包裝應用化學實驗課教學設計分析

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[摘要]包裝應用化學是包裝工程專業的基礎課，其理論和方法在包裝材料學、包裝工藝學、包裝印刷技術、包裝廢棄物、智能包裝等方面應用廣泛。包裝應用化學實驗教學根據后續專業課的實際需求選擇了四種基于生物質的環境友好高分子作為實驗材料，要求學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。通過本實驗課的學習，為學生奠定良好的專業課學習基礎。

[關鍵詞]包裝應用化學；實驗；教學設計

應用化學課程理論體系包括無機化學、分析化學、有機化學和物理化學四大塊[1]，化工類院校在教學中需要配置192學時的理論和96學時的實驗，總共接近300學時，這對于在機械學院開設的包裝工程專業來說是不可能設置的。包裝工程專業的很多課程又和化學有密切關系，需要有四門化學的基本知識才能更好的學習專業課程并指導實踐。所以，包裝工程專業需要開設一門綜合多門化學知識的基礎課程來滿足教學的要求。教學中本校采用武漢大學黎厚斌編寫的《包裝應用化學》教材，將高分子的合成方法、結構特征和聚合物材料的基本化學性能、聚合物的表面改性技術和常見的可降解高分子材料的基礎知識講解給學生[2]。并設置羧甲基纖維素、殼聚糖、大豆蛋白和聚乳酸四類環境友好高分子材料的制備及性能分析實驗，來提高實驗教學質量，提升學生的實驗動手能力，培養學生的科研興趣，

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酰基產物，其溶液具有良好的化學穩定性、成膜性和吸水保濕性，殼聚糖復配丁香精油、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于聚乙烯膜[6]。聚乳酸具有優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，是一種廣泛應用的包裝膜材料。

2實驗內容

實驗儀器操作與實驗項目講解：講解實驗室安全規章制度與操作規范，實驗記錄手冊書寫與實驗數據處理，實驗藥品取用與稱量方法，實驗儀器的基本結構、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量比，稱取定量的樣品粉末溶于溶劑中，設置不同的攪拌速率、攪拌時間和反應溫度等獲得不同濃度的膜溶液，流延于聚四氟乙烯薄板上，經干燥揭膜備用。這部分實驗主要培養學生因素水平實驗的設計能力，掌握溶液濃度的稀釋、配置和滴定反應相關知識，掌握磁力攪拌裝置、真空脫泡機、離心均質機的操作方法。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學生拉伸試驗機、色度儀、透濕儀、透氧儀等實驗設備的操作以及數據分析處理的能力。

3教學體會

包裝應用化學實驗課設置在第二學期，通過學習和實踐，學生具備了初步的化學實驗知識，有利于后續塑料包材實驗和包裝工藝學實驗的實施。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模式，改為學生按照指導書的要求，自主準備實驗材料、配置試劑、操作儀器等，充分調動學生的積極性，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，老師針對學生的疑問進行互動式講解，加深了學生對于相關知識的理解。針對大三有創新學分要求的學生，還可以設置創新實驗，將多種天然提取物抑菌劑和多酚類化學物添加到可降解的膜材料中制備復合包裝材料，開展創新性的研究工作、申請大學生創新項目和完成畢業論文等。

4結語

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

參考文獻

[1]司紅巖，向天成．應用化學專業實驗與相關理論課程整體優化的探索[J]．山東化工，2018，47(10)：163-164+167．

[2]黎厚斌．包裝應用化學[M]．印刷工業出版社，2014．

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

[4]余達威．殼聚糖涂膜對冷藏草魚片的品質影響研究[D]．江南大學，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]．沈陽農業大學，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用[D]．成都大學，2020．

作者：董峰 單位：制造裝備機構設計與控制重慶市重點實驗室