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關(guān)鍵詞:高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn);協(xié)同創(chuàng)新;實(shí)驗(yàn)教學(xué);建設(shè)
中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B 文章編號:1002-7661(2013)33-013-01
高分子化學(xué)主要包括高分子化學(xué)、高分子物理以及高分子工藝。高分子化學(xué)主要就是研究高分子化合物合成、化學(xué)反應(yīng)、物理化學(xué)、加工成型以及應(yīng)用等方面的一門綜合性學(xué)科。
一、高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究
霍夫曼和庫特爾在1909年第一次提出C5H8的熱聚合專利。一年后1910年海利斯和麥休斯用鈉實(shí)驗(yàn),也得到同樣的結(jié)果C5H8。長期以來,人們對高分子物質(zhì)研究也取得了一定的成果。有機(jī)化學(xué)家畢克斯在1920年的《關(guān)于聚合反應(yīng)》一文中,明確提出,成為環(huán)狀化合物和成為共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)的長鏈高分子化合根本不是一回事。在1922年,發(fā)現(xiàn)橡膠“溶液”仍然具有膠體性質(zhì)。又于1924年明確提出了天然橡膠分子是高分子量的大分子,同時(shí),將其溶于任何物得到的膠體和小分子結(jié)合得來的膠體不一樣。分別在1926年和1928年,斯本先、多爾(1926)以及施道丁格(1928)同樣認(rèn)為纖維素分子可以從一個(gè)晶胞長入另一個(gè)晶胞而成為直鏈形狀,而施道丁格并進(jìn)一步提出,纖維素和橡膠分子的晶胞的大小或晶體的大小與線形高分子的長度無關(guān),之后又在1930年,更進(jìn)一步提出了高分子稀溶液的粘度和分子量之間的關(guān)系,從而引起了定量測定高分子分子量的興起。1932年,施丁格發(fā)表了一部關(guān)于高分子有機(jī)化合物的總結(jié)性論著,標(biāo)志高分子化學(xué)的建立。在此之后,高分子化學(xué)理論迅速發(fā)展,高分子工業(yè)也蓬勃興起。尤其是1949年之后高分子化學(xué)的系統(tǒng)研究大規(guī)模地開展起來。
二、協(xié)同創(chuàng)新影響下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)
在新形勢下,科學(xué)技術(shù)正在不斷發(fā)展,高分子材料也被廣泛應(yīng)用,這為基于協(xié)同創(chuàng)新的高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了可能,加強(qiáng)了其與其他科之間的聯(lián)系,進(jìn)行了一系列的綜合性以及創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的建設(shè)。
1、有機(jī)結(jié)合高分子化學(xué)、物理實(shí)驗(yàn)
由于高分子材料合成后是要對分子量和其分布量測定的,同時(shí),對于高分子的乳液、溶液鎳都也要進(jìn)行測定,所以必須做到有機(jī)結(jié)合高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)和高分子物理實(shí)驗(yàn)。通過對高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的安排,完成這些必要性能的測定。
2、結(jié)合高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)和食品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
在實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生學(xué)會思考、探索,將知識結(jié)合到實(shí)踐中,學(xué)會解決問題,是以獲得的豐富經(jīng)驗(yàn)。就如環(huán)氧丙烷交聯(lián)淀粉的制備,考慮它的應(yīng)用范圍,它屬于一種粘稠劑,之前還做過食品添加劑,但是,它不符合《食品安全法》,其里面含有一定的氯元素的毒。因此學(xué)生對食品添加劑中高分子材料的應(yīng)用作了研究,為保證聚合物的化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行做了保證,同時(shí),也讓學(xué)生掌握了這種食物添加劑的檢測辦法。
3、結(jié)合高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)與藥劑學(xué)實(shí)驗(yàn)
隨著新型人才培養(yǎng)的需要,我們結(jié)合高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)與藥劑學(xué)實(shí)驗(yàn)并且在實(shí)驗(yàn)中心增設(shè)了藥劑學(xué)實(shí)驗(yàn)室。如高分子材料中的羧甲基纖維素鈉就是藥劑學(xué)常用的一種,我們同時(shí)也做過很多羧甲基纖維素鈉方面的合成實(shí)驗(yàn),甚至在最后得到一種混懸型液體藥劑。這種藥及對一些皮膚炎癥(濕疹、蕁麻疹以及丘疹等)效果十分好。
4、高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)合固體廢棄物處置
隨著社會的進(jìn)步,人們生活水平也有逐步提高,但是白色污染也日益困擾這我們,因此我們對這些高分子材料的廢物回收工作必須加以重視,比如生活中最常見的,我們喝過的礦泉水瓶,它們都是聚對苯二甲酸乙二醇酯的,為此我們必須重視對這種高分子材料的礦泉水瓶進(jìn)行回收,同時(shí)思考解決方案(乙二醇降解法),對其加以回收再利用。
5、協(xié)同創(chuàng)新影響下的高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)和水處理技術(shù)的結(jié)合
自2004年起,環(huán)境工程方面的水處理實(shí)驗(yàn)室就已開始運(yùn)行,并將高分子材料運(yùn)用在其中。為此,我們還專門開設(shè)聚苯胺的制備和它對鉻離子吸附性進(jìn)行研究。第一步,用溶液法制備聚苯胺;第二步,把制好的聚苯胺放在有鉻離子的水質(zhì)中;第三步,通過單因素分析實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論:PH值對鉻離子的吸附性影響很大。特別是PH值等于3時(shí),去除率是最大的。通過實(shí)驗(yàn),讓我們認(rèn)識到高分子材料對環(huán)境和水質(zhì)方面的影響,為保護(hù)環(huán)境做了巨大貢獻(xiàn)。
6、結(jié)合高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)和塑料成型工藝
由于新型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要,我們必須加強(qiáng)對學(xué)校中實(shí)驗(yàn)基地建設(shè),對學(xué)生接觸塑料成型工藝一高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)合到一起講授,對學(xué)生開拓視野以及提高學(xué)習(xí)興趣有很大影響,同時(shí)加強(qiáng)學(xué)生對此的了解。
綜上所述,結(jié)合多門科學(xué)對高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)意義十分重大,為此,我們在《高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)》中,增加了其與其它學(xué)科的緊密聯(lián)系,保證實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的全面性、創(chuàng)新性以及導(dǎo)向性。
參考文獻(xiàn):
[1] 李青山,徐明雙.微型高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)與思維創(chuàng)新教育[J].大學(xué)化學(xué),2010(12).
1.何為高分子化學(xué)
顧名思義,高分子就是相對分子質(zhì)量很高的分子,它是高分子化合物的簡稱。高分子化合物,又稱聚合物或高聚物,是結(jié)構(gòu)上由重復(fù)單元(低分子化合物—單體)連接而成的高相對分子質(zhì)量化合物。高分子的相對分子質(zhì)量非常的大,小到幾千,大到幾百萬、上千萬的都有。我們有時(shí)將相對分子質(zhì)量較低的高分子化合物叫低聚物。高分子化學(xué)作為化學(xué)的一個(gè)分支,同樣也是從事制造和研究分子的科學(xué),但其制造和研究的對象都是大分子,即由若干個(gè)原子按一定規(guī)律重復(fù)地連接成具有成千上萬甚至上百萬質(zhì)量的、最大伸直長度可達(dá)毫米量級的長鏈分子,稱為高分子、大分子或聚合物。
2.高相對分子質(zhì)量與高強(qiáng)度
相對分子質(zhì)量和物質(zhì)的性質(zhì)是密切相關(guān)的,是決定物質(zhì)性質(zhì)的一個(gè)重要因素。只有相對分子質(zhì)量高的化合物才有一定的機(jī)械力學(xué)性能,才能作為材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯,都是直鏈的烷烴化合物,但是分子量變化很大,其機(jī)械力學(xué)性能因而也有極大的區(qū)別。
3.高分子科學(xué)的主要內(nèi)容
既然高分子化學(xué)是制造和研究大分子的科學(xué),對大分子的反應(yīng)和方法的研究,顯然是高分子化學(xué)最基本的研究內(nèi)容。高分子科學(xué)不僅是研究化學(xué)問題,也是一門系統(tǒng)的科學(xué)。高分子科學(xué)的主要內(nèi)容有:如何將低分子化合物連
接成高分子化合物,即聚合反應(yīng)的研究。高分子化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系。不同性質(zhì)的高分子,其結(jié)構(gòu)必然是不同的。為了得到不同性質(zhì)的高分子,就要去合成具有特殊結(jié)構(gòu)的高分子。
二、高分子材料化學(xué)的應(yīng)用
材料是人類社會文明發(fā)展階段的標(biāo)志,是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。它是指經(jīng)過某種加工,具有一定結(jié)構(gòu)、組分和性能,并可應(yīng)用于一定用途的物質(zhì)。上世紀(jì)半導(dǎo)體硅、高集成芯片、高分子材料的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用,把人類由工業(yè)社會推向信息和知識經(jīng)濟(jì)社會。可以說某一種新材料的問世及其應(yīng)用,往往會引起人類社會的重大變革,材料是人類文明的重要標(biāo)志。如果說現(xiàn)在人人離不開高分子材料,家家離不開高分子材料,處處離不開高分子材料,是一點(diǎn)也不過分的。高分子化合物的最主要的應(yīng)用是以高分子材料的形式出現(xiàn)的,高分子材料包括了塑料、纖維、橡膠三大傳統(tǒng)合成材料,另外許多精細(xì)化工材料也都是高分子材料。
第一,塑料:一類是通用塑料,如容器、管道、家具、薄膜、鞋底與泡沫塑料等等;另一類叫工程塑料,其強(qiáng)度大,如汽車零部件、保險(xiǎn)杠、洗衣機(jī)內(nèi)的滾筒、電器的外殼等。
第二,纖維:人們開發(fā)出聚酯、尼龍、腈綸、維尼綸等高分子化合物,通過不同的加工,生產(chǎn)出了各種纖維制品,極大地滿足著人類的需要。
第三,橡膠:天然橡膠的種類和品質(zhì)都受到很大的限制,于是科學(xué)家們不斷開發(fā)出了各種人造橡膠,如丁苯橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、氟橡膠、硅橡膠等。
第四,精細(xì)化工:比如使得我們的世界變得豐富多彩的各種涂料產(chǎn)品,如家具漆、內(nèi)外墻乳膠漆、汽車漆、飛機(jī)漆等。女孩子用的指甲油,使牙齒變白的增白劑也都是涂料。還有萬能膠、建筑用膠、醫(yī)用膠、結(jié)構(gòu)膠等黏合劑,以及各種吸水樹脂等都是高分子產(chǎn)品。三、高分子化學(xué)與高科技的結(jié)合
當(dāng)今社會,人們將能源、信息和材料并列為新科技革命的三大支柱,而材料又是能源和信息發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。自從合成有機(jī)高分子材料的那一天起,人們始終在不斷地研究、開發(fā)性能更優(yōu)異、應(yīng)用更廣泛的新型材料,來滿足計(jì)算機(jī)、光導(dǎo)纖維、激光、生物工程、海洋工程、空間工程和機(jī)械工業(yè)等尖端技術(shù)發(fā)展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發(fā)展,出現(xiàn)了許多產(chǎn)量低、價(jià)格高、性能優(yōu)異的新型高分子材料。
隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,許多具有特殊功能的高分子材料也不斷涌現(xiàn)出來,如分離材料、光電材料、磁性材料、生物醫(yī)用材料、光敏材料、非線性光學(xué)材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活躍的領(lǐng)域,下面簡單介紹特種高分子材料:功能高分子是指當(dāng)有外部刺激時(shí),能通過化學(xué)或物理的方法做出相應(yīng)反應(yīng)的高分子材料;高性能高分子則是對外力有特別強(qiáng)的抵抗能力的高分子材料。它們都屬于特種高分子材料的范疇;特種高分子材料是指帶有特殊物理、力學(xué)、化學(xué)性質(zhì)和功能的高分子材料,其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料(化學(xué)纖維、塑料、橡膠、油漆涂料、粘合劑)的范疇。
第一,力學(xué)功能材料:強(qiáng)化功能材料,如超高強(qiáng)材料、高結(jié)晶材料等;)彈材料,如熱塑性彈性體等。
第二,化學(xué)功能材料:分離功能材料,如分離膜、離子交換樹脂、高分子絡(luò)合物等;反應(yīng)功能材料,如高分子催化劑、高分子試劑;生物功能材料,如固定化酶、生物反應(yīng)器等。
第三,生物化學(xué)功能材料:人工臟器用材料,如人工腎、人工心肺等;高分子藥物,如藥物活性高分子、緩釋性高分子藥物、高分子農(nóng)藥等;生物分解材料,如可降解性高分子材料等。
可以預(yù)計(jì),在今后很長的歷史時(shí)期中,特種與功能高分子材料研究將代表了高分子材料發(fā)展的主要方向。
四、高分子化學(xué)的可持續(xù)發(fā)展
研究高分子合成材料的環(huán)境同化,增加循環(huán)使用和再生使用,減少對環(huán)境的污染乃至用高分子合成材料治理環(huán)境污染,也是21世紀(jì)中高分子材料能否得到長足發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。比如利用植物或微生物進(jìn)行有實(shí)用價(jià)值的高分子的合成,在環(huán)境友好的水或二氧化碳等化學(xué)介質(zhì)中進(jìn)行化學(xué)合成,探索用前面提到的化學(xué)或物理合成的方法合成新概念上的可生物降解高分子,以及用合成高分子來處理污水和毒物,研究合成高分子與生態(tài)的相互作用,達(dá)到高分子材料與生態(tài)環(huán)境的和諧等。顯然這些都是屬于21世紀(jì)應(yīng)當(dāng)開展的綠色化學(xué)過程和材料的研究范疇。
參考文獻(xiàn):
[1]馮新德.展望21世紀(jì)的高分子化學(xué)與工業(yè)[J].科學(xué)中國人,1997,(11)
Abstract With the continuous improvement of our demand for foreign exchange and learning, all universities across the country have offered bilingual courses of various courses for their own situations and the actual needs of training talents. School of Material Science and Engineering, Tianjin Polytechnic University has opened many bilingual courses, the "polymer chemistry" is carried out earlier, and it’s a course of more successful bilingual teaching, this paper summarizes the work of this course teaching and some experience in our school, to explore and communicate with colleagues.
Keywords bilingual teaching; Polymer Chemistry; college teaching; teaching experience
?p語教學(xué)是高校通過將英語及英文教材以不同比例加入到授課語言及教學(xué)內(nèi)容中的一種授課方式,主要是為強(qiáng)化英語學(xué)習(xí)、提高學(xué)生素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生追蹤科技前沿發(fā)展和順利參與各方面生產(chǎn)、經(jīng)貿(mào)等領(lǐng)域國際交流的能力。[1]雙語教學(xué)是以提高英語學(xué)習(xí)效率為目的的,是我國融入世界經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易、文化等活動必須工具;[2]是為培養(yǎng)高水平復(fù)合人才、與國際盡快接軌,而在展開的教學(xué)革新嘗試,目前在全國各省市、各類高校均有嘗試。[3]雙語教學(xué)最初是素質(zhì)教育和高水平人才培養(yǎng)探索的突破口,目前已成為很多高校走向一流大學(xué)、一流學(xué)科的必經(jīng)之路,“育人為本”是雙語教學(xué)的最終目標(biāo)。[4]
高校雙語教育模式的選擇,應(yīng)從本校的具體情況、學(xué)生的英語水平和接受能力幾方面出發(fā)。循序漸進(jìn)地增加英語的比例,合理分配中英文教學(xué)內(nèi)容和重點(diǎn),根據(jù)教學(xué)的具體情況調(diào)整和完善教學(xué)安排和方法。通常我國高校的雙語課教學(xué)有4種開展方式:[5]
(1)滲透型。開始時(shí)將少量的適合章節(jié)和內(nèi)容加入課程中,將名詞和術(shù)語解釋作為英文教學(xué)必備的環(huán)節(jié);逐漸增加英文習(xí)題的練習(xí)和分析,課后布置學(xué)生進(jìn)行英文原版教材的學(xué)習(xí)閱讀;根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果逐步加大英語在課上的應(yīng)用比例,最終達(dá)到全英文授課的目的。這種模式,適用于學(xué)院、系的整體教學(xué)安排朝全英文、半英文授課方向發(fā)展的高校和學(xué)院。
(2)漸進(jìn)型。是在低年級主要以強(qiáng)化英語能力為主,在高年級逐步開設(shè)以英語作為授課語言的專業(yè)課。學(xué)院或系要統(tǒng)籌安排課程,低年級時(shí)加強(qiáng)安排英文能力的提升;高年級開設(shè)英文授課專業(yè)課。也就是一年級英文課比重大;二年級減少英文課比重,用英文專業(yè)課程進(jìn)行補(bǔ)充;三年級進(jìn)一步提高雙語、英語授課比例;四年級全部采用英文授課。這種與第一種類型的操作方式相似,都是適用于學(xué)院、系的整體教學(xué)安排都朝全英文、半英文授課方向發(fā)展的高校和學(xué)院。對學(xué)生和學(xué)校整體的要求均較高,目前僅有少數(shù)高水平大學(xué)的個(gè)別學(xué)院采用了這兩種方式。此外還聘請大量外籍教師,保證全英文的學(xué)習(xí)和生活氛圍。
(3)穿插型?;静捎弥形臑橹鞯氖谡n方式,在掌握專業(yè)課內(nèi)容要的基礎(chǔ)上,對學(xué)科進(jìn)展類、概念類的內(nèi)容,進(jìn)行英語講解并布置英文閱讀、自學(xué)內(nèi)容;而對于需要重點(diǎn)掌握的知識要英文講解,且要通過漢語認(rèn)真解釋,并通過習(xí)題和練習(xí)對知識的學(xué)習(xí)進(jìn)行強(qiáng)化。此法容易操作,適應(yīng)面廣,不僅學(xué)習(xí)了知識,而且介紹了該知識的英文表述,有利于學(xué)生發(fā)散思維、開拓視野。有的高校以英文為主,只用中文對教學(xué)重難點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)調(diào)和解釋,這要求教師有熟練的英文口語運(yùn)用能力和表達(dá)能力,也提高了對學(xué)生的要求。
(4)選修型。開設(shè)全英文授課的專業(yè)選修課或非專業(yè)選修課,對學(xué)生不做強(qiáng)制性要求,可以評自己的興趣和目標(biāo)進(jìn)行自主選擇。這種課程的開設(shè),可由母語為英語的外籍教師負(fù)責(zé),也可以由英文水平高的普通教師承擔(dān),適用于各種類型的高校。
雙語教學(xué)不是一門課程或某一個(gè)教師憑自身的努力可以完成的任務(wù),是需要教學(xué)管理及師生共同配合,并結(jié)合高校自身的實(shí)際情況,進(jìn)行計(jì)劃、安排和組織才能達(dá)到最佳效果。針對目前國內(nèi)雙語教學(xué)的現(xiàn)狀,天津工業(yè)大學(xué)“高分子化學(xué)”教學(xué)團(tuán)隊(duì)面向我校自身特點(diǎn),制定和適合我校學(xué)生的雙語教學(xué)計(jì)劃和方案。主要有以下的條件和特點(diǎn):
1 “高分子化學(xué)”雙語教學(xué)的條件
天津工業(yè)大學(xué)是以紡織及合成纖維的研究與人才培養(yǎng)為特色的地方性高等院校,材料科學(xué)與工程是我校的優(yōu)勢學(xué)科,具有很長的歷史和較強(qiáng)的研究實(shí)力。因而面向相關(guān)專業(yè)的學(xué)生開設(shè)雙語專業(yè)課程,是進(jìn)一步提高我校人才培養(yǎng)素質(zhì)和水平的需要,也是延續(xù)我校強(qiáng)勢學(xué)科研究實(shí)力、提升研究水平的需要。因而從有機(jī)材料類專業(yè)的第一門專業(yè)課“高分子化學(xué)”開始,即開設(shè)雙語課程有利于使學(xué)生及早地接觸專業(yè)的英語知識,接觸到學(xué)科的國際前沿,為后續(xù)課程雙語教學(xué)的實(shí)施做好鋪墊。我校開設(shè)“高分子化學(xué)”課程雙語教學(xué)具備一些特定條件。
1.1 教師具有扎實(shí)的英語基礎(chǔ)
首先從師資力量看,我校從事“高分子化學(xué)”課程教學(xué)的教師共有6名,全部為具有博士學(xué)歷的中青年骨干教師。其中1人具有海外留學(xué)經(jīng)歷,其他5名教師也都有在海外學(xué)習(xí)或工作的經(jīng)歷,具有扎實(shí)的讀寫水平和很強(qiáng)的聽說能力。教師每年都會在國際高水平期刊上發(fā)表數(shù)篇研究文獻(xiàn),不斷提高自身的研究能力和外文使用能力,保證了“高分子化學(xué)”雙語課程的教學(xué)效果。
1.2 教材具有廣泛的認(rèn)可度
我們所選取的原版參考教材是在國際上廣被認(rèn)可的通用教材,由George Odian編寫的Principle of Polymerization,目前已更新到第四版。該教材從知識體系框架的構(gòu)筑到細(xì)節(jié)概念的介紹、鋪陳都與我們選用的漢語教材――潘祖仁編寫的“高分子化學(xué)”,有很好的契合,二者相輔相成,因此無論教師備課,還是學(xué)生的參考學(xué)習(xí)都很容易兩相對照,平順推進(jìn)。
1.3 教學(xué)成果有實(shí)際需求
天津工業(yè)大學(xué)是以化學(xué)纖維和中空纖維膜為研究側(cè)重的院校,學(xué)校各級都很重視科研發(fā)展。每個(gè)研究室和相應(yīng)的教師都需求大量的高素質(zhì)的研究生和助研工作。每學(xué)年都會有相當(dāng)數(shù)量的本科生進(jìn)入到教師研究小組去從事科研工作。接觸到實(shí)際科研工作的學(xué)生更能體會到專業(yè)英文及其系統(tǒng)學(xué)習(xí)的重要性,因而更能認(rèn)識到雙語教學(xué)的必不可少。
2 “高分子化學(xué)”雙語教學(xué)的側(cè)重點(diǎn)及辦法措施
2.1 專業(yè)知識的傳授為側(cè)重點(diǎn)
雙語教學(xué)是以英文為載體,傳播專業(yè)知識的課程,英文中的詞匯、語法等都不是教學(xué)重點(diǎn)。但英語能力的確成為制約學(xué)生順利學(xué)習(xí)的最大困難?!案叻肿踊瘜W(xué)”是提供對專業(yè)最基本理念和認(rèn)知的課程,因此學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)效果要求很高。因而對雙語教學(xué)的感受也不盡相同,首先英語基礎(chǔ)好的學(xué)生,雖剛開始對英文授課不適應(yīng),但經(jīng)短暫調(diào)整和努力就能進(jìn)入狀態(tài),以英文的思維方式理解概念和理論,這對于其后續(xù)的課程的雙語教學(xué)有很大的幫助;英語基礎(chǔ)一般的學(xué)生,不能完全跟上教學(xué)內(nèi)容,課后要在預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí),對照英、漢教材的區(qū)別,努力趕上進(jìn)度;英語基礎(chǔ)差的學(xué)生,長時(shí)間的努力仍跟不上雙語教學(xué)進(jìn)程,相當(dāng)?shù)臅r(shí)間精力花費(fèi)在自學(xué)漢語教材上,英文課程的內(nèi)容基本不能理解,最終厭學(xué)、棄學(xué)。總之,問題的最關(guān)鍵癥結(jié)是,雙語“高分子化學(xué)”是專業(yè)課程而不是英語課程。如果不能夠?qū)崿F(xiàn)順利傳授專業(yè)知識的目的,則達(dá)不到改革嘗試應(yīng)有的效果。
因而我們提出,我校的“高分子化學(xué)”雙語課程要牢牢把握專業(yè)知識傳授為主線,輔助相應(yīng)的英語表述;使學(xué)生盡可能地把握專業(yè)知識的前提下,全面了解“高分子化學(xué)”知識的脈絡(luò)和英文描述,為擴(kuò)大學(xué)生的詞匯量和知識面盡最大的努力。在課堂的授課過程中,注重使?W生了解不同文化和思維模式下,相同知識和認(rèn)知的獲得的路徑不盡相同。使學(xué)生通過英文內(nèi)容的講授,了解近現(xiàn)代西方創(chuàng)新、科研的模式和方法,從而培養(yǎng)學(xué)生與國際接軌的創(chuàng)新能力。這種專業(yè)為主、語言為輔的教學(xué)理念,使“高分子化學(xué)”雙語課程成為學(xué)生了解學(xué)科發(fā)展前沿動態(tài)的一個(gè)媒介。
2.2 教學(xué)注重理論與實(shí)踐相結(jié)合
為提高學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解和掌握程度,我們開設(shè)了“高分子實(shí)驗(yàn)”和“大型綜合實(shí)驗(yàn)”等實(shí)驗(yàn)課程。為進(jìn)一步鍛煉學(xué)生的英文專業(yè)知識運(yùn)用能力,我們要求學(xué)生參加國外知名專家的英文專業(yè)報(bào)告會,并對報(bào)告內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)和整理,消化專業(yè)知識。不僅提高了學(xué)生聽說專業(yè)英語的能力,也檢驗(yàn)了“高分子化學(xué)”雙語教學(xué)的教學(xué)效果,另外也為學(xué)生打開國際視野提供交流平臺,使其認(rèn)識到雙語教育的必要性。
關(guān)鍵詞:涂料學(xué);高分子專業(yè);教學(xué)改革;涂料實(shí)驗(yàn)
近年來,隨著我國對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)問題的日益重視,大力加強(qiáng)素質(zhì)教學(xué),培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力的同時(shí),進(jìn)一步鞏固學(xué)生的基礎(chǔ)知識就顯得尤為重要[1]。在我國,無論是在綜合性院校、理工科院校,還是職業(yè)技術(shù)院校,大都開設(shè)了高分子的本科專業(yè),包括:高分子化學(xué)與物理專業(yè)、高分子材料專業(yè)以及高分子加工專業(yè)等。在課程設(shè)置方面,基本都開設(shè)了高分子化學(xué)、高分子物理和高分子分析方法等基礎(chǔ)課程以及高分子專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。然而我們在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),學(xué)生很難將之前開設(shè)的基礎(chǔ)課程中的知識融會貫通,對生活實(shí)例不能做出相應(yīng)合理的解釋。高分子作為一個(gè)實(shí)用性很強(qiáng)的專業(yè),各門專業(yè)課之間有著密切的聯(lián)系:利用高分子化學(xué)知識合成出不同結(jié)構(gòu)的高分子材料,高分子材料的結(jié)構(gòu)將直接影響其性能,在對材料進(jìn)行加工時(shí)又需要運(yùn)用高分子物理和流變學(xué)等知識[2]。如果學(xué)生們不能將專業(yè)基礎(chǔ)知識活學(xué)活用、融會貫通,那么他們將很難應(yīng)對高分子專業(yè)相關(guān)工作中的實(shí)際問題。因此,我們嘗試針對高分子專業(yè)的培養(yǎng)方案,在開設(shè)高分子化學(xué)、高分子物理、高分子成型加工以及高分子結(jié)構(gòu)分析方法這些專業(yè)課程的基礎(chǔ)上,新增了一門《涂料學(xué)》課程,安排在第7學(xué)期進(jìn)行,計(jì)劃學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)。力求通過本課程的學(xué)習(xí),鞏固之前學(xué)到的專業(yè)知識并將其融會貫通,同時(shí)拓寬學(xué)生的知識面,提高其實(shí)踐能力。為了達(dá)到教學(xué)目標(biāo),培養(yǎng)出基礎(chǔ)扎實(shí)、有創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才,《涂料學(xué)》課程的本科教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的設(shè)計(jì)就是必須考慮的首要問題。為此,筆者結(jié)合從事涂料課程教學(xué)與科研的經(jīng)驗(yàn),參考接收本科生進(jìn)行涂料實(shí)習(xí)單位的反饋意見,同時(shí)結(jié)合《涂料學(xué)》課程自身特點(diǎn),做了一些初步的探討。
一、《涂料學(xué)》課程的特點(diǎn)和意義
高分子的主要應(yīng)用領(lǐng)域集中在涂料、塑料、粘合劑和助劑四方面。進(jìn)入21世紀(jì)以來,我國涂料行業(yè)發(fā)展迅速,對涂料行業(yè)科研技術(shù)人才的需求量大大增加[3]。為此,在國內(nèi)一部分高校中的高分子相關(guān)專業(yè)開設(shè)了涂料相關(guān)課程?!锻苛蠈W(xué)》課程是建立在高分子化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、膠體化學(xué)、表面化學(xué)與表面物理、流變學(xué)、材料力學(xué)、光學(xué)和顏色學(xué)科基礎(chǔ)上的一門綜合性學(xué)科,但又不是這些學(xué)科的簡單加和而有其自身理論。對于高分子專業(yè)的學(xué)生而言,如何能將其學(xué)到的無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、高分子化學(xué)、高分子物理等基礎(chǔ)知識貫穿統(tǒng)一起來,《涂料學(xué)》無疑是一個(gè)不二選擇。開設(shè)涂料課程,一方面使今后從事涂料行業(yè)的學(xué)生進(jìn)入工作崗位后,盡快成為行業(yè)技術(shù)骨干;另一方面對于今后從事非涂料領(lǐng)域的高分子學(xué)生而言,課程的學(xué)習(xí)過程也是對之前學(xué)到的化學(xué)和材料學(xué)基礎(chǔ)知識鞏固、加強(qiáng)和提高的過程。
二、《涂料學(xué)》教學(xué)的主要內(nèi)容
涂料學(xué)課程的內(nèi)容多,課時(shí)少,教師難以在短時(shí)間內(nèi)將涂料行業(yè)所需的內(nèi)容講深、講透。在課程教學(xué)的過程中,教師應(yīng)該堅(jiān)持理論結(jié)合實(shí)際的教學(xué)方針,對知識結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整,做到簡單而不淺顯,深奧而不枯燥。在教學(xué)內(nèi)容上,要注重兩方面的統(tǒng)一:一方面注意《涂料學(xué)》課程章節(jié)間的聯(lián)系和統(tǒng)一,這門課程涉及到涂料概述、顏料、溶劑、樹脂等內(nèi)容,各部分內(nèi)容既相對獨(dú)立,又相互聯(lián)系;另一方面,要把握《涂料學(xué)》課程與無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、高分子化學(xué)、高分子物理等基礎(chǔ)知識貫穿統(tǒng)一。教師在教學(xué)中應(yīng)該重點(diǎn)介紹以下內(nèi)容。
1.涂料的基本知識。這部分內(nèi)容主要介紹涂料概念、組成、類別、功能以及發(fā)展概況。結(jié)合日常生活所接觸的涂料,使學(xué)生掌握涂料的基本概念、分類和作用。讓學(xué)生們了解到,現(xiàn)代涂料學(xué)的發(fā)展是以化學(xué),特別是高分子科學(xué)為基礎(chǔ),結(jié)合界面科學(xué)和流變學(xué)發(fā)展起來的。了解涂料的發(fā)展背景和面臨的挑戰(zhàn),懂得涂料的發(fā)展趨勢。通過對目前報(bào)道較新的,具有特殊功能的涂料的介紹來激發(fā)學(xué)生對涂料的興趣,并為以后進(jìn)行涂料的科學(xué)研究開好頭。
2.顏料相關(guān)理論。顏料和填料是涂料生產(chǎn)不可缺少的成分之一。其作用不僅是色彩和裝飾性,更重要的是改善涂料的物理化學(xué)性能,提高涂層的機(jī)械強(qiáng)度、附著力、防腐性能、耐光性和耐候性。讓學(xué)生了解遮蓋力、著色力和吸油值等基本概念。在授課過程中,這部分知識與物理化學(xué)中的雙電層理論聯(lián)系緊密,可以對以前的基礎(chǔ)知識鞏固提高。關(guān)于顏料的分散是教學(xué)的重點(diǎn)。
3.溶劑知識。溶劑是不包括無溶劑涂料在內(nèi)的,各種液態(tài)涂料中所含有的,為使得液態(tài)涂料完成施工過程的必要的一類物質(zhì)。原則上不構(gòu)成涂膜,也不存留在涂膜中。在授課過程中,這部分知識與有機(jī)化學(xué)和高分子物理中的極性、溶解力、粘度等相關(guān)知識聯(lián)系緊密,可以對以前的基礎(chǔ)知識鞏固提高。在教學(xué)中,使學(xué)生掌握根據(jù)溶劑理論選用溶劑和改善涂料性能,了解有機(jī)溶劑對環(huán)境的危害,開發(fā)綠色水性涂料和高固體份涂料是涂料行業(yè)的趨勢。
4.樹脂知識。成膜物質(zhì)是組成涂料的基礎(chǔ),它具有粘結(jié)涂料中其他組分形成涂膜的功能,對涂料和涂膜的性能起到?jīng)Q定性的作用。例如,在丙烯酸樹脂章節(jié)中的內(nèi)容與高分子化學(xué)基礎(chǔ)課中自由基聚合和聚合方法的相關(guān)知識密切聯(lián)系。不飽和聚酯樹脂、醇酸樹脂和聚氨酯章節(jié)中內(nèi)容與高分子化學(xué)基礎(chǔ)課中的縮聚和逐步聚合相關(guān)內(nèi)容聯(lián)系緊密。因此,授課的過程也是對以前的知識復(fù)習(xí),深入體會和提高的過程,將這些基本知識與涂料制備技術(shù)相互滲透,相得益彰,這也正是開設(shè)《涂料學(xué)》課程的特色。
三、教學(xué)方法
1.教學(xué)與生活、生產(chǎn)相結(jié)合,注重理論聯(lián)系實(shí)際。涂料是一門理論性和應(yīng)用性都很強(qiáng)的交叉學(xué)科。理論知識比較晦澀,但大多數(shù)基本理論知識都已經(jīng)在本科基礎(chǔ)課教學(xué)階段涉及,在涂料課程中只是有針對性的學(xué)習(xí),必須與實(shí)際結(jié)合才能使學(xué)得的知識深化和牢固,也才能引起學(xué)生的興趣。在教學(xué)的初期階段,為了使得學(xué)生盡快入門,熟悉涂料學(xué),就要將日常生活、生產(chǎn)與涂料結(jié)合,介紹生活和生產(chǎn)中涂料的應(yīng)用,提高學(xué)生從心理上對課程的接受程度。眾所周知,涂料學(xué)的特點(diǎn)是“入門易、學(xué)懂難”。為了提高教學(xué)效率,改善教學(xué)效果,必須要注重理論聯(lián)系實(shí)際。這種聯(lián)系實(shí)際上是基礎(chǔ)知識與涂料學(xué)的聯(lián)系;涂料學(xué)與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系。把涂料學(xué)作為有機(jī)化學(xué)、高分子化學(xué)、高分子物理等基礎(chǔ)知識實(shí)踐的對象,會使學(xué)生對所學(xué)過的基礎(chǔ)知識鞏固提高,為今后打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。在涂料學(xué)理論實(shí)踐過程中,學(xué)生可以去涂料生產(chǎn)廠和研究院所參觀學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)涂料生產(chǎn)方法和檢測方法,了解生產(chǎn)設(shè)備和檢測儀器設(shè)備。學(xué)生往往很有興致,注意力高度集中,因此將理論知識寓于合適的實(shí)際背景中進(jìn)行講授效果明顯。
2.開設(shè)涂料實(shí)驗(yàn)。在高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,開設(shè)涂料實(shí)驗(yàn)課程[4]。高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,一般開設(shè)甲基丙烯酸甲酯(或苯乙烯)的乳液聚合、聚酯合成實(shí)驗(yàn)等,可以在這些實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步開設(shè)丙烯酸乳液合成、低分子量聚酯合成以及低分子量聚酯與異氰酸酯固化等,并且可以進(jìn)一步開設(shè)乳膠漆的制造、涂料性能檢測等系列實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生自己合成樹脂,自己配制涂料,自己對涂料和涂層進(jìn)行檢測。通過實(shí)驗(yàn),不但將課堂所學(xué)到的理論知識通過實(shí)驗(yàn)鞏固提高,而且訓(xùn)練學(xué)生進(jìn)行涂料生產(chǎn)和科學(xué)研究的方法,培養(yǎng)學(xué)生的動手能力,分析和解決問題的能力。
四、結(jié)語
總之,筆者對在高分子專業(yè)本科教學(xué)中開設(shè)《涂料學(xué)》課程的必要性、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法進(jìn)行了初探,提出開設(shè)《涂料學(xué)》課程的必要性:一方面,對于處于專業(yè)知識學(xué)習(xí)的學(xué)生而言,通過本課程的學(xué)習(xí),加強(qiáng)他們對高分子專業(yè)基礎(chǔ)知識的鞏固,為今后從事高分子相關(guān)專業(yè)的工作打好堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ);另一方面,針對今后從事涂料行業(yè)的學(xué)生,涂料行業(yè)快速發(fā)展,科技含量越來越高,涂料學(xué)課程的開設(shè)正好可以滿足涂料行業(yè)對大批高層次科研技術(shù)人員的需求。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞 翻轉(zhuǎn)課堂 高分子合成工藝學(xué) 實(shí)施 效果
“高分子合成工藝學(xué)”是高分子材料與工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)課。學(xué)生在學(xué)習(xí)了“化工原理”、“高分子化學(xué)”和“高分子物理”等專業(yè)理論基礎(chǔ)課程后,進(jìn)一步研究高分子化合物生產(chǎn)工藝的重要課程。高分子合成工藝學(xué)承擔(dān)著如何將理論運(yùn)用到實(shí)踐中去,并進(jìn)一步提高學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力和技術(shù)創(chuàng)新能力的任務(wù),是培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的關(guān)鍵因素。要求學(xué)生掌握高分子合成的具體實(shí)施方法,重要品種的生產(chǎn)工藝,各種聚合方法進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn)、配方原理、流程組織原理。加深對于生產(chǎn)工藝觀點(diǎn)的認(rèn)識,將理論與實(shí)際相結(jié)合,提高處理和解決實(shí)際問題的能力,為今后從事的科研和生產(chǎn)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過該門課的學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生的工程意識,使其掌握高分子合成的基礎(chǔ)技能并初步具備從事高分子材料的研究和開發(fā)能力。具備分析問題和解決工程技術(shù)實(shí)際問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。
該門課程內(nèi)容不僅涵蓋大量高分子化學(xué)、高分子物理等較難理解的理論知識,還包括了許多具體產(chǎn)品品種在工業(yè)生產(chǎn)中有關(guān)具體實(shí)施方法。如自由基聚合包括本體聚合、懸浮聚合、溶液聚及乳液聚合四種實(shí)施方法。四種方法聚合原料組成、設(shè)備的選擇、條件控制及影響因素各有區(qū)別。同一品種可用不同的方法去生產(chǎn),但所得產(chǎn)品性能差別較大。如聚氯乙烯的生產(chǎn),可用自由基本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合及乳液聚合進(jìn)行生產(chǎn),但產(chǎn)品最終狀態(tài)不同,性能不同。一具體的聚合物如何去選擇實(shí)施方法,需要同學(xué)掌握較多的知識,每種聚合實(shí)施方法特點(diǎn)要了然于心。這就要求學(xué)生需掌握的內(nèi)容較多,故無論對學(xué)生還是教師都有較高要求,在具體教學(xué)中存在較多問題。若以傳統(tǒng)教學(xué)方法進(jìn)行實(shí)施,其教學(xué)效果往往不盡理想。
翻轉(zhuǎn)課堂(Flipping Classroom,顛倒課堂、顛倒教室)是近年來出現(xiàn)的一種新的課堂教學(xué)組織形式,不同于老師課堂教,學(xué)生被動聽課、課后做作業(yè)的傳統(tǒng)教學(xué)方法。該教學(xué)形式完全顛倒,學(xué)生先課前學(xué),師生在課堂上共同完成答疑、探究和互動交流等活動的一種新型的教學(xué)模式。該教學(xué)理念起源于美國科羅拉多州落基山林地公園高中兩位化學(xué)老師Jon Bergmann和AaronSam。他們將各種講解視頻上傳到網(wǎng)絡(luò),學(xué)生隨時(shí)隨地可以進(jìn)行學(xué)習(xí),這種新的教學(xué)形式故此引起廣泛關(guān)注。
翻轉(zhuǎn)課堂的出現(xiàn),為教學(xué)提供了一種新的教學(xué)理念和方法。本研究通過在高分子合成工藝學(xué)教學(xué)中進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐,力圖以學(xué)生為中心,從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動性及各項(xiàng)綜合能力,并探索翻轉(zhuǎn)課堂在高分子合成工藝學(xué)課程中較合適的教學(xué)流程。
韋軍等主編的《高分子合成工藝學(xué)》,華東理工大學(xué)出版社。該書共包括十二章內(nèi)容,第一章緒論,第十一章特種高分子合成工藝,第十二章是聚合反應(yīng)設(shè)備,其余章節(jié)是自由基聚合、縮合聚合、陰陽離子聚合及配位聚合,該門課共計(jì)48學(xué)時(shí)。各部分按照先理論后以具體產(chǎn)品的工業(yè)實(shí)施方法進(jìn)行講解。理論部分較抽象,學(xué)生不易理解;而實(shí)際的生產(chǎn),同學(xué)們又沒有參與過,對于大的生產(chǎn)設(shè)備學(xué)生又沒有概念。如自由基聚合實(shí)施方法包括本體聚合、乳液聚合、懸浮聚合及溶液聚合,四種實(shí)施方法相近學(xué)生易于混淆。若采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法,學(xué)生掌握較困難?;贎四種實(shí)施方法的理論知識在高分子化學(xué)中已涉及,故以自由基聚合的講解為例,一班采用傳統(tǒng)教學(xué),另一班進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂,兩種教學(xué)方法進(jìn)行對比教學(xué)。
傳統(tǒng)教學(xué)班級按照“簡單預(yù)習(xí)-教師課堂講授-課后作業(yè)”的流程進(jìn)行。而在翻轉(zhuǎn)課堂的班級,基本教學(xué)流程采用,“老師提前按照內(nèi)容提出問題-布置學(xué)生提前看材料-準(zhǔn)備講解材料-課堂學(xué)生講解-教師答疑-互動討論-做練習(xí)-總結(jié)提升”。在此過程中,以學(xué)生為中心,學(xué)生占主導(dǎo)地位,教師起輔助作用。教師提前將有關(guān)視頻及PPT資料上網(wǎng)到網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺,并預(yù)設(shè)幾個(gè)問題。學(xué)生通過查看網(wǎng)上資料及查閱有關(guān)文獻(xiàn),把有關(guān)問題解答,并準(zhǔn)備好課堂將要講解的PPT、資料等。在課堂上主要內(nèi)容由學(xué)生進(jìn)行講解,有疑惑的地方由老師進(jìn)一步講解,師生之間進(jìn)行討論,而后通過做作業(yè),進(jìn)一步鞏固、提升。
在高分子化學(xué)課程中己涉及到自由基聚合的四種實(shí)施方法定義、機(jī)理等有關(guān)基礎(chǔ)知識,在講解高分子合成工藝學(xué)的有關(guān)章節(jié)時(shí),就可以翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方法進(jìn)行。如在講解自由基懸浮聚合工藝時(shí),提前布置給學(xué)習(xí),復(fù)習(xí)懸浮聚合與自由基聚合的其它三種方法在定義、組成、特點(diǎn)、機(jī)理等方面的異同,并準(zhǔn)備有關(guān)發(fā)言材料。學(xué)生講完后,老師及時(shí)抓住問題,提問懸浮聚合與溶液聚合和乳液聚合的主要區(qū)別,懸浮聚合的分散體系如何保持穩(wěn)定,一步步讓學(xué)生深入思考分散劑的分散穩(wěn)定機(jī)理,不同種類分散劑的穩(wěn)定機(jī)理是否相同。而后,進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)攪拌在懸浮聚合中的必要性。攪拌使單體分散為小液滴,是懸浮聚合反應(yīng)的先決條件,而分散劑不能自動將單體分散為微小的液滴,使分散的液滴穩(wěn)定――后決條件。采用傳統(tǒng)教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的教學(xué)方法,使同學(xué)們輕而易舉地就理解掌握原本難免懂的理論知識了。
通過用傳統(tǒng)教學(xué)及翻轉(zhuǎn)課堂兩種教學(xué)方法的實(shí)施,發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)的班級,學(xué)生處于被動學(xué)習(xí),積極性不高,知識掌握有限,綜合能力提高有限,期末成績差于另一班級。而實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的班級,學(xué)生配合老師主動思維,而不是被動聽課。從而使學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性明顯提高,獲取知識的動力較大,掌握的知識較多,同時(shí)通過課堂展示自己的機(jī)會,使學(xué)生的綜合能力大大提高,且期末成績明顯高于另一班級。
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