包裝應(yīng)用化學(xué)實驗課教學(xué)設(shè)計分析

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[摘要]包裝應(yīng)用化學(xué)是包裝工程專業(yè)的基礎(chǔ)課，其理論和方法在包裝材料學(xué)、包裝工藝學(xué)、包裝印刷技術(shù)、包裝廢棄物、智能包裝等方面應(yīng)用廣泛。包裝應(yīng)用化學(xué)實驗教學(xué)根據(jù)后續(xù)專業(yè)課的實際需求選擇了四種基于生物質(zhì)的環(huán)境友好高分子作為實驗材料，要求學(xué)生完成羧甲基纖維素、殼聚糖、大豆蛋白和聚乳酸包裝膜的制備及性能測試實驗。通過本實驗課的學(xué)習(xí)，為學(xué)生奠定良好的專業(yè)課學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]包裝應(yīng)用化學(xué)；實驗；教學(xué)設(shè)計

應(yīng)用化學(xué)課程理論體系包括無機化學(xué)、分析化學(xué)、有機化學(xué)和物理化學(xué)四大塊[1]，化工類院校在教學(xué)中需要配置192學(xué)時的理論和96學(xué)時的實驗，總共接近300學(xué)時，這對于在機械學(xué)院開設(shè)的包裝工程專業(yè)來說是不可能設(shè)置的。包裝工程專業(yè)的很多課程又和化學(xué)有密切關(guān)系，需要有四門化學(xué)的基本知識才能更好的學(xué)習(xí)專業(yè)課程并指導(dǎo)實踐。所以，包裝工程專業(yè)需要開設(shè)一門綜合多門化學(xué)知識的基礎(chǔ)課程來滿足教學(xué)的要求。教學(xué)中本校采用武漢大學(xué)黎厚斌編寫的《包裝應(yīng)用化學(xué)》教材，將高分子的合成方法、結(jié)構(gòu)特征和聚合物材料的基本化學(xué)性能、聚合物的表面改性技術(shù)和常見的可降解高分子材料的基礎(chǔ)知識講解給學(xué)生[2]。并設(shè)置羧甲基纖維素、殼聚糖、大豆蛋白和聚乳酸四類環(huán)境友好高分子材料的制備及性能分析實驗，來提高實驗教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生的實驗動手能力，培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣，

1實驗材料

羧甲基纖維素是一種水溶性的纖維素衍生物，其水溶液具有良好的成膜性和水分保持性，羧甲基纖維素復(fù)配保鮮劑的包裝膜對牛油果、鱷梨具有良好的保鮮效果[3]。殼聚糖是一種可以溶于稀醋酸的甲殼素脫乙?；a(chǎn)物，其溶液具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、成膜性和吸水保濕性，殼聚糖復(fù)配丁香精油、肉桂精油和檸檬草精油保鮮劑的包裝膜對草魚具有良好的保鮮效果[4]。大豆蛋白是一種取自大豆提取豆粕后的剩余物，其包裝膜既能阻止氧氣進入，又能保持水分，大豆蛋白復(fù)配茶多酚和香芹酚的保鮮膜顯示了較好的物理性能、抗氧化性能及抑菌性能[5]。聚乳酸是一種人工合成的可降解的直鏈脂肪族聚酯，其包裝膜保鮮白烏魚的效果明顯優(yōu)于聚乙烯膜[6]。聚乳酸具有優(yōu)良的機械性能和生物相容性、低的燃燒污染性和良好的印刷性能及可降解性，是一種廣泛應(yīng)用的包裝膜材料。

2實驗內(nèi)容

實驗儀器操作與實驗項目講解：講解實驗室安全規(guī)章制度與操作規(guī)范，實驗記錄手冊書寫與實驗數(shù)據(jù)處理，實驗藥品取用與稱量方法，實驗儀器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和操作方法，分析測試表征儀器的基本原理與樣品制備等。包裝膜的制備實驗：擬定各實驗樣品的質(zhì)量比，稱取定量的樣品粉末溶于溶劑中，設(shè)置不同的攪拌速率、攪拌時間和反應(yīng)溫度等獲得不同濃度的膜溶液，流延于聚四氟乙烯薄板上，經(jīng)干燥揭膜備用。這部分實驗主要培養(yǎng)學(xué)生因素水平實驗的設(shè)計能力，掌握溶液濃度的稀釋、配置和滴定反應(yīng)相關(guān)知識，掌握磁力攪拌裝置、真空脫泡機、離心均質(zhì)機的操作方法。包裝膜的性能測試：按照不同實驗項目，將膜材料切成規(guī)定尺寸的樣條進行拉伸強度、斷裂伸長率、色度、水蒸氣透過率、氧氣透過率、油阻隔能力測試等。這部分實驗主要培養(yǎng)學(xué)生拉伸試驗機、色度儀、透濕儀、透氧儀等實驗設(shè)備的操作以及數(shù)據(jù)分析處理的能力。

3教學(xué)體會

包裝應(yīng)用化學(xué)實驗課設(shè)置在第二學(xué)期，通過學(xué)習(xí)和實踐，學(xué)生具備了初步的化學(xué)實驗知識，有利于后續(xù)塑料包材實驗和包裝工藝學(xué)實驗的實施。本課程實驗改變了以往全程以實驗老師為主的灌輸式教學(xué)模式，改為學(xué)生按照指導(dǎo)書的要求，自主準(zhǔn)備實驗材料、配置試劑、操作儀器等，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，既鍛煉了動手能力又增加了感性認識，對各種實驗的操作也更加熟練。每次實驗后，學(xué)生的實驗報告將以科研小論文的形式提交，并做PPT報告交流，老師針對學(xué)生的疑問進行互動式講解，加深了學(xué)生對于相關(guān)知識的理解。針對大三有創(chuàng)新學(xué)分要求的學(xué)生，還可以設(shè)置創(chuàng)新實驗，將多種天然提取物抑菌劑和多酚類化學(xué)物添加到可降解的膜材料中制備復(fù)合包裝材料，開展創(chuàng)新性的研究工作、申請大學(xué)生創(chuàng)新項目和完成畢業(yè)論文等。

4結(jié)語

本文以包裝應(yīng)用化學(xué)教材中的最后一章為例，選取了四種可降解的環(huán)境友好高分子材料，通過實驗設(shè)計、研究了包裝膜材料的制備方法和性能測試等方面的內(nèi)容。不僅加深了學(xué)生對于書本理論知識的理解，更提高了學(xué)生的實驗操作和數(shù)據(jù)分析處理能力，也有利于提早培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣，熟悉科研流程和設(shè)計綜合創(chuàng)新實驗，對今后的學(xué)習(xí)是很有幫助的。

參考文獻

[1]司紅巖，向天成．應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗與相關(guān)理論課程整體優(yōu)化的探索[J]．山東化工，2018，47(10)：163-164+167．

[2]黎厚斌．包裝應(yīng)用化學(xué)[M]．印刷工業(yè)出版社，2014．

[3]李歡．羧甲基纖維素復(fù)合薄膜的制備及其抗菌性能研究[D]．西安理工大學(xué)，2020．

[4]余達威．殼聚糖涂膜對冷藏草魚片的品質(zhì)影響研究[D]．江南大學(xué)，2019．

[5]楊露露．茶多酚和香芹酚對大豆蛋白膜性能影響的研究[D]．沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2018．

[6]張龍翼．可降解聚乳酸膜制備及其在白烏魚貯藏保鮮中的應(yīng)用[D]．成都大學(xué)，2020．

作者：董峰 單位：制造裝備機構(gòu)設(shè)計與控制重慶市重點實驗室