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關(guān)鍵詞:高分子材料 加工方法 成型技術(shù)
一、前言
近些年來,國防尖端工業(yè)和航空工業(yè)等特殊領(lǐng)域的發(fā)展要求更高性能的聚合物材料,開發(fā)研制滿足特定要求的高聚合物迫在眉睫[1]。在此背景下,理清高分子材料加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢,探討高分子材料的加工成型的方法,對促進我國高新技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。
二、高分子材料成型成型加工技術(shù)的相關(guān)定義
1.高分子材料
高分子材料是指由相對分子質(zhì)量較高的化合物為基礎(chǔ)構(gòu)成的材料,其一般基本成分是聚合物或以含有聚合物的性質(zhì)為主要性能特征的材料;主要是橡膠、塑料、纖維、涂料、膠黏劑和高分子基復(fù)合材料。高分子材料獨特的結(jié)構(gòu)和易改性與易加工特點,使它具有其他材料不可取代與不可比擬的優(yōu)異性能,從而廣泛運用到科學(xué)技術(shù)、國防建設(shè)和國民經(jīng)濟等領(lǐng)域,并已成為現(xiàn)代社會生活中衣食住行用等各方面不可缺少的材料。
2.高分子材料成型加工技術(shù)
在高分子工業(yè)的生產(chǎn)中分為高分子材料的制備與加工成型兩個過程。高分子材料的成型加工技術(shù)就是運用各種加工方法對高分子材料賦予形狀,使其成為具有使用價值的各種制品。高分子材料加工主要目的是高性能、高生產(chǎn)率、快捷交貨和低成本;向小尺寸、輕質(zhì)與薄壁方向發(fā)展是高分子材料成型技術(shù)制品方面的目標(biāo);成型加工方向是全回收、零排放、低能耗,從大規(guī)模向較短研發(fā)周期的多品種轉(zhuǎn)變。判斷高分子材料的成型加工技術(shù)的質(zhì)量因素是加工后制品的外觀性、尺寸精度、技能性中的耐化學(xué)性、耐熱性等等。
三、高分子材料成型加工技術(shù)的方法
高分子材料的的成型方法有擠出成型、吹塑成型、注塑成型、壓延成型、激光成型等。以下介紹的是現(xiàn)今高分子材料成型加工的主要技術(shù)方法。
1.擠出成型技術(shù)
擠出成型技術(shù)是指物料通過擠出機料筒和螺桿間的作用,邊受熱塑化,邊被螺桿向前推送,連續(xù)通過機頭而制成各種截面制品或半制品的一種加工方法。它的具體原理是高分子原材料自料斗進入料筒,在螺桿旋轉(zhuǎn)作用下,通過料筒內(nèi)壁和螺桿表面摩擦剪切作用向前輸送到加料段,在此松散固體向前輸送同時被壓實;在壓縮段,螺槽深度變淺,進一步壓實,同時在料筒外加熱和螺桿與料筒內(nèi)壁摩擦剪切作用,料溫升高開始熔融,壓縮段結(jié)束;均化段使物料均勻,定溫、定量、定壓擠出熔體,到機頭后成型,經(jīng)定型得到制品。擠出成型又有共擠出技術(shù)、擠出注射組合技術(shù)、成型技術(shù)、反應(yīng)擠出工藝與固態(tài)擠出工藝等。
2.注塑成型技術(shù)
注射成型技術(shù)是目前塑料加工中最普遍的采用的方法之一,可用來生產(chǎn)空間幾何形狀非常復(fù)雜的塑料制件[2]。注射成型技術(shù)根據(jù)組合材料的特征,又有以組合惰性氣體為特征的氣體輔助注射成型,以組合組成化學(xué)反應(yīng)過程為特征的反應(yīng)注射成型,以組合混合混配為特征的直接注射成型,以組合不同材料為特征的夾心成型等多種方法。
3.吹塑成型技術(shù)
吹塑技術(shù)一種發(fā)展迅速的塑料加工方法。熱塑性樹脂經(jīng)擠出或注射成型得到的管狀塑料型坯,趁熱或加熱到軟化狀態(tài),置于對開模中,閉模后立即在型坯內(nèi)通入壓縮空氣,使塑料型坯吹脹而緊貼在模具內(nèi)壁上,經(jīng)冷卻脫模,即得到各種中空制品。根據(jù)型坯制作方法,吹塑可分為擠出吹塑和注射吹塑,新發(fā)展起來的有拉伸吹塑和多層吹塑。
四、高分子材料成型加工技術(shù)的發(fā)展新趨勢
目前,高分子加工成型技術(shù)正在快速地進步,它的發(fā)展總方向是高度集成化、高度產(chǎn)量、高度精密化,不斷實現(xiàn)對加工制品材料的聚集態(tài)、組織形態(tài)與相形態(tài)等的控制,最大程度地達到制品高性能的目的。具體的創(chuàng)新技術(shù)之處主要體現(xiàn)在以下幾項新技術(shù)上。
1.聚合物動態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)
聚合物動態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)及設(shè)備與傳統(tǒng)技術(shù)無論是在反應(yīng)加工原理還是設(shè)備的結(jié)構(gòu)上都完全不同,該技術(shù)是將電磁場引起的機械振動場引入聚合物反應(yīng)擠出全過程,達到控制化學(xué)反應(yīng)過程、反應(yīng)生成物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和反應(yīng)制品的物理化學(xué)性能的目的[3]。這項技術(shù)解決振動力場下聚合反應(yīng)加工過程中質(zhì)量、動量和能量傳遞與平衡的難點,從技術(shù)上解決了設(shè)備結(jié)構(gòu)集化的問題。
2.熱塑性彈性體動態(tài)全硫化制備技術(shù)
這項技術(shù)引入振動立場到混煉擠出的全過程,實現(xiàn)混煉過程中橡膠相動態(tài)全硫化,控制硫化反直的進程,防止共混加工過程共混物相態(tài)發(fā)生發(fā)轉(zhuǎn)。此技術(shù)非常有意義,研制發(fā)明出新的熱塑性彈性體動態(tài)硫化技術(shù)與設(shè)備,能有效地提高我國TPV技術(shù)的水平。
3.信息存儲光盤盤基直接合成反應(yīng)成型技術(shù)
此技術(shù)是將盤級PC樹脂生產(chǎn)、中間儲運與光盤盤基成型三個過程融合為一體,聯(lián)系動態(tài)連續(xù)反應(yīng)成型技術(shù),研制開發(fā)精密光盤注射成型裝備,達到有效提高產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源,降低消耗的目的。該技術(shù)避免了傳統(tǒng)方式中間環(huán)節(jié)多、能耗大、周期時間長、成型前處理復(fù)雜、儲運過程易受污染等缺陷。
五、結(jié)語
綜上所述,我國在新時期要把握高分子成型加工技術(shù)的前沿,注重培育自主的知識產(chǎn)權(quán),努力打破國外技術(shù)的壟斷,實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)界的良好結(jié)合的目的。這能有效地將科學(xué)研究成果轉(zhuǎn)化為實際的生產(chǎn)力,有效地加快我國高分子材料成型加工技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
參考文獻
[1] 王云飛;孫偉.淺談高分子材料成型加工技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究,2012,(11): 32.
關(guān)鍵詞:高分子材料;成型加工;技術(shù)分析
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.06.025
0 引言
高分子材料在生活中非常常見,例如棉花、天然橡膠等,為人們的生活提供了重要的便利。但是對于材料使用來說,高分子材料制品的性能與加工技術(shù)是密切聯(lián)系的。通過溫度、壓力等共同作用將材料的形態(tài)進行改變,并提升其性能。而我國現(xiàn)階段的高分子材料成型加工技術(shù)也得到了穩(wěn)定發(fā)展,技術(shù)比較全面。
1 高分子材料成型加工技術(shù)的內(nèi)涵
高分子材料成型加工技術(shù)主要是通過溫度的作用,讓其整體的狀態(tài)發(fā)生改變,再進行形態(tài)重塑。而具體的類型有聚合物加工、高分子熔體加工等多個方面。近年來這項技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域也取得了巨大的突破。針對于現(xiàn)階段的形勢來看,該技術(shù)的主要目的在于提升生產(chǎn)率和使用性能,并朝著可持續(xù)發(fā)展的方向而發(fā)展。所以在未來也能實現(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn),在一定程度上減少生產(chǎn)的能源消耗和成本[1]。
2 具體的技術(shù)種類
2.1 吹塑技術(shù)
也稱中空吹塑,一種發(fā)展迅速的塑料加工方法熱塑性樹脂經(jīng)擠出或注射成型得到的管狀塑料型坯,趁熱或加熱到軟化狀態(tài),置于對開模中,閉模后立即在型坯內(nèi)通入壓縮空氣,使塑料型坯吹脹而緊貼在模具內(nèi)壁上,經(jīng)冷卻脫模,即得到各種中空制品。這種技術(shù)細化可以分為上引、下引和平引。
2.2 注塑技術(shù)
該技術(shù)一般運用于生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的塑料產(chǎn)品。由于這種技術(shù)可以在大多數(shù)的環(huán)境下發(fā)揮作用,因而使用范圍比較廣泛,且生產(chǎn)周期相對較短,可以保障在短時間內(nèi)的生產(chǎn)效率,也是我國現(xiàn)階段常用的一項技術(shù)。以現(xiàn)階段塑料的品質(zhì)來看,大多數(shù)的塑料都可以利用這項技術(shù)。如果要實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量與外觀的雙重標(biāo)準(zhǔn),就需要利用到一些具體的機械設(shè)備,例如擠出機。在設(shè)備設(shè)計和運用上都需要進行合理規(guī)劃[2]。而注塑技術(shù)的特點也包含了很多方面,比如可以對惰性氣體進行組合,也可以對模具加熱、移動進行成型等,涉及了多個領(lǐng)域。
2.3 壓制成型技術(shù)
壓制成型是利用壓力將置于模具內(nèi)的粉料壓緊至結(jié)構(gòu)緊密,稱為具有一定形狀和尺寸的坯體的成型方法。壓制成型的坯體水分含量低,坯體致密,干燥收縮小,產(chǎn)品的形狀尺寸準(zhǔn)確,質(zhì)量高。另外,成型過程簡單,生產(chǎn)量大,便于機械化的大規(guī)模生產(chǎn),對具有規(guī)則幾何形狀的扁平制品尤為適宜。具有壓制成型廣泛用于建筑陶瓷、耐火材料等產(chǎn)品的生產(chǎn)。影響壓制成型坯體質(zhì)量的工藝因素主要有成型壓力、壓制制度,粉料的工藝性能及模具的適用等。但是這種技術(shù)有一定的局限性。那就是當(dāng)制品的厚度超過壓制范圍時,其作用會有明顯的下降,此時可以通過吹塑法來提升生產(chǎn)效率。
2.4 擠出成型
擠出成型的要點在于將塑化的高分子材料通過旋轉(zhuǎn)加壓,利用擠出機來進行成型。此時材料可以通過牽引設(shè)備從設(shè)備口引出,配合冷卻定型后最終得到需要的產(chǎn)品類型。在目前的工業(yè)生產(chǎn)中這項技術(shù)主要是對高分子材料的塑化和成型,以得到性能更好的二次產(chǎn)品[3]。
2.5 注射成型
注射成型技術(shù)主要運用于熱塑性塑料的成型,也可以用于熱固性塑料的成型。其技術(shù)原理在于通過加熱,將材料進行升溫,變?yōu)檎沉鲬B(tài),然后施加壓力,讓材料進入設(shè)備模型內(nèi)進行冷卻。
3 高分子材料成型加工技術(shù)的未來研究方向
3.1 聚合物加工技術(shù)
聚合物加工技術(shù)主要是通過擠出機的工作原理而發(fā)展的基礎(chǔ)。現(xiàn)階段的技術(shù)水平下,已經(jīng)可以研發(fā)出進行連續(xù)反應(yīng)的擠出機。國外的十螺桿擠出機可以解決作為反應(yīng)器的包括雙螺桿和四螺桿擠出機在內(nèi)的其它擠出機所存在的問題。但傳統(tǒng)擠出機具有一定的缺陷,即在運行當(dāng)中會出現(xiàn)一定的問題。但是隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展,聚合物反應(yīng)加工技g也得到了更加迅速的發(fā)展。而很多企業(yè)在近年來主要使用的收視傳統(tǒng)的混合設(shè)備進行改造,但是這種模式在化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生上面比較難控制,而反應(yīng)的具體結(jié)果也具有一定的不確定性。在這種形勢下,技術(shù)研究的成本相對比較大。未來這種技術(shù)會有更完善的發(fā)展體系,例如引入電磁場并發(fā)揮其優(yōu)勢,對加工過程中的化學(xué)反應(yīng)進行有效控制,實現(xiàn)生產(chǎn)效率的提升。
3.2 新材料的使用
該技術(shù)在未來也必然會得到推廣使用。相比于傳統(tǒng)技術(shù)來說,該技術(shù)的方式比較簡單,且能源的消耗低,也不會對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。而該技術(shù)主要利用光盤及PC樹脂生產(chǎn)和運輸環(huán)節(jié)等步驟整合為一種連續(xù)的成型技術(shù),最大的優(yōu)勢在于在提升生產(chǎn)質(zhì)量的同時實現(xiàn)了能源的節(jié)約。未來這種技術(shù)在強大振動力場的作用之下,聚合物的優(yōu)勢會被更加充分利用,提升產(chǎn)品的性能。又例如熱塑性彈性體全硫化制備,實現(xiàn)橡膠在混煉過程中的動態(tài)全硫化,可以解決共混物在共混加工過程中的反轉(zhuǎn)問題。
4 結(jié)語
通過研究,可以看出隨著科學(xué)水平的不斷提升,我國的工業(yè)領(lǐng)域也得到了長足的進步,在高分子材料方面的研究也一直在進行。而高分子材料成型加工技術(shù)的有效運用,也是我國工業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志。因此作為相關(guān)的企業(yè),需要在當(dāng)前的技術(shù)模式下不斷完善和優(yōu)化,并深入研究工作,充分發(fā)揮主觀能動性掌握有著我國自主知識產(chǎn)權(quán)的先進技術(shù),實現(xiàn)質(zhì)的跨越,有效地對高分子材料進行加工,促進相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和進步。
參考文獻:
[1]馮軍.對高分子材料成型加工技術(shù)關(guān)鍵點的分析[J].科技與企業(yè),2014,05(17):324-324.
關(guān)鍵詞:高分子材料專業(yè);化工原理;教改實踐;教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)方法
化工原理是一門綜合性技術(shù)學(xué)科,主要研究化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中有關(guān)的各單元操作的基本原理、所用的典型設(shè)備結(jié)構(gòu)、工藝尺寸設(shè)計和設(shè)備的選型的共性問題。它是綜合運用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)知識,分析和解決化工類型生產(chǎn)中各種物理過程的工程學(xué)科,主要強調(diào)工程觀點、定量運算、實驗技能及設(shè)計能力的培養(yǎng),強調(diào)理論聯(lián)系實際。由于其在培養(yǎng)學(xué)生工程科學(xué)及工程技術(shù)的雙重教育任務(wù)中起到重要作用,目前該課程是化工類及相近專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課,很適合現(xiàn)在的“重基礎(chǔ)寬口徑”本科教育的培養(yǎng)理念。筆者所在校的化學(xué)工程專業(yè)、食品工程專業(yè)、制藥專業(yè)、高分子材料與加工專業(yè)和生物化工專業(yè)都開設(shè)了該門課程的教學(xué)任務(wù)。
化工原理教材源自1923年美國麻省理工學(xué)院的著名教授W.H.Walker等教授發(fā)表的首部著作――Principle of Chemical Engineering。我國最早是浙江大學(xué)在1927年首建化學(xué)工程系時開設(shè)了該門課程的。自此有關(guān)化工原理課程的教學(xué)與改革工作開始深受學(xué)者們重視,目前化工原理的理論教材正式出版的已達20多個版本,同時發(fā)表的教研論文也有近600篇。然而,目前多數(shù)教材有一個普遍的特點就是偏重于引介傳統(tǒng)的基礎(chǔ)化工知識,對化學(xué)工程類專業(yè)的學(xué)生適應(yīng)性強而缺乏與其他的教學(xué)專業(yè)間的密切聯(lián)系,從而易使其他非化工類專業(yè)的學(xué)生產(chǎn)生教材對于他們專業(yè)適用性不強的錯覺。這也導(dǎo)致部分的非化工類專業(yè)學(xué)生對該門課程學(xué)習(xí)興趣不強。如果將學(xué)生的專業(yè)課程的知識融入化工課程原理的教學(xué)中,以化工原理知識在非化工類相關(guān)專業(yè)中的應(yīng)用為切入點引導(dǎo)這類專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是很重要的。
高分子材料與加工專業(yè)是以相對分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料等為研究對象研究其合成改性和加工成型等的一門科學(xué)。這有別于多數(shù)化工原理教材中引述的小分子物質(zhì)如水、苯或甲苯等常規(guī)化學(xué)品的。如何將化工原理知識和高分子材料加工應(yīng)用實例結(jié)合起來教學(xué),從而提高該專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的積極性,筆者圍繞著教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等,在課堂上開展了一系列的教改實踐與嘗試,并獲得了好的效果。
一、闡明高分子生產(chǎn)加工與化工生產(chǎn)間的內(nèi)在聯(lián)系高分子材料加工涉及的通常是高分子材料成型加工方法,化工原理課程也是海南大學(xué)(以下簡稱“我校”)高分子材料與工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。學(xué)生在初學(xué)化工原理時可能感覺與高分子加工技術(shù)相差較大,對將來專業(yè)知識沒有直接幫助,學(xué)習(xí)的積極性與主動性均難以充分調(diào)動,甚至還易產(chǎn)生消極抵觸的情緒。因此,在課程剛開始的緒論這一章的教學(xué)中在介紹什么是化學(xué)工業(yè)過程時筆者不以教材里的傳統(tǒng)化工加工為例,而是詳舉高分子行業(yè)中運用化工原理知識進行材料加工處理的實例,提前介紹一些高分子材料加工的方法,拉近學(xué)生與傳統(tǒng)化工加工技術(shù)的距離,讓學(xué)生理解高分子加工的一些操作與傳統(tǒng)化工類的操作間的異同點,以便消除同學(xué)們內(nèi)心的疑惑,指明高分子材料加工專業(yè)的同學(xué)學(xué)習(xí)化工原理知識的必要性。
如天然橡膠的初加工是海南(以下簡稱“我省”)省的特色產(chǎn)業(yè)也是我校高分子材料專業(yè)的一個重要方向。從天然橡膠樹上采割的膠乳經(jīng)過一系列的處理得到干膠產(chǎn)品(如圖所示)。在這個過程中干燥、濃縮、壓片等操作與傳統(tǒng)化工生產(chǎn)中的相關(guān)的單元操作一樣,所用的基本原理相同,設(shè)備基本通用。
高分子材料如聚乙烯的合成中乙烯氣體在常壓常溫下,加壓輸送合成前的加熱升溫操作及反應(yīng)后產(chǎn)物的分離與傳統(tǒng)化工專業(yè)的流體輸送原理及加熱原理是相同的,所用設(shè)備是相通的。二、將高分子加工工藝融入化工原理的課程教學(xué)中在高分子材料的加工中采用了大量的化工單元操作。但這些高分子加工工
制膠方法圖藝在傳統(tǒng)的化工原理教材中是看不到的。這就要求任課教師具有高分子材料加工方面的知識背景,這樣可以將高分子加工工藝中運用到的化工原理的知識融入課程的教學(xué)中,學(xué)生領(lǐng)會到該門課程的知識在專業(yè)知識中的基礎(chǔ)作用學(xué)習(xí)興趣才會提高,并且在將來的工作中能有意識地提前運用化工原理的理論知識,進行企業(yè)的節(jié)能降耗等的工藝改進。
如在以動量傳遞理論為基礎(chǔ)的單元操作的有關(guān)教學(xué)中,教材通常是以牛頓型流體如水、苯或甲苯等常規(guī)化學(xué)品的流體輸送為例,而高分子材料專業(yè)的學(xué)生處理對象多為大分子材料,所處狀態(tài)通常固體顆粒或黏稠狀態(tài),屬于非牛頓型流體范疇。因此教材中的例子缺乏對高分子材料專業(yè)學(xué)生的足夠吸引力,難以達到應(yīng)有的示例效果。教學(xué)中我們以膠乳廠中天然濃縮膠乳的生產(chǎn)工藝為例,說明工藝中我們利用泵提供新鮮膠乳能量,促使其流入高速離心機中,而離心機是非均相物分離的一個單元操作。高分子量的聚異戊二烯在離心機轉(zhuǎn)鼓的軸中心較遠的地方富集,而小分子如水分、小分子量的聚異戊二烯在軸中心附近富集。將這兩個位置的乳液分別導(dǎo)出就分別得到濃縮膠乳和膠清膠,并利用非牛頓型流體的阻力計算方法表明,由于膠乳的黏稠度遠大于水的黏度在動力消耗上要比同等條件下輸送水的動力消耗大。
鑒于在塑料或橡膠的加工生產(chǎn)中大量運用到了螺桿擠出機。所以在流體輸送設(shè)備介紹中,筆者是以螺桿擠出機在塑料加工中的應(yīng)用為例,說明螺桿擠出機的工作原理,并且介紹在塑料擠出機的料斗的顆粒進料系統(tǒng)中可以利用固體流態(tài)化技術(shù),采用真空吸料或用鼓風(fēng)機壓料進行原料輸送。
在以熱量傳遞為理論基礎(chǔ)的單元操作中,在介紹以導(dǎo)熱方式進行的熱傳遞時,筆者以未硫化膠膜在平板硫化儀內(nèi)加熱硫化為例進行導(dǎo)熱說明。而以塑料在螺桿擠出機內(nèi)或橡膠在煉膠機上進行塑煉時的粘流態(tài)受熱為例介紹對流傳熱熱傳遞方式。
在以質(zhì)量傳遞為理論基礎(chǔ)的單元操作中,以粉末涂料的生產(chǎn)為例,介紹噴霧干燥工藝。這些將高分子材料加工工藝融入化工原理的課堂教學(xué)中,拉近了材料加工與化工原理知識間的距離,提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,起到明顯的教學(xué)改革效果。
三、以高分子材料為實驗對象化工原理一般是同學(xué)們從公共基礎(chǔ)課轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)課學(xué)習(xí)所接觸到的第一門工程性課程,亦是一門理論與實踐緊密結(jié)合的技術(shù)基礎(chǔ)課程。它的實驗課教學(xué)設(shè)計至關(guān)重要,其不僅關(guān)系到整門課程教學(xué)效果的好壞,更是決定能否推進該課程素質(zhì)教育的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。
為提高高分子材料類專業(yè)同學(xué)參與化工原理實驗課的學(xué)習(xí)熱情,筆者在實驗教學(xué)中選擇高分子材料進行相關(guān)的實驗 。如干燥實驗中有的專業(yè)以甘蔗渣紙板為實驗對象,獲得有關(guān)纖維的干燥過程曲線和干燥速率曲線。而我省特色產(chǎn)業(yè)天然膠乳加工中有將天然膠乳干燥制備成干膠的這一操作。為了結(jié)合我校的高分子材料專業(yè),專業(yè)實習(xí)提前將有關(guān)化工原理的知識融入到專業(yè)學(xué)習(xí)中。實驗中以天然膠乳制備的濕膜片為實驗材料,獲得天然膠乳薄膜制品的干燥過程曲線和干燥速率曲線,為以后同學(xué)們?nèi)ツz乳廠參觀實習(xí)提供理論和實驗依據(jù)。這一舉措不僅有效激發(fā)了同學(xué)們參與實驗研究的主動性,反過來也極大促進了該課程理論學(xué)習(xí)的積極性。
四、有的放矢傳授教學(xué)內(nèi)容,適應(yīng)少學(xué)時的課程教學(xué)計劃在高分子材料類專業(yè)的教學(xué)計劃中,化工原理雖也多被列為必修課程,但相比化工類專業(yè),其教學(xué)學(xué)時要少得多。因此,如何在有限的學(xué)時內(nèi),引導(dǎo)同學(xué)們在掌握基本化工操作知識的基礎(chǔ)上,有的放矢地傳授教學(xué)內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生自主復(fù)習(xí),進行課外自學(xué)。如化工原理教材中有大量公式推導(dǎo)過程,少學(xué)時專業(yè)課的教學(xué)中不容許課堂上在公式推導(dǎo)中花費大量的時間,課堂教學(xué)中會簡單介紹推導(dǎo)思路,鼓勵學(xué)生課前及課后自學(xué),重點放在有關(guān)理論的應(yīng)用上。如離心泵理論揚程的方程式的推導(dǎo)過程,運用了前期我們學(xué)過的伯努利方程的知識和幾何學(xué)中速度的矢量運算知識。在教學(xué)中要求學(xué)生課前自學(xué),教學(xué)重點在分析、總結(jié)和對公式的理解和運用上。考慮課程特點,在蒸發(fā)等單元操作上分配課時較少,而對于膜分離這類單元操作,由于與高分子材料有密切關(guān)系,安排一定的學(xué)時學(xué)習(xí)這類單元操作的原理。這樣做到有的放矢,盡可能與專業(yè)產(chǎn)生一定的關(guān)聯(lián),為專業(yè)知識拓寬堅實的專業(yè)基礎(chǔ)知識。
參考文獻:
[1]管國鋒,趙汝溥.化工原理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.
關(guān)鍵詞:材料;材料成型;焊接技g
1 材料
材料的分類很廣,每種類型都有自己的性能和優(yōu)缺點,只有綜合利用這些性能,才能使材料得到很好的利用,對于材料作為制造機械零件,結(jié)構(gòu)的物質(zhì)原料,按照化學(xué)特征可以分為金屬材料、高分子材料、陶瓷材料、復(fù)合材料等,具體分析如下:
(1)金屬材料:在機械加工中,金屬材料的應(yīng)用是最廣的,用量也是最大的,在各種機床、冶金設(shè)備、動力設(shè)備等重金屬材料的應(yīng)用中占80%~90%,金屬材料具有力學(xué)性能好、加工成本低、工藝性能好的優(yōu)點,對于金屬材料的種類如表1。
例如在公元前2世紀(jì),Ashoka王朝建立的“德里鐵柱”,至今都已經(jīng)1500年歷史了,它的材料就是金屬材料,如圖1。
(2)高分子材料:相對于金屬材料,高分子材料的應(yīng)用位列第二,高分子材料又稱聚合物或者高分子化合物,它主要分為塑料、化學(xué)纖維和橡膠三大類,高分子材料具有質(zhì)量輕,不容易導(dǎo)熱、耐腐蝕性強的特點,在電氣絕緣上,水暖上都有很好的應(yīng)用。
(3)陶瓷材料:陶瓷材料是一種無機非金屬材料,種類很多,可以分為傳統(tǒng)陶瓷和特種陶瓷,傳統(tǒng)陶瓷是工業(yè)和建筑的基本需要材料,例如家庭裝修中的瓷磚,這種陶瓷脆性大。特種陶瓷就是添加一些金屬,將陶瓷的結(jié)構(gòu)和性能進行改變。
(4)復(fù)合材料:復(fù)合材料是一個高技術(shù)領(lǐng)域,它具有高強度、高韌性等優(yōu)點,它的原理與合金金屬有些相似,是對材料之間的合成,圖2就是材料合成后的復(fù)合材料。
2 材料成型
材料成型是對材料的一種加工方法,在成型過程中會伴隨形狀和機構(gòu)以及性能的變化,對于材料成型方法見表2。
3 焊接技術(shù)
焊接是材料成型中的一種,它主要應(yīng)用在金屬材料成型技術(shù)上,它是將兩個金屬材料通過電極高溫融化,再注入金屬,使接縫處達到金屬連接的技術(shù),焊接技術(shù)中焊把、焊接焊縫、金屬絲的相對位置為焊把與金屬焊接件成75°左右,焊絲與焊件的角度大概在15°左右,如圖3。
傳統(tǒng)的焊接技術(shù),焊絲和焊把在一起,這時候?qū)⒑附z與焊件的角度保證在75°左右進行焊接。
4 結(jié)束語
在材料成型上不斷注入新元素和新設(shè)計方法,應(yīng)用CAD/CAE/CAM輔助設(shè)計軟件,對加工材料進行建模,能更好的分析材料成型的特性,材料成型既要滿足零件的形狀要求也需要滿足材料本身的性能,在不斷更新材料和加工技術(shù)的前提下,在推動國內(nèi)各領(lǐng)域發(fā)展上、經(jīng)濟技術(shù)建設(shè)上、國防建設(shè)上,焊接技術(shù)將會不斷創(chuàng)新,不斷發(fā)展,將會越來越重要。
參考文獻
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[2]齊樂華.工程材料及成型工藝基礎(chǔ)[M].西北工業(yè)大學(xué)出版社,2002.
關(guān)鍵詞:快速原型技術(shù);復(fù)合材料;成形;應(yīng)用
中圖分類號TU5 文獻標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708(2012)66-0146-02
隨著復(fù)合材料制造市場發(fā)展的多元化,快速原型技術(shù)的產(chǎn)生對復(fù)合材料產(chǎn)品的競爭、加速新型產(chǎn)品的開發(fā)、制造技術(shù)的提高都有很大的推動作用。它綜合了數(shù)控、檢測、激光、機械、計算機、CAD等許多學(xué)科的先進技術(shù),很快在復(fù)合材料成形方面得到了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)如今,RP技術(shù)已經(jīng)是制造業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)的一項關(guān)鍵技術(shù)。
1 快速原型技術(shù)的概述
RP技術(shù)是基于物體分層原理來進行產(chǎn)品原型的制作的一種方法,RP技術(shù)的基本原理是:根據(jù)CAD/CAM技術(shù)構(gòu)造出的理想物體的三維模型,將其進行分層處理,然后分析各層截片的輪廓數(shù)據(jù),利用CAD/CAM設(shè)計軟件將數(shù)據(jù)原型系統(tǒng)的激光裝置,有選擇的利用激光對物體進行切割箔材、燒結(jié)粉末、固化樹脂、熱熔材料等操作,這樣可以使介質(zhì)行成一系列薄層,再進行層層迭加使其形成我們設(shè)計的三維實體,從而完成所設(shè)計的新產(chǎn)品三維實體模型。
2快速原型技術(shù)(RP技術(shù))的工藝方法
2.1熔融沉積造型工藝
這是一種將各種熱熔性的絲狀材料(蠟、ABS和尼龍等)加熱熔化成形方法,它技術(shù)設(shè)備簡單,運行費用便宜,這種工藝適用場合比較靈活,沒有毒氣或化學(xué)物質(zhì)的危險,工藝相對于其它成型方法,比較干凈、操作比較簡單、且不產(chǎn)生多余的垃圾。可以快速成型樓空模型,原材料以線的形式提供,相對于其它成型方法易于搬運和更快速更換。但是問題在于精度相對低,難以成型結(jié)果比較復(fù)雜的零部件。在垂直方向上強度較小,成形速度也較慢,不適合構(gòu)建大型零部件。這種工藝方法適合于產(chǎn)品設(shè)計的概念建模以及產(chǎn)品的功能測試。其原理圖如圖1:
2.2三維打印成型工藝
其工藝原理圖如圖2:
如圖所示,左側(cè)是一個儲料容器,是材料放置在快速成型設(shè)備中的起始位置,工作平臺中間有一個平整的金屬平臺,上面有一層層的粉末材料,它由成型機的滾筒設(shè)備鋪開,由成型機打印頭噴出的粘結(jié)劑進行粘接,這種工藝的成形速度快,運行成本也較低,可以使用淀粉、石膏粉等常見的材料做原材料,且廢棄物較少,任意結(jié)構(gòu)和形狀的零件都適用。
2.3立體印刷成型工藝
其工藝原理圖如圖3:
它是快速原型技術(shù)中技術(shù)應(yīng)用最廣泛、最成熟的一種方法。它在工作過程中首先在成型機工作臺上鋪一層液態(tài)樹脂,CAD/CAM軟件控制的激光束依照截面輪廓做橫、縱向上的激光掃描,使輪廓內(nèi)的樹脂固化,然后把工作臺下降一定的位置,在涂上一層樹脂,再進行掃描,如此反復(fù)進行直到整個原型成形完畢。這種工藝可以成形任何形狀的三維實體,仿真性很強,成形的精度及材料的利用率都很高。
3 RP技術(shù)在復(fù)合材料中的應(yīng)用
3.1復(fù)合陶瓷材料的制備
RP技術(shù)首先借助支撐材料把陶瓷制品內(nèi)的可動件和主體聯(lián)成一體,再經(jīng)過預(yù)燒工藝除去支撐材料,然后經(jīng)過燒結(jié)工藝獲得陶瓷制品。雖然陶瓷制品都需要經(jīng)過高溫?zé)乒に嚕湓谥婆哌^程中可以在常溫下進行。
3.2高分子基復(fù)合材料的制備
有機高分子材料具有熔點低、密度小、其自身在熔融狀態(tài)具有一定的粘性,不需要外加粘結(jié)劑的特點,所以它是非常理想的快速原型技術(shù)的材料。但是有機分子高分子材料的機械的綜合性能較低,就連高密度聚乙烯的抗壓強度也只有20MPa~ 40MPa。所以,一般都要摻入增強材料來組成有較高機械強度的復(fù)合材料。例如:美國用粒度3μm~6μm的玻璃纖維增強的PVC,制備出了大量的特種模具和零件,它們的精度高,抗拉強度好,且其強度是鋼材的3.5倍左右。
快速原型技術(shù)在制備高分子材料時,要注意盡管增強纖維在引出工作頭前已經(jīng)進行過浸膠處理,即在增強纖維的表面涂抹一層熔融有機高分子材料,這樣可以使新原材料間的相互粘接問題得到解決。但是由于零件的形狀具有多個凹槽、空洞、凸起等結(jié)構(gòu),這就使得工作頭在越過這些結(jié)構(gòu)時,有些長纖維在離開原來位置時唄自動剪斷,而到達新的位置時又自動與工件粘牢的問題。
3.3金屬基復(fù)合材料的制備
在室溫或者較低的溫度條件下,高分子材料可以使工作頭引出的新料和固化的舊料黏結(jié)在一起,在常溫的條件下,陶瓷材料本身雖然不會出現(xiàn)黏結(jié)的現(xiàn)象,但是經(jīng)過塑化后的熟料和外加有機黏結(jié)劑可以讓陶瓷材料黏結(jié)成胚,但是,這些工藝都不適合制備金屬材料。
金屬材料的新、舊料之間的黏合比其它復(fù)合材料的要困難和復(fù)雜。制備金屬和金屬基復(fù)合材料制品使用快速原型技術(shù)有快速凝固的特點。作為基體材料的金屬在熔融狀態(tài)時是以金屬流的形式從工作頭引出的,這點和快速凝固工藝中的Taglor抽絲方法較為相似。例如:用碳纖維作增強芯料制備復(fù)合材料,它既能夠有優(yōu)良的快速凝固金屬的性能,又可以制的具有綜合性能的纖維增金屬基復(fù)合材料。所以,使用RP技術(shù)制備金屬基復(fù)合材料是非常具有可行性的。
4結(jié)論
RP技術(shù)突破了傳統(tǒng)機械零件加工制造的材料成形的工藝,它引入了自動控制學(xué)、機械工程學(xué)、計算機、材料學(xué)等多種學(xué)科的先進制造技術(shù),并且它在下面兩個方面還有非常突出的作用,制備高分子材料基復(fù)合材料各復(fù)合陶瓷制品方面;在解決金屬材料新舊料之間的黏合問題上它使用的是局部跟蹤加熱技術(shù)和焊接技術(shù),對這個問題也有很大的幫助,尤其是RP技術(shù)應(yīng)用在復(fù)合材料成形方面,使復(fù)合材料的發(fā)展得到了很好的前景。
參考文獻
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[2]唐一平,周宏志,王平,等.基于快速成型技木的電火花加I用石墨電極研磨技術(shù)[J].西安交通大學(xué)學(xué)報,2000,34(11):61-64.
關(guān)鍵詞 高分子科學(xué)導(dǎo)論 案例教學(xué) 考核機制
包裝材料對包裝的發(fā)展起到巨大的推動作用,有時甚至引起發(fā)展上質(zhì)的飛躍。①高分子材料作為現(xiàn)代包裝材料的一個極為重要的組成部分,是包裝工程專業(yè)學(xué)生必須掌握的知識。高分子科學(xué)導(dǎo)論主要包括高分子的合成與化學(xué)反應(yīng)、高分子結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系、高分子的分析與表征、典型高分子材料的性質(zhì)與應(yīng)用,以及高分子科學(xué)的發(fā)展歷程和研究前沿。②知識點多,內(nèi)容繁雜,而教學(xué)時數(shù)只有48學(xué)時。如何安排好教學(xué)的內(nèi)容、教學(xué)重點,按照包裝工程專業(yè)是需求進行課程建設(shè),成為一個非常有意義的課題。課程內(nèi)容豐富、實用性強,是包裝工程專業(yè)學(xué)生的必修課程。如何強化學(xué)生的參與意識,提高教學(xué)效果,本文從以下三個方面進行了探索和總結(jié)。
1 教學(xué)內(nèi)容上,突出以專業(yè)特點為導(dǎo)向
教學(xué)大綱的完善和更新是教學(xué)內(nèi)容建設(shè)的基本骨架。現(xiàn)代教學(xué)理念認(rèn)為,教學(xué)大綱不是教學(xué)內(nèi)容的堆砌,而是教學(xué)的指導(dǎo)性文件。③④課程大綱的完善是以創(chuàng)新教育理念為指導(dǎo),傳授知識和培養(yǎng)能力為主線,并要充分地展示課程教學(xué)設(shè)計思想。根據(jù)我校高分子科學(xué)導(dǎo)論教學(xué)時數(shù)少,同時專業(yè)方向又是以包裝材料和包裝工藝為主要方向,以食品、藥品及化妝品包裝為主要應(yīng)用領(lǐng)域,如何選擇甚至編寫合適的教材,如何確定本課程包含的各部分內(nèi)容,合理分配學(xué)時,成為提升高分子科學(xué)導(dǎo)論教學(xué)效果的一個非常重要的因素。在本課程的教學(xué)中,在對第一部分高分子合成化學(xué)部分的學(xué)習(xí)中,主要精力集中在對于反應(yīng)基本原理的認(rèn)識和各種高分子化合物的命名及分子量的影響因素。而不對聚合理論做深入探討。在第二部分,高分子材料結(jié)構(gòu)與性能的相關(guān)知識中,對材料的力學(xué)性能進行了著重介紹。作為包裝容器的設(shè)計、加工和使用,這是考察材料的關(guān)鍵點,同時還需要介紹相關(guān)的耐熱、耐化學(xué)性及其他一些基本性能。使得學(xué)生在課程學(xué)習(xí)后,對材料的基本理化性能有一個初步認(rèn)識。第三部分是將材料的加工,對于包裝材料而言,如何將粒料通過注射、吹塑、模壓等方式制備成包裝容器,這是一個能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的部分,也是與學(xué)生將來從事包裝職業(yè)聯(lián)系最緊密的部分。因此,從內(nèi)容上、從學(xué)時上予以加強。尤其是針對我校包裝專業(yè)比較偏重的食品包裝,各種液狀貨品的包裝容器(如各種瓶、壺、桶)以及各種薄膜的主要原材料( PE、PP、PET、PA 等)和主要加工工藝(擠出吹塑成型、注塑吹塑成型、注塑成型、單/雙向拉伸等)進行了較為詳細的展開。
2 在教學(xué)方法上,輔助以案例教學(xué)
掌握和運用好的教學(xué)方法是提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段,也是課程建設(shè)的重要內(nèi)容。⑤案例教學(xué)是一種非常行之有效的教學(xué)方式,能更加直觀地讓學(xué)生理解書本知識,聯(lián)系實際。例如在講高分子材料的應(yīng)用的內(nèi)容時,對身邊的包裝產(chǎn)品進行舉例,例如牙膏是我們生活中不可或缺的日用品,因此市場競爭十分激烈。國際牙膏巨頭美國高露潔公司在進入我國牙膏市場以前,曾做過大量的市場調(diào)查發(fā)現(xiàn),牙膏包裝的同質(zhì)化競爭嚴(yán)重。針對這些特點,高露潔采用了創(chuàng)新的復(fù)合管塑料內(nèi)包裝。結(jié)果大獲成功,在短短的幾年時間內(nèi),迅速占領(lǐng)了我國1/3的牙膏市場份額。這個例子,充分讓學(xué)生認(rèn)識到,高分子材料對于傳統(tǒng)材料的替代作用及其適用范圍十分廣闊,從而激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在講述高分子注射成型工藝時候,拿出在工廠收集的殘次樣品,對氣眼、流痕、欠注、銀紋/水花、縮痕、熔接痕等常見問題進行分析。以氣眼為例,是由于困在型腔內(nèi)氣體不能被及時排出,易導(dǎo)致出現(xiàn)表面起泡,制件內(nèi)部夾氣,注塑不滿等現(xiàn)象。其改進方法,從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計上,減少厚度的不一致,盡量保證壁厚均勻。這些處理手段,又都可以通過前期所學(xué)的高分子化學(xué)和高分子物理相關(guān)的鏈段運動、熔體流動、聚集態(tài)變化等相關(guān)知識進行解釋。從而使所學(xué)知識得到綜合體現(xiàn),提高了學(xué)生的聯(lián)想、歸納能力,深化了對理論知識的理解,同時有助于其將來在工作中分析并解決一些實際問題。
3 優(yōu)化考核模式,多重手段調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性
構(gòu)建課堂教學(xué)模式時,主要采用教師引導(dǎo),充分地調(diào)動學(xué)生的主動性教學(xué)方法,而考核方式的優(yōu)化,則是對學(xué)生一種非常有效的激勵方式。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,將考核方式改為論文+PPT講述+期末考試的模式,其中平時考勤、作業(yè)占二十分,論文占二十分,PPT講述占二十分,期末考試占四十分。考慮到學(xué)生還處于大二階段,尚未接觸到文獻調(diào)研等課程,經(jīng)過簡單教授學(xué)生如何使用百度等網(wǎng)絡(luò)搜索引擎以及初步學(xué)習(xí)使用中國知網(wǎng),重慶維普等中文數(shù)據(jù)庫,武裝了學(xué)生的文獻調(diào)研手段,同時也充分調(diào)動學(xué)生的積極性,促使學(xué)生發(fā)揮主觀能動性去查閱文獻資料和標(biāo)準(zhǔn),并按照正規(guī)的綜述論文格式規(guī)范進行撰寫。學(xué)生雖然還比較稚嫩,在專業(yè)領(lǐng)域幾乎尚無法真正領(lǐng)會,但初步的鍛煉,拓展了專業(yè)視野,深化了對本專業(yè)的認(rèn)識,提高了用所學(xué)知識去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并進行歸納的能力。雖然還不能提出和解決較為復(fù)雜的問題,但這種鍛煉已經(jīng)起到了非常顯著的效果。大二第二學(xué)期,包裝專業(yè)學(xué)生就可以以高分子材料為出發(fā)點,申請大學(xué)生創(chuàng)新的科技項目,其申請數(shù)每年都占到本專業(yè)的很大部分。另一個考核內(nèi)容是將學(xué)生按四人一組進行分組,每組做個PPT并請一位同學(xué)進行講述,考核成績作為該組四位同學(xué)的成績。通過做PPT講述,學(xué)生需要自行組織圖片和說明,并進行PPT的設(shè)計,直至最后講述。十分鐘的講述和五分鐘的提問,有助于并在一定程度上能集思廣益,學(xué)生之間相互交流和討論。再經(jīng)過最后的考試,學(xué)生需要對所學(xué)課程進行一個全面的復(fù)習(xí)和總結(jié),三者結(jié)合,使得學(xué)生對整個學(xué)習(xí)內(nèi)容都有較為直觀、詳盡的認(rèn)識。
關(guān)鍵詞 高分子材料與工程 工程實踐 專業(yè)實習(xí) 生產(chǎn)實習(xí)
中圖分類號:G642 文獻標(biāo)識碼: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
近些年來,我國的工科高等教育獲得了長足的進步。據(jù)教育部統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,工程科技類人才的培養(yǎng)規(guī)模已達到總體教育規(guī)模的1/3~1/2。然而,我國工科院校培養(yǎng)的工程師的整體水平與美國、德國和日本等發(fā)達國家甚至一些發(fā)展中國家都有很大差距。為了加快提高我國工科高等教育的質(zhì)量,《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》明確指出要建立學(xué)校教育和實踐鍛煉相結(jié)合的人才培養(yǎng)體系。專業(yè)實習(xí)是高校課程體系中專業(yè)教學(xué)的必要環(huán)節(jié),對于提高學(xué)生的工程實踐與創(chuàng)新能力具有特殊的重要意義。海南大學(xué)高分子材料與工程專業(yè)始創(chuàng)于1958年,是海南省的特色優(yōu)勢專業(yè)。海南大學(xué)高分子材料與工程系對其高分子材料與工程專業(yè)本科生的專業(yè)實踐教學(xué)模式不斷進行探索與實踐,為達到良好的實踐育人的效果及培養(yǎng)高質(zhì)量的高分子材料與工程專業(yè)的畢業(yè)生奠定了扎實的基礎(chǔ)。
1 高分子材料與工程專業(yè)實習(xí)的必要性
高分子材料與工程學(xué)科的特點是理論與實踐密切結(jié)合。1935年,Wallace H. Carothers通過己二胺和己二酸進行縮聚反應(yīng)成功合成出聚酰胺66(PA66),有力地證明了高分子的存在,使人們信服于Staudinger的大分子理論,從而使得高分子科學(xué)真正建立起來。此后高分子材料迅速滲透入人們的衣食住行并在國民經(jīng)濟、社會發(fā)展和國家安全中承擔(dān)著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產(chǎn)量便達到1.4?04萬噸,從體積上超過了鋼鐵。近年來,對高性能化、功能化、精細化、復(fù)合化、智能化材料的需求更給高分子學(xué)科提出了需要在實踐上的創(chuàng)新與突破。實踐的需要及實踐中的發(fā)現(xiàn)推動了高分子科學(xué)的不斷發(fā)展,而不斷完善的高分子學(xué)科理論體系又對高分子行業(yè)的生產(chǎn)實踐起到指導(dǎo)作用。可見,高分子學(xué)科的誕生、發(fā)展都深深扎根于實踐的土壤,而專業(yè)實習(xí)的實踐特性則為高等院校的高分子學(xué)科專業(yè)的發(fā)展提供了必要的支撐作用。
高等工科教育的目標(biāo)是培養(yǎng)擁有扎實的基礎(chǔ)知識與專業(yè)技能,同時具備較強工程實踐能力的高級人才。專業(yè)實習(xí)促使學(xué)生將所學(xué)的專業(yè)知識與生產(chǎn)實際相結(jié)合,強化動手能力,更重要的是可以培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題、解決問題的工程實踐能力與創(chuàng)新能力。20世紀(jì)20年代,英國H.E. Palmer、A.S. Homby等人提出了情景教學(xué)法,專業(yè)實習(xí)屬于情景教學(xué)的一種。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)以教師的講述為主,有些內(nèi)容難以達到生動形象的描述,難以通過直觀、豐富多彩的形象材料激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過專業(yè)實習(xí),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,啟發(fā)學(xué)生更深刻地理解所學(xué)的理論,進而實現(xiàn)知識與應(yīng)用的融會貫通。如我校2011級高分子材料與工程專業(yè)的學(xué)生們在海南某塑料制件生產(chǎn)廠家進行專業(yè)實習(xí)時,針對其注塑車間生產(chǎn)的少量產(chǎn)品存在缺陷的實際問題,及時與企業(yè)的技術(shù)人員及車間負責(zé)人進行了交流與探討,學(xué)生們根據(jù)所學(xué)專業(yè)知識并結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)的實際情況對該問題進行了分析并提出若干條合理化解決問題的建議。在實習(xí)實踐過程中,學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情得到了激發(fā),所學(xué)理論得以在實踐中踐行,學(xué)生們解決實際問題的能力得到了提升,同時也得到企業(yè)的技術(shù)負責(zé)人及車間負責(zé)人的認(rèn)可與欣賞。
2 專業(yè)實習(xí)工作的有效推進
由于專業(yè)實習(xí)在學(xué)生綜合培養(yǎng)中具有特殊的重要性,如何有效提升專業(yè)實習(xí)的成效就成為進一步推進我校高分子材料與工程專業(yè)發(fā)展而需要解決的首要問題。海南大學(xué)高分子材料與工程系的高分子材料與工程專業(yè)于2013年獲批成為教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”試點專業(yè),擁有熱帶島嶼資源先進材料教育部重點實驗室、海南省高校高分子工藝實驗室教學(xué)示范中心平臺和海南天然橡膠產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司牽頭建設(shè)的海南省先進天然橡膠復(fù)合材料工程研究中心。在探索專業(yè)實習(xí)人才培養(yǎng)模式的過程中,我校高分子材料與工程系充分利用豐富的校內(nèi)外實習(xí)基地資源,實習(xí)基地的軟件和硬件建設(shè)齊頭并進,初步建立了具有本專業(yè)特色的本科生實習(xí)模式,實習(xí)模式示意圖如圖1所示:
2.1 校內(nèi)實習(xí)基地與校外實習(xí)基地建設(shè)齊頭并進
對高校學(xué)生實習(xí)不具義務(wù)的現(xiàn)實使得一些單位不愿主動承擔(dān)專業(yè)實習(xí)工作,這也是當(dāng)前全國工科專業(yè)學(xué)生實習(xí)面臨的普通難題。海南大學(xué)高分子材料與工程系通過多年的積累,已與海南省內(nèi)近二十多家企業(yè)建立了良好的專業(yè)實習(xí)合作關(guān)系。盡管如此,由于學(xué)生在企業(yè)的單次實習(xí)時間仍然有限,所以作為企業(yè)實習(xí)的補充,充分利用校內(nèi)實習(xí)基地既有的檢測儀器及成型加工設(shè)備對學(xué)生進行一定學(xué)時的前期工程實訓(xùn)顯得尤為重要。在校內(nèi)實習(xí)基地,學(xué)生們能有充分的時間動手操作工業(yè)生產(chǎn)中常用到的設(shè)備,如擠出機、注塑機、開煉機、密煉機、平板硫化機等,也能熟練掌握紅外光譜儀、熱分析儀、偏光顯微鏡、電子拉力試驗機等儀器的操作規(guī)程及對企業(yè)生產(chǎn)的諸多產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與性能進行測試、表征及分析,能在遇到問題的時候方便地查閱資料并針對問題及時與指導(dǎo)教師進行交流。校內(nèi)基地的實訓(xùn)為后續(xù)的校外基地實習(xí)奠定了堅實的基礎(chǔ),這也使得學(xué)生們能迅速適應(yīng)校外基地的實習(xí)任務(wù)并得以進行更高層次的生產(chǎn)實際操作能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
天生的市場敏感性使得企業(yè)對產(chǎn)品具有更完備的把握性,如果說校內(nèi)基地的實訓(xùn)是沙盤演練,校外基地的實習(xí)則是實戰(zhàn)演習(xí)。對于校外實習(xí)基地的選擇我們遵循以下原則:(1)專業(yè)性強、生產(chǎn)規(guī)范并具備一定的生產(chǎn)規(guī)模;(2)有指導(dǎo)生產(chǎn)實習(xí)的技術(shù)實力及經(jīng)歷;(3)具有產(chǎn)學(xué)研合作的興趣及能力;(4)企業(yè)內(nèi)部及外部環(huán)境安全。高分子材料與工程系還借助多種渠道如專業(yè)教師與企業(yè)的技術(shù)合作、校友關(guān)系、橡膠及塑料行業(yè)相關(guān)協(xié)會等成功實現(xiàn)了與多家企業(yè)的專業(yè)實習(xí)對接并建立了穩(wěn)定的簽約實習(xí)基地。激烈的市場競爭、技術(shù)的更新?lián)Q代以及對專業(yè)知識人員的渴求使得一些具有前瞻性的企業(yè)對學(xué)生的專業(yè)實習(xí)表現(xiàn)出強有力的支持,甚至海南省的一些中、小型塑料行業(yè)的企業(yè)也主動提出按技術(shù)工人待遇解決學(xué)生的食宿問題,公司的管理者也更愿意在學(xué)生的實習(xí)活動中發(fā)掘人才并培養(yǎng)人才。
2.2 夯實內(nèi)功,深化軟件建設(shè)
海南大學(xué)高分子材料與工程系與時俱進,在專業(yè)實習(xí)的軟件建設(shè)上不僅對學(xué)生布置了貼切實習(xí)單位實際的新任務(wù),而且對專業(yè)指導(dǎo)教師提出了更高的要求。作為專業(yè)實習(xí)實踐層面上的補充,高分子材料與工程系引進了與實習(xí)內(nèi)容相關(guān)的仿真軟件,如從哈爾濱工業(yè)大學(xué)引進了塑料成型工藝軟件和復(fù)合材料成型工藝軟件,在指導(dǎo)教師的講解下,學(xué)生們通過對仿真軟件中成型加工原理、工藝及設(shè)備操作等的認(rèn)知,再加上相關(guān)知識點的視頻資料學(xué)習(xí),學(xué)生能迅速能縮小理論與實際間的差距。
實習(xí)的整體效果很大程度上取決于準(zhǔn)備工作的充分程度。專業(yè)指導(dǎo)教師由具有豐富的指導(dǎo)實習(xí)經(jīng)驗的老教師和有熱情及責(zé)任感的青年教師組成,共同編寫各實習(xí)點的實習(xí)學(xué)習(xí)手冊,通過老教師的傳幫帶,青年教師明確了在學(xué)生實習(xí)過程中自己的責(zé)任和義務(wù),掌握了實習(xí)企業(yè)的管理及生產(chǎn)特點,以及必須注意的一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)問題。專業(yè)實習(xí)指導(dǎo)教師不但要熟悉《突發(fā)公共衛(wèi)生事件應(yīng)急條例》和《學(xué)生傷害事故處理辦法》,還要制定師生都要嚴(yán)格執(zhí)行的《師生實習(xí)期間管理辦法》。另外,赴專業(yè)實習(xí)點前,學(xué)生務(wù)必在《專業(yè)實習(xí)安全知情書》上簽字。
2.3 綜合全面地進行雙向考核及評價
現(xiàn)代社會對學(xué)生提出了更為全面的素質(zhì)要求,如學(xué)習(xí)能力、動手能力、創(chuàng)新能力、人際交往能力、適應(yīng)社會能力等等。海南大學(xué)高分子材料與工程系對學(xué)生的實習(xí)考核除了實習(xí)報告和開放式考試的固定形式外,還輔以其它形式多樣的綜合考察途徑,如是否勤學(xué)好問,是否積極參與企業(yè)的科技創(chuàng)新研究及活動,是否能融入企業(yè)文化、樂意參與企業(yè)的文體活動等等。生動活潑的實習(xí)氛圍是激發(fā)學(xué)生實習(xí)熱情的“強心劑”,如舉辦有師生及企業(yè)相關(guān)人員共同參與的“假如我是一名車間主任”的模擬競選演講活動。學(xué)生們圍繞“一個合格的車間主任所應(yīng)具備的綜合素質(zhì)”進行闡述,不僅能站在我是企業(yè)人的角度給予實習(xí)單位在生產(chǎn)管理、技術(shù)踐行及人員調(diào)配等方面提出合理化的建議中增強就業(yè)自信心,還能通過企業(yè)相關(guān)負責(zé)人的點評認(rèn)識到自己需努力的方向。通過多形式的考核,專業(yè)指導(dǎo)教師與學(xué)生都能及時發(fā)現(xiàn)問題,從而有的放矢地進行改進與完善,進而達到提高學(xué)生綜合素質(zhì)的目的;同時,企業(yè)也能更深層次地考核需要引進的對位專業(yè)人才。另一方面,學(xué)生對課程的反饋與評價也有利于任課教師將課程改革推向深入。校教務(wù)處網(wǎng)上問卷調(diào)查表明同學(xué)們對該課程的滿意率達到96.35%,線下問卷調(diào)查的典型反饋與評價如表1所示:
3 總結(jié)和展望
實踐證明,我們對本專業(yè)的實習(xí)教學(xué)模式進行的探索能卓有成效地提高學(xué)生的工程實踐能力及就業(yè)能力(2015年度該專業(yè)本科生一次性就業(yè)率達到93.24%),多年來反饋的信息表明,我校高分子材料與工程專業(yè)的畢業(yè)生普遍(下轉(zhuǎn)第51頁)(上接第49頁)為用人單位看好,未來我們將積極借鑒國內(nèi)外其它高校在實踐教學(xué)方面的辦學(xué)經(jīng)驗,不斷完善和發(fā)展既符合我校實際又能適應(yīng)國家經(jīng)濟、科技、社會發(fā)展對高素質(zhì)人才的需求的高分子材料與工程專業(yè)實習(xí)模式。
海南省中西部高校提升綜合實力工作資金項目(02M4 097001004002);海南省自然科學(xué)基金(514204);海南大學(xué)教育教學(xué)研究項目(hdjy1224)
參考文獻
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相比基礎(chǔ)性實驗,綜合性實驗的設(shè)置和開展對學(xué)生各課程知識的掌握在廣度和深度上均提出了更高的要求,也使得學(xué)生能夠?qū)Ψ謱儆诓煌n程的知識點有了更為深刻的認(rèn)識,通過相互對比和驗證,有助于專業(yè)知識的全面掌握和理解。但鑒于實驗開展仍然遵循著學(xué)生預(yù)習(xí)、老師講授、動手操作和課后交報告的傳統(tǒng)模式,雖然實驗指導(dǎo)老師針對實驗可以設(shè)計不同的反應(yīng)歷程,讓不同組別的學(xué)生獲得迥異的結(jié)果,但實驗結(jié)論的預(yù)測性很強,一些意外問題的發(fā)生也會在指導(dǎo)教師的預(yù)料之中,并能夠很快給出解決方案,這對于提升學(xué)生在主觀能動學(xué)習(xí)能力的效果很有限。另外,本校開展的高分子實驗在內(nèi)容的編排上還存在著較為明顯的學(xué)科界限,還不能完全融合高分子化學(xué)、高分子物理和高分子成型加工原理等課程內(nèi)容,因此很有必要開設(shè)具有創(chuàng)新型的研究型實驗課程。
2實驗開設(shè)時機
鑒于此類研究型實驗的開展往往需要比較集中的時間段,高分子材料教研室經(jīng)過多次商討,確定本實驗的學(xué)時為90學(xué)時(30學(xué)時/周×3周),將主要的實驗內(nèi)容集中安排在大四上學(xué)期的最后3周內(nèi)完成。此時,一方面學(xué)生已經(jīng)完成了所有的理論課程的學(xué)生和各類基礎(chǔ)實驗的訓(xùn)練,為本實驗的開展提供了先決條件;其次,在此時間段有關(guān)校園招聘活動也會告一段落,可以保證學(xué)生有充足的時間和精力完成實驗;最后,此次實驗訓(xùn)練也為下一學(xué)期的本科畢業(yè)設(shè)計(論文)的開展提供一次很好的預(yù)演,能夠有效地消除學(xué)生對畢業(yè)設(shè)計(論文)的恐慌和迷茫心理。
3實驗內(nèi)容的優(yōu)化設(shè)計
根據(jù)王新平等[5]的觀點,創(chuàng)新型實驗必須具有實驗結(jié)果的不確定性和探索性、實驗設(shè)計程序的自主性和開放性,以及實驗過程的可行性和可操縱性等基本要素。因而,這類實驗的開展必然會對實驗人員(包括指導(dǎo)教師和學(xué)生)、實驗設(shè)備和場地等諸多方面提出了更高的要求。根據(jù)創(chuàng)新型實驗內(nèi)容設(shè)計的三點原則[5]和本專業(yè)教研室老師的科研情況,教研室選擇了“導(dǎo)電性高分子材料的制備及其應(yīng)用”這一開放性較強的實驗。通過多方面的探討和論證,我們嘗試設(shè)計了一個以摻雜聚苯胺的合成、表征及其在聚丙烯和天然橡膠中的應(yīng)用為主線的研究型實驗,實驗內(nèi)容和所需基本學(xué)時安排如下:(1)學(xué)生分組,布置實驗的側(cè)重方向(一組在聚丙烯中的應(yīng)用,一組在天然橡膠中的應(yīng)用),安排相關(guān)文獻的查詢和閱讀,著重了解聚苯胺的特性和合成方法、聚丙烯和天然橡膠的性能和加工特性,溫習(xí)有關(guān)設(shè)備的操作和安全注意事項(30學(xué)時)。(2)根據(jù)分組,學(xué)生在老師的指導(dǎo)下搭建實驗平臺,進行聚苯胺的合成,分別采用化學(xué)氧化聚合法、乳液聚合法、微乳液聚合法和分散聚合法制得一系列經(jīng)過質(zhì)子酸或無機酸摻雜改性的聚苯胺,經(jīng)純化干燥后備用(30學(xué)時)。(3)用高阻計測試聚苯胺的電導(dǎo)率,X射線衍射儀分析產(chǎn)物的物相結(jié)構(gòu),紅外光譜儀觀察產(chǎn)物的特征官能團,并在掃描電鏡下觀察產(chǎn)物的形貌,并比較不同組別間所得聚苯胺產(chǎn)物在性能和外觀上的異同(15學(xué)時)。(4)各組同學(xué)在制得合格的聚苯胺后,按照預(yù)先選定的應(yīng)用方向,分別添加到聚丙烯或天然橡膠中制成復(fù)合材料,前者在雙螺桿擠出機中完成,而后者在雙輥開煉機和平板硫化機中進行。(30學(xué)時)(5)將所得復(fù)合材料進行標(biāo)準(zhǔn)化制樣后,分別用萬能電子試驗機、擺錘式?jīng)_擊試驗機和高阻計測試復(fù)合材料的拉伸性能、沖擊韌性和電導(dǎo)率隨聚苯胺添加量的變化規(guī)律并記錄實驗結(jié)果;用掃描電鏡觀察復(fù)合材料斷面形貌,分析破壞機制,探討材料的強度和韌性變化的機理(15學(xué)時)。(6)學(xué)生整理數(shù)據(jù),并撰寫實驗報告。報告要求參照本科畢業(yè)論文的模板和格式,須包括引言、實驗過程、結(jié)果與討論、結(jié)論和參考文獻等主要部分(30學(xué)時)。其中(1)和(6)要求學(xué)生利用課余時間分別在實驗周的前后一周內(nèi)完成,不占用實驗周的學(xué)時。在整個實驗進行過程中,如因出現(xiàn)不可抗力或意外情況導(dǎo)致實驗進展不順利,可通過與實驗室管理人員協(xié)調(diào),利用周六和周日的時間進行彌補,以保證學(xué)生有充足的實驗時間。通過這樣一個研究型實驗的設(shè)計和內(nèi)容編排,不但使學(xué)生能夠?qū)⒂袡C化學(xué)、高分子化學(xué)、高分子物理、高分子成型加工原理以及材料現(xiàn)代測試與分析技術(shù)等課程中散落的知識點進行有機串聯(lián),還同時大大增強了學(xué)生對高分子材料從合成、表征到應(yīng)用的整體認(rèn)識。在實驗過程出現(xiàn)不可預(yù)料的事件時,合理引導(dǎo)學(xué)生利用理論知識去分析問題,并通過查找資料尋求解決問題的方法,有力地推動了學(xué)生在理論知識和實踐應(yīng)用方面的融會貫通,極大地提升了學(xué)生的主觀能動性。
4實驗課程考核
本實驗的考核采用過程管理與結(jié)果考核并用的模式,主要分為以下三個方面:(1)學(xué)生實驗表現(xiàn)(40%):指導(dǎo)教師觀察并記錄學(xué)生在實驗中的表現(xiàn),包括實驗時間的合理安排、實驗平臺的正確搭建、實驗藥品和原料的適用和管理,以及意外情況出現(xiàn)時的應(yīng)對措施等。(2)綜合報告撰寫(40%):要求每一位學(xué)生在查閱文獻和整理資料的基礎(chǔ)上,獨立分析實驗數(shù)據(jù),撰寫一份符合要求的實驗報告。(3)教師提問考核(20%):學(xué)生提交報告期間,指導(dǎo)教師根據(jù)報告內(nèi)容進行提問,考核學(xué)生對實驗過程和報告內(nèi)容的熟悉程度,同時考察學(xué)生在實驗數(shù)據(jù)分析中的邏輯性,進一步深化學(xué)生對實驗的印象,達到初步培養(yǎng)學(xué)生科研素質(zhì)的目的。
5結(jié)語與展望
關(guān)鍵字:高分子導(dǎo)論 獨立學(xué)院 教學(xué)
自1920年德國科學(xué)家H.Staudinger提出大分子概念以來,高分子科學(xué)迅猛發(fā)展,現(xiàn)已發(fā)展成為一門獨立的學(xué)科,它是塑料、合成纖維、合成橡膠三大合成材料生產(chǎn)的理論基礎(chǔ),在國民經(jīng)濟建設(shè)與科學(xué)技術(shù)發(fā)展中占有重要的地位。高分子科學(xué)既是一門基礎(chǔ)學(xué)科,又是一門應(yīng)用學(xué)科,其內(nèi)容包括高分子物理、高分子化學(xué)、高分子加工和高分子材料;課程知識點多,概念多,理論性強,比較抽象,學(xué)習(xí)難度較大。在獨立學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)開設(shè)高分子導(dǎo)論課程有很重要的意義,但是教學(xué)學(xué)時數(shù)較少(本校為34學(xué)時),而且在大學(xué)期間只有這一門高分子相關(guān)課程。所以如何用較少的時間,引導(dǎo)學(xué)生掌握基本的專業(yè)知識,為其今后工作或繼續(xù)深造打下基礎(chǔ),是每個教師都應(yīng)該思考的問題。
1、獨立學(xué)院的學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)及特點
獨立學(xué)院是指實施本科以上學(xué)歷教育的普通高等學(xué)校與國家機構(gòu)以外的社會組織或者個人合作,利用非國家財政性經(jīng)費具備的實施本科學(xué)歷教育的高等學(xué)校[1],在我國的高等教育中起著越來越重要的作用。獨立學(xué)院也稱三本院校,既不同于普通高等教育、又不同于高等職業(yè)教育,招生錄取線主要介于二者之間。
1.1 培養(yǎng)目標(biāo)
獨立學(xué)院的學(xué)生屬于本科層次,通過大學(xué)期間的學(xué)習(xí)應(yīng)該成長為既有一定理論基礎(chǔ),又具備較強實踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才,與一本、二本院校培養(yǎng)的研究型人才有著明顯區(qū)別。
1.2 學(xué)生特點
獨立學(xué)院作為普通高等教育的重要組成部分,學(xué)生既有一般大學(xué)生的通性,也有自身比較突出的特點[2]。分析我校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生情況,發(fā)現(xiàn)存在以下幾個特點:
a.入學(xué)時對專業(yè)知識掌握較少,甚至有部分江蘇考生在高中階段都沒有選修化學(xué);
b.對本專業(yè)缺乏歸屬感,很多學(xué)生是調(diào)劑生,部分學(xué)生認(rèn)為所學(xué)知識用處不大;
c.自控能力不強,無故曠課、不交作業(yè)、考試突擊等現(xiàn)象較多;
d.學(xué)習(xí)動力不足,積極性不高,課程知識掌握較差,甚至有同學(xué)出現(xiàn)掛科現(xiàn)象;
e.動手能力較強,對社會實踐的要求比較強烈。
2、教學(xué)建議
根據(jù)本校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)開設(shè)高分子導(dǎo)論課程幾年的情況,結(jié)合同行經(jīng)驗[3-4]、自身教學(xué)體會和學(xué)生意見,對獨立學(xué)院高分子導(dǎo)論課程的教學(xué)提出以下幾點建議:
2.1 教師觀念轉(zhuǎn)變
由于獨立學(xué)院的辦學(xué)及專業(yè)建設(shè)年限較短,目前師資力量主要依附母體院校。一部分教師是從母體院校外聘的兼職教師,教學(xué)經(jīng)驗豐富,但是自身在母體院校已承擔(dān)較重的教學(xué)或科研任務(wù),精力有限,而且多年來形成了一本、二本的教學(xué)定勢,慣于按照研究型大學(xué)或教學(xué)科研并重型高校的培養(yǎng)目標(biāo)進行教學(xué),往往會把內(nèi)容講的過深,理論性太強,常常使學(xué)生感到學(xué)習(xí)困難,甚至發(fā)出“想把我們培養(yǎng)成科學(xué)家”的感慨。另一部分教師是學(xué)校自有年輕教師,他們教學(xué)經(jīng)驗不足,容易受到自己學(xué)習(xí)體會或老教師教學(xué)經(jīng)驗的影響,短時間內(nèi)難以很好的根據(jù)獨立學(xué)院“三本”的生源特點進行教學(xué)。教師應(yīng)該明確獨立學(xué)院培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo),并且貫徹在整個教學(xué)過程中。
2.2 合理選擇教材
獨立學(xué)院的學(xué)生學(xué)習(xí)主動性不夠,課后主動復(fù)習(xí)和預(yù)習(xí)的情況很少,尋找相關(guān)書本文獻學(xué)習(xí)的更少,所得知識大都依賴于課本和課堂,所以參考教材的選用很重要。
高分子導(dǎo)論教材版本較多,主要章節(jié)包括概論、鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)、逐步聚合反應(yīng)、聚合物的化學(xué)反應(yīng)、聚合物的結(jié)構(gòu)、聚合物的性質(zhì)、高分子材料、聚合物的成型加工等。這些教材主要是面對普通高等教育,整體內(nèi)容理論性較強,對學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)及學(xué)習(xí)能力有一定的要求。鑒于目前還沒有一本專門適用于獨立學(xué)院的教材,本校目前選用董炎明編著的《高分子科學(xué)簡明教程》(科學(xué)出版社),該教材內(nèi)容通俗易懂,而且書中有很多小故事,可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師要隨時關(guān)注教材信息,尋找更為適合的教材。
2.3 明確教學(xué)內(nèi)容側(cè)重點
應(yīng)用化學(xué)專業(yè)開設(shè)高分子導(dǎo)論課程的目的,是為了引導(dǎo)學(xué)生進入高分子的世界,理解和掌握高分子科學(xué)的基本框架、概念和原理,為以后進一步學(xué)習(xí)或從事相關(guān)行業(yè)工作提供知識儲備,所以在教學(xué)的深度上要求相對偏低,但是作為僅有的一門高分子課程,課程內(nèi)容要有代表性。
高分子科學(xué)四個知識板塊中,高分子化學(xué)和高分子物理是講解重點,安排28學(xué)時左右,而高分子材料和高分子加工則重在與實踐結(jié)合,以講座或參觀的形式學(xué)習(xí)。
在高分子化學(xué)的學(xué)習(xí)中,緊緊圍繞“如何合成聚合物”這條主線,重點介紹自由基聚合和逐步聚合,離子聚合和聚合物的化學(xué)反應(yīng)作為次重點,而配位聚合則可以安排學(xué)生自學(xué)。其中涉及到很多公式,比如自由基聚合反應(yīng)動力學(xué)部分,有引發(fā)速率方程、鏈增長速率方程、穩(wěn)態(tài)假設(shè)下的自由基濃度方式、聚合總速率方程等[5],弱化公式的推導(dǎo),而將關(guān)注度放在公式的理解應(yīng)用上。
高分子物理則圍繞著“聚合物結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系”這條主線,重在二者的對應(yīng)關(guān)系。此部分涉及到較多的曲線,比如線性非晶態(tài)聚合物的形變-溫度曲線,聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,重點介紹曲線各段所代表的意義、對應(yīng)的結(jié)構(gòu)要求、相互的異同之點,而對精確的曲線函數(shù)推導(dǎo)完全忽略,所涉及到的比較前沿的結(jié)構(gòu)模型也適當(dāng)弱化。
2.4 充分調(diào)動學(xué)生的積極性
獨立學(xué)院的學(xué)生學(xué)習(xí)主動性不夠,而且在遇到困難時容易產(chǎn)生自卑、畏縮心理,所以要充分利用各種資源,將多媒體教學(xué)和板書教學(xué)相結(jié)合,將理論講解和實物、模型演示相結(jié)合,將課本知識和實際應(yīng)用相結(jié)合,通過多種授課方式,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,提高教學(xué)效果。 轉(zhuǎn)貼于
2.4.1 培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣
獨立學(xué)院的學(xué)生中課前不預(yù)習(xí)、上課不聽講或曠課、課后不復(fù)習(xí)、作業(yè)抄襲、考試突擊等的現(xiàn)象比較多,反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)習(xí)慣方面存在一定的缺陷,這些都嚴(yán)重影響了教學(xué)效果的實現(xiàn)。
針對這些現(xiàn)象,可以采取以下這些引導(dǎo)性的措施:
a.課前布置預(yù)習(xí)題,并在上課時提問,培養(yǎng)學(xué)生的預(yù)習(xí)習(xí)慣;
b.講課之前列出本堂課主要要解決的問題或知識點,在下課之前以課堂作業(yè)的形式解答上交,讓學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí),提高課堂聽講的效率;
c.課后習(xí)題不單要對課堂內(nèi)容進行檢查,還要包括部分拓展性內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)書籍、文獻或是網(wǎng)絡(luò)資源,培養(yǎng)獨立學(xué)習(xí)的習(xí)慣;
d.將學(xué)生分成若干個小組,選取某種實用的高分子材料,課后查閱相關(guān)知識,相互討論,并選取代表以講課的形式在課堂上進行十分鐘左右的成果展示,培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作精神,鍛煉學(xué)生的演講能力。
2.4.2 充分利用多媒體教學(xué)
現(xiàn)今多媒體技術(shù)非常發(fā)達,對其有效利用可以大大提高教學(xué)的效果,這方面已經(jīng)有很多教師進行了探索[6-7]。多媒體教學(xué)的重要部分是多媒體課件,課件并不是教材的簡單重復(fù),而要突出教學(xué)重點和難點,圖文并茂、形象生動。充分利用多媒體資源的同時,也不能完全摒棄板書教學(xué),比如對于某些特別重要的理論公式的學(xué)習(xí)和推導(dǎo),學(xué)生難以在較短的時間內(nèi)完全理解,這時就應(yīng)該采用傳統(tǒng)的板書教學(xué)方式。
多媒體教學(xué)中可以利用各種化學(xué)軟件實現(xiàn)分子結(jié)構(gòu)的模擬、構(gòu)型的轉(zhuǎn)變等,直觀形象,對高分子的鏈結(jié)構(gòu)、構(gòu)型轉(zhuǎn)變等抽象知識點的學(xué)習(xí)很有幫助,還可以將簡單高分子實驗制作成視頻,比如學(xué)生在學(xué)習(xí)自由基聚合中的自動加速效應(yīng)時,由于沒有感官印象而難以掌握,可以通過視頻將這一過程直觀的展示出來,讓學(xué)生通過觀察去分析理解。
2.4.3 緊密聯(lián)系生活
教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)生活緊密聯(lián)系,能很大程度提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。高分子科學(xué)支撐著龐大的高分子工業(yè),與生活聯(lián)系密切,在教學(xué)中要將理論與實際結(jié)合,提高學(xué)生的興趣。生活中到處都是高分子制品,在講述高聚物名稱和結(jié)構(gòu)時,展示此種聚合物的制品,引導(dǎo)學(xué)生通過制品的特點來推斷聚合物的特點,加深印象,還可以簡單介紹行業(yè)內(nèi)代表性的生產(chǎn)及加工單位。獨立學(xué)院多有產(chǎn)學(xué)研共建平臺、學(xué)生實訓(xùn)基地,在條件允許的情況下,組織學(xué)生參觀高分子生產(chǎn)加工基地,了解比較成熟的高分子合成工藝,高分子材料的加工成型過程等。
2.5 改革考核體系
考核是教學(xué)成果的主要檢測手段之一,傳統(tǒng)的考核方式是一張試卷定生死,存在諸多弊端,建議將課程考核方式分為兩部分,一部分是平時的課堂表現(xiàn),包括出勤率、作業(yè)完成情況等,這部分的比例可以適當(dāng)提高,從而使學(xué)生更加注重課堂的互動環(huán)節(jié);另一部分是期中和期末理論考試,采取開卷與閉卷相結(jié)合的形式。
高分子導(dǎo)論的主要理論考核內(nèi)容是高分子化學(xué)和高分子物理,這是兩個雖有聯(lián)系但相互獨立的方向,可以分別考試,同比重計入總分。考試可以采取開卷閉卷相結(jié)合的方式,高分子化學(xué)中反應(yīng)動力學(xué)部分有很多的公式,學(xué)生記憶上存在困難,可以適當(dāng)采取開卷或半開卷的形式,而高分子物理中多是對規(guī)律的解釋和應(yīng)用,采取閉卷的形式。
3、結(jié)語
高分子導(dǎo)論作為一門知識點多、理論性強、學(xué)習(xí)難度大的課程,在獨立學(xué)院學(xué)生基礎(chǔ)薄弱、課時數(shù)少的情況下進行教學(xué),目前尚在探索階段,還存在不少問題。教師需要不斷的改進教學(xué)方法,培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,這樣才能取得令人滿意的教學(xué)效果。
參考文獻
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[2] 于麗波,本三院校學(xué)生特點分析,科技信息,2011,8:69
[3] 方征平 郭正虹,在獨立學(xué)院開展高分子物理教學(xué)的幾點思考,高分子通報,2009,8:74-78
[4] 徐曉冬,非高分子專業(yè)《高分子化學(xué)與物理》教學(xué)中的幾點體會,高分子通報,2010,5:74-78
[5] 董炎明 張海良,高分子科學(xué)簡明教程,科學(xué)出版社,2008