時間：2023-06-01 15:26:28
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現在的大學生多數為獨生子女，在成長過程中，父母更多地注重他們的文化課學習，忽略了對其動手能力和責任心的培養；而中小學在這方面的重視程度也不夠，導致部分學生動手能力較差，責任心不強。在實驗過程中一方面表現為緊張、不敢操作；另一方面表現出對有毒有害物質的回收處理認識不夠，沒有環保意識，對水、電、易燃易爆等危險化學品的使用不當，安全意識淡薄。高分子化學實驗過程中，必然要接觸有機溶劑，易燃易爆、有毒有害物質，防火、防爆、防中毒、防止環境污染是學生時刻需要注意的問題。只有具備環保意識和安全意識，在實驗過程中具有強烈的責任心，才能防止環境污染現象的出現和安全事故的發生。高分子化學實驗正是培養學生這兩種意識的有效途徑。因此，我校教師在高分子化學實驗教學中采取了多種方式對學生進行環保與安全意識培養。
2環保意識培養
2.1在實驗教學中培養環保意識
北京的霧霾天氣，使身在其中的人們深切體會到惡劣環境對自身的不利影響。伴隨著工、農業生產的快速發展，大量化學污染物進入生態系統，對全球生態環境造成了嚴重危害，給人類生存帶來巨大威脅。因此，環境問題越來越受到重視，對“三廢”的處理提出了更高的要求。在現有條件下，與高分子化學有關的生產不可能完全避免使用有毒有害物質，因此，對學生進行環保教育至關重要。高分子化學實驗教學是對學生進行環保教育的有效途徑，不僅要培養學生的動手能力、分析和解決問題能力，還要重視傳授環保知識，使學生有機會、有能力利用所學知識，處理實驗中產生的有毒有害物質，主動參與到環境保護工作中，增強學生的環保意識。
2.2加強污染物的回收管理
在高分子化學實驗中，常會用到有毒有害、易燃易爆的試劑，最大限度減少污染物排放是師生共同的責任。實驗教師要對學生實驗過程中產生的廢棄物進行嚴格管理，以增強學生的環保意識。實驗過程中，要求學生將所有有害物質回收到指定的回收瓶中，對不能再利用的廢液進行無害化處理，對能再利用的進行提純、重復使用，減少有害物質排放。如果在實驗過程中有有害氣體生成，則實驗必須在通風櫥中進行，并對有害氣體進行無害化處理后再排放。實驗教師必須對實驗過程進行監控，發現問題及時解決，并提醒全體學生注意。通過一系列的措施，學生的環保意識不斷增強，處理有害物質的能力也不斷提高。
2.3采用小量、半微量實驗
高分子化學實驗使用的很多是易燃和毒性較大的藥品，在實驗過程中可能會產生一些對人體和環境有害的物質，因此，盡可能減少實驗中的“三廢”排放量至關重要。高分子化學基礎實驗旨在培養學生的操作能力和觀察能力，要求實驗現象明顯。實踐證明，采用小量實驗完全可以滿足這兩方面的需要。當學生具備基本操作技能后，復雜合成實驗可以采用半微量法進行。這樣既達到了實驗目的，又節約了藥品，縮短了實驗時間，減少了“三廢”的產生，減輕了對環境的污染。
2.4將環保能力列為考核內容
對學生每次實驗中試劑取用情況、廢棄物回收處理情況、有害氣體處理情況進行記錄，并記入平時成績。在學期中的實驗筆試中加入廢棄化學物品的無害化處理方法內容；在實驗操作考試中，安排廢棄物處理實驗，以抽簽方式確定考題，考試內容有：廢棄單體和聚合物的處理，高濃度有機溶劑的處理，酸、堿廢液的處理，洗滌廢液的處理等。
3安全意識的培養
3.1安全教育貫穿教學始終
首先，在理論教學中進行安全意識教育。比如，講解緒論時，在介紹高分子化合物的合成特點和物理性質后，及時舉例說明一些低燃點常用物質，如烷烴、乙醚、乙醇、丙酮、過氧化物等易燃易爆物質，告知使用時要注意防火、防爆。隨著教學的深入，逐步強化實驗安全教育，介紹常用化合物（如苯、甲苯、二甲苯、硝基苯、甲醛、苯酚等）的毒害性及使用注意事項，為實驗教學做好準備。其次，在實驗教學中加強安全教育。在第一節實驗課上，采用講解、演示等教學方式，專門進行安全教育，強調水、電、易燃易爆物質、有毒有害物質的安全使用和事故處理辦法。隨著實驗的進行，要求學生在每次實驗課之前，必須弄清楚與實驗有關物質的物理性質和注意事項；實驗課中，實驗教師檢查并確認學生的實驗裝置沒有錯誤后，學生方可繼續進行實驗；當學生的實驗裝置或操作方法有誤時，可以請其他組的學生指出并糾正錯誤，以加深學生印象，有效防止類似錯誤的發生。
3.2利用多媒體課件輔助教學
為有效提高教學和安全教育效果，實驗教師還制作了多媒體課件供學生學習。比如基本操作中的“單體的精制”，需根據被精制單體的沸點選擇熱源，要求蒸餾時不能將燒瓶中液體蒸干。由于實驗課時有限，低沸點物質的蒸餾和高沸點物質的蒸餾不能都在課上進行。雖然教師在課上對此進行了多次強調，但還是有很多學生在蒸餾操作中習慣性選擇第一次蒸餾時使用的熱源，而不考慮被蒸餾組分的沸點。還有些學生不知道何時停止蒸餾，往往一直將液體蒸干。利用多媒體輔助教學可以解決以上問題。學生可以在多媒體課件上看到不同熱源的選擇方法和蒸餾過程，也可以看到錯誤操作所造成的危害。通過多媒體輔助教學，學生在這方面犯的錯誤明顯減少了。
3.3將安全意識納入考核范圍
為引起學生對實驗安全性的高度重視，我們將實驗安全內容納入考核范圍，考核內容包括物質的物理、化學性質查閱，實驗裝置的安裝，實驗操作，化學試劑的安全量取，溶劑及產品的回收，實驗結束后水、電關閉。此外，在學期中安排一次實驗筆試考試，考試內容包含安全操作注意事項和違規操作可能產生的后果；學期末安排一次實驗操作考試，考試內容包括實驗裝置的搭建及易燃試劑的安全使用，反應過程中產生的有毒氣體的處理方法等。教師在考前將要制備的目標產物告訴學生，實驗方案和制備過程完全由學生獨自完成，一組學生（20人左右）由兩位教師監考，最后給出操作考試成績。通過以上改革，學生的安全意識普遍增強，實驗教學進行到中期時，已經看不到學生在實驗結束后不切斷電源、用明火提純易燃單體、用過的溶劑不回收等現象了。
4結語
導電高分子的發現充滿了戲劇性。1967年，白川英樹的研究生做實驗時錯用了一千倍的催化劑，加上攪拌器湊巧停止，在溶液表面生成了銀色的薄膜狀物。白川英樹以此為切入點，進行了深入細致的研究，終于發現制備膜狀聚乙炔的有效方法。1975年，美國的Macdiarmid教授偶然見到白川英樹的金屬光澤的膜狀聚乙炔后，立即邀請他去美國與Heeger合作研究。后來，三人一起獲得了2000年諾貝爾化學獎，也被傳為佳話。與硝酸纖維素、炭黑增強橡膠等發現一樣，聚乙炔膜的發現也是“偶然的”。這個故事也教育我們合作的重要性“。這是我的idea，說出去會不會被別人學去了？”具有知識保護意識固然重要，合作交流能夠更快、更有效地促進研究的發展，科研中需要有團隊精神。
二、Crothers與尼龍66
深受女士喜愛的尼龍襪無疑是引出縮聚反應的最佳例子。尼龍襪在全美首次發售時，每人限購一雙，500萬雙當天告罄，沒有買到尼龍襪的人在裸腿上畫紋路冒充絲襪。那么引起如此轟動的商品是如何制造出來的？這個問題吊起了學生的胃口，他們對相應的知識特別用心。1928年，杜邦公司成立了基礎化學研究所，Crothers受聘擔任該所的負責人，并決心利用二元醇和二元酸的縮聚來支持當時剛剛提出的高分子學說。在實驗中，同事偶然發現熔融的聚酯可以抽絲，Crothers意識到這是紡絲原料的特性，并展開了大量的研究?？朔鞣N困難后，最終得到了尼龍66纖維。尼龍66的出現不僅有力的支持了高分子學說，也深入改變了人們的生活。尼龍的發現離不開Crothers。同樣讓人稱道的還有杜邦公司，能夠在經濟大蕭條時期拿出一筆巨款支持沒有明確應用目的的基礎研究，需要敏銳的眼光和巨大的勇氣。注重基礎研究，在今天也有著重要的借鑒意義。
三、塑料之父———Baekeland
作為第一種人造聚合物———酚醛樹脂的發明者，Baekeland是一個傳奇人物。他21歲就獲得了博士學位，專利意識非常強。發明Velox相紙后，故意在專利中省略一兩步。結果柯達公司不得不兩次出資購買。在發明酚醛樹脂后，Baekeland及時申請了專利（僅比同行早一天），也得到了塑料之父之稱。Baekeland的幸運和知識產權保護意識讓人感嘆不已。酚醛樹脂的發明也是一個成功的科研案例。Baekeland敏銳地意識到絕緣材料在剛剛興起的電力工業中的巨大市場，將研究目標確定為尋找天然絕緣材料的替代品。他沒有立即進行實驗，先是充分進行了文獻調研。發現早在1872年德國化學家Vaeyer曾把苯酚和甲醛混合產生一種樹脂狀物質，指出在實驗中應防止它的產生。Baekeland反其道而行之，加熱加壓來加快反應，得到琥珀樣的樣品，并最終掌握了酚醛樹脂的制備方法。他于1907年申請了專利，這年也被視為塑料元年。這個故事充分說明了科學研究的選題和文獻調研的重要性，在閱讀文獻時要注意批判性閱讀，不迷信已有的解釋。
四、配位聚合和Ziegler-Natta
1953年Ziegler在用乙基鋁使乙烯加成的一次偶然失敗中發現，鎳會抑制反應進行，其他過渡金屬也有類似作用。他給博士生Breil的論文題目是“系統地實驗整個周期表的元素”來對這一作用進行研究！有趣的是，最終研究得到了一種能使乙烯迅速聚合成為高分子量聚乙烯的催化劑。事實恰好與預料的相反，這充分說明，和預期不同的結果不見得是壞結果！Natta的成功無疑是跟蹤世界研究前沿的結果。他在Ziegler催化劑研究之初就派人過去接受指導。在用改進后的催化劑進行了丙烯聚合后，Natta發現它含有高結晶部分，敏銳地“把新的結晶聚合物的結構歸之于主鏈或至少相當長部分的主鏈上的不對稱碳原子都采取了相同的構型”。Natta文章因未披露催化劑的本質這一關鍵問題，初審被拒稿。而作為編輯的Flory則意識到了文章不尋常的意義，更改了裁決才使得文章得以發表。與Ziegler-Natta的成功相對的是，1943年Fischer希望能找到使乙烯聚合成油的方法，發現“當三氯化鋁與四氯化鈦并用作催化劑時，液態產物減少而有利于生成固態物”，因此似乎是失望多于希望。另外，Ziegler的學生Wesslan制備聚丙烯后，發現物質的熔點高于聚乙烯，他肯定自己錯了，他不相信支化會提高石蠟烴的熔點。他沒有認識到熔點升高的意義。這兩個故事也從反面再次印證了如何看待實驗中的意外。高分子史上還有更多的歷史故事，如“的確良”（滌綸），田中耕一發現質譜離子化新方法，聚四氟乙烯和高壓聚乙烯的發現等。在高分子化學教學中適當穿插相應的歷史故事，不僅可以增加課堂的趣味性，還有助于學生了解科學家思考問題的方式，學習他們成功的經驗和失敗的教訓，培養學生思考研究的能力。
五、結語
――引自郭海清《化學詠?化學總論》前半段
博雅塔下，未名湖畔，有這么一首有關于化學的詩在燕園深處回蕩。詩的作者是北大化學與分子工程學院副教授郭海清。
仰望北大百余年歷史星空，名師薈萃，星光燦爛，包羅萬象。而作為我國化學研究的重地，100多年來，北大化學學科在教學與科研上取得了輝煌成就，先后吸納和涌現出許多在學界領銜的著名學者。
與這些著名的學者相比，郭海清更愿意將自己稱為科海中的一“粟”，普通化學科技工作者中的一員。雖然渺小，但一直努力以科研先輩為榜樣，在專業科教領域發揮著自己的一份光，一份熱?！罢驹诰奕说募绨蛏稀?，他一直踐行北大“勤奮、嚴謹、求實、創新”的學風，快樂埋首于奇妙的化學分子研究世界之中，立志創新，力戒浮躁，一步一步走出了特色，展現了一名身在燕園的普通化學教研工作者應有的風采。
扎實創新演繹化學之美
人類識吾路漫漫，前仆后繼恒向前。金石三黃仙丹煉，未成神仙壽命完。原子分子本質現，嶄新世界換人間。能源材料環生命，我為基礎競爭妍。
――引自郭海清《化學詠?化學總論》后半段
一首詩，一生情。對于自己將從事一生的化學事業，郭海清總是投以極大的熱情。在他看來，這一學科正如詩中所詮釋的，雖“歷盡滄桑”，但其地位和作用終會顯現：“自從人類認識了化學的本質即原子分子論建立以來，人類避害興利，合成得到了原來世界上沒有的很多新物質，改變了世界的面貌，真像是‘換了人間’”。
那么，化學的奇妙作用在哪里？從古時候的煉丹爐，到四大發明之一的火藥；從蒸餾水的應用到香水的制作……在中華民族五千年的歷史里，化學就像是一劑“催化劑”，催化著人類社會文明的不斷進步。當歷史的車輪駛向現代文明社會，如今的化學學科已經建立起日益精細而齊備的研究體系。
在郭海清的高分子及復合材料化學研究世界里，即包含有用來作生物醫學熒光標記，用于腫瘤等疾病和食品農藥殘留等檢測、開發平板顯示技術、制作太陽能電池等應用的發光半導體納米材料研究；也可以包含有用作表面修飾劑和香料原料等應用的新型巰基酸有機分子研究……隨著研究日益深入，新型顯示和照明技術――有機電致發光器件（OLED）用發光材料、新型高分子材料及其合成技術等研究逐漸成為相關領域的研究熱點，而郭海清置身于學科發展的“風口浪尖”，帶領著他的團隊實實在在地“翱翔”、探索其中，收獲了陶醉科研帶來的成就感，多年致力創新，換來了碩果滿園。
在水溶性發光量子點的研究中，他和他的團隊水相直接合成的CdTe等水溶性量子點，其發光量子效率達80%以上，在同類方法產品中處于世界領先水平。目前相關產品正在進行市場化推廣中，具有良好的市場前景。單從各種現有試劑盒來說，如果能用量子點代替現有的有機染料技術，市值在億元以上。值得一提的是，在合成CdTe等水溶性量子點的關鍵試劑研究中，郭海清及其團隊的新型巰基酸有機分子研究技術也走在了世界前列；
在OLED用發光材料研究中，郭海清及其團隊設計合成的二嗪類（6元芳環中含有兩個N原子）配體Ir（III）配合物，突破了現有國內外此類材料的專利限制，其發光性質優異，可望用于OLED市場；
在高分子合成方面，他們探索了新的高分子合成方法，提出了用超分子組裝體為結構單元的“高分子板塊構筑法”，合成了“分子型”可溶無機/有機復合發光材料；另一方面，發展了“自由基/正離子轉化聚合”方法，用該方法合成了一系列新型嵌段、接枝和星型共聚物……
就這樣，靠著扎實從研，創新以求突破的精神，郭海清及其團隊攻克了一座又一座“高山”，為推動我國高分子及復合材料化學研究走在國際前沿貢獻了一己之力。其中，他們歷盡10余年潛心研究發展的高分子可控合成方法-自由基/正離子轉化法在科學和應用方面均具有重要意義。上述結果發表在國內外核心期刊上的論文有48篇，取得中國發明專利（授權）3項。
科學探索永無止境。雖然在創新方面有所收獲，但郭海清和他的研究同伴們心里很清楚，這是一條漫長的科研道路，中國要想在這條道路上不至落于人后，就必須時刻保持追趕的姿態。以半導體芯片集成電路用光刻膠研究為例，目前我國在光刻膠生產方面較國際上落后很多，北京大學北京分子科學國家實驗室（籌）高分子及復合材料化學研究團隊近來發展了一種高分子合成的新方法-CTCR聚合，采用CTCR聚合合成了新型的248nm光刻膠中的成膜樹脂。這一自主創新的突破為打開我國光刻膠市場奠定了堅實基礎。在此基礎上，郭海清及其團隊意圖尋求更大的突破，他有一個并不遙遠的“夢”：欲尋高分子樹脂合成企業或光刻膠生產企業，進一步研發、中試、直至生產。
“能源材料環生命，我為基礎競爭妍?！闭绻Ｇ逶娭兴f，化學作為一門中心學科在醫學、生命科學、材料、能源與環境等諸多領域綻放了絢麗的風采。為將化學之魅力發揮得更加淋漓盡致，郭海清和他的科研同伴還將會繼續追索。
薪火相承期盼桃李芬芳
桃隨綠葉風中舞，李伴青枝雨里吟。芬自心間襲肺腑，芳飄萬里醉鬼神。
――郭海清《化學詠?總結――愿》
一首“桃李芬芳”的藏頭詩，將郭海清對于“園丁育人”這份職業的深厚感情展露無疑。他用這首詩鼓勵學生要能歷盡風雨，做到真誠豁達，期待他們有朝一日能成為對社會有用之材。
薪火相承是北大歷來重視的傳統，而郭海清正是這一傳承的受益者。三十多年前，他突破千軍萬馬，成為北大燕園化學系莘莘學子中的一員，沐浴在濃厚的學術氛圍中，聆聽恩師教誨，吸取深厚積韻精華；三十多年后，昔日學子搖身一變成為反哺學校的“園丁”，力求以恩師為榜樣，同樣以嚴謹從研，平和做人的態度“撒播陽光”“孕育桃李”。
“讀萬卷書行萬里路”，郭海清的經歷證明了這一點。從最初置身北大綠蔭先后獲得學士和碩士學位；到在河北化工學院（現合并為：河北科技大學）從事長達7年的基礎教研工作；再到跨出國門，遠赴日本大阪大學理學研究科攻讀博士，并擔任理學部教員。在外輾轉數年，郭海清為自己累積了豐富的人生經驗和堅實的專業理論及實踐基礎。正因如此，他更明白“寓教于樂”的道理，自從1997年回到北大從教以來，他一直努力踐行這一任教方式，逐漸形成了自己作為一名教師固有的特色。
