高分子材料的配方分析
前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇高分子材料的配方分析范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。
高分子材料的配方分析范文第1篇
关键词：塑料制品；配方设计；理论；实践；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）27-0063-02
从事高分子材料专业学习的学生知道，“高分子成型加工”、“高分子物理”和“高分子化学”，共同构成了高分子材料专业的三大主干基础课程。而“塑料材料与配方设计”是高分子材料与工程专业成型加工分支下一门重要的专业课程，对合成树脂及塑料助剂的深入了解，正确的选用塑料原料和塑料助剂，合理的进行配方设计，在塑料成型加工过程中至关重要，也是获得品质优良塑料制品的技术保障。然而，“塑料材料与配方设计”在课程教学环节中，只是片面的理论介绍涉及某一材料的某一性能，大部分同学觉得课堂内容比较单一，理论性过多，实践性较少。鉴于以上不足，为了培养和提高学生理论联系实践的能力，适应目前社会对高分子人才的实际需求，力求学生能在较短的时间内掌握该课程的教学内容，特别是课程理论与实践教学有效的结合学习，改变传统的教学模式，本文从以下几个方面的教学改革进行了有效的探索。
一、围绕人才培养目标，夯实课程建设的教学改革探索
立足贵阳学院的人才培养目标――“突出实用、服务本地”，紧扣《贵州省新材料产业“十二五”发展规划》中涉及的高分子材料人才培养方向领域，我校根据具体情况和要求，对专业人才培养方案进行了认真地讨论，不断完善课程的教学大纲与基本要求，力求符合实际的需求。材料科学与工程本科生的课程和教学大纲应主要集中在材料科学与工程的四个基本要素――合成和加工、结构、性质、使用性能及其相互关系[1]。“塑料材料与配方设计”课程以每种塑料材料的合成、结构与性能关系、加工性能、应用性能、成型方法、改性以及最新的发展状况等角度，完整地将通用热塑性塑料、工程塑料、热固性塑料展现在每位高分子专业学生面前，从而使学生可以完整、全面地了解每种塑料材料以及各种助剂的功效、添加量、作用机理和最新发展状况。目的是使学生掌握高分子材料加工助剂的概况、合成、作用机理及其应用，重点掌握塑料增塑剂、抗氧剂、热稳定剂和阻燃剂的结构特点和作用机理，了解其结构与性能之间的关系，熟悉塑料制品实际应用配方设计。力求紧扣工程应用型人才培养的目标和工程实际，从应用型本科生学习的实际出发，重视理论与工程实际的结合，突出应用性较强的内容，有利于工程应用。通过该课程的学习，再配以一定的配方设计方法的讲授，为培养高素质应用型人才，提高学生综合素质打下坚实基础。
二、完善教学内容的教学改革探索
1.教学内容与专业特色相结合。“塑料材料与配方设计”是我校高分子材料专业一门重要的专业课，根据在以往的教学过程中的观察与经验，教学多采用传统模式，课程具有与物理化学联系密切、抽象概念多等特点，大多数学生觉得课堂内容难以理解，不感兴趣，丧失学好该课程的信心，然后就逐渐厌学甚至放弃学习。该门课程的授课对象是大学三年级的学生，处于这个时期的学生学习兴趣和学习热情处于整个大学的全盛时期，求知欲强，精力充沛。面对这样的学生，如何有效地利用他们的求知欲，激发起学习该课程的兴趣，并针对他们的缺点，制定行之有效的方法及对策，使其通过该门课程的学习，培养起运用创新教学理念、联系科学研究和提高解决实际问题的能力，是值得我们教学工作者思考并认真对待的问题。如何围绕塑料制品的化学组成、结构及聚合方式、添加剂及其配比以及成型加工工艺、工艺条件及其控制、成型设备等知识内容对学生开展有效教学是一个重中之重。教学内容必须与专业特色有效结合，在向学生传授课程理论基础知识的同时，又要围绕当前贵州省高分子材料人才培养领域涉及的塑料成型加工新技术、新发展方向进行有效的结合介绍。遵循高分子材料的成型加工基本原理，着重对新的成型加工工艺进行研究，尤其是通用塑料与工程塑料的成型加工区别。在日常教学过程中，将高分子材料基础理论与实际日常生活中常见塑料制品的例子相结合，开展与学生的分析和讨论，启发学生在学习过程中牢牢抓住本课程的主题思想。例如：在介绍五大通用塑料制品尤其是PVC制品生产时，介绍了生产PVC软硬制品过程中各类助剂的选择及添加量控制，合理的配方设计，不同的成型加工方法，以及不同成型工艺生产的制品具有不同的特殊性能，应用的不同的场合，让学生掌握“高分子材料-成型加工-制品性能”三者之间的关系。
2.教学内容与科研实践相结合。“塑料材料与配方设计”课程教学内容应与教师科研实践有效结合，使两者达到互助互促的作用，以科研促进教学发展，将教师科研工作有效融入到教学实验中，体现教学与科研的互动，提高学生分析问题、解决问题、实验操作和使用计算机软件的能力。例如：塑料制品的增韧途径有多种方法，可将教师科研课题与相关课程知识相结合来进行教学，如聚合物纳米复合材料对塑料增韧的影响，尤其是近年来较热门的稀土偶联剂的研究，在增加粒子与基体树脂结合力的同时，兼顾一定的内作用等，可以鼓励感兴趣的学生参与到教师的科研实验中来，学以致用，加强对知识点理解的同时，拓宽视野，锻炼科研及动手能力。
三、丰富教学方法的教学改革探索
1.传统与先进多媒体辅助、计算机技术运用等教学手段相结合。传统的教学手段――板书由于其单调、枯燥的特点已不能完全适应当前的教学要求，而多媒体辅助――PPT教学使原本量大、抽象、复杂、枯燥无味的理论知识，通过形象、生动、直观的图文并茂形式表现出来，调动了学生的积极性和学习兴趣，便于学生对知识的理解和掌握[3]。比如通过多媒体电子课件辅助教学，对于高分子塑料制品成型加工过程中塑料助剂的作用机理的演示以及挤出成型、注射成型等成型加工过程的演示，更加直观和生动，利于学生对理论知识的进一步掌握。塑料配方设计是指确定配方中各种助剂加入量的方法。一个塑料配方中往往包括增塑剂、热稳定剂、抗氧剂、光稳定剂、剂、填充剂、阻燃剂等多种添加剂。多种助剂的合理搭配，通过利于计算机技术（word、cad）来对配方设计进行科学地设计，有效地减少了实验次数，节省实验时间，使配方设计更加准确、快速，达到事半功倍的效果。
2.教师理论实践指导与学生自主学习相结合。在理论教学中，我们知道塑料配方设计的方法有两种：一种是单因素变量配方设计法；一种是多因素变量配方设计法。在课程理论教学过程中，尤其是正交设计法介绍环节，我们在教学中采用重点难点教师讲授、学生自主学习的方法。学生自主学习之后，采用课堂提问的方式以检验学生自主学习的学习成果，让学生了解正交设计法的使用特点，掌握多因素变量的实验方法，优化出最佳配方。学生具有较强的学习兴趣和能力，通过教师理论指导与学生自主学习相结合，我们将学生能力激发出来，使学生的学习变被动为主动，从而收到事半功倍的教学效果。在实践教学中，秉承贵州省的绿色发展观念，保护自然生态环境，走节能减排可持续发展之路，在塑料制品成型加工及废旧塑料回收及再生利用中，始终贯彻绿色生态理念，对日常生活废弃塑料，譬如食品包装、各类饮料瓶、储存容器及薄膜等塑料制品，有意识地进行分选挑捡，改性再生利用，将实验课程内容涉及到的包括塑料的混炼，塑料的双螺杆挤出成型、注射成型等各种加工方法工艺，通过相容性混炼技术来进行废旧塑料的再生利用。比如：回收的PP耐应力开裂性能较差且低温脆性较大，可选择回收HDPE及LLDPE制备再生共混物，也可以回收农膜与PP制备合金，利用适当设备经过混炼实施。这既增加了学生的实践操作能力，又培养了绿色环保创新意识。同时，成立课外实践兴趣小组，让学生充分调动主观能动性，开展探讨思考，与教师共同讨论分析，提出解决思路，找出解决问题办法，提高学习兴趣和逐步培养科研创新能力。
3.企事业工厂参观学习。本专业目前与贵州省材料产业技术研究院、龙里蓝图新材料公司等企事业单位建立了良好合作关系，建立了实习基地。通过与这些合作企业的协作，学生可以现场实地对各种成型加工所涉及的原料处理、设备、工艺流程、质量控制等实际生产过程进行近距离的感受，让学生们了解橡胶和塑料加工过程使用的原材料、工艺方法及工艺流程以及生产过程中所使用的仪器和设备。将知识与生产进一步联系和认识，毋庸置疑对学生有了很大的帮助。比如：参观塑钢门窗加工工厂时，讲解员详细地向学生介绍了加工车间的工作情况及以聚氯乙烯树脂为基本原料进行成型工艺的加工流程。通过参观，每一个学生都受益匪浅，知道了PVC，这也为我们以后专业方向的选择和学习打下了良好的基础。
随着市场对塑料制品需求的不断扩大以及塑料工业的高速发展，培养出高素质应用型人才，使其具备更加牢固的知识基础，更加灵活地运用知识的能力，成为当务之急。本课程通过几个方面的课程理论与实践教学改革，极大地调动了学生的学习兴趣，提高了学生的逻辑推理能力以及分析问题和解决问题的能力，在培养学生的积极自主学习能力、配方设计能力、实践能力等方面都取得了良好的效果。
参考文献：
高分子材料的配方分析范文第2篇
关键词：计算机；科学技术；材料；高分子；制备
中图分类号：TB383.1 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 04-0000-01
从概念上来看，计算机高分子复合材料则是属于将高聚物以及相应增强材料或者是填充材料有机组成的多相复合体，这种材料的基体是有机聚合物，在此基础上连续纤维是增强材料组成。高分子复合材料之所以可以属于理想载体，这主要是其所拥有的高模量特性与高强度纤维。拥有特别好粘结性能的基体材料可以牢固粘合纤维，还可以让纤维对剪切载荷与压缩承受。具备特别优良的复合在基体与纤维两者从而能够将这两者的优点充分显示，还让结构设计可以做到最佳状态实现。针对这样的情况，高分子复合材料是属于一类最广泛应用与最迅速发展的复合材料。
一、计算机高分子复合材料特性与结构
（一）特性。一是用于良好的耐疲劳性能。相对来说计算机高分子复合材料包含着基体与纤维界面可以对扩散裂纹进行有效的阻止，相当一部分金属材料疲劳强度极限是这种金属材料拉伸极限的三成至五成，那么聚酯复合材料或者是碳纤维相对来说则是这种材料拉伸极限的七成至八成范围之内；二是比模量与比强度都大。在计算机高分子复合材料当中，在玻璃纤维复合材料中往往不管是比模量还是比强度都会比较高，比强度聚合物材料当中的增强有机纤维、硼纤维、碳纤维是三倍至五倍的钛合金强度，而在进行比模量则是四倍以上的金属所具备的模量，那么所具备的性能在某一特定范围内在不同纤维排列进行变动；三是良好减震性。不仅计算机结构形状影响受力结构自震频率，自震频率和结构材料比模量平方根呈现正比例关系，这也就是指复合材料具备比较高的比模量，那么相应也会存在着比较高的自震频率。而且在这一过程当中，复合材料存在吸振能力在界面上，这样就可以对阻尼振动在所使用材料。从相关试验结果显示，停止振动轻合金梁必须九秒，同样大小的振动停止在碳纤维复合材料梁仅仅是2.5秒；四是可设计性的各向异性与性能。各向异性这是高分子复合材料的一个突出特点，那么性能可设计性预期存在相关性。按照不同工程结构使用条件与载荷分布，那么在对铺层设计与相应材料选取以便来对既定要求满足；五是统一性的结构和材料。在对高分子复合材料进行制造的过程当中，还应该做到对相应制件获取，也就是所谓的一次成型，一次成型同样可以使用在复杂形状结构的大型制件当中，往往从一般的工程塑料实现却比较困难；六是过载时拥有良好的安全性。往往存在着足够的增强纤维在符合材料当中，如果过载材料摈弃少量的纤维断裂的时候，那么则会将相应的载荷在尚未破坏的纤维当中实施迅速的重新分配，那么可以在短时间内整个构建并不会对相应承载能力失去。
（二）结构。往往聚合物这是计算机高分子复合材料的基体，那么精彩使用的则有酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、各种热塑性聚合物、环氧树脂。往往基体从一边意义上比较是属于单一性质的聚合物，那么其中聚合物是其中的主要成分，还应该将其他的辅助材料包含其中。在这些基体材料当中，相应的其他组成成分还有稀释剂、固化剂、催化剂、增韧剂等，这些辅助材料同样是属于高分子复合材料基体当中必不可少的组成成分。正是在高分子复合材料当中加入这些辅助材料，这样就可以将形式多样的使用性能提供给复合材料，将成本有效降低，将应用范围扩大，将工艺性进行改进。
对聚合物性质与结构的关系进行了解则是对聚合物结构实施研究的根本目的，这样就可以对聚合物材料能够正确的使用与选择，从而可以对聚合物极其复合材料的成型加工工艺条件更好掌握。将其性能进行有效改变，达到具备指定性能的聚合物合成与设计的目的。
那么在高分子复合材料当中，相应的结构性能主要包含着：将外界环境状态进行隔绝以便做到对内部物体实施相应的保护；对装置各个仪器、配件等这些附件的空间进行提供；结构当中可能承受的各种载荷，以便做到对使用寿命内的安全做到确保。
二、计算机高分子复合材料制备
从本质上来看，制备计算机高分子复合材料其主要就是设计配方。配方的设计绝对不属于经验性与简单组合各种原料，这是属于充分研究计算机高分子材料性能和结构关系背景下实施综合所获得的结果。如果相应的制品具备良好的效果，并不应该将其停留在设计配方的层面，还包含着成型设备选型与设计成型加工工艺，设计模具、设计制品外观、设计结构等。有鉴于此，那么对其进行更为严格的规定，这也就是指设计制品。相应的部分就是设计配方，要想获得比较好的制品，除开相应的配方设计比较好，还应该依赖于其他要素对其进行配合。
而针对制品所做的设计则是立足于科学判断与预测制品的使用性能、结构、形状等因素，从而对计算机高分子材料实施正确选用与充分把握。在设计制品的过程当中所把握的原则为经济、高效、实用，按照这样的思路，这也就是指计算机制品生产效率要高、实用性要强、成本要低、成型加工工艺要好，以便做到对人们需求的满足。而且在这一过程当中，还应该对能够进行选择的计算机高分子化合物多样性的品种、计算机制品应用领域特殊性等这些因素进行考虑。
根据相关文献资料显示，当前往往具备两种设备配方的方法：一是多因素的变量配方设计方法，从这种方法的适用范围来看，往往是只能一个因素影响材料制品性能的佩服。通常具体来看主要有斐波那契搜集法、平分法、逐步提高法、抛物线法、黄金分割法、分批实验法等；另外一个则是指多因素变量配方设计方法，这种方法则是指制品的性能受到两个或者是两个以上因素影响的佩服。具体来看，主要有回归分析法、正交设计法。
三、结束语
总而言之，在计算机高分子复合材料拥有各种各样的制备方法，如果选取的材料不同，那么相应的加工方法也并不相同，甚至在同一种材料当中也可以具备好几种方法，这样就必须按照实际情况来实施相应的选择与斟酌，在对生产成本降低的过程中，还应该做到对优质产品获得，这样就能够得到最佳的性价比。可是在研究过程还看到虽然高分子复合材料拥有比较好性能，更广应用范围，可是依然存在着部分缺点，这就应该在今后对其实施进一步改善研究。
参考文献：
[1]李侃社，王琪.导热高分子材料研究进展[J].功能材料，2002（02）.
高分子材料的配方分析范文第3篇
关键词:高分子材料;高分子化学;实验教学
高分子化学实验是高分子化学课程教学的一种最有效的实践教学形式,它可以帮助和促进学生课堂理论知识的学习与消化,建立和巩固高分子化学基本概念和理论,获取高分子化学知识,培养科学素质和操作技能。我国著名化学家戴安邦指出:“只传授化学知识和技术的化学教育是片面的,全面的化学教育要求既传授化学知识和技巧,又训练科学方法与思维,还培养科学精神和品德,学生在化学实验中是学习的主体,在教师指导下进行实验,训练用实验解决化学问题,使各项智力皆得到发展”。这番话指出了开设化学实验课的深刻内涵和重要价值。2004年国家教育部颁布的《普通高等学校本科教学工作水平评估方案》在评估指标的二级指标“实践教学”中,从“实践教学内容与体系,综合性、设计性实验课的比例及效果,实验室开放”三个方面明确了实践教学改革和发展的方向。近几年高校的化学类实验教学改革取得了令人瞩目的成果。高分子材料科学与工程专业是很多高校在近年来新开设的专业,在实验教学与改革方面的成果积累较少,尤其高分子化学实验教学采用陈旧的教学内容和教学方法依然居多。通过调研发现,目前国内高校高分子材料科学与工程专业的高分子化学实验教学依然不同程度地存在一些问题。
一、高分子化学实验教学现状剖析
1.实验教学体系和内容欠争理
多数的实验教学附属于理论教学,没有单独设课和单独考核,实验课时相对较少虽然有些高校高分子化学实验已经独立设课,但仅作为考查课。实验教学内容中传统的、陈旧的实验较多,而体现现代科学技术发展成果的实验很少认知性、验证性实验所占的比理偏高,培养学生创新能力的综合性、设计性、应用性和创新性的实验偏少,而且实验环节偏重于理论,突出高分子材料应用性特点的实验太少,不利于培养学生的工程观念。
2.实验教学方法单一
学生按照实验讲义预习,然后进实验室。实验前教师把实验目的、实验原理、仪器使用方法、测试方法、实验步骤和数据记录表格及数据处理方法等进行详细的集中讲解。学生只需按教师指导的过程按部就班或者依照讲义“照方抓药”,就可以完成一个实验。一部分学生糊里糊涂地来到实验室,只动手不动脑地完成实验,然后又迷迷糊糊地离开实验室。实验的现象和结果没有给他们留下太深的印象,对学生观察能力、分析问题和解决问题的能力以及创新意识的培养都很不够。这种统一模式、统一要求、齐步走的教学方法,一方面造成了学生对教师的过分依赖,另一方面抑制了学生个性思维的发展和创新能力的培养。
3.实验嫩学手段落后
在现代信息技术迅速发展的今天,虽然网络技术、多媒体技术等现代教学技术在理论教学中得到了普遍应用,但虚拟、仿真等实验技术手段未能在实验教学中推广应用。这样对于一些耗费过高、时间过长、毒性过大、危险性过高的实验,只能最低限度地开设,且开设过程中费用大和危险性高,导致学生对此类重要实验缺乏足够的认知和感受的机会。
二、新教学模块的实践性探索与成效
针对目前国内高校高分子材料科学与工程专业高分子化学实验教学中存在的一些问题,借鉴其他化学实验教学改革的优秀成果,提出了基础技能实验、综合设计实验、研究创新型实验的三个高分子化学实验教学模块体系,并在每个模块中结合常熟理工学院教师的科研成果引入_些新的实验教学内容,采用开放式实验教学方法。通过实验教学实践发现新的体系和教学方法在培养学生的创新意识和工程实践能力方面起到了较好的效果。
1.基础技能实验教学模块
基础技能实验模块构建的目的着重建立高分子化学实验与相关基础理论知识之间的有机联系。培养学生的实验安全意识、清洁卫生习惯和严谨的实验态度。训练学生掌握熟练规范的实验操作技能和技巧,为后续的实验教学模块的实施打下良好的基础。
基础技能实验模块的教学内容设计在课时总量的40%～50%为宜,课时数约30学时,开设8～10个实验。教学内容设计涉及到高分子化学反应机理,如自由基、阴离子,阳离子等连锁反应机理,缩聚、基团转移聚合等逐步反应机理,开环聚合反应机理等。在实验实施方法方面涉及到本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合、熔融缩聚、界面缩聚等。如设计膨胀计发测定苯乙烯本体聚合动力学实验,让学生直观感受到了诱导期概念、聚合过程体积减小的现象以及聚合物溶液的粘性特征等非常重要的高分子化学理论知识。设计过硫酸钾引发甲基丙烯酸甲酯自乳化聚合实验,除让学生明确了乳液聚合的基本原理外,还了解到了聚合物大分子链端基的重要作用。设计己二酰氯和己二胺界面缩聚实验,让学生深入理解了界面缩聚的概念和聚合物的可纺成纤性能等主要高分子知识。通过设计一些自由基、阴离子、阳离子等连锁反应机理的实验,使学生进一步掌握了活性中心的概念,同时在实验过程中认知了这些引发剂的活性、安全使用和贮存事项。
2.综合设计实验教学模块
综合设计实验教学模块旨在培养学生较强的实际动手能力,自主设计和分析解决问题的能力。本实验模块是实验教学的较高层次,注重学生实验的自主设计性和综合性。
教学内容设计在课时总量的20%～25%为宜,课时数约15学时,开设2～3个实验。本教学模块的特点之一是实验内容的综合性,可以将同一门课的几个实验,或者是几门课的实验组合在一起,形成一个大实验。本教学模块的特点之二是实验方案的灵活性和设计性,侧重培养学生的自主实验和学习的意识和良好习惯。例如关于高分子合成实验先确定好采用的聚合机理和聚合方法,在原材料配方组成、引发剂种类及用量、合成温度等工艺条件方面给出一个大致的框架,然后让学生在所给的框架内进行自行设计和实施实验。譬如悬浮法制备聚苯乙烯珠粒实验,水的用量范围为苯乙烯质量的100%～200%、分散剂为磷酸钙或聚乙烯醇两种、引发剂过氧化二苯甲酰用量为苯乙烯质量的0.2%～1.0%、反应温度设定在75℃～85℃范围等。学生通过自行设计的方案实施实验获得了不同的实验结果,通过对不同组之间实验结果的综合分析,找到了影响悬浮法制备聚苯乙烯珠粒的一些因素,激发了学生动手实验的兴趣,发挥了学生自主实验和学习的主观能动性。
3.研究创新实验教学模块
设置研究创新实验教学模块培养学生的科研和创新意识、提高学生的综合素质和应用开发能力,为实现培养高质量的应用型人才的教育目标提供重要的教学内容实体支撑。 本实验模块是实验教学的最高层次,注重学生实验的独立自主陛、综合性、应用性和创新性,教学内容设计在课时总量的20%～25%为宜,课时数约15学时,开设2～3个实验。本实验教学模块的特点之一是实验项目的独立自主性和综合性。也就是说确定好实验项目之后,让学生在实验教师指导下独立自主地进行实验项目方案的调研、设计、实施和结果分析。本实验教学模块的特点之二是实验项目的应用性和创新性,所拟定实验项目必须关联生产实践中的聚合物产品,充分体现实验项目的应用性。实验项目设计主要针对这些高分子产品生产实践中存在的共性问题和关键问题的解决来进行设计。通过研究创新实验的实施,发现学生学习积极性很高,乐此不疲,为培养学生创新意识和展示高分子化学实验的应用性特征提供了最佳学习平台,尤其是开发一些联系生活实际的应用型实验,可使学生亲身感受到高分子化学实验的实用价值,能强烈激发学生的创造动机。此外,研究创新实验往往需要多名学生共同完成,有利于培养学生的团队合作精神。例如,聚氨酯绝缘漆的制备及性能测定实验,每个学生做一个实验配方,每5名学生一组,5名学生的实验结果综合在一起可以得出高分子树脂配方组成与漆膜性能之间的关系曲线,以及固化条件与漆膜性能之间的关系曲线。在实验过程中,5名学生要共同安排实验方案,尽量保持操作的一致性,最后得出的结果要呈规律性变化。如果有一名学生操作有误,这个实验点就会落在规律性以外,影响其他学生对实验现象的观察。因此,实施研究创新实验项目对教师也提出了更高要求。在每次实验前,教师要指导学生拟定方案,并对可能出现的实验现象和各种影响因素进行分析,实验过程中,又有多种意外的实验现象出现,这势必要求师生共同分析和讨论造成这些现象的原因,帮助学生透过现象深刻理解事物的本质。这样做需要教师有相当的知识储备量,并且要求教师也不断进取,充分体现了教学相长的教育理念。
高分子材料的配方分析范文第4篇
[关键词]高分子材料与工程； 综合实验； 教学探索
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.36.183
高分子材料与工程专业综合实验不同于基础实验，专业综合实验重视学生自主设计、自主操作和自主探究能力的培养。本课程一般开设在大三下学期和大四上学期，学生已经完成“高分子化学”“高分子物理”和“聚合物近代仪器测试”等专业基础理论课程和基础实验课程，对本专业的理论知识、实验操作和性能表征已有掌握。[1]该课程的开设可以锻炼学生对专业知识的综合运用、分析和解决问题的能力，培养学生勇于探索、不断创新的精神和团队协作能力。本文主要从教师辅“教”和学生主导性“学”的角度出发，提出笔者对专业综合实验教学的探索，与大家进行交流。
1 教师的“教”
顾名思义，专业综合实验具有较强的综合性和自主设计性，因此教师在本课程的教学过程中要摒弃“教为主导”的传统教学模式，不能以教师控制为中心，简单机械地把学生当成知识的被动接收者，因此教师主要担任引导者的角色。
1.1 课程设置
本课程一般没有固定的出版教材，多是任课教师设计多个可供选择的实验项目[2]，3～5名学生为小组开展实验。我校是应用型人才培养单位，目前实验项目来源主要是以下两类。
（1）与本专业实际生产紧密结合的应用型课题。例如，聚丙烯是目前第二大通用塑料，随着汽车、建筑、家电和包装等行业的发展，废弃聚丙烯产量逐年增加。对废弃聚丙烯进行回收再利用虽能节约资源，减少污染，但其力学性能已不能满足工业制品的性能要求。因此，可让学生采用成核剂、无机填料和界面增容剂等对废弃聚丙烯改性，提高废弃聚丙烯的力学性能和热稳定性，具有一定的工业生产前景。此类课题适合于本科毕业就择业的学生，有助于他们熟悉本专业的就业领域以及工作内容。
（2）任课教师个人的科研课题。湖南工学院目前不具备培养研究生的资格，因此教师的科研项目主要依靠教师所在课题组成员之间协作完成。专业综合实验的开设有利于教师将课题的一部分转化为实验素材，既能使学生接触本专业的先进研究领域，也能较好地调动学生参与课题的积极性。此类课题适合于有意读研深造的学生，有助于他们参与课题、钻研课题，也可尝试参加创新型实验竞赛。
为了达到较好的教学效果，教师应当结合本校学生的实际情况，认真设计整个课程的进度，例如湖南工学院专业综合实验为32课时，具体的课程进度设计见下表。通过下表的试验进度设计，可以让学生清晰地了解到本课程内容设置与各个环节的时间安排，防止实验过程的盲目性。
1.2 课程引导
专业综合实验虽以学生的自主性、探索性学习为基础，但教师的引导作用至关重要。[3]一是因为学生已习惯了以往有“步骤”可依的实验教学模式，缺少独立思考的主动性；二是学生对综合性实验课题研究背景了解较少，还不具备独立设计实验方案的能力，普遍感觉综合实验无从下手。因此，任课教师可在课程的不同阶段，发挥不同的引导作用。
（1）开题阶段：教师先进行开题引导，将本实验课题的研究背景和实验目的等相关内容介绍清楚，并当场与学生互动解惑。课下让学生以小组为单位查阅相关文献资料，设计实验方案，准备开题报告。在学生开题过程中，老师应及时与学生交流，遵从自然科学规律，设计合理可行的实验方案，并预期实验结果。
（2）实验过程：在此阶段教师应该引导学生多思考，多尝试。以“聚丙烯/纳米碳酸钙复合材料的制备与性能测试”课题为例，学生知道聚丙烯复合材料的制备方法为熔融共混法，但对样品的配方设计感到困惑，不了解实际生产过程碳酸钙用量的具体范围，用量太少不能降低生产成本，用量太大又会导致聚丙烯性能下降。另外，学生能够独立操作双螺杆挤出机、注塑机等成型加工设备以及微机控制电子万能试验机和摆锤式冲击试验机等测试仪器，但学生很少思考设备的参数和测试条件的设置依据，也未考虑参数和条件调整对实验结果的影响。因此，教师应提醒学生思考样品物化性质和设备参数、测试条件之间的关系，并从中获得规律，进而指导今后的实验。
（3）结果与讨论阶段：笔者在教学过程中发现大多数学生对于实验数据的分类较为笼统，甚至把所有样品的数据混在一起，并未进行分类，导致其测试数据规律性不明显，无法获得结论。另外，学生对于测试结果的分析仅局限于对实验现象和数据的简单描述，并未探究其中的规律，寻找导致该结果的原因。例如，β-成核剂虽能提高聚丙烯的冲击韧性，但并非β-成核剂用量越多，聚丙烯的冲击强度就越大。对此现象，学生仅提出在某一用量下的增韧效果最佳，并未对其原因进行思考。
2 学生的“学”
专业综合实验的开设目的在于培养学生的文献检索能力、初步设计实验的能力、分析实验结果、撰写实验报告和科研论文的能力。该课程以指定实验题目，学生自主设计实验方案、自主操作实验和自主分析实验结果的方式进行。因此，课程开展以学生为中心，学生的“学”起到至关重要的作用。[4]
2.1 开题阶段
在以往的实验课程教学中，老师会结合所使用的教材，详细讲解实验目的、实验原料与配方、实验设备、实验步骤和数据分析等，学生只需按部就班进行样品制备和性能测试。因而，从某种层面讲学生只是单纯的执行者，几乎没有或很少有独立的思维参与其中。
而本课程要求学生独立完成老师给定的实验题目，教师仅进行开题引导。学生需要主动查阅相关科研文献，熟悉该课题的研究背景与意义，从相关文献中寻找实验方案的设计思路和预期的实验结果，并通过PPT进行开题报告。
2.2 实验过程
由于此阶段教师并未直接参与，学生在实验过程中会需要许多问题。比如，在使用双螺杆挤出机之前，需要依据加工材料的熔点设置成型温度，那么不同部位的温度设置相同吗？在纳米碳酸钙的填充量过高时，如何使其与聚丙烯粒料混合均匀？还有使用微机控制电子万能试验机的过程中，同种高分子材料在不同的拉伸速率下会导致不同的断裂方式：高速拉伸形成脆性断裂，低速拉伸多为韧性断裂，那么测试过程如何设置拉伸速率？这就需要学生积极查阅资料，并重复实验步骤，尝试不同测试条件，从而获得材料与设备之间的关联性，进而指导进一步实验。
2.3 结果与讨论阶段
学生虽会简单的数据处理和图表制作，但对样品的分类模糊，图表格式大多不规范。这都需要学生根据查阅的文献资料进行修改。此阶段的难点在于学生面对大量数据，不知从何分析。例如，当实验原料包括滑石粉、硅烷偶联剂和聚丙烯的时候，学生就应该使用控制变量法对样品进行分类：① 固定滑石粉和聚丙烯用量，仅改变硅烷偶联剂用量；②固定硅烷偶联剂用量，调整滑石粉和聚丙烯的质量比。结果与讨论部分包括硅烷偶联剂用量对聚丙烯/滑石粉复合材料性能的影响和滑石粉填充量对聚丙烯复合材料性能的影响，这样进行结果分析时变量把握就很明确，讨论重点也清晰。
3 结 论
本课程的开设可使学生熟悉高分子材料的物理和化学性质，掌握不同类型高分子材料的制备方法和成型加工技术，并了解高分子材料的性能表征方法。在课程结束后，笔者同一些学生进行交流，发现学生普遍对综合实验较为感兴趣，并且认为自己从头到尾参与了实验。在此过程，他们学到了很多，尤其是学会了思考和独立解决问题的能力。以前在实验过程中出现任何问题，学生第一反应就是找老师，而在综合实验中他们必须依靠自己解决问题。同时，学生不再拘泥于课本的理论知识，而是深入其中探索规律、发掘现象本质。专业综合实验虽是由小组共同完成，但其性质和内容类似于学生的毕业设计（论文），涵盖了文献查阅、配方设计、样品加工成型、性能表征和结果讨论部分。这既能提前消除学生对于毕业设计（论文）的陌生和恐惧心理，也帮助他们了解毕业设计（论文）的要求和内容，有利于学生顺利开展毕业设计（论文）。
参考文献：
[1]何明，雷文.高分子材料与工程专业综合实验的几点思考[J].化工时刊，2008，22（8）：73-75.
[2]巴志新，王章忠，蔡璐.材料科学与工程专业综合实验周的改革探索[J].中国冶金教育，2009（3）：34-36.
高分子材料的配方分析范文第5篇
关键词：塑料成型工艺学；教材；多媒体教学；考核机制
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）23-0053-02
《塑料成型工艺学》课程是高分子材料科学与工程学院塑料工程专业的核心主干学科，也是一门理论与实践紧密结合的学科。《塑料成型工艺学》课程讲授的是从最初始的塑料原料到最终的成型制品这一系列的生产过程中的配方、工艺条件等基本问题。它涉及塑料原料与助剂、塑料配方设计、塑料成型机械与模具、塑料二次加工等课程，因此这门学科教学效果的优劣对学生能否深入地了解塑料制品的生产、设计、应用的状况十分重要。
我们不是要培养学生掌握纯科学知识，而是“倾向于把较大的视野放在真实材料和工业的相关性上”[1]。考虑到《塑料成型工艺学》课程的开设一般在大三的下学期，学生们面临考研复习和找工作的压力，难以平心静气地深入学习，所以，为使学生从大工程的整体观，把握这门学科的精髓，需要在教学内容、教学方式、考核机制等方面进行改革。下面，笔者就《塑料成型工艺学》课程的教学改革探索进行论述。
一、教材选定与内容精讲
自高分子学科诞生以来，高分子材料的加工业发展非常迅猛，为了获取行业的最新发展状况，教师们应在坚持采用讲授常用的成型工艺知识的同时，不断为学生讲述行业最新工艺发展状况，虽然这些内容可能是现有教材没有的，但是对开拓学生的视野、知识面，激发学生的学习兴趣非常有必要。通过行业最新工艺的讲授，不仅让学生对塑料行业中的通用塑料、工程塑料、特种工程塑料的基本理论知识及发展近况有整体的认识，而且要给学生补充新的知识点，使学生们更快更好地适应未来的现代化企业工作。
目前为止国内所见教材已有十几种，经过对不同教材的比较，我们选定黄锐老师编著的由中国轻工业出版社于2007年出版的教材。针对课时有限、授课内容较多的矛盾，在讲授过程中应突出重点，层次分明，在热门和重点章节进行精讲，例如在挤出成型、注射成型、中空吹塑、压延成型、热成型等这几章着重讲解成型特点、工艺、设备等，其他章节，例如层压塑料和增强塑料的成型、泡沫塑料的成型、浇铸、涂层、塑料的机械加工、修饰和装配等章节进行略讲或以作业的形式让学生自学。对于不同章节的各种重点和难点进行总结归纳，方便学生进行举一反三的思考，学生们易学易记，教学效果很好。
二、提高教师业务能力与综合素质
影响教学质量的因素很多，教师是一个非常重要的因素。作为《塑料成型工艺学》的老师应该具有充盈的知识、成熟的经验和热爱学生的心，只有这样才能激发学生的求知欲，在讲授必要知识的同时，教授学生这门课程的学习方法，并有计划地培养学生们分析问题、解决问题的能力。所以，我们授课老师不仅要准备好每一堂课的理论授课内容，深入地把握专业知识，而且还要很好地掌握相关成型实验的技巧和工艺条件，只有这样才能有血有肉地将各种塑料成型方式呈现到学生的面前，即可将塑料成型工艺学实验课程中关键的、部分内容有机地嵌入到《塑料成型工艺学》的课程中，使整个课程的讲授不仅有充盈的理论知识，还不脱离生产实践，使学生们更加深入地掌握课程内容。
在具有上述基本的业务能力的同时，塑料成型工艺学课程教师还应把业务能力和综合素质进一步提升，即把教学工作和科研工作相结合，紧跟高分子材料加工方面的研究前沿，将教学内容进行适当的延伸，融入我们科研过程中碰到的问题，例如，讲述在木塑复合材料中碰到的常见问题，具体如何对木粉进行处理以改善木塑复合材料的综合性能等等，使原本单调的内容变得活泼生动，带动学生们共同思考，活跃课堂气氛，提高学术氛围。
三、传统教学方式与多媒体教学相结合
高分子材料的成型加工工艺学是一门综合性、实用性很强的学科。教学中大量的塑料材料、加工设备及成型技术，在传统的现场课堂教学中很难展示、演示，例如，教材中的模压成型过程、注射成型过程等插图无法清晰地展示塑料成型的动态过程，因此我们将传统的教学方式与多媒体教学相结合，将抽象、枯燥、难教难学的知识生动地展示到学生面前。
媒体的主要含义有两个，一是指承载信息的载体；二是指存储和传递信息的实体[2]。多媒体教学以幻灯片为载体，配以图片、视频、动画文件，通过精致的编辑、制作，可有效地提高学生对教育内容的认识和感知，激发和促进学生们深入地理解和思考教学内容。基于本课程的特点，我们可以结合大量的图片，例如成型的设备见图、工艺流程图和成型动画等，使其能在较短的课堂时间内传递大量的信息知识，一目了然地讲授各种成型工艺的特点及控制因素等。我们还可以通过购买《聚合物加工工艺素材库》，内容包括压制成型、挤出成型、注射成型等重要章节，在课堂上播放并同时讲解[3，4]。然而，单一多媒体教学也存在着一些缺陷，例如，重要的理论公式的推导很难通过多媒体教学来使学生充分地理解，因此，我们提倡采用传统教学方式与多媒体教学相结合的方式进行讲授，即在授课过程中将板书和多媒体教学有机地结合起来。通过在教学中板书的运用，引导学生把握教学重点，全面系统地理解教学内容，要做到这一点，教师的板书必须重点突出、详略得当；通过多媒体课件的观看，可以拓宽学生们的视野，带来丰富的课程量，这样既保证学生对课程感兴趣，又保证学生能够深入地理解各种高分子材料加工成型的知识点。
四、理论联系实际，树状层次讲解
在《塑料成型工艺学》课程的讲授过程中，我们要理论结合实际，树状层次讲解。因为该课程就是一门综合性强、知识性强、技术性强、应用性强的技术基础课程。在这门课程的开设过程中，我们尝试了很多的教学方法，其中启发式和互动式的教学方法最受师生们推崇。课堂讨论式的教学方法就是启发式和互动式的教学方法中的一种。教学过程是一种复杂、特殊的认知过程，也是多级的信息交流过程。在这种教学方式中，学生不仅可以掌握各类知识点，而且还能提高思维能力和分析能力。因此，我们在每一章节讲述结束后，要运用学生已经掌握的塑料成型知识，联系生活中的塑料制品，分析其成型过程、设备及工艺。
教师可以采用精选案例式互动，在运用多媒体和传统教学相结合讲述一章结束后，呈现精选个案，抓住重点深入分析和总结，高度概括相关章节的理论知识，加深同学们的印象，活跃课堂气氛。例如，在中空成型这一章讲解结束后，可以选用矿泉水瓶作为例子，进行树状层次讲解，即从原材料的选用、配方设计、成型设备到工艺参数，逐一讲授，活灵灵地将矿泉水瓶制品的生产过程展示于学生面前，从而易于学生融会贯通，激发他们的兴趣，促动他们的思维，减少学习的困难，并能帮助学生在掌握理论的基础上，不脱离实际生产。教师们还可以给学生布置设计性的作业，让学生们在实验室进行实验操作，强调学习和生产实际的结合，重视学生们的自学能力。
同时，教师们还可以提出生活中制品成型的不足之处，例如，塑料薄膜如何做到表面防雾滴的功效，让学生发挥主观能动性，提出解决方案，共同思考，将塑料专业知识融会贯通，这样既可使学生的学习兴趣大大提高，对整个塑料课程的开设有了深入的认识，又可以丰富授课内容，明显改善教学效果。
五、改革考核机制，提高自主学习的积极性
彻底摈弃过去以最终考试成绩作为考查学生们学习效果的唯一标准的做法，而是将学生的成绩考核分为两个部分，一部分是考试成绩，另一部分是平时课堂及各类学习活动中表现。一般考试成绩占总成绩的60%~70%，平时课堂及各类学习活动中表现占30%~40%。平时课堂及各类学习活动中表现主要是指学生的出勤情况、回答问题情况、小组作业情况等部分构成。这样会使同学们更加注重平时课堂学习环节，提高听课质量，提高学习的积极性，教学效果也能得到明显的改善。
六、结束语
教学内容、教学方式和考核机制的改革是教育改革的重要组成部分。作为青年教师，应该不懈努力，提高自身业务水平，总结经验教训，为社会教育事业不断培育出高水平人才。在《塑料成型工艺学》的教学过程中，我们获得了一些经验，但是如何更好地提高教学质量，还需要长期的努力和探索。我们将以满腔的热忱，全方位、各层次地交流、请教，取长补短，继续在塑料工程专业上开拓进取，为《塑料成型工艺学》的教学做出自己的贡献。
参考文献：
[1]材料科学与工程教学指导委员会.高等学校材料化学专业规范（讨论稿）[Z].2006.
[2]王洪录.现代教育技术[M].北京：高等教育出版社，2003.
[3]唐颂超.高分子材料成型加工课程建设与教学改革[J].化工高等教育，2008，（01）.
