聚合物成型加工课堂教学与实验实践教学改革

聚合物成型加工课堂教学与实验实践教学改革探讨摘要：聚合物成型加工是高分子材料与工程专业最重要的专业课程之一。本专业针对专业技术课程的特点，坚持课堂教学和实验实践教学两手抓，围绕培养学生具有聚合物材料及其制品设计、生产、性能检测及质量控制与分析的科学思维和创新研究素质的要求，在课堂教学内容、教学方法和实验实践教学模式与方法等方面进行了有益的改革与探索。

关键词：聚合物材料成型加工教学改革课程建设聚合物的成型加工是获取高分子材料制品、体现材料特性和开发新材料、新产品的重要手段，是高分子学科的重要组成部分，已形成独特的理论体系和技术方法[1]。因此，聚合物成型加工课程与高分子化学和高分子物理课程一起，成为高分子材料专业学生最重要的专业基础课程。为使学生以大工程的整体观来了解和掌握聚合物的成型加工，这门课程将涉及诸多内容，包括影响聚合物性能的物理化学因素、添加剂的分类和作用、配方设计方法、聚合物流变学、成型加工设备、成型工艺条件及控制等。如何使学生通过本课程的学习，具备高分子材料科学的专业知识和专业素养；培养学生解决实际问题和创新科研的能力，为以后从事高分子材料制品的研发、设计和生产工作奠定坚实的理论与实践基础，一直是广大高分子专业教师在教学过程中关注的重点[2]。这需要我们在多方面进行改革。

1.课堂教学改革

1.1明确培养目标，强化理论基础。

江苏大学高分子材料与工程专业成立于2002年，最初聚合物成型加工课程主要围绕塑料和橡胶的主要品种及其制品的生产原料、成型工艺、加工方法、材料、性能和产品质量控制等内容开展教学。我们在总结前几届毕业生从事工作的实际情况和企业对本专业毕

业生在知识结构、能力要求的基础上，于2012年再次修订了本科生培养计划。本科院校需要培养既有一定理论基础，又具备较强实践能力的高素质应用型人才，这与高职类院校主要培养服务于生产一线的操作型、技能型人才不同。具体到聚合物成型加工这门与实践联系紧密的课程，在教学过程中，仍然要重视对基础理论知识的讲解，让学生不仅“知其然”，更“知其所以然”。除了高分子物理、高分子化学及聚合物流变学等聚合物成型加工的基础理论外，成型加工技术本身也存在系统的原理知识，不容忽视。教师在课程教学中应注意结合本学科前沿研究领域和最新研究动态、介绍重点科技成果，丰富和活化教学内容，使教学跟上时代的步伐，让学生能够掌握更多、更新的专业知识。

1.2围绕课程主线，精心组织教学内容。

在成型加工课程学习中，学生需要系统学习和掌握聚合物的加工流变性能、聚合物加工过程中的物理化学变化、助剂的作用及配方设计原理、各种物料的混合和分散机理，以及成型加工的设备和工艺等。与其他课程相比，聚合物成型加工的课程内容较为庞杂而分散，理论知识的半经验性较强，这给课堂教学带来了一定的困难。

因此，抓住课程内容的主线，突出理论重点就显得尤为重要。

根据聚合物成型加工涉及的主体内容，本课程主要围绕“高分子材料—成型加工—制品性能”这条主线来组织教学内容。教学过程中，要着重讲明高分子材料的成型加工不是简单的工艺操作，高分子材料、成型加工、制品性能这三方面是相互关联的，制品的性能取决于高分子材料和成型加工方法及工艺的选择，而制品的性能又反过来指导聚合物的改性、应用及加工，优化成型工艺。因此，如何抓住教学主线，让学生全面掌握高分子材料、成型加工及制品性能各自特性及相互关系，使学生融会贯通、举一反三，是这门课程教学的重点。

在教学过程中，始终围绕教学主线，从高分子材料的结构与性能和材料的加工原理出发，以成型加工的工程观点为着眼点，剖析各种高分子材料成型加工的共性和区别，这样可以使原本较为分散的理论知识相对集中并系统化，让学生更为清楚地了解和掌握抽象概念和半经验理论所反映的实质问题。比如在讲解聚合物材料的压制成型时，分别介绍了适用的热固性塑料、橡胶及复合材料的特性及成型工艺性能，不同加工方法和成型工艺条件生产制品的特点及控制条件，并通过具体的例子说明了成型加工工艺与制品性能的相互关系。这样的讲解生动地体现了“高分子材料—成型加工—制品性能”这条高分子材料成型加工的主线，使教学内容由庞杂繁多变得简单易懂，通过理论结合实际，强化了学生的专业知识，教学效果良好。

1.3结合课程特征，采取灵活教学方法。

聚合物材料制品的性能既与聚合物本身的性质有关，同时又在很大程度上受到成型加工过程的影响。这其中不但涉及很多高分子化学和物理的理论问题，而且与生产实际密切相关。因此，本课程是一门理论性和实际性都很强的课程，如何在教学过程中将基础理论和生产实际结合起来，用理论知识来解释具体生产中遇到的实际问题，或以实验和实际生产中的具体例子来说明基础理论，使学生在学习过程中掌握专业知识，是本课程教学的核心问题。

因此，我们根据聚合物成型加工课程具有很强的综合性和实践性的特点，借助于江苏大学目前多数教室都安装了多媒体教学设备的优势，将图像、声音、动画和视频等各种多媒体信息引入到教学过程中，利用工厂和车间的场景图像、成型设备的实物照片、加工工艺过程的动画仿真模拟等信息对授课内容进行补充和深化。这样不但可以丰富课堂内容，增加信息量，而且可以大大加深学生对基础知识的理解和印象，使学生对成型加工原理和工艺获得理性和感性的双重认识，从而提高教学效率。

为进一步将课堂教学与实际生产结合起来，在教学中紧密贴近工厂实际，江苏大学高分子材料与工程专业专门安排了两门为期各两周的课程设计，即高分子材料生产工艺设计和聚合物反应工程及设备设计。让学生在专业教师的指导下，针对具体的通用或特种高分子材料（如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等）及其制品，设计出相关聚合物材料及其产品项目内容，包括原料品种、型号选

择、工艺流程及设备确定、产品质量检测，以及厂房布局和规模，等等。通过课程设计，可以有效地让学生系统地掌握所学知识，并获得一定的灵活应用的能力，为后期的毕业设计乃至毕业后走上工作岗位打下基础。

2.实验实践教学改革

前面已经谈到，聚合物材料成型加工是一门实践性很强的专业课程，仅凭课堂教学是难以真正实现教学目标的，并且容易使学生学习时感觉枯燥，实际工作时不能学以致用。因此，这门课程的实验是不可缺少的。只有让学生在实验室和工厂中实地了解和直观认识成型设备、工艺控制和生产线管理，对聚合物成型加工的整个工艺流程进行整体和全面的认知，他们才有可能创造性地利用学习的理论知识来真正解决生产中遇到的具体问题[3]。

目前江苏大学高分子材料与工程专业建有约200m2的专业实验室，购置有注塑机、挤出成型机、高速混合机、平板硫化仪等成型加工设备，以及拉伸实验机、冲击实验仪、硬度仪、紫外老化仪、高低温实验箱等各种材料及制品性能检测仪器。利用这些仪器设备，我们围绕课程主线，将聚合物材料的制备、成型加工、结构表征及性能测试等方面有机地联系起来，开设了一系列的综合性实验。比如，在聚合物的注射模塑成型实验中，要求学生从原料的选择开始，分析原料的结构和性能特点，有针对性地设定成型加工工艺参数，并在注塑成型得到制品后，对其熔点、熔融指数、热变形温度及力学性能等进行表征和测试。通过对这些聚合物原料—成型