《高分子物理》课程教学大纲

《高分子物理》课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：101134123104课程名称（中/英文）：高分子物理/PolymerPhysics课程类别：专业必修课程学分：4总学时：64理论学时：64实验/实践学时：0适用专业：高分子材料与工程适用对象：本科先修课程：有机化学、物理化学、高分子化学教学环境：多媒体教室开课学院：材料科学与工程学院二、课程简介1.课程任务与目的《高分子物理》是高分子材料与工程专业的一门重要专业必修课程，它是研究聚合物结构与性能之间关系的一门科学。通过该课程的课堂教学，使学生掌握聚合物的多层次结构、分子运动及主要物理、机械性能的基本概念、理论和研究方法，为高分子材料设计、改性、加工和应用奠定基础。该课程的主要目的是通过学习，使学生能够掌握聚合物结构与分子运动之间的关系，以及分子运动与聚合物材料性能之间的关系。在课程的讲解过程中，让学生增强透过现象看本质的意识，正确分析事物之间的因果关系，提升学生发现和分析问题以及解决问题的能力。介绍高分子材料在社会各个领域的应用时，强调其对社会、环境和安全的影响，引导学生关注工程伦理，培养他们的社会责任感和环保意识。在课堂教学中，展示当代科学家在高分子物理领域的创新成果，如新型高分子材料的研发、高分子材料在航空航天、医疗健康等领域的应用，以此激发学生的民族自豪感和工业强国的追求。通过分析国内外在高分子材料领域的技术差距和面临的专利壁垒，引导学生认识到科技创新的重要性和紧迫性，激发他们的居安思危意识和社会责任感。2.对接培养的岗位能力使学生具备从事聚合物成型加工、聚合物改性和模具设计等工作所需要的专业理论基础知识，使学生在高分子材料改性方面具备应用相容性理论解决实际问题的能力，在聚合物加工和应用方面具备判断材料结晶性、流变性、光学性和力学性能的能力。三、课程教学目标1.课程对毕业要求的支撑[毕业要求指标点1.1]能够运用数学、自然科学、计算、工程科学的基本概念和理论，并对高分子材料、聚合物基复合材料和塑料模具工程领域的工程问题进行正确的表述。[毕业要求指标点2.2]能基于高分子知识、科学原理和数学模型方法正确表达高分子材料、聚合物基复合材料或塑料模具相关复杂工程问题。[毕业要求指标点2.3]能认识到解决高分子材料、聚合物基复合材料或塑料模具复杂工程问题有多种方案可选择，会通过文献研究、比较并寻求可替代的解决方案。并从可持续发展的角度分析工程活动过程的影响因素，获得有效结论。[毕业要求指标点4.1]能够基于科学原理和专业理论，通过文献研究或相关方法，调研和分析高分子材料、聚合物基复合材料或塑料模具领域复杂工程问题的解决方案。2.课程教学目标对应毕业要求指标点，具体内容如下教学目标1.掌握高分子物理基础知识，能够基于高分子分子运动基本原理，运用数学模型方法，正确表达高分子材料结构与性能间的关系，为解决高分子材料的制备、成型加工、改性和工程应用中的复杂工程问题奠定理论基础。（支撑毕业要求指标点1.1）教学目标2.能够运用高分子物理的基本原理及结构模型，分析高分子材料的制备、成型加工、改性工艺过程和工程应用中工艺-结构-性能之间的关系，识别与判断影响高分子材料制品质量的关键因素和和参数，为解决高分子材料的制备、加工、改性和工程应用等过程中的复杂工程问题提出解决方案，并能够对不同方案进行比较、综合与优化。（支撑毕业要求指标点2.2）教学目标3.能够应用高分子物理的基本原理及结构模型，综合分析高分子材料制备、成型加工、改性工艺过程和工程应用中的复杂工程问题的合理性以及存在的问题，结合文献分析获得有效结论。（支撑毕业要求指标点2.3）教学目标4.能够应用高分子物理中的基本原理，判别高分子材料生产与应用中的物理化学性能和制品的使用性能，掌握影响高分子材料制品结构特征、理化性能和使用性能等制品质量的主要控制因素。（支撑毕业要求指标点4.1）四、教学课时安排（一）学时分配主题或知识点教学内容总学时学时完成课程教学目标讲课实验实践主题或知识点1高分子的链结构88001、3主题或知识点2高分子的聚集态结构66001、2、3主题或知识点3高分子的溶液性质88002、3主题或知识点4高聚物的分子量和分子量分布66001、2、3主题或知识点5高聚物的分子运动和转变88001、2、3、4主题或知识点6橡胶弹性66003、4主题或知识点7聚合物的粘弹性1010003、4主题或知识点8聚合物的断裂与屈服66003、4主题或知识点9聚合物的流变性66003、4合计646400五、教学内容及教学设计主题或知识点1高分子的链结构1.教学内容高分子链的近程结构；高分子链的远程结构；高分子链的构象统计；高分子链的柔顺性等。在课程的讲解过程中，让学生正确分析事物之间的因果关系，提升学生发现和分析问题以及解决问题的能力。2.教学重点结构单元的链接方式；高分子链的构型；共价单键的内旋转和高分子链的柔顺性及影响高分子链柔顺性的因素；高分子柔顺性的表征；均方末端距的几何计算法。均方末端距的统计计算法。3.教学难点共价单键的内旋转和高分子链的柔顺性及影响高分子链柔顺性的因素；高分子柔顺性的表征；均方末端距的几何计算法。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上线下混合式教学模式，主要知识点采用多媒体讲授，或应用线上平台进行自主学习；课中进行启发式教学和问题讨论、适时应用案例式教学方法。主题或知识点2高分子的聚集态结构1.教学内容高聚物分子间的作用力；高聚物结晶的形态和结构；高聚物的晶态结构模型。高聚物的非晶态结构模型；高聚物的结晶过程；结晶对高聚物性能的影响；结晶热力学；高聚物的取向；高聚物的液晶态结构；通过介绍凝聚态结构与其形成条件的关系，理解外部条件对事物内部结构的影响。2.教学重点内聚能密度；高聚物结晶的形态和结构；高聚物的非晶态结构模型；高聚物的结晶过程；结晶对高聚物性能的影响；有关结构模型；结晶热力学和高聚物取向。3.教学难点结晶对高聚物性能的影响；结晶热力学。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上线下混合式教学模式，主要知识点采用多媒体讲授，或应用线上平台进行自主学习；课中进行启发式教学和问题讨论、适时应用案例式教学方法。主题或知识点3高分子溶液1.教学内容高聚物的溶解过程；柔性链高分子稀溶液的热力学性质；高分子溶液的相平衡；高分子的浓溶液；介绍Flory的主要事迹，学习科学家的献身精神。2.教学重点非晶态高聚物的融胀和溶解及结晶高聚物的溶解；溶剂的选择；交联高聚物的溶胀；增塑原理及增塑剂选择；Flory温度；有关溶液及稀溶液理论及溶度参数与高分子在溶液中的形态关系。3.教学难点溶剂的选择；Flory温度；有关溶液及稀溶液理论。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上线下混合式教学模式，主要知识点采用多媒体讲授，或应用线上平台进行自主学习；课中进行启发式教学和问题讨论、适时应用案例式教学方法。主题或知识点4高聚物的分子量和分子量分布1.教学内容聚合物分子量的表示方式；测定高聚物分子量的方法；分子量分布宽度的表征，测定高聚物分子量分布的方法；介绍量变和质变的关系，理解学习分子量及其分布的重要性。2.教学重点聚合物分子量的表示方式；测定高聚物分子量的方法；分子量分布宽度的表征，测定高聚物分子量分布的方法。3.教学难点测定高聚物分子量的方法；测定高聚物分子量分布的方法。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上线下混合式教学模式，主要知识点采用多媒体讲授，或应用线上平台进行自主学习；课中进行启发式教学和问题讨论、适时应用案例式教学方法。主题或知识点5聚合物的分子运动和转变1.教学内容高聚物的分子热运动特点；高聚物的力学状态；玻璃化转变理论，影响玻璃化温度的因素；聚合物的结晶与熔融；结晶的条件，影响熔点的因素等；介绍多尺度相关概念，拓宽学生的思维。2.教学重点高聚物的分子热运动特点；高聚物的力学状态；玻璃化转变理论，影响玻璃化温度的因素；聚合物结晶的条件；熔融热力学，影响熔点的因素等。3.教学难点玻璃化转变理论；熔融热力学。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上线下混合式教学模式，主要知识点采用多媒体讲授，或应用线上平台进行自主学习；课中进行启发式教学和问题讨论、适时应用案例式教学方法；引入课程思政元素，介绍在学习和工作中解决问题要抓住问题的关键。主题或知识点6橡胶弹性1.教学内容橡胶弹性的特点；橡胶弹性的热力学分析；影响橡胶弹性的因素；橡胶弹性的统计理论；热塑性弹性体的结构特征及分类；通过介绍汽车轮胎的热量变化，强调学习要理论联系实际，把学到的知识应用的实际当中。2.教学重点橡胶弹性的特点；橡胶弹性的热力学分析；影响橡胶弹性的因素；热塑性弹性体材料。3.教学难点橡胶弹性的热力学分析；影响橡胶弹性的因素。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上线下混合式教学模式，主要知识点采用多媒体讲授，或应用线上平台进行自主学习；课中进行启发式教学和问题讨论、适时应用案例式教学方法。主题或知识点7聚合物的粘弹性1.教学内容蠕变、应力松弛、滞后与内耗等力学松弛现象；描述粘弹性的力学模型；粘弹性的温度依赖性及时温等效原理；Boltzmann叠加原理；介绍时间空间的联系，触发学生对相对论了解的兴趣。2.教学重点蠕变、应力松弛、滞后与内耗等基本概念；描述粘弹性的力学模型；粘弹性的温度依赖性及时温等效原理；Boltzmann叠加原理。3.教学难点描述粘弹性的力学模型；粘弹性的温度依赖性及时温等效原理；Boltzmann叠加原理。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上线下混合式教学模式，主要知识点采用多媒体讲授，或应用线上平台进行自主学习；课中进行启发式教学和问题讨论、适时应用案例式教学方法。主题或知识点8聚合物的屈服和断裂1.教学内容聚合物的应力-应变行为；脆-韧转变点、屈服的方式；剪切带、银纹；聚合物的断裂与强度；聚合物的增强与增韧等；通过讲解高分子材料强度和韧性的关系，介绍矛盾的统一性。2.教学重点聚合物的应力-应变行为；脆-韧转变点、屈服的方式；剪切带、银纹；聚合物的断裂与强度；聚合物的增强与增韧等。3.教学难点聚合物的应力-应变行为；脆-韧转变点、屈服的方式。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上线下混合式教学模式，主要知识点采用多媒体讲授，或应用线上平台进行自主学习；课中进行启发式教学和问题讨论、适时应用案例式教学方法。主题或知识点9聚合物的流变性1.教学内容非牛顿流体的分类；聚合物熔体剪切粘度的影响因素；缠结理论解释聚合物的流动曲线；聚合物熔体流动过程中的弹性表现等；介绍伟大科学家牛顿的事迹，激发学生的追求真理的热情。2.教学重点非牛顿流体的分类，聚合物熔体剪切粘度的影响因素，缠结理论解释聚合物的流动曲线，聚合物熔体流动过程中的弹性表现等。3.教学难点聚合物熔体剪切粘度的影响因素；聚合物熔体流动过程中的弹性表现。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上线下混合式教学模式，主要知识点采用多媒体讲授，或应用线上平台进行自主学习；课中进行启发式教学和问题讨论、适时应用案例式教学方法。六、学生成绩评定1.课程考核方式及比例本课程考核学生获取知识的能力、应用所学知识分析问题和解决问题能力、实践动手能力和创新能力等；考核方式采用出勤、作业评测、课堂表现、平时阶段测验等多种形式、多个阶段等全过程的考核，使学生成绩评定更加合理多样，优化课程评价体系，进一步提升本课程教学效果。学生成绩评定表考核方式平时成绩期中考试期末考试出勤作业课堂表现阶段测验答辩项目小论文其他√√√√成绩比例%10101010602.课程教学目标与考核方式评价权重本课程教学目标与考核方式评价权重如表所示：课程教学目标与考核方式评价权重表课程教学目标支撑毕业要求指标点考核评价方式权重（%）过程性考核期末考试合计出勤及课堂表现作业阶段测验教学目标1指标点1.1312915教学目标2指标点2.25321222教学目标3指标点2.38442440教学目标4指标点4.14221523合计20101060100 3.成绩评价标准平时成绩评定及考核标准考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）出勤及课堂表现（20%）无迟到、早退、旷课现象。积极参加课堂讨论，并有自己独到的见解，能够准确回答问题，并有自己独到的见解偶尔有迟到、早退现象。较为积极参加课堂讨论，能够准确回答问题，并提出自己的见解有迟到、早退现象。能够主动参加课堂讨论，能够回答问题有迟到、早退、偶尔有旷课现象。参与课堂讨论，基本能回答相关问题迟到、早退、旷课较多。不能有效参加课堂讨论，回答不出所有问题作业（10%）能够独立完成作业，作业完成质量优秀，能够灵活运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论能够独立完成作业，完成质量较高，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论能够独立完成作业，完成质量符合要求，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得有效结论基本能够独立完成作业，部分题目解答存在抄袭现象，运用所学知识和理论解决问题的能力基本符合要求不能独立完成作业，存在明显抄袭现象，不具备运用所学知识和理论解决问题的能力阶段测验（10%）完成所有阶段测验，根据参考答案评分，总评成绩为优秀完成所有阶段测验，根据参考答案评定分，总评成绩为优良完成所有阶段测验，根据参考答案评分，总评成绩为中等完成所有阶段测验，根据参考答案评分，总评成绩为及格没有完成阶段测试，根据参考答案评分，总评成绩不及格课程教学目标评价标准考核环节考核结果及标准评估项目及权重优（90-100）良（80-89）中（70-79）及格（60-69）不及格（0-59）教学目标1能够熟练掌握高分子物理基础知识，基于高分子分子运动基本原理，熟练运用数学模型方法，准确表达高分子材料结构与性能间的关系，为解决高分子材料的制备、成型加工、改性和工程应用中的复杂工程问题奠定扎实的理论基础。能够准确掌握高分子物理基础知识，基于高分子分子运动基本原理，正确运用数学模型方法，准确表达高分子材料结构与性能间的关系，为解决高分子材料的制备、成型加工、改性和工程应用中的复杂工程问题奠定良好的理论基础。能够掌握高分子物理基础知识，基于高分子分子运动基本原理，运用数学模型方法，准确表达高分子材料结构与性能间的关系，为解决高分子材料的制备、成型加工、改性和工程应用中的复杂工程问题奠定理论基础。基本能够掌握高分子物理基础知识，基于高分子分子运动基本原理，基本能够运用数学模型方法，准确表达高分子材料结构与性能间的关系，为解决高分子材料的制备、成型加工、改性和工程应用中的复杂工程问题奠定一定的理论基础。不能够掌握高分子物理基础知识，基于高分子分子运动基本原理，不能运用数学模型方法，准确表达高分子材料结构与性能间的关系，为解决高分子材料的制备、成型加工、改性和工程应用中的复杂工程问题奠定理论基础。教学目标2能够熟练运用高分子物理的基本原理及结构模型，分析高分子材料的制备、成型加工、改性工艺过程和工程应用中工艺-结构-性能之间的关系，识别与判断影响高分子材料制品质量的关键因素和和参数，为解决高分子材料的制备、加工、改性和工程应用等过程中的复杂工程问题提出优异的解决方案，并能够对不同方案进行比较、综合与优化。能够准确运用高分子物理的基本原理及结构模型，分析高分子材料的制备、成型加工、改性工艺过程和工程应用中工艺-结构-性能之间的关系，识别与判断影响高分子材料制品质量的关键因素和和参数，为解决高分子材料的制备、加工、改性和工程应用等过程中的复杂工程问题提出良好的解决方案，并能够对不同方案进行比较、综合与优化。能够运用高分子物理的基本原理及结构模型，分析高分子材料的制备、成型加工、改性工艺过程和工程应用中工艺-结构-性能之间的关系，识别与判断影响高分子材料制品质量的关键因素和和参数，为解决高分子材料的制备、加工、改性和工程应用等过程中的复杂工程问题提出可行的解决方案，并能够对不同方案进行比较、综合与优化。基本能够运用高分子物理的基本原理及结构模型，分析高分子材料的制备、成型加工、改性工艺过程和工程应用中工艺-结构-性能之间的关系，识别与判断影响高分子材料制品质量的关键因素和和参数，为解决高分子材料的制备、加工、改性和工程应用等过程中的复杂工程问题提出解决方案，并能够对不同方案进行比较、综合与优化。不能够运用高分子物理的基本原理及结构模型，分析高分子材料的制备、成型加工、改性工艺过程和工程应用中工艺-结构-性能之间的关系，不能识别与判断影响高分子材料制品质量的关键因素和和参数，不能为解决高分子材料的制备、加工、改性和工程应用等过程中的复杂工程问题提出解决方案，并对不同方案进行比较、综合与优化。教学目标3能够熟练应用高分子物理的基本原理及结构模型，综合分析高分子材料制备、成型加工、改性工艺过程和工程应用中的复杂工程问题的合理性以及存在的问题，结合文献分析获得有效结论。能够准确应用高分子物理的基本原理及结构模型，综合分析高分子材料制备、成型加工、改性工艺过程和工程应用中的复杂工程问题的合理性以及存在的问题，结合文献分析获得较为有效结论。能够应用高分子物理的基本原理及结构模型，综合分析高分子材料制备、成型加工、改性工艺过程和工程应用中的复杂工程问题的合理性以及存在的问题，结合文献分析获得合理结论。基本能够应用高分子物理的基本原理及结构模型，综合分析高分子材料制备、成型加工、改性工艺过程和工程应用中的复杂工程问题的合理性以及存在的问题，结合文献分析获得结论。