《天然大分子及環(huán)境友好材料》教學(xué)大綱

1、天然大分子及環(huán)境友好材料課程編號(hào) 102091214課程名稱 天然大分子及環(huán)境友好材料高等教育層次 本科課程在培養(yǎng)方案中的地位：課程性質(zhì)：選修對(duì)應(yīng)于材料化學(xué)專業(yè)；屬于BZ專業(yè)課程基本模塊開(kāi)課學(xué)年及學(xué)期: 非強(qiáng)制，建議大學(xué)三年級(jí)先修課程（a必須先修且考試通過(guò)的課程，b必須先修過(guò)的課程，c 建議先修的課程） a無(wú)機(jī)化學(xué)，有機(jī)化學(xué)；物理化學(xué)；c材料化學(xué)課程總學(xué)分：3.0 總學(xué)時(shí)：48課程教學(xué)形式 2雙語(yǔ)課課程教學(xué)目標(biāo)（給出知識(shí)能力素養(yǎng)各方面的的具體教學(xué)結(jié)果）（必填項(xiàng)）通過(guò)課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生知悉多種天然大分子及環(huán)境友好材料的化學(xué)與物理特性及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，理解對(duì)天然大分子及環(huán)境友好材料進(jìn)行物理和化學(xué)改性的必要

2、性及基本原理。能夠根據(jù)環(huán)境友好高分子材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用現(xiàn)有環(huán)境友好高分子材料降解性能評(píng)價(jià)理論及方法，解決不同類型環(huán)境友好高分子材料的降解行為研究的問(wèn)題。擁有根據(jù)所掌握的材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的理論，在環(huán)境友好高分子材料結(jié)構(gòu)調(diào)控過(guò)程中，具有分析推斷高分子相關(guān)性能變化趨勢(shì)的能力，形成對(duì)于環(huán)境友好高分子材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思維模式從而為拓展天然大分子和環(huán)境友好高分子材料的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。通過(guò)課程的學(xué)習(xí)和專題學(xué)習(xí)的鍛煉，使學(xué)生能夠?qū)⑺@得的分析問(wèn)題能力和解決問(wèn)題能力運(yùn)用到其他相關(guān)的科學(xué)研究項(xiàng)目中，具備對(duì)高分子材料領(lǐng)域研究基本的科學(xué)素養(yǎng)。10課程教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)效果評(píng)價(jià)（如填此項(xiàng)則上一項(xiàng)可不填）課程教學(xué)目標(biāo)（給

3、出知識(shí)能力素養(yǎng)各方面的的具體教學(xué)結(jié)果）(必填)教學(xué)效果評(píng)價(jià)不及格及格，中良優(yōu)知悉和理解多種天然大分子的化學(xué)與物理特性及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)天然大分子進(jìn)行物理和化學(xué)改性的基本原理。完全不知道，對(duì)天然大分子的化學(xué)與物理特性，對(duì)材料進(jìn)行物理和化學(xué)改性的基本原理，有碎片化的理解。對(duì)天然大分子的化學(xué)與物理特性，對(duì)材料進(jìn)行物理和化學(xué)改性的基本原理能理解，但不完整。對(duì)天然大分子的化學(xué)與物理特性，對(duì)材料進(jìn)行物理和化學(xué)改性的基本原理能完整理解，但不系統(tǒng)，存在斷點(diǎn)。對(duì)天然大分子的化學(xué)與物理特性，對(duì)材料進(jìn)行物理和化學(xué)改性的基本原理能完整系統(tǒng)地理解。知悉和理解多種環(huán)境友好材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，理解對(duì)環(huán)境友好材料進(jìn)行物理和化學(xué)改性的

4、基本原理。1.完全不知道，2.對(duì)環(huán)境友好材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及對(duì)材料進(jìn)行物理和化學(xué)改性的基本原理，有碎片化的理解。對(duì)環(huán)境友好材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)材料進(jìn)行物理和化學(xué)改性的基本原理能理解，但不完整。對(duì)環(huán)境友好材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)材料進(jìn)行物理和化學(xué)改性的基本原理能完整理解，但不系統(tǒng)，存在斷點(diǎn)。對(duì)環(huán)境友好材料的化學(xué)與物理特性及結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)，物理和化學(xué)改性的基本原理能完整系統(tǒng)地理解。3. 能夠根據(jù)環(huán)境友好高分子材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用現(xiàn)有環(huán)境友好高分子材料降解性能評(píng)價(jià)理論及方法，解決不同類型環(huán)境友好高分子材料的降解行為研究的問(wèn)題。1.完全不知道環(huán)境友好高分子材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，或者有碎片化理解。2. 能夠運(yùn)用零碎的環(huán)境

5、友好高分子材料降解性能評(píng)價(jià)理論及方法，分析解決不同類型環(huán)境友好高分子材料的降解行為研究的問(wèn)題。整體上具備根據(jù)環(huán)境友好高分子材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用現(xiàn)有環(huán)境友好高分子材料降解性能評(píng)價(jià)理論及方法，解決不同類型環(huán)境友好高分子材料的降解行為研究的問(wèn)題的能力，但缺乏系統(tǒng)性。整體上具備根據(jù)環(huán)境友好高分子材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用現(xiàn)有環(huán)境友好高分子材料降解性能評(píng)價(jià)理論及方法，解決不同類型環(huán)境友好高分子材料的降解行為研究的問(wèn)題的能力，有一定的系統(tǒng)性，但系統(tǒng)性方面存在斷點(diǎn)。具備根據(jù)環(huán)境友好高分子材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用現(xiàn)有環(huán)境友好高分子材料降解性能評(píng)價(jià)理論及方法，解決不同類型環(huán)境友好高分子材料的降解行為研究的問(wèn)題的能力。4.

6、 擁有根據(jù)所掌握的材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的理論，在環(huán)境友好高分子材料結(jié)構(gòu)調(diào)控過(guò)程中，具有分析推斷高分子相關(guān)性能變化趨勢(shì)的能力，形成對(duì)于環(huán)境友好高分子材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思維模式。具備對(duì)高分子材料領(lǐng)域研究基本的科學(xué)素養(yǎng)。完全沒(méi)能力根據(jù)所掌握的材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的理論，在環(huán)境友好高分子材料結(jié)構(gòu)調(diào)控過(guò)程中，分析推斷高分子相關(guān)性能的變化問(wèn)題。2具有零碎的對(duì)于環(huán)境友好高分子材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念。整體上擁有根據(jù)所掌握的材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的理論，在環(huán)境友好高分子材料結(jié)構(gòu)調(diào)控過(guò)程中，分析推斷高分子相關(guān)性能變化問(wèn)題的能力。整體上形成了對(duì)于環(huán)境友好高分子材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思維模式，但缺乏系統(tǒng)性。整體上擁有根據(jù)所掌握的

7、材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的理論，在環(huán)境友好高分子材料結(jié)構(gòu)調(diào)控過(guò)程中，分析推斷高分子相關(guān)性能變化問(wèn)題的能力。整體上形成了對(duì)于環(huán)境友好高分子材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思維模式和科學(xué)素養(yǎng)，有一定的系統(tǒng)性，但系統(tǒng)性方面存在斷點(diǎn)。擁有根據(jù)所掌握的材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的理論，在環(huán)境友好高分子材料結(jié)構(gòu)調(diào)控過(guò)程中，分析推斷高分子相關(guān)性能變化問(wèn)題的能力。整體上形成了對(duì)于環(huán)境友好高分子材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思維模式。具備對(duì)高分子材料領(lǐng)域研究基本的科學(xué)素養(yǎng)。課程教學(xué)目標(biāo)與所支撐的畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系（公共平臺(tái)課無(wú)需細(xì)化到畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)（見(jiàn)各專業(yè)培養(yǎng)方案說(shuō)明書），暫無(wú)專業(yè)認(rèn)證需求的專業(yè)下表可選填）畢業(yè)要求（指標(biāo)點(diǎn)）編號(hào)畢業(yè)要求（指標(biāo)點(diǎn)）內(nèi)容

8、課程教學(xué)目標(biāo)（給出知識(shí)能力素養(yǎng)各方面的的具體教學(xué)結(jié)果）教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時(shí)分配、與進(jìn)度安排教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)分配所支撐的課程教學(xué)目標(biāo)教學(xué)方法與策略（可結(jié)合教學(xué)形式描述）（選填）第一章 源于植物界的天然大分子 1.1 概述1.2 簡(jiǎn)單的碳水化合物1.3 纖維素1.4 棉花 1.5 紙張1.6 淀粉1.7 其他的碳水化合物基聚合物1.8 木質(zhì)素1.9 其它來(lái)自植物界的天然產(chǎn)物6目標(biāo)1目標(biāo)2課堂講授課堂討論第二章 源于動(dòng)物界的天然大分子 2.1 概述2.2 氨基酸 2.3 蛋白質(zhì)2.4 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)2.5 酶2.6 羊毛2.7 動(dòng)物絲8目標(biāo)1目標(biāo)2課堂講授課堂討論專題學(xué)習(xí)第三章 聚3-羥基酸酯PHA系列 3.1

9、 概述 3.2 PHA的力學(xué)性能和熱性能 3.3微生物生產(chǎn)PHA的過(guò)程簡(jiǎn)述 3.4 PHA的應(yīng)用 3.5 PHA的研究展望 6目標(biāo)1目標(biāo)2目標(biāo)3目標(biāo)4課堂講授課堂討論專題學(xué)習(xí)第四章 可生物降解的聚酯酰胺 4.1 概述 4.2聚酯酰胺的合成4.3 -羥基酸與-氨基酸的共聚物4.4 聚酯酰胺的結(jié)構(gòu)及性能4.5 研究進(jìn)展6目標(biāo)1目標(biāo)2目標(biāo)3目標(biāo)4課堂講授課堂討論專題學(xué)習(xí)第五章熱塑性的淀粉基可生物降解高聚物 5.1 概述 5.2 淀粉的物化性質(zhì) 5.3 熱塑性淀粉及其混合物5.4 改性的熱塑性淀粉聚合物5.5 熱塑性淀粉聚合物的商業(yè)應(yīng)用 5.6 熱塑性淀粉聚合物與傳統(tǒng)聚合物 5.7 熱塑性淀粉聚合物的

10、研究進(jìn)展8目標(biāo)1目標(biāo)2目標(biāo)3目標(biāo)4課堂講授課堂討論專題學(xué)習(xí)第六章 聚乳酸基生物塑料 6.1 概述6.2 聚乳酸的性質(zhì)6.3 聚乳酸共混物6.4 聚乳酸基生物塑料的塑性研究6.5 聚乳酸基生物塑料的老化和降解6.6 聚乳酸基生物塑料的應(yīng)用 8目標(biāo)1目標(biāo)2目標(biāo)3目標(biāo)4課堂講授課堂討論專題學(xué)習(xí)第七章 環(huán)境可降解聚合物的評(píng)價(jià)及降解機(jī)理7.1 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的必要性7.2 生物基聚合物的評(píng)價(jià)7.3 聚合物的生物降解機(jī)理7.4 聚合物生物降解的實(shí)驗(yàn)室研究7.5 國(guó)內(nèi)和國(guó)際的生物降解聚合物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)展6目標(biāo)1目標(biāo)2目標(biāo)3目標(biāo)4課堂講授課堂討論專題學(xué)習(xí)考核與成績(jī)?cè)u(píng)定：平時(shí)成績(jī)、期末考試在總成績(jī)中的比例，平時(shí)成績(jī)的

11、記錄方法。考核方式：開(kāi)卷考試。嚴(yán)格評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格復(fù)查，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，針對(duì)所有教學(xué)目標(biāo)考核。成績(jī)構(gòu)成：平時(shí)提問(wèn)作業(yè) 10%，專題討論20%；期末考試占70%；成績(jī)?cè)u(píng)定：各項(xiàng)考核項(xiàng)目均按照百分制給分，記錄在成績(jī)表中，總評(píng)成績(jī)時(shí)按照各項(xiàng)比例進(jìn)行加權(quán)，然后總和得出考核成績(jī)，60分以下為不及格，60分（含）70分為及格，70分（含）80分為中等，80分（含）90分為良好，90分（含）100分為優(yōu)秀。教材，參考書:1. R. Smith. Biodegradable polymers for industrial applications M. Woodhead Publishing Limited, Ca

12、mbridge, England, 2005.2. C. E. Carraher. Giant molecules: Essential materials for everyday living and problem solving, 2nd Edition M. John Wiley & Sons, Inc., New Jersey, USA, 2003.3. Recent progress in Natural Macromolecules, abstracted from top academic journals.大綱說(shuō)明：本大綱是根據(jù)我校材料化學(xué)專業(yè)進(jìn)行雙語(yǔ)教學(xué)的要求而制定。在保

13、證基本教學(xué)要求的前提下，教師可以根據(jù)學(xué)科發(fā)展，對(duì)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整、補(bǔ)充。本課程是一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，適合材料化學(xué)及其相近本科專業(yè)。本課程的目的是培養(yǎng)學(xué)生能夠掌握天然大分子及環(huán)境友好材料的化學(xué)與物理特性以及改性方法，同時(shí)學(xué)習(xí)天然大分子及環(huán)境友好材料的降解機(jī)理、評(píng)價(jià)方法與應(yīng)用。本課程的學(xué)習(xí)可以培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的基本理論和改性方法認(rèn)識(shí)和分析各種高分子材料的結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系的能力和創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生對(duì)于高分子材料結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系的認(rèn)識(shí)，為學(xué)生將來(lái)繼續(xù)研究生學(xué)習(xí)或從事相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。同時(shí)通過(guò)開(kāi)展雙語(yǔ)教學(xué)，能夠掌握高分子材料領(lǐng)域中的專業(yè)英文詞匯，提升學(xué)生理解英文科技文章的能力，使學(xué)生了解本學(xué)科的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)

14、和技術(shù)前沿，為學(xué)生的國(guó)際化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。通過(guò)課程學(xué)習(xí)和專題綜述鍛煉，使學(xué)生掌握基本的表達(dá)、溝通和協(xié)作技巧，養(yǎng)成團(tuán)隊(duì)工作所需的責(zé)任感、主動(dòng)性和包容性等基本素質(zhì)，形成與他人密切合作解決科研問(wèn)題的行為習(xí)慣。編寫教師： 編寫教師簽名： 責(zé)任教授簽名： 開(kāi)課學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)簽名： Natural Macromolecules and Environmentally Degradable Polymer Course code: 102091214Course name: Natural Macromolecules and Environmentally Degradable PolymerLecture

15、 Hours: 48Laboratory Hours: 0Credits:3.0Term(If necessary): Course will be geared toward materials science and engineering students with junior.Prerequisite(s):. Inorganic Chemistry, Organic Chemistry, Physical Chemistry, Course Description:This course familiarizes students with the physical and liv

16、ing world and to make scientifically informed contributions to many academic fields and society at large. Natural macromolecules chemistry pair a chemistry scaffold with molecularly focused course-work in natural macromolecules. The specific characters of starch, celluloses and silk could be underst

17、ood carefully, and the multi-level protein structures are mainly discussed based on the knowledge of polymer. It provides students considerable flexibility to explore sub-disciplines of natural macromolecules in ways they find most stimulating. Also, it covers the underlying physical principles, app

18、lication and challenges in the biodegradable polymer field. The synthesis, degradation and application of PHA, PEA and PLA would be comprehended further. Examples from the latest research in biodegradable polymer are analyzed. Students engage in collaborative research review each other. This innovat

19、ive curriculum provides students a solid foundation in both natural macromolecules and degradable polymer, and preparing for graduate school research or a job in the commercial development of polymer.Course Outcomes:After completing this course, a student should be able to:To understand the fundamen

20、tal underlying principles of the most important classes of natural macromolecules and biodegradable polymer.To know how to characterize and compare biodegradable polymer.To know how biodegradable polymer are designed to suit particular applications.To know the major applications of biodegradable pol

21、ymer in biomaterials and environmental area.To learn about emerging biodegradable polymer development and where to read about future advances.To develop critical thinking skills involved in evaluating new polymer.To communicate well-researched opinions to others.Course Content:Lectures and Lecture H

22、ours: Chapter 1 Natural Macromolecules originated from the Plant Kingdom (6 hrs)1.1 Introduction1.2 Simple Carbohydrates1.3 Cellulose1.4 Cotton 1.5 Paper1.6 Starch1.7 Other Carbohydrate Polymers1.8 Lignin1.9 Other Natural Products from PlantsChapter 2 Natural Macromolecules originated from the Anima

23、l Kingdom (8 hrs)2.1 Introduction2.2 Amino Acids 2.3 Proteins 2.4 Protein Structure2.5 Enzymes2.6 Wool2.7 SilkChapter 3 Polyhydroxyalkanoates (6 hrs)3.1 Introduction 3.2 Mechanical and thermal properties of PHA 3.3 Process development and scale up for microbial PHA production 3.4 Applications of PHA

24、 3.5 Future developments Chapter 4 Biodegradable polyesteramides (6 hrs) 4.1 Introduction 4.2 Poly(ester amide)s synthesis 4.3 Polydepsipeptides 4.4 The structure and properties of Poly(ester amide)s4.5 Further informationChapter 5 Thermoplastic starch biodegradable polymers (8hrs)5.1 Introduction 5

25、.2 Properties of starch 5.3 Thermoplastic starch and their blends5.4 Modified thermoplastic starch polymers5.5 Commercial applications and products for thermoplastic starch polymers 5.6 Thermoplastic starch polymers-looking beyond traditional polymer applications 5.7 Future developments Chapter 6 Po

26、ly(lactic acid)-based bioplastics (8 hrs)6.1 Introduction6.2 Properties of PLA6.3 Blends of PLA6.4 Plasticization of PLA-based bioplastics6.5 Aging and biodegradation 6.6 Applications of PLA based bioplasticsChapter 7 Standards for environmentally biodegradable plastics and mechanism of degradation (6 hrs)7.1 Why standards are necessary