路网路子网路子网路子网路资源
2.借助网路资源可节约大量的教学资金和实验场地
近几年院校的大量扩招，一方面使原有的实验室面积严重不足，另一方面实验室的投入经费按人均中学生来算又有所增加。以四川学院为例，按教育部对综合性学院评比的要求，每位中学生所占实验室面积应达5.74m2/生，如今只有3.2m2/生，按福建学院的在校中学生人数算，如今实验室面积还差18万mm2，建设实验室需大量资金，但是没有几年建设也建不成像样的实验室。假如借助网路，在网上完善实验场所，构建朋友生互动的交互平台，可节约大量的教学资金和实验场地
3.给朋友们提供便与学习网路资源
青海学院对中学生寝室有一个调查，70%的女孩寝室有笔记本，而70%的朋友业余时间在用笔记本玩游戏。四川大中学长展涛在一次全校的教学会上讲，我们不能全数落朋友们，我们应当问自己我们给朋友们提供了多少可借助的网上学习资源。如今随着多媒体教学的发展，好多中学都在进行网路课程的建设。网上所挂的讲义大部份使老师上课用的课件、，但是大部份仅限于文本格式，动漫、视频教少，才能使朋友们在网上自己动手搭建虚拟物理实验这样的网路实验更少。这一方面我们落后于美国好多，甚至落后于我们国外的中中学。
4.充分借助现有的多媒体资源
所谓多媒体技术就是计算机交互是综合处理多种媒体信息——文本、图形、图像和声音分子热运动教案教学方法，使多种信息构建逻辑联接，及成为一个系统并具有交互性。简言之，多媒体技术就是计算机综合处理声、文、图信息的技术，具有集成、实时性和交互性[4]。
我们对多媒体的开发还原远不够，应充分借助现有的多媒体资源。
三、化学软件应用于高分子教学的实验
借助计算机软件用于教学的实验的事例好多，中国科技学院何平笙院长借助中国科大学物理研究所杨小震编撰的《分子模拟与高分子材料》[4]软件用于高分子科学实验，及用《分子的性质》软件建立全同立构聚丙烯分子、聚乙烯分子并估算她们末端的直线距离。用分子模拟软件估算聚丙烯酸乙酯的氢键能量[5]。
四、我们借助计算机软件应用于教学的情况
1.借助3DMaxs、Flash、等软件进行多媒体讲义的开发
我们在给朋友们讲授高分子成形机械设备的过程中，无法让同事们明白的是设备的内部结构及运行程序，中学生去实验室做实验也看不到设备的内部结构和油压传递路线图。但若果用3DMax软件将设备弄成三维动漫，用Flash演示油压设备的油压原理图，就使中学生很快了解了设备的结构、原理，并加深了印象。中学生从具象沉闷、平面、黑白的学习中转入形象生动、立体、多彩的画面上，这样提升了朋友们的学习兴趣，也易于加深理解。高分子常用的成形设备有挤出机、注塑机、液压机设备及油压器件，均用3DMaxs制做了动漫演示。
例：茎秆泵——98级陈先敏朋友设计；油压传动路线图——99级董建华朋友设计：挤出机3DMaxs动漫——99级杜斌朋友制做；注射机3DMaxs动漫97级邢晓华制做
图113DMaxs制做的茎秆泵三维动漫图12Flash制做的油压设备的油压原理图
图133DMaxs制做的挤出机动漫图133DMaxs制做的注射机动漫
2.借助物理软件进行剖析模拟
借助ACD/.0网上免费软件模拟高分子的结构模型
（1）聚丙烯全同立构的分子模拟
（2）搭建物理实验，见图14
图14物理实验室
（3）对分子性质进行计算
3.将高分子化学实验拍成视频，节省了资金，并能形象、清楚地展示实验过程，解决了中学生多、设备少、老师授课听不清的困局。
我们已制做的视频有
1、聚乙烯、聚丙烯球晶的制做；
2、偏光显微镜观察球晶的黑十字消光纹样；
3、粘均法测分子量；
4、高分子导热系数的测定；
5、简支梁冲击试验
例图10、11两个实验：
图10偏光显微镜观察球晶的黑十字消光纹样图11粘均法测分子量
4.构建教学网站，将实验放在网上
（1）可以让朋友们在网上，在任何时间和地点进行实验。网站上筹建朋友留言板，以便老师和朋友进行互动、沟通，并可以借助网站进行答疑。
2000、2001级李志勇、郭纪朋友借助结业设计期间，完善了教学网站。登录方式：四川学院—材料科学与工程大学—材料科学系。网址：。
（2）借助电邮群发系统及时通知老师和朋友。
（3）构建超级链接，可以直接登录到相关专业的免费电子数据库。
五、结语
1．虚拟物理实验室可以实现普通物理实验未能实现的功能；
2．借助网路资源可节约大量的教学资金和实验场地，以适合今后教学的发展；
3．网上虚拟实验室形象、生动、直观，受到中学生的欢迎今后将有大的发展。
致谢：在高分子多媒体教学的建设中，四川学院材料大学高分子专业的中学生做了大量工作，她们是：
97级中学生邢晓华；98级中学生陈先敏；99级中学生杜斌、董建华；2000级中学生李振雷、李志勇；2001级中学生郭纪、文军。
参考文献：
[1]何曼君.高分子化学.修订版.北京：清华学院出版社.，1990
[2]ACD/.0网上免费软件模拟高分子的结构模型
[3]蓝立文.高分子化学.南京：东北工业学院，1993
[4]马东华.多媒体技术原理及应用.南京：复旦学院出版社，2002
[5]杨小镇.分子模拟与高分子材料.上海：科学出版社。2002
[6]何平笙，杨海洋，朱平平等.高分子化学实验.南京：中国科技学院出版社，2002
LiLi
(ofand,,Ji’nan,,China)
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