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【文章编号】0450-9889(2017)06C-0078-02
高分子材料是化工产品的一个分支,是目前发展最快、应用前景最广且最具生命力的一类化工产品;高分子行业的迅猛发展,急需大量复合型人才。而大多数高校高分子材料专业的人才培养侧重在材料的合成等偏理论方面,对高分子材料加工成型为终极产品的工艺环节关注的程度不高。广西大学化学工程与工艺专业在化工材料加工工艺方面开设了系统的专业课程群,为“高分子材料成型与工艺”课程的设置打下了坚实的理论基础。然而,广西大学化学工程与工艺专业没有开设过高分子物理、高分子化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等高分子基础或专业基础课程,且该专业作为一个覆盖范围广泛的交叉的专业,开设的专业课程很多,所有的专业课程学时都高度压缩。在高分子材料理论知识缺乏、课程学时数少、无配套实验的背景下,本文从教学内容、教学方法、创新能力培养等方面对“高分子材料成型与工艺”课程教学改革进行探索。
一、教材的选用
广西大学化学化工学院“高分子材料成型与工艺”课程刚开设时,选用的教材是史玉升等编著的《高分子材料成型工艺》,学生通过学习可以掌握高分子材料的制备、性能、成型、评价及应用,全面系统地了解高分子材料成型技术的最新知识。教学过程中,学生反映这本教材的难度太大,因为“高分子材料成型与工艺”是一门专业技术课程,需在完成化工热力学、化工原理、物理化学、有机化学、无机化学、分析化学、高分子物理和化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等基础理论课和专业基础课程后,对学生进行综合训练。
“高分子材料成型与工艺”课程是在大三第一学期开设的专业课,此时学生已经修完化工热力学、化工原理、物理化学、有机化学、无机化学、分析化学等基础理论课,然而基本没有学过高分子物理、高分子化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等专业基础课,高分子材料方面的基础较差,加上这本教材讲述的理论知识较少,所以学起来较吃力。根据学生的反映,学院及时更换了教材,采用周达飞等主编的《高分子材料成型加工》“九五”重点教材,该教材高度概括了高分子材料的最基础的知识,对加工成型影响很大的高分子流变学基础知识进行较全面深入的介绍,全面介绍了高分子材料成型加工最常用的基本工艺,也兼顾了新技术和新方法,难度适中,得到学生好评。
二、教学内容的改革
高分子材料成型技术涉及化学、材料、材料加工、机械等多种学科,“高分子材料成型与工艺”课程是一门专业技术课程,需要广泛的理论知识基础。化学工程与工艺专业的学生基本无高分子材料理论基础知识,学习起来的确难度很大。非高分子材料专业的“高分子材料成型与工艺”课程要以“高分子材料―成型加工―制品性能”这条主线展开教学内容,重点掌握三者的关系,强调成型加工对制品性能的重要性,这是本课程的主题思想,也是高分子材料的工程特征;选用“九五”重?c教材《高分子材料成型加工》,充分利用国内外重要专业期刊了解行业最新动态,不断更新及补充教学内容,确保教学内容的先进性;在教学内容安排上,以高分子材料成型加工的大工程观点为着眼点,以宽专业为目标,概况高分子材料理论基础和概念(详细的内容指定参考范围让学生利用课外时间自学),从高分子材料的加工原理出发,着重对成型加工工艺进行讨论。从高分子材料的成型加工的共性出发,对模压、挤出、注塑及压延四大成型技术及工艺进行重点讲授,然后讲授塑料、橡胶及复合材料的成型特点和区别,对于一些新的成型方法,以及教材中未涉及而在一些科技文献中见报道的新的成型方法及工艺,教师建立了QQ群这样的交流平台,并将高分子领域权威的一些微信公众号分享到平台上,经常转发高分子材料国际国内的重要进展到平台,引导学生关注,激发学生的学习积极性,让学生以兴趣为导向自动组成兴趣学习小组的方式进行自学。笔者首先通过课内课外结合强化高分子理论基础与概念,对成型加工影响最大的流变性在课堂上进行详细介绍,而其他性能如稳定性、电性能、光性能等材料性能则作为课外学习内容,在有限的学时内,节选核心内容,把高分子材料合成、性能、加工及相互间的影响规律简要完整地介绍。比如教材中同一种成型方法按不同的应用体系分成很多小结,而教学过程中每种成型工艺仅以一种材料为代表来讲,但不同章节会选不同的材料体系来进行,比如讲橡胶的压延,那么注塑可能选塑料,而挤出可能选复合材料,这样来兼顾各类高分子材料的成型。
三、教学方法的改革
教学方法是影响教学目标是否能够实现、实现的程度和效率的关键。非高分子材料专业的“高分子材料成型与工艺”课程教学存在两个难点:一是许多内容涉及高分子加工机械、设备结构及操作过程,这要求有实际感性认识和直观性;二是该课程的理论性和实践性都很强,如何在教学过程中实现理论与实际的结合,用理论来解释生产中的实际问题,或以具体实例来说明理论,促使学生真正掌握知识。针对这些问题,“高分子材料成型与工艺”课程在教学过程中对教学方法、教学手段进行了改革。
(一)现代化教学与传统教学相结合。“高分子材料成型与工艺”课程中许多内容涉及高分子加工机械、设备结构及操作过程,这要求有实际感性认识和直观性,同时,该课程的理论性和实践性都很强。笔者根据所选用教材,利用PowerPoint加入声音、图像、动画、视频等各种多媒体信息,并根据需要设计各种演示效果,将抽象、生涩难懂的知识形象生动地展示给学生,激起学生学习的兴趣、吸引他们的注意力,大大加深学生对知识的理解和印象。由于化学化工学院缺乏相应的高分子材料成型教学设备,教学小组联系外界资源制作了几个基本成型工艺的微课,同时广泛收集案例、动画演示及成型录像,不断补充到授课内容中,让学生对高分子成型工艺及设备等有更直观的认识,对课件内容进行更新和完善,丰富课堂内容,加大课堂信息量,使学生获得对高分子材料成型加工的理性和感性双重认识,使教学达到事半功倍的效果。
同时,教师也要注意吸取传统教学中讲解的优点,将教师的语言、激情和应变能力体现在多媒体教学中,并用眼神、情感、心灵与学生沟通,必要时还要进行板书,让学生彻底把握一些关键问题。
(二)采用“任务驱动”教学法和启发式互动式教学。与传统的以教师为主体的“填鸭式”“灌输式”教学方式不同,笔者在部分知识点的授课中尝试采用“任务驱动”教学法,从传统教学的讲授、灌输和教师主宰课堂,转变为组织和引导;从单纯讲解转变为与学生进行适当的交流和探讨。笔者在讲述“高分子材料配方设计”这一章内容时,并没有按照书本来进行,而是布置了一道思考题“设计食品袋的配方”,让学生通过自学课本内容与上网查找相关知识等来完成这一思考题,并在学生完成后让他们用PPT来展示成果,通过讨论的形式与学生探讨了配方设计中的一些原则与内容。
启发式互动式教学强调先让学生积极思考,再进行适时启发;教师不仅要加强自身专业素养和知识积累,而且更重要的是建立师生互动的教学过程,并营造良好的课堂教学氛围,实现教学相长;教师注意自己角色的转变,良好的学习情境可使学生了解学习任务的必要性和与学习任务相关的学习信息,从而激发学习意愿和浓厚的学习兴趣;在教学过程中,对于重要的知识点,通过案例教学,与学生共同分析和讨论,启发学生进行思考,培养学生的创新能力。
关键词:高分子材料;加工;形态控制
一、引言
高分子材料的性能与大分子的化学与链结构有着密切的关联,且材料形态也是重要影响因素之一。聚合物氛围结晶、取向等几种形态,多相聚合物择优扩相形态。聚合物制品形态的形成源自于加工中复杂的温度场与外力场作用。由此可见,关于加工过程中高分子材料形态控制具有重要的研究意义。
二、我国高分子材料加工中形态控制研究现状
高分子材料形态与物理力学性能之间的关联十分紧密,这也是高分子材料的重点研究课题。相较于其他材料,高分子材料具有非常复杂的形态,具体表现为高分子链的拓扑结构、共聚构型以及刚柔性非常复杂,在分子设计与结构调整中,可以对一些合成方法加以运用;其次,在高分子长链结构的影响下,其熔体的粘弹性非常突出;此外,高分子具有非常宽的弛豫时间,就是受到很小的应变作用,其产生的非线也会非常强烈。
对于聚合物的成型过程而言,在非等温场、不同强度的剪切与拉伸场的影响之下,就分子尺度而言,其大分子链会发生一系列化学反应;就纳米与亚微米尺度而言,大分子会有结晶与取向现象发生,如此一来就会有超分子结构的形成;而根据亚微米与微米尺度,多相聚合物会有不同相形态的形成,甚至会出现一些缺陷。而这些形态的影响因素非常广泛,例如加工中的外场强弱、作用频率、作用方式以及时间等。然而,现阶段关于这些问题的研究虽然有所深入,但相应的理论体系尚未成熟。此外,随着新聚合物的开发不断深入,在高分子材料加工中涌现出越来越多的成型加工方法,显然这使聚合物加工中的形态控制成为了一个长期的研究课题,对于高分子物理领域的发展无疑有着重要的影响。
在我国,关于新材料的研究起步以跟踪模仿为主,在知识产权与创新理论方面有所欠缺,并且基础研究与技术推广的通畅性也有待提升。其次,相关人员并不重视传统材料的升级与优化,很多高性能材料品种对进口的依赖性依然较强。再者,材料成型与加工设备也没有得到应有的关注,与一些发达国家相比,我国材料研究与整体发展依然存在诸多不足,显然这与国民经济与设备的发展需求不相适应。
聚合物的性能取决于形态,因此,在高分子材料领域中,聚合物形态与性能关系的研究一直以来都受到高度重视,然而在实践中,我们在二者之间的结合方面的研究上依然有所欠缺,具体可以从以下几个方面得到体现:
第一,在剪切速率与剪切应力非常低的情况下,聚合物共混物相形态的演化研究不断深入,然而在实践中,一些主要聚合物成型加工的剪切速率主要在10?~104s-1范围内,显而易见,相关研究成果对实际生产的指导作用依然有所欠缺。
第二,基于不同条件的不同特性聚合物,其共混物形态发展与演化研究依然是主要研究内容,而形态与性能关系的研究依然有所欠缺。
第三,在加工过程中,受到部分特殊外场的作用,聚合物凝聚态结构与相形态结构的研究有待深入。
截至今日,在聚合物及其复合物的成型加工中,就算成型设备与工艺条件属于常规,在外场作用下,人们依然没有彻底了解结构形态受到的影响,仅仅对一些粗略的定性关系有所认识,甚至有的推断还是错误的。以双螺杆挤出过程为例,人们仅对不同螺杆原件组合下外力场作用的不同会改变温度场,进而对产品产量、外观与内在性能产生影响这一规律有所了解。然而这一影响的具体方式却没有清楚的认识,业界研究人员也无法制定出定量的指导方案。在管材生产中,不管是落锤冲击不达标,还是纵向收缩产生波动,都没有搞清楚原因,也无法拿出改进方案,大部分情况下都是凭借经验进行处理。因此,现阶段很多成型设备与工艺控制的效果是否取得理想效果,我们依然难以准确判定。
一直以来,关于生产实践中的问题研究一直没有得到基础工作研究人员的关注。在成型设备与工艺技术的研究与开发中,相关规划也缺乏系统性。现阶段,我国塑料制品年产量超过了2200万吨,塑料机械工业取得了迅猛发展。然而在很多企业生产实践中,整个效率与质量依然有待提升,产生的能耗也没有得到有效控制。鉴于此,高分子材料成型加工将会成为未来高分子材料领域的研究重点,必须将侧重点放在高分子材料制品的研究上来,而不是过分的关注材料这一因素,只有如此,才能够提高高分子材料志制品质量。
三、高分子材料加工中形态控制的研究趋势
第一,基于常规的成型设备条件,聚合物及其复合物典型制品成型或型材生产在成型加工时,在设备与工艺条件改变的情况下,其形成的外场会有所差异,进而发生相应变化,例如塑化、结晶、赋型以及流动等,这些变化会改变制品形态、结构以及性能。
第二,极端的加工条件极端会改变聚合物及其复合物的形态结构变化规律,例如结晶结构、晶体大小等,在这类条件下,还需要尽可能对大尺寸高分子晶体的制备进行探究。
第三,在对新外场条件的分析、推断以及设定之下,通过对聚合物及其复合物结构形态与性能受到的影响研究,才能够围绕新的成型方法或具有特殊性能的高分子材料的制备进行探索,进而实现高分子材料性能的改善,并将节能性、经济性等方面的优势充分发挥出来。
四、结束语
总而言之,在未来工业领域的发展中,高分子材料的应用具有重要意义,而高分子材料加工中的形态控制则成为发展高分子技术的关键。作为相关研究人员,必须结合高分子材料加工中的形态控制研究与实践中存在的问题,采取相应的改进与优化对策,提高高分子加工整体水平,如此才能够从真正意义上推动我国高分子材料加工领域的进步。
参考文献:
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关键词:课程建设;通识选修课;教与学;教学实践
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)07-0126-03
“通识教育”(general education)是高等教育的组成部分,是一种尽可能综合的(comprehensive)教育,是所有大学生都应接受的非专业性教育,在学生接受特殊的、专业知识之前对知识的总体状况有个综合性的了解。[1,2]1999年李曼丽等人在《清华大学教育研究》中提到:“通识教育目的是培养积极参与社会生活的、有社会责任感的、全面发展的社会的人和国家的公民。”[2]为了推进以“课程建设与改革”为核心的本科人才培养模式改革,苏州大学从2014年起正式启动通识教育课程改革计划,课程建设基本要求为:适合所有学生学习的非专业课程;注重学科交叉和学科前沿;提倡教学形式和教学方法多样化;注重经典原著阅读;建设有地域特色和本校特色的通识教育课程。通识选修课程包括五大模块:文学与艺术、历史与哲学、社会科学、数学与自然科学、科技与发展。通过跨学科的体系设计,让学生广泛涉猎不同的学科领域,拓宽知识视野,培养学生跨领域、多角度思考问题能力、批判性思维能力和包容性理解能力。2014年学校通识教育课程的申报数量达93门,经过专家组两轮评审,隶属于科技与发展模块的《生活中的高分子材料》课程成为立项建设中的一门通识选修课程,并于2015―2016学年开始对全校学生开放选修。
在认真开展本课程的项目建设工作过程中,笔者在课程教学内容设计和教学方法选择方面做了一些探索与尝试,在几轮教学实践中对教与学之间存在的问题进行了思考和改进,希望能够与相关老师一起交流教学经验,共同探讨如何寻找合适的教学模式来开设全校性工程技术类通识选修课。
一、《生活中的高分子材料》课程的体系建设
1.课程的建设目标。《生活中的高分子材料》课程是面向于全校所有学生学习的非专业课程,建设目标是普及生活高分子材料常识、推广不同专业的学生去了解我们生活中不可缺少的高分子材料;科学认知高分子材料性能特点、合理健康使用各种高分子材料;从而提出新问题和新思想,推动我们国家高分子材料产业链的进一步发展。
2.教学内容及课时安排。从与我们生活密切相关的“衣”“食”“住”“行”四个方面出发,给学生介绍典型的高分子材料组成、特性及使用注意事项。主要安排如下:
第一章 绪论(2课时)。介绍高分子材料的基本概念、新型高分子材料及其研究进展。
第二章 “衣用”高分子材料(8课时)。介绍纺织行业纤维材料(天然纤维和合成纤维高分子材料),了解一些服饰用涂层高分子材料和皮革高分子材料。
第三章 “食品”相关高分子材料(8课时)。介绍食品行业用塑料(塑料薄膜、塑料瓶、塑料餐具)高分子材料,了解天然高分子(淀粉、膳食纤维、蛋白质)和合成高分子(食品添加剂)等食用高分子材料。
第四章 “家装”高分子材料(10课时)。介绍塑料家具(热塑性塑料、热固性塑料),了解涂料(墙饰涂料、木器漆、家电粉末涂料)和粘合剂。
第五章 “户外运动”相关高分子材料(8课时)。介绍橡胶(天然橡胶、合成橡胶)和橡胶制品(轮胎、篮球、运动鞋),了解高分子基复合材料(运动自行车、复合材料赛车)。
3.多元成绩评价体系的建立。开设《生活中的高分子材料》这门课程是希望通过学习来加深学生对周围高分子材料的了解,知道其利弊及正确使用方法,让高分子材料更好、更安全地为己所用;激发学生对高分子材料世界进一步探索的激情,创造高分子材料与人的和谐环境。对学生一学期学习的考核不是一张试卷来决定,而是建立多元成绩评价体系。在充分考虑不同专业学生的个性的基础上,鼓励学生从不同角度去认识高分子材料,教学成绩的最终评价体现出全面性和激励性。指标包括课堂表现(20%)、平时作业(40%)和期末小论文(40%)三大方面。(1)学生对这门课程的学习态度会明显地体现在课堂表现中。(2)针对“衣食住行”中可能碰到的高分子材料设定一些开放性作业,让学生自主选择有兴趣的高分子材料去学习,找其优缺点、使用注意事项及这类高分子材料的发展史,然后分组讨论汇报,其余同学和老师一起给予评分作为平时作业的成绩。(3)在课堂知识的基础上,期末让每一个同学对某一大类高分子材料进行综述,引用实例,从不同的专业角度去分析其利弊和发展潜力,写出自己对材料改进的需求和建议方案,按照科技小文的格式编排、撰写和打印。
二、调动学生的参与积极性
关键词 高分子材料与工程 工程实践 专业实习 生产实习
中图分类号:G642 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkz.2016.09.025
Exploration and Practice on the Practice Mode of Polymer
Material and Engineering Specialty
LI Zhijun, YU Rentong, ZHAO Yinmei
(College of Materials and Chemical Engineering, Hai'nan University, Haikou, Hai'nan 570228)
Abstract Production practice is an important practice in Higher Education of engineering. Through the in-depth reform of the professional practice mode, the engineering practice ability of polymer materials and engineering specialty of Hainan University has been effectively strengthened, and the comprehensive quality has been improved.
Key words Polymer materials and Engineering; engineering practice; professional practice; production practice
近些年来,我国的工科高等教育获得了长足的进步。据教育部统计数据显示,工程科技类人才的培养规模已达到总体教育规模的1/3~1/2。然而,我国工科院校培养的工程师的整体水平与美国、德国和日本等发达国家甚至一些发展中国家都有很大差距。为了加快提高我国工科高等教育的质量,《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》明确指出要建立学校教育和实践锻炼相结合的人才培养体系。专业实习是高校课程体系中专业教学的必要环节,对于提高学生的工程实践与创新能力具有特殊的重要意义。海南大学高分子材料与工程专业始创于1958年,是海南省的特色优势专业。海南大学高分子材料与工程系对其高分子材料与工程专业本科生的专业实践教学模式不断进行探索与实践,为达到良好的实践育人的效果及培养高质量的高分子材料与工程专业的毕业生奠定了扎实的基础。
1 高分子材料与工程专业实习的必要性
高分子材料与工程学科的特点是理论与实践密切结合。1935年,Wallace H. Carothers通过己二胺和己二酸进行缩聚反应成功合成出聚酰胺66(PA66),有力地证明了高分子的存在,使人们信服于Staudinger的大分子理论,从而使得高分子科学真正建立起来。此后高分子材料迅速渗透入人们的衣食住行并在国民经济、社会发展和国家安全中承担着重要而不可或缺的作用;早在1994年,全球三大合成高分子材料的产量便达到1.4?04万吨,从体积上超过了钢铁。近年来,对高性能化、功能化、精细化、复合化、智能化材料的需求更给高分子学科提出了需要在实践上的创新与突破。实践的需要及实践中的发现推动了高分子科学的不断发展,而不断完善的高分子学科理论体系又对高分子行业的生产实践起到指导作用。可见,高分子学科的诞生、发展都深深扎根于实践的土壤,而专业实习的实践特性则为高等院校的高分子学科专业的发展提供了必要的支撑作用。
高等工科教育的目标是培养拥有扎实的基础知识与专业技能,同时具备较强工程实践能力的高级人才。专业实习促使学生将所学的专业知识与生产实际相结合,强化动手能力,更重要的是可以培养学生独立分析问题、解决问题的工程实践能力与创新能力。20世纪20年代,英国H.E. Palmer、A.S. Homby等人提出了情景教学法,专业实习属于情景教学的一种。传统的课堂教学以教师的讲述为主,有些内容难以达到生动形象的描述,难以通过直观、丰富多彩的形象材料激发学生的学习兴趣。通过专业实习,激发学生的学习热情,启发学生更深刻地理解所学的理论,进而实现知识与应用的融会贯通。如我校2011级高分子材料与工程专业的学生们在海南某塑料制件生产厂家进行专业实习时,针对其注塑车间生产的少量产品存在缺陷的实际问题,及时与企业的技术人员及车间负责人进行了交流与探讨,学生们根据所学专业知识并结合企业生产的实际情况对该问题进行了分析并提出若干条合理化解决问题的建议。在实习实践过程中,学生们的学习热情得到了激发,所学理论得以在实践中践行,学生们解决实际问题的能力得到了提升,同时也得到企业的技术负责人及车间负责人的认可与欣赏。
2 专业实习工作的有效推进
由于专业实习在学生综合培养中具有特殊的重要性,如何有效提升专业实习的成效就成为进一步推进我校高分子材料与工程专业发展而需要解决的首要问题。海南大学高分子材料与工程系的高分子材料与工程专业于2013年获批成为教育部“卓越工程师教育培养计划”试点专业,拥有热带岛屿资源先进材料教育部重点实验室、海南省高校高分子工艺实验室教学示范中心平台和海南天然橡胶产业集团股份有限公司牵头建设的海南省先进天然橡胶复合材料工程研究中心。在探索专业实习人才培养模式的过程中,我校高分子材料与工程系充分利用丰富的校内外实习基地资源,实习基地的软件和硬件建设齐头并进,初步建立了具有本专业特色的本科生实习模式,实习模式示意图如图1所示:
2.1 校内实习基地与校外实习基地建设齐头并进
对高校学生实习不具义务的现实使得一些单位不愿主动承担专业实习工作,这也是当前全国工科专业学生实习面临的普通难题。海南大学高分子材料与工程系通过多年的积累,已与海南省内近二十多家企业建立了良好的专业实习合作关系。尽管如此,由于学生在企业的单次实习时间仍然有限,所以作为企业实习的补充,充分利用校内实习基地既有的检测仪器及成型加工设备对学生进行一定学时的前期工程实训显得尤为重要。在校内实习基地,学生们能有充分的时间动手操作工业生产中常用到的设备,如挤出机、注塑机、开炼机、密炼机、平板硫化机等,也能熟练掌握红外光谱仪、热分析仪、偏光显微镜、电子拉力试验机等仪器的操作规程及对企业生产的诸多产品的结构与性能进行测试、表征及分析,能在遇到问题的时候方便地查阅资料并针对问题及时与指导教师进行交流。校内基地的实训为后续的校外基地实习奠定了坚实的基础,这也使得学生们能迅速适应校外基地的实习任务并得以进行更高层次的生产实际操作能力和创新能力的培养。
天生的市场敏感性使得企业对产品具有更完备的把握性,如果说校内基地的实训是沙盘演练,校外基地的实习则是实战演习。对于校外实习基地的选择我们遵循以下原则:(1)专业性强、生产规范并具备一定的生产规模;(2)有指导生产实习的技术实力及经历;(3)具有产学研合作的兴趣及能力;(4)企业内部及外部环境安全。高分子材料与工程系还借助多种渠道如专业教师与企业的技术合作、校友关系、橡胶及塑料行业相关协会等成功实现了与多家企业的专业实习对接并建立了稳定的签约实习基地。激烈的市场竞争、技术的更新换代以及对专业知识人员的渴求使得一些具有前瞻性的企业对学生的专业实习表现出强有力的支持,甚至海南省的一些中、小型塑料行业的企业也主动提出按技术工人待遇解决学生的食宿问题,公司的管理者也更愿意在学生的实习活动中发掘人才并培养人才。
2.2 夯实内功,深化软件建设
海南大学高分子材料与工程系与时俱进,在专业实习的软件建设上不仅对学生布置了贴切实习单位实际的新任务,而且对专业指导教师提出了更高的要求。作为专业实习实践层面上的补充,高分子材料与工程系引进了与实习内容相关的仿真软件,如从哈尔滨工业大学引进了塑料成型工艺软件和复合材料成型工艺软件,在指导教师的讲解下,学生们通过对仿真软件中成型加工原理、工艺及设备操作等的认知,再加上相关知识点的视频资料学习,学生能迅速能缩小理论与实际间的差距。
实习的整体效果很大程度上取决于准备工作的充分程度。专业指导教师由具有丰富的指导实习经验的老教师和有热情及责任感的青年教师组成,共同编写各实习点的实习学习手册,通过老教师的传帮带,青年教师明确了在学生实习过程中自己的责任和义务,掌握了实习企业的管理及生产特点,以及必须注意的一些关键环节问题。专业实习指导教师不但要熟悉《突发公共卫生事件应急条例》和《学生伤害事故处理办法》,还要制定师生都要严格执行的《师生实习期间管理办法》。另外,赴专业实习点前,学生务必在《专业实习安全知情书》上签字。
2.3 综合全面地进行双向考核及评价
现代社会对学生提出了更为全面的素质要求,如学习能力、动手能力、创新能力、人际交往能力、适应社会能力等等。海南大学高分子材料与工程系对学生的实习考核除了实习报告和开放式考试的固定形式外,还辅以其它形式多样的综合考察途径,如是否勤学好问,是否积极参与企业的科技创新研究及活动,是否能融入企业文化、乐意参与企业的文体活动等等。生动活泼的实习氛围是激发学生实习热情的“强心剂”,如举办有师生及企业相关人员共同参与的“假如我是一名车间主任”的模拟竞选演讲活动。学生们围绕“一个合格的车间主任所应具备的综合素质”进行阐述,不仅能站在我是企业人的角度给予实习单位在生产管理、技术践行及人员调配等方面提出合理化的建议中增强就业自信心,还能通过企业相关负责人的点评认识到自己需努力的方向。通过多形式的考核,专业指导教师与学生都能及时发现问题,从而有的放矢地进行改进与完善,进而达到提高学生综合素质的目的;同时,企业也能更深层次地考核需要引进的对位专业人才。另一方面,学生对课程的反馈与评价也有利于任课教师将课程改革推向深入。校教务处网上问卷调查表明同学们对该课程的满意率达到96.35%,线下问卷调查的典型反馈与评价如表1所示:
3 总结和展望
实践证明,我们对本专业的实习教学模式进行的探索能卓有成效地提高学生的工程实践能力及就业能力(2015年度该专业本科生一次性就业率达到93.24%),多年来反馈的信息表明,我校高分子材料与工程专业的毕业生普遍(下转第51页)(上接第49页)为用人单位看好,未来我们将积极借鉴国内外其它高校在实践教学方面的办学经验,不断完善和发展既符合我校实际又能适应国家经济、科技、社会发展对高素质人才的需求的高分子材料与工程专业实习模式。
海南省中西部高校提升综合实力工作资金项目(02M4 097001004002);海南省自然科学基金(514204);海南大学教育教学研究项目(hdjy1224)
参考文献
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[关键词]应用型本科院校 高分子材料成型加工实验 实践教学研究
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)22-0091-02
本文结合地方性应用型本科院校江苏常熟理工学院在高分子材料成型加工实验课程的教学实践和探索,对应用型院校工科实验的教学模式进行了研究,总结了应用型地方本科院校在高分子材料成型加工实验课程教学方面积累的经验和不足。
一、当前高分子材料成型加工实验教学中存在的问题
(一)实验教学处于从属地位,教育观念和实验内容陈旧落后,管理考核体制不完善,对实验系列教师考核标准不公
领导和任课教师普遍对实验课不重视,实验课教师在职称晋升、待遇上都处于相对弱势,由此导致了很多专职实验技术人员及管理人员缺乏进取心和工作责任感;还有些学校把实验教学依附于理论课的教学,实验成绩与理论成绩的综合即为该门课程的总成绩,实验成绩占总成绩的比重一般不会超过20%,导致了师生都不重视实验教学。
(二)实验教学缺乏系统性和科学性,更谈不上先进性和与时俱进性
具体教学内容上,验证性实验占了绝大多数,传统、经典的实验内容较多,体现现代高分子科学新手段的内容较少;单个、小型、离散的实验项目较多;注重承上启下的连贯性、综合性、复杂性,尤其是工程系统性的实验项目较少;能够培养学生创新能力的设计性、应用性实验项目更少。
(三)教学模式落后,实验方法具有极大的被动性
高分子材料成型加工实验课的教学模式基本上是学生依葫芦画瓢,无论是双棍开炼机塑炼实验、密炼机塑炼实验、双螺杆挤出造粒实验、热塑性塑料测试样品注射实验还是拉伸实验、冲击强度试验,都主要是讲述各自的实验原理、设备原理、具体工艺参数的设定;再由教师操作演示,指导学生操作机器。学生实验时只是按照实验指导书上规定的内容,按部就班被动地进行,缺乏主动性,更谈不上组织实验和解决实验中出现的问题。
(四)高校教学模式和培养人才的定位越来越同质化
导致目前工程人才培养上出现专业结构失衡、层次类型过于集中、就业率不高等现象的主要原因之一就是不少高校在工程人才培养上普遍的同质化。无论是研究型的国家重点高校、教学研究型的省部属重点院校,还是普通的本科教学型的地方性应用型院校,在教学模式和培养人才定位上都趋向于一致。同一专业各层次院校的培养方案基本上没本质区别,甚至有些教学型应用性院校片面追求考研升学率,还特地选用重点大学的理科教材。
二、高分子材料成型加工实验课的改革及探索
常熟理工学院近几年对高分子材料成型加工实验课程的建设进行了大力改革和探索。
(一)转变实验教学观念,改革实验教材,适应教改新形势
首先从教学管理和制度上进行改革。提高相应实验人员的待遇,在职称晋升和培训进修政策上适当向实验教师倾斜。对实验教材进行改革,按照培养应用型一线工程技术人才的要求,在加强学生专业基本概念、基本理论、基本方法、基本技能培养的前提下,增加应用性、综合性、设计性、创新性实验的比例。理论联系实际,丰富实验内容,根据学校所处的苏南地区的产业特点和人才需求以及任课教师的横向科研课题,在实验讲义中适当增加一些综合性研究型经过精炼的特色实验项目供学生选用,例如车用环保绿色聚丙烯专用料的开发,高级环保阻燃聚烯烃电缆料的开发等。
(二)重组实验体系,提高实验教学的系统性和科学性,建立大工程的概念
注重承上启下的连贯性、综合性、复杂性、先进性,尤其是工程系统性。把高分子材料的成型加工、测试样品制备及性能测试三个部分的实验项目统一为不可分割的有机体。从原材料的选取到加工成型、性能测试做到针对一个具体的典型实用性产品进行实验,如聚丙烯的增韧合金的制备。从合金的加工制备到样品制备,性能测试,各个环节承上启下,相互联系。
(三)与理论课紧密结合,相互统一,加强实验室软硬件建设,改进教学方法
高分子材料加工实验课是重要的专业必修实践课。实验课要与理论课教学紧密结合,不要相互割裂。要充分认识到实验课对于应用性本科院校的重要性。拨付必要经费把高分子材料成型加工实验室建设完善。在经费条件允许的情况下,投资建设一个高分子材料成型加工中心以满足校内教学需要。
一些重要的实验项目,例如热塑性塑料双螺杆挤出造粒实验,在教学过程中,不仅仅由教师设置好正确合理的实验工艺参数进行实验,还要尽量通过适当地改变工艺参数,给学生现场演示一下,喂料转速过快、螺杆转速过快及机头温度设置过低等会引起螺杆电流过载、熔压超限、双螺杆挤出机报警停机等后果,从而让学生直观现场地了解掌握双螺杆挤出机的操作规程和注意事项,使学生印象深刻。
(四)实验考核方式的改进
传统的实验考核成绩一般由四部分按比例构成:实验预习报告成绩、平时实验操作成绩、实验报告成绩、期末实验考试成绩。一般期末考试成绩占比重较小。常熟理工学院大幅度提高了高分子材料实验考核成绩占总成绩的比重,使其占总成绩的60%左右。这样就要设计合理的考试考核方式。
借鉴一些学校在高分子材料设计性、研究性、应用性大实验中的探索经验,把实验期末考试和以前单独开设的高分子材料成型加工设计课程结合起来,既兼顾了高分子材料成型加工设计的课程内容,节约了学时,解决了实践性学时有限的突出矛盾,又对学生的实验成绩进行了测试评定,一举两得。学生按照个人意愿自愿组成一个规定人数的小组,实施一个设计性、综合性、应用性的大实验。要求提交完整的实验报告,包括文献综述、实验部分、实验结果和参考文献等。实践表明,该种考核方式既考核了学生的学习效果,又进一步提高了学生分析问题和解决问题的能力,拓宽了学生的学习视野和空间,加强了学生团队协作精神。
(五)加强实验师资队伍建设,重视“双师型”师资的培养
在新形势下努力培养一支具有丰富实践经验的“双师型”师资队伍,这是培养应用型人才的重要前提。教师不仅要传授相关学科的理论基础知识,还要能够胜任引导学生熟悉生产岗位操作、相关设备的性能、使用领域等。“双师型”师资队伍的建设,一靠从工程领域引进具有相应学历的经验丰富的生产科研专家;二靠大力进行已有师资队伍的培训,从学校制度层面上保障青年骨干教师到一线生产企业锻炼的机会,让教师到相关企业服务的同时,不断丰富自己的工程实践经验,从而有利于更好地从事教学和科研工作。
三、结语
高分子材料成型加工实验课是一门综合性与实践性很强的专业技术课程,依据应用性本科院校的培养目标、教学定位,常熟理工学院在实验课教学改革中收到了较好的效果,增强了学生的实践动手能力,培养了学生理论联系实际的科学作风,提升了学生对本专业知识的学习兴趣和在实验中的主动性及创造性,加深了对所学理论知识的理解和掌握,提高了分析问题及解决问题的能力。但在实验教学中仍然存在一些不足,例如人多机少,设备台套数不够,有些加工测试设备仍然缺乏等问题。希望以后能进一步加大实验教学的改革和实验经费的投入,在应用型本科院校的实验教学上继续探索和提高,不断满足社会对高素质的应用型一线技术工程师日益增长的需求。
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