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高分子材料論文

時間:2023-02-04 10:48:23

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高分子材料論文

第1篇

關鍵詞: 高分子材料 加工助劑 多媒體 案例教學

高分子材料在工業(yè)、農業(yè)、交通運輸、國防工業(yè)、人民生活、醫(yī)療衛(wèi)生等各個領域有廣泛應用,是現(xiàn)代社會中衣、食、住、行、用各個方面不可缺少的材料[1]。高分子材料的成型加工是高分子專業(yè)研究的重要主題,相應助劑對提高高分子材料的合成效率、加工性能、使用性能有著至關重要的作用,隨著助劑行業(yè)的發(fā)展,助劑品種日益繁多[2]?!陡叻肿硬牧霞庸ぶ鷦肪褪敲嫦蚋呗殹⒏呓虒W生開設的一門高分子專業(yè)課程,通過多年本門課教學,筆者總結出以下教學方法。

1.講明本課程在高分子專業(yè)知識構成中的作用

合成與加工成型是高分子材料專業(yè)研究的兩大主題,其中加工成型離不開高分子加工助劑相關專業(yè)知識,因為對助劑的品種和性能不了解,成型加工的工藝設計與控制難以進行[3]。助劑在配合塑煉和基本成型過程中起這樣的作用:加工過程中改善聚合物的工藝性能,影響加工條件,提高加工效率;改進制品性能,提高它們的使用價值和壽命。概括起來說,助劑和聚合物是相互依存的關系。聚合物的研究和生產先于助劑,但只有在具備適當助劑和加工技術的條件下,它們才有廣泛的用途。

因此,高分子材料加工助劑是高分子專業(yè)知識構成中重要組成部分,本專業(yè)學生應形成這樣的概念:從事高分子材料加工成型過程的工藝設計和控制工作離不開高分子材料加工助劑的相關知識。

2.本課程教材的選擇

目前,市面上有不同教材可供教學選擇,針對不同教學對象和教學大綱的具體要求,老師應相應選擇教材。筆者選用方海林主編的《高分子材料加工助劑》,該教材面向本科生教學,通過教材學習,學生對高分子材料加工中常用助劑的概況、作用機理、品種合成、性質及其應用等有全面深入的理解;通過具體工藝及配方學習,認識它們對材料的工藝和性能的影響,具有一定解決實際問題的能力。當然,由于教學過程中課程設定為32學時,老師可根據(jù)學生學習興趣適當取舍,如第九章劑、發(fā)泡劑、著色劑、發(fā)泡劑的講解可以適當縮減一些,而第二章增塑劑內容可以適當補充一些書本以外的知識。

3.本課程的教學方法

3.1多媒體結合板書

信息拓展展示以多媒體為主,重點問題講解以板書為主[4]。對于《高分子材料加工助劑》課程教學,多媒體課件重點在以下三個方面突出應用:(1)當涉及大量信息拓展或者多種形式的直觀展示時,以多媒體為主,如各種助劑的外觀圖片、合成助劑的工藝流程圖、同一類助劑各種典型的化學結構式展示等。(2)對于大量公式推導、文字描述可以通過多媒體方式進行,這樣可以比較準確完整地反映同時節(jié)省大量授課時間。板書的引導會帶動學生的思維層層深入,更容易將一個知識點講透。如講熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑的作用機理時,通過板書講解與分析,可以引導學生思考,更容易將難點講透。

3.2案例教學法

案例教學法是一項系統(tǒng)工程,需要教師精心創(chuàng)設教學情境,巧妙設置探究問題,引導學生在分析案例中研究問題,從而形成認識、發(fā)展能力、升華情感,并借助情境與問題實現(xiàn)教學目標[5]。對于《高分子材料加工助劑》課程教學,工廠已經(jīng)采用的一些助劑配方設計實例都是鮮活的案例,教師可以在課堂上大量引入配方實例,通過對配方實例的分析,告訴學生各種助劑在配方中起什么作用,在配方設計時遵循什么樣的設計規(guī)律,為學生將來從事配方設計打下良好的基礎。

3.3課后在線答疑

現(xiàn)在學生幾乎達到人手一臺電腦,學生對電腦的常用操作基本熟練,特別是一些交流工具,如電子郵件、QQ在線聊天甚至視頻對話等,筆者認為借助互聯(lián)網(wǎng)進行學生課后答疑是一種教學輔助方法。學生在課后學習,如在做課后作業(yè)時遇到問題,借助電子郵件向老師提問,可以提高學生學習效率。當然,這種答疑方法有待進一步探索,如果老師每天進行大量郵件答疑會增加教學負擔,這時可以采取更靈活的方法如建立QQ群,在指定時間內在線群聊進行答疑等。

4.成績考核與評價

《高分子材料加工助劑》考核可以選用考試、小論文、大作業(yè)等方式進行,由于這是一門應用性很強的課程,學生將來運用相關知識時需要很強的主觀能動性。筆者經(jīng)過多年實踐認為用小論文考核更符合這門課的學習規(guī)律,因為寫小論文本身就是學生一個再次學習的過程,這個過程需要查閱比較多的資料,將內容很好地組織,還要形成自己的認識及評價。布置完小論文題目后,一般會提出以下寫作要求:寫作緊扣論文題目、不出現(xiàn)偏題、有學術性;寫作條理清晰,內容安排有序;寫作重點突出;寫作參考資料充分、全面;寫作中能提出自己的觀點、對現(xiàn)代企業(yè)管理的認識;寫作字跡清晰、工整,表達流暢,字數(shù)3000左右。批改小論文的時候按學生對以上寫作要求的執(zhí)行情況進行評分。學生最終成績按學校、系部要求進行,結合平時考核和期末考試成績綜合評分。

5.教學效果與評價

通過本課程學習,需要實施培養(yǎng)專業(yè)面寬、知識面廣和工程能力強的應用型本科人才這一課程教學目標,絕大部分學生應掌握常用高分子材料加工助劑的作用機理、結構、特點、性能、用量,并具有初步設計聚合物材料配方的能力。從已經(jīng)畢業(yè)的學生反饋看,學習這門課為從事相關工作打下很好的基礎,學生進入工廠后將在比較短的時間內滿足崗位要求,從事聚合物配方設計及工藝設計、控制等工作。

目前,新的高分子材料加工助劑不斷被研發(fā)出來,知識更新非常快,而學生的學習方式、學習興趣也有時代特征,如何上好《高分子材料加工助劑》這門課需要不斷探索、持續(xù)研究。

參考文獻:

[1]周鵬.高分子材料的發(fā)展及應用.科技創(chuàng)新,2015(11):69.

[2]馮嘉春,鄭德,陳鳴才.我國高分子助劑研發(fā)現(xiàn)狀及思考.透視,2007(2):33-36.

[3]向明.高分子助劑在聚合物成型加工中的應用研究.年全國高分子學術論文報告會,2007:799.

第2篇

一、高分子材料與工程

高分子材料與工程專業(yè)培養(yǎng)具備高分子材料與工程等方面的知識,能在高分子材料的合成、改性、分析測試和加工成型等領域從事科學研究、技術開發(fā)、工藝和設備設計、生產及經(jīng)營管理等方面工作的高級工程技術人才。

本專業(yè)學生主要學習高聚物化學與物理的基本理論和高分子材料的組成、結構與性能知識及高分子成型加工技術知識。

學習課程

聚合物加工原理、聚合物成型工藝、聚合物流變學、高分子物理、高分子化學、物理化學、有機化學

畢業(yè)生具備的專業(yè)知識與能力

掌握高分子材料的合成、改性的方法;

掌握高分子材料的組成、結構和性能關系;

掌握聚合物加工流變學、成型加工工藝和成型模具設計的基本理論和基本技能;

具有對高分子材料進行改性及加工工藝研究、設計和分析測試,并開發(fā)新型高分子材料及產品的初步能力;

具有應用計算機的能力;

具有對高分子材料改性及加工過程進行技術經(jīng)濟分析和管理的初步能力。

就業(yè)方向

該專業(yè)畢業(yè)生可到石油化工、電子電器、建材、汽車、包裝、航空航天、軍工、輕紡及醫(yī)藥等系統(tǒng)的科研(設計)院所、企業(yè)從事塑料、橡膠、化纖、涂料、粘合劑、復合材料的合成、加工、應用、生產技術管理和市場開發(fā)等工作,以及為高新技術領域研究開發(fā)高性能材料、功能材料、生物醫(yī)用材料、光電材料、精細高分子材料和其它特種高分子材料,也可到高等院校從事教學、科研工作。

高分子材料與工程專業(yè)的20所大學

二、復合材料與工程專業(yè)

復合材料與工程專業(yè)培養(yǎng)具有良好的思想素質,強烈的社會責任感,健康的體魄和健全的心理素質、德、智、體全面發(fā)展,掌握新型復合材料生產原理和生產工藝、能勝任無機材料、高分子材料、新型復合材料等生產企業(yè)基層管理工作和實際崗位操作,具有較高綜合素質,“用得上、留得住”的應用型人才。

專業(yè)特色

該專業(yè)既重視學生數(shù)學、力學和材料科學的基礎理論培養(yǎng),又重視學生的工程能力訓練,并對有關專業(yè)課實行教學內容的國際接軌。課程設置注重基礎理論與工程的結合、自然科學知識教育與文化素質教育結合,理論與實踐相結合。學校會設有工程設計制圖課程設計、工程訓練、下廠實習、畢業(yè)實習、畢業(yè)設計和畢業(yè)論文等實踐環(huán)節(jié)。實驗有高分子物理實驗、高分子化學實驗、復合材料制備與加工實驗、材料性能測試實驗等 。

就業(yè)方向

本專業(yè)學生畢業(yè)后可畢業(yè)生可以就業(yè)于與復合材料相關的汽車、建筑、電機、電子、航空航天、國防軍工、信息通訊、輕工、化工等有關企業(yè)和公司,擔任工程研究 人員、工程師和營銷管理人員,從事設計、研發(fā)、分析、生產、測試、評價、營銷、管理等工作;也可以在高等院校、研究設計院所從事科研教學工作。

開設院校

哈爾濱工業(yè)大學、西北工業(yè)大學、華東理工大學、南京工業(yè)大學、青島大學、青島科技大學、長江大學、中北大學、河北工程大學等

第3篇

論文摘要:高分子化學是研究高分子化合物的合成、化學反應、物理化學、物理、加工成型、應用等方面的一門新興的綜合性學科。那么,高分子化學具體內容及高分子與生活、高科技的發(fā)展關系如何呢?以下作簡單介紹。

人類從一開始即與高分子有密切關系,自然界的動植物包括人體本身,就是以高分子為主要成分而構成的,這些高分子早已被用作原料來制造生產工具和生活資料。人類的主要食物如淀粉、蛋白質等,也都是高分子。只是到了工業(yè)上大量合成高分子并得到重要應用以后,這些人工合成的化合物,才取得高分子化合物這個名稱。但提到合成高分子材料(聚合物)的應用與發(fā)展,人們在想到它們極大地方便我們的生活的同時,很多人會想到“白色污染”,甚至將水污染、大氣污染等各種環(huán)境問題的產生怪罪于高分子,這說明他們對高分子并不十分了解。當今社會高分子的功用無處不在,而人們認識高分子時,往往忽略了它帶給人類生活的巨大變化和種種利益,不了解它為人類文明做出的貢獻是巨大的。

一、高分子化學的內涵

1.何為高分子化學

顧名思義,高分子就是相對分子質量很高的分子,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,是結構上由重復單元(低分子化合物—單體)連接而成的高相對分子質量化合物。高分子的相對分子質量非常的大,小到幾千,大到幾百萬、上千萬的都有。我們有時將相對分子質量較低的高分子化合物叫低聚物。高分子化學作為化學的一個分支,同樣也是從事制造和研究分子的科學,但其制造和研究的對象都是大分子,即由若干個原子按一定規(guī)律重復地連接成具有成千上萬甚至上百萬質量的、最大伸直長度可達毫米量級的長鏈分子,稱為高分子、大分子或聚合物。

2.高相對分子質量與高強度

相對分子質量和物質的性質是密切相關的,是決定物質性質的一個重要因素。只有相對分子質量高的化合物才有一定的機械力學性能,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,其機械力學性能因而也有極大的區(qū)別。

3.高分子科學的主要內容

既然高分子化學是制造和研究大分子的科學,對大分子的反應和方法的研究,顯然是高分子化學最基本的研究內容。高分子科學不僅是研究化學問題,也是一門系統(tǒng)的科學。高分子科學的主要內容有:如何將低分子化合物連

接成高分子化合物,即聚合反應的研究。高分子化合物的結構與性質關系。不同性質的高分子,其結構必然是不同的。為了得到不同性質的高分子,就要去合成具有特殊結構的高分子。

二、高分子材料化學的應用

材料是人類社會文明發(fā)展階段的標志,是人類賴以生存和發(fā)展的物質基礎。它是指經(jīng)過某種加工,具有一定結構、組分和性能,并可應用于一定用途的物質。上世紀半導體硅、高集成芯片、高分子材料的出現(xiàn)和廣泛應用,把人類由工業(yè)社會推向信息和知識經(jīng)濟社會??梢哉f某一種新材料的問世及其應用,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,是一點也不過分的。高分子化合物的最主要的應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,其強度大,如汽車零部件、保險杠、洗衣機內的滾筒、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都受到很大的限制,于是科學家們不斷開發(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,精細化工:比如使得我們的世界變得豐富多彩的各種涂料產品,如家具漆、內外墻乳膠漆、汽車漆、飛機漆等。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、結構膠等黏合劑,以及各種吸水樹脂等都是高分子產品。

三、高分子化學與高科技的結合

當今社會,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)展的物質基礎。自從合成有機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、應用更廣泛的新型材料,來滿足計算機、光導纖維、激光、生物工程、海洋工程、空間工程和機械工業(yè)等尖端技術發(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)了許多產量低、價格高、性能優(yōu)異的新型高分子材料。

隨著生產和科學技術的發(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、非線性光學材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活躍的領域,下面簡單介紹特種高分子材料:功能高分子是指當有外部刺激時,能通過化學或物理的方法做出相應反應的高分子材料;高性能高分子則是對外力有特別強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、化學性質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(化學纖維、塑料、橡膠、油漆涂料、粘合劑)的范疇。

第一,力學功能材料:強化功能材料,如超高強材料、高結晶材料等;)彈性功能材料,如熱塑性彈性體等。

第二,化學功能材料:分離功能材料,如分離膜、離子交換樹脂、高分子絡合物等;反應功能材料,如高分子催化劑、高分子試劑;生物功能材料,如固定化酶、生物反應器等。

第三,生物化學功能材料: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、高分子農藥等;生物分解材料,如可降解性高分子材料等。

可以預計,在今后很長的歷史時期中,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世紀中高分子材料能否得到長足發(fā)展的關鍵問題之一。比如利用植物或微生物進行有實用價值的高分子的合成,在環(huán)境友好的水或二氧化碳等化學介質中進行化學合成,探索用前面提到的化學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世紀應當開展的綠色化學過程和材料的研究范疇。

參考文獻

第4篇

關鍵詞:高分子化學實驗;協(xié)同創(chuàng)新;實驗教學;建設

中圖分類號:G642 文獻標識碼:B 文章編號:1002-7661(2013)33-013-01

高分子化學主要包括高分子化學、高分子物理以及高分子工藝。高分子化學主要就是研究高分子化合物合成、化學反應、物理化學、加工成型以及應用等方面的一門綜合性學科。

一、高分子化學實驗研究

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驗,也得到同樣的結果C5H8。長期以來,人們對高分子物質研究也取得了一定的成果。有機化學家畢克斯在1920年的《關于聚合反應》一文中,明確提出,成為環(huán)狀化合物和成為共價鍵結構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。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,將其溶于任何物得到的膠體和小分子結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)同樣認為纖維素分子可以從一個晶胞長入另一個晶胞而成為直鏈形狀,而施道丁格并進一步提出,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,之后又在1930年,更進一步提出了高分子稀溶液的粘度和分子量之間的關系,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)表了一部關于高分子有機化合物的總結性論著,標志高分子化學的建立。在此之后,高分子化學理論迅速發(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)新影響下的實驗教學項目建設

在新形勢下,科學技術正在不斷發(fā)展,高分子材料也被廣泛應用,這為基于協(xié)同創(chuàng)新的高分子化學實驗提供了可能,加強了其與其他科之間的聯(lián)系,進行了一系列的綜合性以及創(chuàng)新性的實驗教學項目的建設。

1、有機結合高分子化學、物理實驗

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,對于高分子的乳液、溶液鎳都也要進行測定,所以必須做到有機結合高分子化學實驗和高分子物理實驗。通過對高分子化學實驗的安排,完成這些必要性能的測定。

2、結合高分子化學實驗和食品質量標準

在實驗中讓學生學會思考、探索,將知識結合到實踐中,學會解決問題,是以獲得的豐富經(jīng)驗。就如環(huán)氧丙烷交聯(lián)淀粉的制備,考慮它的應用范圍,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。因此學生對食品添加劑中高分子材料的應用作了研究,為保證聚合物的化學實驗進行做了保證,同時,也讓學生掌握了這種食物添加劑的檢測辦法。

3、結合高分子化學實驗與藥劑學實驗

隨著新型人才培養(yǎng)的需要,我們結合高分子化學實驗與藥劑學實驗并且在實驗中心增設了藥劑學實驗室。如高分子材料中的羧甲基纖維素鈉就是藥劑學常用的一種,我們同時也做過很多羧甲基纖維素鈉方面的合成實驗,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、高分子化學實驗結合固體廢棄物處置

隨著社會的進步,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行回收,同時思考解決方案(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實驗和水處理技術的結合

自2004年起,環(huán)境工程方面的水處理實驗室就已開始運行,并將高分子材料運用在其中。為此,我們還專門開設聚苯胺的制備和它對鉻離子吸附性進行研究。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中;第三步,通過單因素分析實驗得出結論:PH值對鉻離子的吸附性影響很大。特別是PH值等于3時,去除率是最大的。通過實驗,讓我們認識到高分子材料對環(huán)境和水質方面的影響,為保護環(huán)境做了巨大貢獻。

6、結合高分子化學實驗和塑料成型工藝

由于新型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要,我們必須加強對學校中實驗基地建設,對學生接觸塑料成型工藝一高分子化學實驗結合到一起講授,對學生開拓視野以及提高學習興趣有很大影響,同時加強學生對此的了解。

綜上所述,結合多門科學對高分子化學實驗教學內容的建設意義十分重大,為此,我們在《高分子化學實驗》中,增加了其與其它學科的緊密聯(lián)系,保證實驗內容的全面性、創(chuàng)新性以及導向性。

參考文獻:

[1] 李青山,徐明雙.微型高分子化學實驗與思維創(chuàng)新教育[J].大學化學,2010(12).

第5篇

高分子是一門與日常生活和工農業(yè)生產實踐聯(lián)系非常緊密的實用科學,傳統(tǒng)的《高分子物理實驗》課程教學過程中所使用的實驗試劑往往與實際生活脫節(jié),導致學生在學習過程中對該課程產生一定的距離感,實驗熱情不足[6]。為了提高學生在進行高分子物理實驗時的興趣和積極性,我們在實驗教學過程中緊密聯(lián)系實際,力求使知識與生活相結合。例如,在“電子拉力機法測定高聚物的應力-應變曲線”教學過程中,讓學生先行準備生活中典型的纖維、塑料和橡膠等材料若干種,在進入實驗室之前,學生對自己準備的實驗材料的性能已有一個模糊的認識。在進行具體實驗之前首先提出一個啟發(fā)性的問題:在日常生活中,我們常用脆韌和軟硬等詞描述材料的性能,這些性能與本實驗中的應力-應變曲線有何聯(lián)系?學生將帶著這些問題開始實驗,以此激發(fā)他們的求知欲和學習興趣,通過具體實驗結果來驗證其理論課程中學到的知識,使其對典型的聚合物機械性能指標等基本概念和基本實驗方法的掌握更加深入,避免了“操作工”式的實驗教學模式[7],有力地促進理論教學成效,也加深了對本專業(yè)的了解與熱愛。在教學過程中,教師的“教”與學生的“學”是不可分割的,需要教師和學生雙方配合。我們在教學過程中鼓勵學生大膽質疑,采用講授、提問和討論相結合的互動式教學方法[8-9]。例如:在講解“差示掃描量熱法分析聚合物的特征轉變溫度”時,讓學生首先自行分組討論,一些高分子材料在不同季節(jié)具有明顯不同的使用性能,其間的原理是什么?在討論的過程中引導學生將這些實際問題與聚合物玻璃化轉變溫度等基本概念聯(lián)系起來。學生的實驗興趣和學習主動性提高后,其最終實驗教學效果將得到有效加強。

2改革實驗評價體系

傳統(tǒng)的實驗課程成績主要以學生上交的實驗報告為依據(jù),這種評價方式存在較大的弊端。實驗教學相對于理論課程有其獨特性,由于實驗過程中存在較多的不確定性,同一個實驗項目,可能不同的學生會做出不同的實驗結果,很難僅僅通過最終結果來判定其優(yōu)劣。甚至,有少數(shù)同學的實驗報告存在抄襲現(xiàn)象,若僅以實驗報告為依據(jù),其最終成績可能高于一些認真做實驗的同學。這些“唯結果論”造成的不良現(xiàn)象將給學生帶來消極的影響,并打擊其實驗積極性和主動性。實驗課程的主要目的應為培養(yǎng)學生解決實驗過程中遇到的問題和合理分析實驗結果的能力,因此,我們認為實驗過程和實驗后的思考與總結比實驗過程更為重要[10]?;诖?,我們建立新的評價機制來考核學生,其最終實驗成績由以下幾部分組成:(1)實驗前查閱文獻資料,預習實驗并制定實驗計劃;(2)實驗過程中對儀器設備的的操作熟練程度和原始數(shù)據(jù)記錄情況(此部分作為重點考察內容,突出和強調學生對基本實驗技能的掌握情況);(3)分析實驗結果,解釋實驗現(xiàn)象;(4)總結實驗,闡述實驗心得與體會。這種評價體系更加符合獨立學院“培養(yǎng)高級應用型專業(yè)人才”的特點,可綜合考量學生對理論知識的掌握程度和具體實驗的能力,并培養(yǎng)其認真踏實的學風和嚴謹求實的科學精神。

3完善教學體系

第6篇

[論文摘要]目前,靜電在生物工程中有著重要的應用。介紹高分子抗靜電的方法,闡明高分子材料抗靜電技術在我國的發(fā)展和策略。

靜電廣泛地存在于自然界和日常生活之中,如人們每時每刻呼吸的空氣每厘米就含有100500個帶電粒子;自然界的雷電;干燥季節(jié)里人身上化纖衣物由于摩擦起電而粘附在身體上,這一切都是比較常見的靜電現(xiàn)象。實際上,靜電在生物工程中有著重要的應用。

一、高分子抗靜電的方法概述

高聚物表面聚集的電荷量取決于高聚物本身對電荷泄放的性質,其主要泄放方式為表面?zhèn)鲗?、本體傳導以及向周圍的空氣中輻射,三者中以表面?zhèn)鲗橹饕緩健R驗楸砻骐妼室话愦笥隗w積電導率,所以高聚物表面的靜電主要受組成它的高聚物表面電導所支配。因此,通過提高高聚物表面電導率或體積電導率使高聚物材料迅速放電可防止靜電的積聚。抗靜電劑是一類添加在樹脂或涂布于高分子材料表面以防止或消除靜電產生的化學添加劑,添加抗靜電劑是提高高分子材料表面電導率的有效方法,而提高高聚物體積電導率可采用添加導電填料、添加抗靜電劑或與其它導電分子共混技術等。

(一)添加導電填料

這類方法通常是將各種無機導電填料摻入高分子材料基體中,目前此方法中所使用的無機導電填料主要是碳系填料、金屬類填料等。

(二)與結構型導電高分子材料共混

導電高分子材料中的高分子(或聚合物)是由許多小的重復出現(xiàn)的結構單元組成,當在材料兩端加上一定的電壓,材料中就有電流通過,即具有導體的性質,凡同時具備上述兩項性質的材料稱為導電高分子材料。與金屬導體不同,它屬于分子導電物質。根本上講,此類導電高分子材料本身就可以作為抗靜電材料,但由于這類高分子一般分子剛性大、不溶不熔、成型困難、易氧化和穩(wěn)定性差,無法直接單獨應用,一般作導電填料與其它高分子基體進行共混,制成抗靜電復合型材料,這類抗靜電高分子復合材料具有較好的相容性,效果更好更持久。

(三)添加抗靜電劑法

1.有機小分子抗靜電劑。有機小分子抗靜電劑是一類具有表面活性劑特征結構的有機物質,其結構通式為RYx,其中R為親油基團,x為親水基團,Y為連接基。分子中非極性部分的親油基和極性部分的親水基之間應具有適當?shù)钠胶馀c高分子材料要有一定的相容性,C12以上的烷基是典型的親油基團,羥基、羧基、磺酸基和醚鍵是典型的親水基團,此類有機小分子抗靜電劑可分為陽離子型、陰離子型、非離子型和兩性離子型4大類:陽離子型抗靜電劑;陰離子型抗靜電劑;非離子型抗靜電劑;兩性型抗靜電劑。

導電機理無論是外涂型還是內加型,高分子材料用抗靜電劑的作用機理主要有以下4種:(1)抗靜電劑的親水基增加制品表面的吸濕性,吸收空氣中的水分子,形成“海一島”型水性的導電膜。(2)離子型抗靜電劑增加制品表面的離子濃度,從而增加導電性。(3)介電常數(shù)大的抗靜電劑可增加摩擦體間隙的介電性。(4)增加制品的表面平滑性,降低其表面的摩擦系數(shù)。概括起來一是降低制品的表面電阻,增加導電性和加快靜電電荷的漏泄;二是減少摩擦電荷的產生。

2.永久性抗靜電劑。永久性抗靜電劑是一類相對分子質量大的親水性高聚物,它們與基體樹脂有較好的相容性,因而效果穩(wěn)定、持久、性能較好。它們在基體高分子中的分散程度和分散狀態(tài)對基體樹脂抗靜電性能有顯著影響。親水性聚合物在特殊相溶劑存在下,經(jīng)較低的剪切力拉伸作用后,在基體高分子表面呈微細的筋狀,即層狀分散結構,而中心部分呈球狀分布,這種“蕊殼”結構中的親水性聚合物的層狀分散狀態(tài)能有效地降低共混物表面電阻,并且具有永久性抗靜電性能。

二、我國高分子材料抗靜電技術的發(fā)展狀況

我國許多科研機構和生產企業(yè)已陸續(xù)開發(fā)出一些品種,以非離子表面活性劑為主,目前常用的品種有,大連輕工研究院開發(fā)的硬化棉籽單甘醇、ABPS(烷基苯氧基丙烷磺酸鈉)、DPE(烷基二苯醚磺酸鉀);上海助劑廠開發(fā)目前多家企業(yè)生產的抗靜電劑SN(十八烷基羥乙基二甲胺硝酸鹽),另外該廠生產的抗靜電劑PM(硫酸二甲酯與乙醇胺的絡合物)、抗靜電劑P(磷酸酯與乙醇胺的縮合物);北京化工研究院開發(fā)的ASA一10(三組份或二組份硬脂酸單甘酯復合物)、ASA一150(陽離子與非離子表面活性劑復合物),近年來又開發(fā)出ASH系列、ASP系列和AB系列產品,其中ASA系列抗靜電劑由多元醇脂肪酸酯、聚氧乙烯化合物等非離子表面活性劑;ASB系列產品則為有機硼表面活性劑(主要是硼酸雙多元醇脂與環(huán)氧乙烷加成物的脂肪酸酯)與其他非離子表面活性劑復合而成;ASH和ASP系列主要是陽離子與非離子表面活性復合而成,杭州化工研究所開發(fā)的HZ一1(羥乙基脂肪胺與一些配合劑復合物)、CH(烷基醇酰胺);天津合成材料工業(yè)研究所開發(fā)的IC一消靜電劑(咪唑一氯化鈣絡合物);上海合成洗滌劑三廠開發(fā)生產的SH系列塑料抗靜電劑,已經(jīng)形成系列產品,在使用效果和性能上處于國內領先地位,部分品種可以替代進口,如SH一102(季銨鹽型兩性表面活性劑)、SH一103、104、105等(均為季銨鹽型陽離子表面活性劑),SH抗靜電劑屬于結構較新的帶多羥基陽離子表面活性劑;濟南化工研究所JH一非離子型抗靜電劑。(聚氧乙烯烷基胺復合物)等; 河南大學開發(fā)的KF系列等,如KF一100(非離子多羥基長碳鏈型抗靜電劑)、KF-101(醚結構、多羥基陽離子永久型抗靜電劑),另外還有聚氧乙烯醚類抗靜電劑,聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯專用抗靜電劑202、203、204等;抗靜電劑TM系列產品也是目前國內常用的,主要用于合成纖維領域。

從抗靜電劑發(fā)展來看,高分子型的永久抗靜電劑是最為看好的產品,尤其是在精密的電子電氣領域,目前國內多家科研機構利用聚合物合金化技術開發(fā)出高分子量永久型抗靜電劑方面已取得明顯進展。

三、結語

我國合成材料抗靜電劑行業(yè)發(fā)展前景較好,針對目前國內研究、生產、應用與需求現(xiàn)狀,對我國合成材料抗靜電劑工業(yè)發(fā)展提出以下建議。

(一)加大新品種開發(fā)力度

近年來國外開發(fā)的高性能伯醇多聚氧化乙醚類非離子型表面活性劑;用于聚碳酸酯的脂肪酸單縮水甘油酯;用于磁帶工業(yè)的添加了聚氯化乙烯醚醇的磷酸衍生物;適應于聚烯烴、聚氯乙烯、聚氨酯等多種合成材料的多元醇脂肪酸酯和三聚氰胺加成物等,總之國內科研院所應根據(jù)我國合成材料制品要求,開發(fā)出多種高性能、環(huán)保無毒的抗靜電品種,并不斷強化應用技術研究,以滿足國內需求。

(二)加快復合抗靜電劑和母粒的研究與生產

今后要加快多種結構抗靜電劑及其他塑料助劑的復配,向適應范圍廣、效率高、系列化、多功能、復合型等方向發(fā)展。另外合成材料多功能母粒作為助劑已經(jīng)成為今后合成樹脂加工改性的重要原材料,如著色、阻燃、抗菌、成核等母粒在國內開發(fā)方興未艾,國內要加快抗靜電母粒的開發(fā)與研究,促進我國抗靜電劑工業(yè)發(fā)展。

參考文獻

[1]高緒珊、童儼,導電纖維及抗靜電纖維[M].北京:紡織工業(yè)出版社,1991.148154.

第7篇

高分子材料與工程專業(yè)課程設計局限于繪制模具圖,已不適應企業(yè)人才需求。課程設計改革在內容上增加了材料改性及工藝探索的題目,并通過兩次試點,在人員、進度安排及突況等方面進行了探索。結果表明課程設計選題應因人定題,與學生就業(yè)意愿相結合,在進度安排方面應制定應急預案,預留機動時間。相關改革成果為2015級本科生培養(yǎng)方案中增設“專業(yè)綜合實驗”環(huán)節(jié)提供了實踐依據(jù)。

關鍵詞:

高分子材料與工程專業(yè);課程設計;改革成果

課程設計環(huán)節(jié)作為高分子材料與工程專業(yè)實踐教學的重要環(huán)節(jié),所占學時僅次于畢業(yè)設計環(huán)節(jié),歷年來均以繪制塑料模具圖為課程設計內容。但從學生就業(yè)情況來看,從事高分子材料產品生產管理、原材料改性、成型工藝制定等工作的學生已占2/3,而從事高分子材料成型模具設計的學生僅總人數(shù)1/3左右。顯然,課程設計的教學內容已無法適應企業(yè)的人才需求。課程設計環(huán)節(jié)迫切需要補充材料改性以及工藝制定等內容,以便在有限的實踐教學學時以及有限的設備條件下讓更多學生獲得材料改性及工藝制定方面的訓練[1]。從2012年起,筆者承擔了高分子材料與工程專業(yè)課程設計改革的相關教研課題,在課程設計指導工作中增加了材料改性及工藝探索的題目,由學生獨立完成。通過兩屆學生試點,證實了學生在4周內完成材料改性及工藝探索相關內容的可行性,也在課程設計題目選取、人員進度安排及突況處理等方面積累了經(jīng)驗。相關改革成果為2015級新生培養(yǎng)方案中增設“專業(yè)綜合實驗”環(huán)節(jié)提供了重要的實踐依據(jù)。

1課程設計改革內容簡介

2012年秋季學期,筆者承擔了課程設計改革相關教研項目。按照進度安排,第一次試點放在2013秋季學期,從筆者指導的5名2010級學生中抽選了2名學生完成材料改性相關課題,主要是驗證學生在4周內完成材料改性課題的可行性;2014年秋季學期進行了第二次試點,從筆者指導的11名2011級學生中指定4名學生完成配方探索及工藝制定相關內容,這一階段主要是在課題選取、實驗進度安排及突況處理方面進一步積累經(jīng)驗。

2改革試點成果介紹

2.1課程設計題目選取與人員安排

選擇難度適中的設計題目是保證學生如期完成課程設計的前提[2]。因材施教、因人定題,最大限度的激發(fā)學生的主動性,才能確保課程設計順利進行。往屆高分子專業(yè)的學生只會在畢業(yè)設計階段涉及到材料改性及工藝制定的內容。畢業(yè)設計階段時間非常充裕(12周),足以讓學生熟悉相關設備的操作以及應對實驗失敗等突況。而課程設計環(huán)節(jié)僅有4周的時間,因此課程設計選題應“小而精”,難度應明顯低于畢業(yè)設計題目?;谝陨显?,筆者在第一階段試點時選取了有一定研究基礎的課題,在材料制備工藝方面無需進行探索,減少了學生“走彎路、耗時間”的可能。將往屆畢業(yè)設計題目“硅橡膠阻燃材料性能研究”分化為兩個課程設計題目,分別由兩個學生完成“硫化劑種類及用量對硅橡膠力學性能的影響”以及“結構控制劑種類及用量對硅橡膠力學性能的影響”。從第一階段試點結果看,學生借助已有的工藝參數(shù),在第一周的實驗中就順利制備出了硅橡膠材料的空白試樣,完成后續(xù)實驗內容的時間也較充裕[3]。因人定題有利于最大限度的激發(fā)學生的主動性和創(chuàng)造性。在第二階段試點時,筆者在題目選取方面做了新的嘗試。在這一階段試點的學生中,有3名學生的題目仍然衍生于往屆的畢業(yè)設計題目。而有1名學生曾擔任過兩年的科研助手,具有較強的動手能力和獨立思考能力。針對這名學生的特點,筆者讓其獨立制備一種天然有機填料/淀粉膠復合材料,實驗原料及實驗方案等自己通過查閱資料確定,筆者僅在實驗遇到困難時參與討論并提出建議。最終,該名學生通過6輪實驗探索制備出了符合要求的材料樣品。試點結果證明,對于主觀能動性較強的學生而言,即使只有4周時間,也能在沒有研究基礎的情況下完成課題內容,但實驗工作強度偏大。課程設計題目與學生就業(yè)意愿相結合,也有利于激發(fā)學生的主觀能動性。對于在大四秋季學期工作單位已提前落實為材料改性或工藝制定崗位的學生,可以優(yōu)先安排其在課程設計階段進入相關實訓。本次課程設計改革中,參與第一階段試點的一名學生在課程設計開始前就確定了工作單位(主要生產硅橡膠產品)。由于課程設計題目與就業(yè)單位需求密切相關,這名學生在課程設計過程中非常積極主動,最終很好的完成了課程設計內容[3]。

2.2實驗進度安排及突況處理

課程設計時間有限,如果安排材料改性及工藝制定內容,則在短短4周時間內需要學生完成資料搜集、方案擬定、方案實施、論文撰寫等內容,因此需要指導教師合理安排實驗進度。此外,由于實驗設備故障、實驗失敗等突發(fā)因素會嚴重影響實驗進度,如何制定出行之有效的應急方案是確保課程設計順利完成的又一關鍵。課程設計初步的進度安排是[4-5]:第一周完成資料搜集、方案制定以及原料采購;第二周、第三周進行實驗;第四周完成課程設計論文撰寫。在兩次課程設計改革試點中,均出現(xiàn)了一些突況,導致實驗進度安排臨時調整。在第一次試點時,由于實驗關鍵設備平板硫化機的溫控器失靈而維修了幾天,耽誤了實驗進度。針對這一突況,指導教師及時調整進度,讓學生在設備維修期間完成前期實驗數(shù)據(jù)整理及課程論文框架構建等工作,從而大大縮短了后期課程論文撰寫的時間,確保了課程設計如期完成。第二次試點時,由于其中一個選題沒有研究基礎,學生在實驗過程中花了兩周多的時間嘗試了多種原料配比,才最終敲定實驗方案。所幸學生自身積極性很高,時間安排也比較緊湊,白天進行探索實驗,晚上查閱資料調整實驗方案,最終按期完成了課程設計論文。由此可見,科學合理的實驗進度安排不能僅僅依靠指導教師“紙上談兵”,還應該結合學生的自身能力以及參與實驗的積極性進行設定。對于能力強、積極性高的學生可以適當提高要求,增加實驗內容,緊湊安排實驗,以便學生得到更多的能力鍛煉。對于專業(yè)基礎較弱、動手能力相對較差的學生,可以預留出合理的機動時間,以便學生能從容完成實驗內容。

3改革成果推廣及應用

目前,本次課程設計改革成果已經(jīng)進入應用階段,在本校高分子材料與工程專業(yè)本科生人才培養(yǎng)方案中已經(jīng)增設了4周的“專業(yè)綜合實驗”環(huán)節(jié),并從2015級學生開始實施。這一環(huán)節(jié)將專門用于學生進行材料制備及工藝探索等綜合實訓內容。筆者認為本次課程設計改革已經(jīng)達到預期目標:(1)改變了課程設計實踐環(huán)節(jié)內容單一的現(xiàn)狀;(2)證實了4周內完成材料配方探索及工藝制定等內容的可行性;(3)進一步鍛煉了學生的動手能力和獨立思考問題的能力;(4)為人才培養(yǎng)方案的調整提供了實踐依據(jù)。

4結語

課程設計改革能夠使學生的動手能力得到進一步鍛煉,從而使其成長為復合應用型人才。課程設計內容多元化,可以讓學生所學知識更貼近企業(yè)需求,有利于擴大學生就業(yè)面,從而實現(xiàn)學校、企業(yè)“雙贏”合作。相信本次課程設計改革取得的成果在將來的實踐中會得到進一步完善充實。

作者:盛旭敏 單位:重慶理工大學材料科學與工程學院

參考文獻

[1]盛旭敏.淺談高分子材料與工程專業(yè)課程設計改革[J].廣州化工,2014,42(7):182-183.

[2]范雪兵.“機械設計課程設計”多理念融合教學改革實踐探討[J].中國電力教育,2012,(26):69-70.

[3]盛旭敏.高分子材料與工程專業(yè)課程設計改革初探[J].廣州化工,2015,43(2):155-156.

第8篇

摘要:《高分子合成》是高分子材料專業(yè)的短學期實訓課程,主要目的是強化學生基本操作能力,提高學生在未來就業(yè)市場的競爭力。本文針對目前嘉興學院《高分子合成》實訓教學中存在的問題,將CDIO項目教學法應用于該課程的教學改革中,培養(yǎng)學生的專業(yè)實踐能力、自主學習能力、動手能力、表達能力和團隊合作精神。

關鍵詞:高分子合成;CDIO;項目教學法;實訓教學改革

中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)21-0152-02

一、傳統(tǒng)《高分子合成》實訓教學中存在的問題

《高分子合成》課程是高分子材料與工程專業(yè)的綜合實訓課,目的在于讓學生對所學專業(yè)知識有一個總體認識,對所學專業(yè)知識建立整體概念,了解知識之間的相互交叉,培養(yǎng)學生綜合應用所學知識的能力,使學生從高分子設計、高分子合成、材料的制備和性能檢測的全過程得到訓練,達到工程師的基本要求。經(jīng)過幾輪的實訓課程訓練,積累了寶貴的經(jīng)驗。如:在實驗教學過程中,要求學生提前預習,掌握注意事項;在實驗教學手段上,實驗教學視頻與傳統(tǒng)實驗技術進行有機結合;在實驗教學考核上,綜合評價預習報告、實驗過程、實驗原始數(shù)據(jù)的記錄與最終的實驗報告。以上這些方法和措施都能一定程度地提高學生參與實驗的積極性、思考問題及獨立動手的能力。當然,在《高分子合成》實訓教學的過程中,也逐漸暴露一些問題,包括:①命題式設計合成,主要以設計合成水溶性高分子乳膠漆、水溶性酚醛樹脂實用產品作為實訓案例為主,學生參照確定的實驗方案,獲得幾乎相同的實驗結果;②個別學生對實訓課程的設置不理解,所做實驗項目不感興趣,最終導致達不到實訓的目的;③1個班30人左右,配備2名指導教師,面對學生出現(xiàn)的各種問題疲于應答,教學效果不理想。④三周的實訓時間過長,安排不夠緊湊,學生難以充分利用有效的時間。經(jīng)初步調研論證,結合本校的人才發(fā)展方案和實際情況,我們確定《高分子合成》實訓課程的高材專業(yè)15級的學生作為這次實踐教學改革的試點,有計劃、有步驟地進行高分子合成實訓課程教學模式的改革探索與實踐。以培養(yǎng)應用型人才為目標,結合地區(qū)企業(yè)特點,更加深入的體現(xiàn)實訓課程的意義。

二、CDIO項目教學理念

CDIO即工程教育模式,是近年來在國際工程教育改革中提出的最新成果。它代表構思、設計、實現(xiàn)和運作,以產品研發(fā)到運行的周期為載體,讓學生通過一種實踐的、主動的、課程間相關聯(lián)的學習方式加深對工程理論、經(jīng)驗與技術的了解。CDIO以采用接近工程實際的設計項目進行綜合性教學為理念。項目教學法通常以實施完整的項目來達到教學目的,其類似于案例教學法,旨在實現(xiàn)教學中理論與實踐相結合,并培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力及解決問題的能力。項目教學法實現(xiàn)了以教師為中心到以學生為中心的、以課本為中心到以“項目”為中心、以課堂為中心到以實際經(jīng)驗為中心的轉變,從某種程度上來說,這就是CDIO教育理念所提倡的從協(xié)作能力、理論知識、個人素質和工程系統(tǒng)能力4個層面進行綜合培養(yǎng)的教學模式,其教育理念就是通過開展項目教學的模式,使得學生從內容各異的實踐項目中學到一樣的方法和能力,不僅僅是局限于掌握所涉及到的具體知識,更要提高綜合能力。

三、教學改革方案

在《高分子合成》實訓課程教學中開展CDIO項目任務式教學法,培養(yǎng)學生獨立查閱相關文獻,完成相應的文獻綜述;設計高分子合成路線及優(yōu)化工藝條件;把學生融入有意義的任務完成的過程中,讓學生積極地學習、自主地進行知識的建構,以現(xiàn)實的學習生成的知識和培養(yǎng)起來的能力為最高成就目標?;陧椖咳蝿帐浇虒W法在《高分子合成》實訓課程總體設計思路是,以更接近工程實際的企業(yè)“命題”項目或將學生按照其專業(yè)導師分組,以專業(yè)導師科研中的課題任務為中心組織課程內容,由專業(yè)導師和學生共同開展工作,在得到給定的功能目標和相關的技術要求后,在教師的指導下,學生需完成從技術構思、設計方案到具體實施的整個過程,相當于一個產品完整的研究開發(fā)過程,這對于訓練學生的專業(yè)實踐能力具有很好的現(xiàn)實意義。讓學生在完成具體工作任務的過程中了解并掌握高分子合成技能,同時構建相關理論知識,形成高分子材料合成的能力。每3-5名同學組成一個課題組,并選舉一名組長。每課題組根據(jù)文獻自行設計實驗方案,指導教師給予技術上的指導和方向上的把握。通過具體的研究課題培養(yǎng)學生團結協(xié)作的精神。

1.調整《高分子合成》實訓開設時間。我校《高分子合成》實訓開設時間放在第2學年的第2個學期末。通過幾輪教學發(fā)現(xiàn),在學生專業(yè)學習還沒完全到位的情況下,適當降低實驗難度,縮短實訓周期,有助于提高學習效率,因而將時間從3周減少到2周。

2.企業(yè)參與《高分子合成》實訓教學計劃的制定。以往的教學計劃完全由任課教師自行制訂,由于教師的工程能力不足等原因,制訂的實驗教學計劃脫離生產實際,即所謂的“理論性、研究性過強”。在新的實訓教學計劃修訂時,我們積極爭取企業(yè)具有豐富實踐經(jīng)驗的生產技術人員參與進來,共同制定人才的培養(yǎng)目標、培養(yǎng)方案,共同制定實訓教學大綱、實訓教學計劃,使實驗內容更符合工程實際性。

3.《高分子合成》實訓內容的確定。①原有實驗內容優(yōu)化。從原有實驗中篩選出小部分的經(jīng)典內容,通過這些經(jīng)典的實驗來訓練學生系統(tǒng)地掌握原料準備、材料合成、性能測定及表征方法等。同時增加具有項目背景的實驗,以貼近實際的社會需求為前提,并符合高分子材料的潮流化趨勢,以適應企業(yè)對人才的需求。②教師科研課題轉化。我院高材專業(yè)學生從大二開始即實行導師制,每個老師指導4-5名學生,從教師已完成的或在研的科研項目中挑選出部分可行的內容,以專業(yè)實驗的形式分解為學生能力范圍內可以完成的實驗項目。本專業(yè)的教師研究方向和研究背景都存在一定的差異,因此給學生的命題形式豐富多彩,同時也為學生將來的畢業(yè)論文奠定一定的研究基礎。

4.實驗教學方式的改革。①企業(yè)需求與教師科研結合命題。由過去的分配到人改變?yōu)楦鶕?jù)企業(yè)需求與教師科研相結合命題,使實訓教學完成從傳統(tǒng)的“以教師為主”的模式到“以學生為主體、教師為主導”模式的轉變,從而充分地發(fā)揮學生的創(chuàng)造性和積極性。②改變實訓教導方法。注重學生自主學習能力的培養(yǎng),將實驗指導教師定位為“導師”,而學生則定位為實驗中的主動參與者和探索者,鼓勵學生進行獨立思考,引導學生自主解決實驗中出現(xiàn)的問題,而不是代替學生成為執(zhí)行者。③以課題組的形式開展實驗。每三名同學為一個課題組,并推選出一名組長。每個課題組均配備一名指導教師,對課題組進行技術上的指導并把握整體方向。在具體的研究課題下使學生團結協(xié)作精神得到培養(yǎng)。

5.專業(yè)綜合實驗的考評方式改革。實訓模擬本科畢業(yè)論文方式進行。結合實訓內容給學生下達任務書。學生做出文獻綜述、開題報告、以論文的形式完成實驗報告。在同等的實驗時間、實驗條件下,增加了實驗信息量。增強了團隊意識,強化了工程理念。

四、結語

基于CDIO理念的項目教學在《高分子合成》實訓課程中的應用,不僅使學生的創(chuàng)新意識、表達能力、動手能力、自主學習能力、信息分析綜合能力和團隊合作精神得到了培養(yǎng),同時在項目的實現(xiàn)過程中也使教師的教學水平和實際應用能力得到了進一步提高,使教師具備完成一個項目所涉及的專業(yè)理論和專業(yè)技能。

參考文獻:

[1]鄭薇薇.基于CDIO的創(chuàng)新型工程科技人才培養(yǎng)模式研究與實踐[D].大連理工大學,2010.

[2]張璇.結合CDIO教育理念與案例教學進行教學探索與實踐[J].教育與教學研究,2008,(24):152-157.

[3]余久久.項目教學法在高職院校開展的幾點探討[J].皖西學院學報,2010,26(1):42-44.

[4]陳春林.基于CDIO教育理念的工程學科教育改革與實踐[J].教育與現(xiàn)代化,2010,(1):30-34.

第9篇

關鍵詞:聚合物;成型加工;教學模式;教學改革

中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)03-0268-02

一、前言

目前,全球聚合物材料年產量達數(shù)億噸,在人們的生活和生產中具有不可替代的作用。聚合物制品的性能取決于聚合物本身的性質和成型工藝等。聚合物成型加工是獲取高分子材料制品、體現(xiàn)材料特性和開發(fā)新材料的重要手段,是高分子材料學科的重要組成部分,這其中包含了許多高分子物理和高分子化學的相關問題,而且與生產實踐密切相關。為了使學生能夠全面了解和把握聚合物的成型加工技術,《聚合物成型加工》課程涵蓋了諸多內容,包括影響聚合物性能的物理化學因素、添加劑、配方設計、聚合物流變學、聚合物共混與制備、成型加工設備、成型工藝等內容,是一門理論性和實踐性緊密結合的課程。[1]

如何在教學過程中將基礎理論和生產實踐相結合,用理論知識來解決生產中遇到的問題,或通過實踐中的具體例子來豐富和解釋課程中的理論問題,使學生通過對本課程的學習真正掌握相關專業(yè)知識,具有高分子材料及其制品設計、生產和研究的科學思維以及創(chuàng)新研究素質,是本課程教學的核心問題。

鑒于上述特點,要學好本課程,就要求學生對高分子化學與高分子物理、成型加工的設備與工藝有一定的感知,講授內容要有直觀性。傳統(tǒng)單一板書的授課方式已經(jīng)難以滿足該課程的教學要求,不易達到優(yōu)秀的教學效果。[2]

針對這些問題,本課程在教學過程中對教學方法、教學模式進行了有益的改革與探索。將課堂講授、動畫仿真、實踐教學、課外科研、生產實習相結合,形成了一套課內課外聯(lián)動以提高教學質量和學習效果的新模式。

二、課堂教學改革

在課堂教學方面,首先要讓學生明確聚合物成型加工是一門綜合性和實用性很強的學科,近年來發(fā)展迅速,新技術和新產品層出不窮,社會和企業(yè)對相關人才的需求十分迫切,學好該課程對學生的未來大有裨益,從而激發(fā)學生學習的主動性和積極性。在教學過程中,一方面要重視對基礎理論知識的講解,讓學生“知其然”又“知其所以然”,例如在講解壓延薄膜時要讓學生知道薄膜存在各項異性,更要讓他們知曉為何會產生各項異性,如何削弱或者利用各項異性設計想要的產品;另一方面,教師在課程教學中應注意結合成型加工領域的研究前沿和最新發(fā)展動態(tài),介紹先進的成型加工設備、工藝和科技成果,豐富和活化教學內容,使教學內容與時代的步伐接軌,讓學生能夠掌握更多、更新的專業(yè)知識。

根據(jù)聚合物成型加工涉及的主體內容和本學科特色,該課程以“材料―設備―工藝―制品”為主線、以培養(yǎng)學生扎實的工程素養(yǎng)為目標來組織教學內容。在教學過程中,從高分子材料的加工原理出發(fā),以成型加工的工程觀點為著眼點,剖析各種聚合物材料或制品適合的成型加工方法,比較不同成型加工方法之間的共性和區(qū)別,使原本寬泛的課程內容集中化、系統(tǒng)化,便于學生歸納、總結和掌握抽象概念以及所涉及的實質問題。

在教學過程中,加強互動式教學[3],通過教師與學生雙方平等交流、探討甚至辯論,加深學生對知識和現(xiàn)象的理解,進而激發(fā)教學雙方的主動性、積極性和探索性,提高教學效果。考慮到本課程信息量大、知識點多,本課程教學還采用先進的技術手段輔助教學,使課程內容形象直觀準確,在有限的課時內對課程全面系統(tǒng)、深入簡出地講解,讓學生更容易的接收和理解。例如,采用多媒體授課可以根據(jù)需要隨時由理論知識切換到相關的生產現(xiàn)場,既延伸了課堂又增強了授課的說服力,使同學們認識到理論來源于實際而又指導實際的事實,認識到學習本課程的價值和意義。在多媒體課件中增加了豐富的圖片和三維動畫,可以對學生原本陌生的加工設備、成型工藝、加工原理進行形象的演示,其效果遠勝于教師的板書和口授。多媒體教學所選取的圖片和動畫素材源于國內外相關的精彩報告、精品課件以及在生產現(xiàn)場拍攝的與課程內容相關的聚合物成型加工過程,內容包括壓制成型、擠出管材、注射成型、吹塑薄膜、二次成型(“注―拉―吹”工藝)、壓延薄膜等,實現(xiàn)了課程的多媒體化、可視化,使學生對聚合物材料成型加工藝有了實際的感性認識,對成型加工過程有了“身臨其境”的效果。

另外,課堂教學還充分利用學校的中試車間資源,將與成型加工設備相關的課堂由教室延伸到車間,教師與學生面對真實設備(如擠出機、吹膜機、注射劑等)一起學習其結構、組合、工作原理等。該嘗試很好的克服了理論課程講授時學生對所講理論缺乏感性認識;成型工藝試驗時學生對所做實驗缺乏理論認知等矛盾。

三、課外教學改革

雖然上述課堂教學改革探索收到了良好的效果,但仍然未能真正實現(xiàn)教學目標,并且容易使學生眼高手低,實際工作時不能學以致用?!毒酆衔锍尚图庸ぁ肥且婚T實踐性很強的專業(yè)課程。因此,有必要對該課程開設配套的實驗和實踐教學。讓學生在實驗室和工廠中真實地了解和直觀認識成型設備、工藝流程和制品的后處理與性能,開發(fā)學生的創(chuàng)新與創(chuàng)造力,培養(yǎng)學生用知識武裝自己、解決實際問題的能力。

為此,江南大學通過開設為期兩周的聚合物成型工藝實驗、組織課外科研興趣小組、組織學生參加高分子成型加工生產實習等課外環(huán)節(jié),提高學生對《聚合物成型加工》的理解和學以致用的能力。

首先,圍繞“材料―設備―工藝―制品”這條課程主線,將聚合物材料的選擇、制備、成型加工以及性能測試等方面有機地聯(lián)系起來,開設了一系列綜合性成型工藝實驗,包括包括聚丙烯的擠出和注塑、聚乙烯的擠出吹膜、聚氯乙烯的開煉機和密煉機混煉、聚氯乙烯混合物的壓制成型等試驗項目,這些實驗涵蓋了《聚合物成型加工》課程的主要成型工藝。例如,在聚合物的注射成型實驗中,要求學生根據(jù)原料的結構與物性,優(yōu)化成型加工工藝參數(shù)(溫度、壓力、保壓時間),并對注塑制品的沖擊/拉伸/彎曲/熱變形溫度等性能進行測試。通過理論學習與實驗實踐的交叉和對“材料―設備―工藝―制品―性能”之間關系的分析與構建,讓學生系統(tǒng)有效地掌握所學知識,并獲得靈活應用知識的能力,為下一步畢業(yè)設計和就業(yè)奠定良好的基礎。

其次,本專業(yè)教師以開展國家級、省級、校級大學生創(chuàng)新實踐活動為契機,積極組織學生參與聚合物制備、改性、制品設計等方面的創(chuàng)新課題。學生則分組參與自行設計或者與導師共同商定的課題研究,全面參與研究方案的制定、原材料的選擇、共混配方與工藝的優(yōu)化、制品的制備、制品的設計與性能測試、結果的總結匯報等過程。在專業(yè)導師的指導下,通過興趣小組開展創(chuàng)新課題實踐,不僅加深了學生對本課程內容的理解和掌握,還培養(yǎng)了科研創(chuàng)新的能力、分析問題的能力、解決問題的能力、團隊協(xié)作的能力以及查閱文獻和撰寫報告的能力。舉辦課外興趣小組活動五年多來,不少興趣小組對自己的創(chuàng)新成果申請專利或者撰寫論文,取得較好的效果,學生參與踴躍,目前興趣小組對學生的覆蓋面達80%以上。

此外,學校和學院加強與周邊高分子材料企業(yè)的聯(lián)系和交流,建立了10個實習實踐基地,涉及聚合物成型加工的各個領域,包括橡膠模壓成型、聚丙烯注射成型、多層擠出成型等。本專業(yè)每年由學院組織、專業(yè)老師帶隊,帶領本專業(yè)相關年級全體學生深入到企業(yè)一線,參觀學習聚合物成型加工的生產過程,聽取工廠技術人員的相關介紹,實地了解成型設備、工藝流程、質量控制及生產線管理等,使學生對工業(yè)化生產有具體、直觀的認識,真正將基礎理論與實際應用結合起來,讓學生掌握科學的方法,培養(yǎng)科學的思維,成為真正社會和企業(yè)所需要的有創(chuàng)造力的有用人才。

四、結語

綜上所述,《聚合物成型加工》具有很強的工程應用性,學習該課程時要求學生建立起大工程的整體觀。要達到這樣的教學水平和目標,既要充分利用現(xiàn)代化的教學手段豐富課堂教學內容,又要借助課外資源充分調動學生參與實驗實踐的積極性,將理論學習與實踐教學緊密結合,發(fā)揮其協(xié)同效應。通過近年來對本課程教學改革與探索,發(fā)現(xiàn)課內課外聯(lián)動的教學模式能較好的適應本課程的教學要求,具有更好的教學效果。

參考文獻:

[1]周達飛,唐頌超.高分子材料成型加工(第二版)[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,2006.