包装应用化学实验课教学设计分析

[摘要]包装应用化学是包装工程专业的基础课，其理论和方法在包装材料学、包装工艺学、包装印刷技术、包装废弃物、智能包装等方面应用广泛。包装应用化学实验教学根据后续专业课的实际需求选择了四种基于生物质的环境友好高分子作为实验材料，要求学生完成羧甲基纤维素、壳聚糖、大豆蛋白和聚乳酸包装膜的制备及性能测试实验。通过本实验课的学习，为学生奠定良好的专业课学习基础。

[关键词]包装应用化学；实验；教学设计

应用化学课程理论体系包括无机化学、分析化学、有机化学和物理化学四大块[1]，化工类院校在教学中需要配置192学时的理论和96学时的实验，总共接近300学时，这对于在机械学院开设的包装工程专业来说是不可能设置的。包装工程专业的很多课程又和化学有密切关系，需要有四门化学的基本知识才能更好的学习专业课程并指导实践。所以，包装工程专业需要开设一门综合多门化学知识的基础课程来满足教学的要求。教学中本校采用武汉大学黎厚斌编写的《包装应用化学》教材，将高分子的合成方法、结构特征和聚合物材料的基本化学性能、聚合物的表面改性技术和常见的可降解高分子材料的基础知识讲解给学生[2]。并设置羧甲基纤维素、壳聚糖、大豆蛋白和聚乳酸四类环境友好高分子材料的制备及性能分析实验，来提高实验教学质量，提升学生的实验动手能力，培养学生的科研兴趣，

1实验材料

羧甲基纤维素是一种水溶性的纤维素衍生物，其水溶液具有良好的成膜性和水分保持性，羧甲基纤维素复配保鲜剂的包装膜对牛油果、鳄梨具有良好的保鲜效果[3]。壳聚糖是一种可以溶于稀醋酸的甲壳素脱乙酰基产物，其溶液具有良好的化学稳定性、成膜性和吸水保湿性，壳聚糖复配丁香精油、肉桂精油和柠檬草精油保鲜剂的包装膜对草鱼具有良好的保鲜效果[4]。大豆蛋白是一种取自大豆提取豆粕后的剩余物，其包装膜既能阻止氧气进入，又能保持水分，大豆蛋白复配茶多酚和香芹酚的保鲜膜显示了较好的物理性能、抗氧化性能及抑菌性能[5]。聚乳酸是一种人工合成的可降解的直链脂肪族聚酯，其包装膜保鲜白乌鱼的效果明显优于聚乙烯膜[6]。聚乳酸具有优良的机械性能和生物相容性、低的燃烧污染性和良好的印刷性能及可降解性，是一种广泛应用的包装膜材料。

2实验内容

实验仪器操作与实验项目讲解：讲解实验室安全规章制度与操作规范，实验记录手册书写与实验数据处理，实验药品取用与称量方法，实验仪器的基本结构、工作原理和操作方法，分析测试表征仪器的基本原理与样品制备等。包装膜的制备实验：拟定各实验样品的质量比，称取定量的样品粉末溶于溶剂中，设置不同的搅拌速率、搅拌时间和反应温度等获得不同浓度的膜溶液，流延于聚四氟乙烯薄板上，经干燥揭膜备用。这部分实验主要培养学生因素水平实验的设计能力，掌握溶液浓度的稀释、配置和滴定反应相关知识，掌握磁力搅拌装置、真空脱泡机、离心均质机的操作方法。包装膜的性能测试：按照不同实验项目，将膜材料切成规定尺寸的样条进行拉伸强度、断裂伸长率、色度、水蒸气透过率、氧气透过率、油阻隔能力测试等。这部分实验主要培养学生拉伸试验机、色度仪、透湿仪、透氧仪等实验设备的操作以及数据分析处理的能力。

3教学体会

包装应用化学实验课设置在第二学期，通过学习和实践，学生具备了初步的化学实验知识，有利于后续塑料包材实验和包装工艺学实验的实施。本课程实验改变了以往全程以实验老师为主的灌输式教学模式，改为学生按照指导书的要求，自主准备实验材料、配置试剂、操作仪器等，充分调动学生的积极性，既锻炼了动手能力又增加了感性认识，对各种实验的操作也更加熟练。每次实验后，学生的实验报告将以科研小论文的形式提交，并做PPT报告交流，老师针对学生的疑问进行互动式讲解，加深了学生对于相关知识的理解。针对大三有创新学分要求的学生，还可以设置创新实验，将多种天然提取物抑菌剂和多酚类化学物添加到可降解的膜材料中制备复合包装材料，开展创新性的研究工作、申请大学生创新项目和完成毕业论文等。

4结语

本文以包装应用化学教材中的最后一章为例，选取了四种可降解的环境友好高分子材料，通过实验设计、研究了包装膜材料的制备方法和性能测试等方面的内容。不仅加深了学生对于书本理论知识的理解，更提高了学生的实验操作和数据分析处理能力，也有利于提早培养学生的科研兴趣，熟悉科研流程和设计综合创新实验，对今后的学习是很有帮助的。

参考文献

[1]司红岩，向天成．应用化学专业实验与相关理论课程整体优化的探索[J]．山东化工，2018，47(10)：163-164+167．

[2]黎厚斌．包装应用化学[M]．印刷工业出版社，2014．

[3]李欢．羧甲基纤维素复合薄膜的制备及其抗菌性能研究[D]．西安理工大学，2020．

[4]余达威．壳聚糖涂膜对冷藏草鱼片的品质影响研究[D]．江南大学，2019．

[5]杨露露．茶多酚和香芹酚对大豆蛋白膜性能影响的研究[D]．沈阳农业大学，2018．

[6]张龙翼．可降解聚乳酸膜制备及其在白乌鱼贮藏保鲜中的应用[D]．成都大学，2020．

作者：董峰 单位：制造装备机构设计与控制重庆市重点实验室