以交通為特色的高分子材料專業(yè)建設(shè)探索

章家立 陳 鳳 史怡偉 王洪林 張潤澤

摘要：為培養(yǎng)高分子材料與工程專業(yè)的學(xué)生的工程能力，開拓軌道交通應(yīng)用領(lǐng)域，構(gòu)建以交通為特色的高分子材料專業(yè)，探索交通運輸領(lǐng)域高分子材料專業(yè)人才培養(yǎng)模式。實踐證明：改革教學(xué)方法多樣化、加強實訓(xùn)基地的建設(shè)和重視教師的行業(yè)段練是提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力最重要的保證。

關(guān)鍵詞：交通；高分子材料；工程應(yīng)用；人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）22-0139-02

一、前言

交通擁堵已成為世界主要國家存在的交通主要問題。為解決交通擁堵和提高客運運輸能力他們正在尋求新的交通政策和解決辦法，其中最重要方法就是發(fā)展軌道交通。因為軌道交通具有運量大、速度快、安全、準(zhǔn)點、保護環(huán)境、節(jié)約能源和用地等特點，主要包括干線鐵路、地鐵、輕軌、有軌電車等軌道交通系統(tǒng)。預(yù)計到2020年，我國城市化水平將超過50%，城市軌道交通累計營業(yè)里程將達(dá)到7395千米。發(fā)展軌道交通，必須要克服車輛的走行性能、輕量化、集電性能、環(huán)保、空氣力學(xué)以及其他諸如改善車內(nèi)環(huán)境、提高乘車舒適度、提高耐候性和耐火性等方面的技術(shù)，而車輛的輕量化在解決其他各項技術(shù)方面起著至關(guān)重要性，高速列車的輕量化必須大量采用高分子材料及復(fù)合材料。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，具有質(zhì)輕、高強度以及易成型等特點的集結(jié)構(gòu)功能一體化的新型高分子材料，尤其是高分子復(fù)合材料越來越多地應(yīng)用在現(xiàn)代軌道交通領(lǐng)域。

另外，隨著軌道交通的發(fā)展，尤其是鐵路的提速，噪音污染對于人類的威脅也越來越大，甚至危及生命，因此，控制振動、降低噪音已成為急需解決的重大問題。在眾多的阻尼防噪材料中，其中以高分子阻尼降噪材料阻尼耗能的作用更為突出。高分子材料阻尼特性一直以來是一項重要的研究課題，同時高阻尼聚合物也是目前發(fā)展高性能減震降噪材料的重點發(fā)展方向。因為高分子材料具有以下特點：（1）利用其玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化區(qū)的粘性阻尼部分，將機械能或聲能部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芤萆⒌?，通過阻尼制振降低車廂結(jié)構(gòu)共振區(qū)的振動，從而減小車內(nèi)噪聲。（2）利用小分子和極性高聚物之間會形成可逆的氫鍵，氫鍵在振動下會不斷斷裂和形成新鍵，最終將機械能轉(zhuǎn)化為熱能而耗散。（3）將不同的阻尼材料交替層狀排列，利用多層雜化材料疊加來有效地拓寬材料的有效阻尼溫域，通過控制復(fù)合材料的層狀結(jié)構(gòu)和數(shù)量將可獲得更高阻尼值。這些特性是其他材料無法達(dá)到的。發(fā)展高分子交通材料對于發(fā)展交通具有非常重要的應(yīng)用價值。在當(dāng)今經(jīng)濟發(fā)展的中國，開設(shè)具有交通特色的高分子材料專業(yè)，培養(yǎng)更多掌握高分子材料的基本知識和應(yīng)用技術(shù)的人才具有劃時代的意義。

二、高分子專業(yè)特色

作為以交通為特色的一所大學(xué)，專業(yè)設(shè)置必須具有交通的特點。學(xué)校在“十三五”規(guī)劃中，就明顯地突出了交通的特色，確立了學(xué)校的發(fā)展目標(biāo)，將其定為“以交通為特色，軌道為核心”發(fā)展理念，而且強調(diào)其他所有的專業(yè)建設(shè)必須緊緊圍繞著這個目標(biāo)，包括學(xué)科建設(shè)和人才引進(jìn)。作為與軌道交通有著非常緊密聯(lián)系的高分子材料專業(yè)更要凸現(xiàn)交通特色。我們在專業(yè)建設(shè)方面緊緊圍繞交通的特色，包括本科的課程設(shè)置、學(xué)科專業(yè)方向和人才引進(jìn)。在課程設(shè)置方面我們更多地注重學(xué)生的實際能力的培養(yǎng)，以軌道交通為靶向，為交通運輸行業(yè)提供掌握高分子材料基礎(chǔ)知識和實際應(yīng)用人才。在學(xué)科建設(shè)方面首先以高分子材料基礎(chǔ)理論建立學(xué)科平臺，尤其是碩士學(xué)位碩士點，目前，該專業(yè)有專材料科學(xué)與工程和化學(xué)兩個一級碩士學(xué)位碩士點來支撐；其次，按照學(xué)校的發(fā)展定位凝練學(xué)科特色，突出交通，以教授為學(xué)科帶頭人，形成專業(yè)團隊，在高分子材料與工程專業(yè)主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）根據(jù)聚合物的流變學(xué)原理，利用共混的手段，將兩種或多種聚合物進(jìn)行共混改性，以改善單一高分子材料性能，獲得更加廣泛的交通應(yīng)用材料。同時通過改性可獲得較窄的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，以形成寬溫域、寬頻率阻尼高分子材料。（2）利用接枝共聚的化學(xué)方法，將具有一種較長鏈段或帶有功能基團的單體接枝到聚合物主鏈上，使聚合物能形成多個側(cè)鏈或者交聯(lián)，獲得新型功能性交通材料；同時還可以通過改性使側(cè)鏈與側(cè)鏈之間產(chǎn)生糾纏，實現(xiàn)阻尼增強的效果。（3）運用復(fù)合的方式，選擇一種較強的力學(xué)強度和較高損耗因子聚合物，通過與一些補強材料或添加第二相粒子，以形成各類具有高性能的復(fù)合材料，同時達(dá)到應(yīng)用的需要。（4）利用有機硅獨特的結(jié)構(gòu)，其兼?zhèn)淞藷o機材料與有機材料的性能，即具有表面張力低、粘溫系數(shù)小、壓縮性高、氣體滲透性高等基本性質(zhì)，并具有耐高低溫、電氣絕緣、耐氧化穩(wěn)定性、耐候性、難燃、憎水、耐腐蝕、無毒無味以及生理惰性等優(yōu)異特性，制備硅氧鍵（-Si-O-Si-）為骨架組成的聚硅氧烷。這類材料應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，而且形成了化工新材料界獨樹一幟的重要產(chǎn)品體系。

三、高分子專業(yè)培養(yǎng)模式

1.明確交通特色的培養(yǎng)目標(biāo)。在科技發(fā)展的今天，材料已成為三大支柱產(chǎn)業(yè)（材料、能源、信息）之一，材料的發(fā)展水平已作為評價一個國家綜合實力的重要標(biāo)志。高分子材料與工程是材料科學(xué)與工程的一個分支，它在實際生活中得到廣泛的應(yīng)用。另外，高分子材料易于改性，賦予新功能性，這就使得高分子材料的應(yīng)用進(jìn)一步拓展。社會更加急需掌握高分子材料與工程理論知識和專業(yè)技能的專業(yè)人才。作為工科性質(zhì)的大學(xué)，培養(yǎng)具有一定的實際操作能力，能以理論指導(dǎo)實踐、應(yīng)用于實踐，服務(wù)于地方經(jīng)濟建設(shè)的高分子材料與工程專業(yè)技術(shù)人才是十分重要的責(zé)任。而作為交通特色的大學(xué)，高分子材料專業(yè)人才的培養(yǎng)必須適應(yīng)當(dāng)今軌道交通的需求，專業(yè)培養(yǎng)模式應(yīng)該是“強化基礎(chǔ)，注重交通，突出創(chuàng)新”。

2.以科學(xué)研究強化專業(yè)建設(shè)內(nèi)涵。專業(yè)建設(shè)內(nèi)涵主要包括課程設(shè)置、教材建設(shè)和師資隊伍等內(nèi)涵建設(shè)。課程體系是實現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)最直接的體現(xiàn)，是形成人才知識結(jié)構(gòu)和提高能力的主要來源，是提高人才培養(yǎng)素質(zhì)的核心，也是教學(xué)改革的重點。根據(jù)我們高分子專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，合理地設(shè)置課程，才能高效地促進(jìn)專業(yè)發(fā)展，在此，我們按照三個模塊來進(jìn)行選擇和設(shè)置課程，基礎(chǔ)理論模塊按照國家教資委的要求設(shè)置基礎(chǔ)理論課程，選擇“十二五”規(guī)劃或獲獎教材，系統(tǒng)傳授基礎(chǔ)理論課程，在大一和大二上完成基礎(chǔ)理論課程，為專業(yè)基礎(chǔ)理論及專業(yè)研究方向提供理論指導(dǎo)；專業(yè)基礎(chǔ)模塊體現(xiàn)高分子專業(yè)特色設(shè)置課程，選擇豐富經(jīng)驗的教師授課，尤其具有專業(yè)特長高級職稱教師，在高分子專業(yè)上傳授高分子專業(yè)基礎(chǔ)課；專業(yè)方向模塊突出交通特色，發(fā)揮專業(yè)研究方向的優(yōu)勢讓學(xué)生有選擇性進(jìn)入不同方向的導(dǎo)師團隊，團隊的導(dǎo)師必須具有行業(yè)經(jīng)歷，尤其在專業(yè)方向上進(jìn)行過專業(yè)生產(chǎn)實踐，承擔(dān)過或正在承擔(dān)企業(yè)項目，在校內(nèi)進(jìn)行專業(yè)方向模塊訓(xùn)練，這樣可以做到形式不單一，課程內(nèi)容不重復(fù)。在豐富教學(xué)內(nèi)容的同時，又加強了師資隊伍的建設(shè)。

3.以實踐教學(xué)促進(jìn)專業(yè)建設(shè)。高分子材料與工程專業(yè)與大部分工科專業(yè)有著相同的特點，重視工程實踐，該專業(yè)是在大量的科學(xué)實驗和工程實踐基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)并總結(jié)出來的，運用科學(xué)分析方法探索其內(nèi)在的作用機理，采用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)理論與模型計算歸納形成理論體系，并在理論指導(dǎo)下，將科學(xué)研究應(yīng)用于生產(chǎn)實踐，使理論體系進(jìn)一步得以檢驗并逐步完善，實際上高分子專業(yè)形成過程是經(jīng)過實踐到理論再實踐的發(fā)展過程。針對這一特點，我們在設(shè)置課程的同時有意側(cè)重實踐課程教學(xué)，尤其是交通特色的高分子材料實踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生在交通領(lǐng)域具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和實踐能力。

高分子專業(yè)教學(xué)實踐分為校內(nèi)和校外實踐。在校內(nèi)主要包括專業(yè)基礎(chǔ)實驗教學(xué)、專業(yè)實驗、開放實驗、課程設(shè)計、計算機模擬實踐和畢業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)等實踐教學(xué)部分。而在校外主要包括認(rèn)識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)以及畢業(yè)實習(xí)等實踐環(huán)節(jié)。校內(nèi)實踐是校外實踐的基礎(chǔ)，相互銜接，在專業(yè)基礎(chǔ)實驗教學(xué)中要積極有效地開展研究型、設(shè)計綜合型實驗教學(xué)，鼓勵學(xué)生利用業(yè)余時間參加開放實驗活動，注重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和科研能力。校外實踐注重實訓(xùn)基地的建設(shè)，形成良性互動，學(xué)生在生產(chǎn)實習(xí)中得到鍛煉，企業(yè)在學(xué)生的生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)人才，能為企業(yè)使用，學(xué)校提高了聲譽，企業(yè)也大大地降低了生產(chǎn)成本，兩個實踐模式的有效結(jié)合，提高了學(xué)生的動手能力，加強了學(xué)生理論聯(lián)系實際、分析問題和解決問題的能力，為今后從事本專業(yè)研究與生產(chǎn)奠定良好的基礎(chǔ)。此外，我們還探索了一條校企合作培養(yǎng)的模式，在學(xué)生和企業(yè)中產(chǎn)生很好的效應(yīng)。也就是利用畢業(yè)實習(xí)階段，將有意愿到企業(yè)就業(yè)的同學(xué)以企業(yè)工程師為導(dǎo)師，在企業(yè)中完成畢設(shè)，打破了原來學(xué)生必須在學(xué)校的導(dǎo)師指導(dǎo)下完成畢業(yè)設(shè)計的模式。

四、結(jié)語

高分子材料應(yīng)用非常廣泛，從國家發(fā)展規(guī)劃就不難發(fā)現(xiàn)，在“十三五”規(guī)劃中，新材料就已經(jīng)成為重大科技項目之一，為在新材料、新技術(shù)、新工藝方面有重大突破，就需要更多更優(yōu)秀的材料從事者。尤其是軌道交通輕量化的發(fā)展，對于材料的要求就越來越高，特別是高分子材料和復(fù)合材料，因為他們具有非常顯著的優(yōu)勢。這就要求高等教育必須培養(yǎng)更多掌握高分子交通材料的優(yōu)秀人才，因此，改革高分子材料與工程專業(yè)的教育教學(xué)，使之適應(yīng)當(dāng)今軌道交通發(fā)展。教學(xué)改革必須更加注重高分子材料與工程專業(yè)學(xué)生的工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)、辦學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量。提倡一種“強化基礎(chǔ)，注重交通，突出創(chuàng)新”的培養(yǎng)模式，以適合當(dāng)代軌道交通發(fā)展的需要。

參考文獻(xiàn)

[1]楊軍.軌道交通用高分子材料研究進(jìn)展[Z].第十三屆全國橡膠工業(yè)信息發(fā)布會，2012：29-46.

[2]辛長征，楊秀琴，王利娜.高分子材料與工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索[J].紡織教育，2010，25（3）：16-19.