《聚合物加工與成型原理》課程改革初探

，，

(臨沂大學 材料科學與工程學院，山東 臨沂 276005)

自從1870年實現(xiàn)了硝化纖維塑料的工業(yè)化生產(chǎn)，高分子材料經(jīng)過短短一百余年的發(fā)展，已經(jīng)成為人類生產(chǎn)生活中不可或缺的一類材料。通常高分子材料可以分為塑料、橡膠、纖維，此外還包括了膠黏劑、涂料以及新興的功能高分子材料。完整的高分子體系應(yīng)該包括兩個部分，即高分子樹脂的合成、高分子制品的成型加工。其中高分子制品成型加工是連接高分子理 論和實際使用制品的紐帶，在高分子專業(yè)的教育體系中占有極為重要的地位?！毒酆衔锛庸づc成型原理》是高分子材料方向本科學生的一門專業(yè)必修課程，該課程需要學生具備高分子化學、高分子物理、部分機械設(shè)計等基礎(chǔ)，是涉及到多學科交叉的綜合性課程。通過本課程的學習，需要學生既掌握一定的理論基礎(chǔ)，又要具有能勝任實際生產(chǎn)所需的實踐動手能力[1-2]。作者在實際的教學中發(fā)現(xiàn)，盡管學生已經(jīng)系統(tǒng)學習了高分子化學和高分子物理的相關(guān)內(nèi)容，但是在學習本門課程的過程中仍然無法及時的接受理解相關(guān)知識。對理論知識掌握較為困難，無法明確其實際意義；在實踐環(huán)節(jié)中無法有效的與理論知識進行結(jié)合。因此有必要對本門課程的教學方式進行反思和探討，以期探索出有益于學生切實掌握本門課程、具備實際實踐能力的教學方法[3-4]。

1 課堂教學改革

本門課程要求學生具備必要的物理、化學、數(shù)學、高分子化學以及高分子物理等相關(guān)知識，是一門綜合性和實用性極強的課程。主要講授高分子材料的可加工性、高分子的流變性能、物料配方的設(shè)計與助劑的作用、成型物料的混合以及高分子材料的成型設(shè)備、原理和工藝等，內(nèi)容復雜龐大。因此在講授理論課時，一定要牢牢的把握住高分子材料-成型加工-制品性能這條主線。從三個方面講授，首先助劑的作用、配方的設(shè)計以及物料的混合分散機理；其次是物料的成型加工設(shè)備、成型原理以及成型工藝；最后是成型過程中物料的物理化學變化以及成型工藝對最終制品性能的影響。在授課過程中，不能采用滿堂灌的方式，而應(yīng)該采用啟發(fā)式的教學方法，讓學生主動思考。比如在講授助劑一章時，通過舉例熱水壺長時間使用后，外層的塑料皮會變脆，啟發(fā)學生思考該現(xiàn)象的原因，從而引出塑料老化的現(xiàn)象。進一步的，如何改善塑料老化，自然的引出塑料助劑中防老劑的概念和使用；在講授高分子材料蠕變現(xiàn)象時，舉例雨衣長時間掛在衣架上，會發(fā)生雨衣變長的現(xiàn)象，引導學生為何會出現(xiàn)這種現(xiàn)象，從而引出蠕變的概念和實質(zhì)。作者在實際教學中利用這種聯(lián)系實際的啟發(fā)式教學，在學生中反響很好，授課效果得到了提升。

此外，在理論課教學中，要充分重視多媒體教學的重要性。由于經(jīng)濟社會的發(fā)展，手機成為人們生活中不可或缺的工具，課堂上學生玩手機的現(xiàn)象也屢禁不止，大大影響了課堂的紀律和授課效果。作者在課堂中引入了清華大學開發(fā)的雨課堂工具，通過微信將課件推送到學生手機屏幕，并且利用雨課堂進行課堂隨機測試，將手機從課堂教學的敵人轉(zhuǎn)變?yōu)閹褪?，玩手機的學生變少了，課堂氣氛也比較活躍，收到了良好的授課效果。

多媒體動畫在本門課程的授課中具有極為重要的地位，在講授相關(guān)章節(jié)時，可以適當?shù)囊雱赢?，直觀的向?qū)W生展示成型加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成、工作原理。尤其是在講授真空吸塑、中空吹塑等二次成型技術(shù)時，該類成型設(shè)備價值較高，學校實驗室不具備相應(yīng)的實驗設(shè)備，而通過多媒體動畫可以讓學生更好的理解這類成型加工設(shè)備的工作原理。

總之，在理論課講授的過程中，首先要讓學生充分認識到本門課程的特殊性，具有極強的實用性；然后要讓學生能夠牢牢的把握住高分子材料-成型加工-制品性能這條主線，重點理解高分子加工不是簡單的操作，成型工藝、配方的設(shè)計、物料的混合分散都會影響到制品的最終性能，而根據(jù)制品的性能又可以反過來對成型工藝、配方設(shè)計等進行優(yōu)化指導。使學生能夠真正的融會貫通、舉一反三；最后要與時俱進，采用先進的教學方法，最大限度的調(diào)動學生學習和思考的積極性，真正的由教師教轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生主動學。

2 實驗實踐課程的設(shè)置和改革

如前所述，本課程是一門實用性極強的課程，十分貼近實際生產(chǎn)；學生也需要通過系統(tǒng)的實驗課程來熟悉掌握理論知識，真正的做到理論聯(lián)系實際。因此也需要對實驗課程進行改革。

2.1 實驗課程的設(shè)置和改革

由于理論課程安排的原因，往往在授課的前期講授的是高分子的可加工性、流變性能等，在后期才會涉及到助劑的使用及配方設(shè)計、各種成型工藝，因此在實驗課程設(shè)置的時候需要注意與理論課程的銜接。實驗課程應(yīng)設(shè)置在學期的后半段，即先講授理論課程，隨后再進行實驗。同時在實驗項目的安排上需要注意項目的前后銜接，以往安排相關(guān)實驗時很少考慮前后項目的相關(guān)性。例如作者所在學院首先安排雙螺桿擠出造粒實驗。通過給定配方進行PP物料的混合，隨后在雙螺桿擠出機造粒；第二、三個實驗項目進行造粒產(chǎn)品的熔融指數(shù)的測定、轉(zhuǎn)矩流變性能測試，第四個實驗項目安排單螺桿擠出機擠出棒材，并進行產(chǎn)品的力學性能和熱性能的測試，使學生在實驗過程中能夠真正的理解加入助劑的作用和實際效果，對原料和制品的性能測試有全面的了解。此外，除了最基本的單項實驗項目，例如雙螺桿擠出造粒實驗、注射成型實驗，為了幫助學生系統(tǒng)的掌握所學的理論知識，還需要開設(shè)綜合性的設(shè)計性實驗，例如作者所在學院開設(shè)了聚丙烯增韌改性綜合設(shè)計實驗、PC合金綜合設(shè)計實驗以及塑料的填充改性設(shè)計實驗等實驗項目。要求學生3～5人一組，根據(jù)實驗要求，自行查閱相關(guān)資料，通過助劑的選擇、配方的簡單設(shè)計，形成實驗?zāi)康暮托阅苤笜艘螅辉俑鶕?jù)確定的實驗方案進行物料的配制混合，選擇合適的成型方法，確定成型參數(shù)，得到最終制品。隨后對制品進行詳細的性能指標測試，根據(jù)測試結(jié)果有針對性的改進配方設(shè)計或成型工藝，最終確定最終實驗方案并得到符合實驗要求的制品。通過這種設(shè)計性實驗，能夠使學生系統(tǒng)全面的理解掌握常用助劑的性能和使用方法、物料的混合配制、常見成型設(shè)備及生產(chǎn)工藝、制品的性能測試等，將所學的理論知識與實際操作有機地結(jié)合起來。

2.2 實習實踐基地的建設(shè)

不管是理論教學還是實驗教學，最終的目的都是為了讓學生能夠做到理論聯(lián)系實際，真正的將所學知識融入到實際的生產(chǎn)當中，而學校的性質(zhì)和有限的場地、實驗條件無法為學生提供真正的生產(chǎn)實習，因此針對本門課程的實習實踐基地的建設(shè)也十分重要。

作者所在的臨沂地區(qū)地理位置優(yōu)越，塑料加工行業(yè)在這里分布眾多，具有數(shù)量多、類型多的特點。學院因地制宜，也為了響應(yīng)新舊動能轉(zhuǎn)換重大工程，積極的與當?shù)乇姸嗨芰霞庸て髽I(yè)進行聯(lián)系，成立了多個教學實踐基地，包括山東中魯管業(yè)有限公司、山東沃爾新材料有限公司等，安排學生在第七學期、第八學期進行參觀實習和畢業(yè)實習。通過在企業(yè)實習，能夠使學生了解完整的聚合物加工工藝過程，包括原料的檢測、物料的配制混合、模具的設(shè)計、設(shè)備的種類、成型過程以及產(chǎn)品的檢測，能夠接觸并理解各種聚合物加工工藝，例如管材的擠出、物流托盤的注塑、PVC膜的壓延等，能夠接觸了解行業(yè)的前沿信息等。

3 結(jié)束語

綜上所述，《聚合物加工與成型原理》課程作為一門綜合性實用性很強的課程，應(yīng)該如何進行教學，作者根據(jù)近幾年自身的教學體會，提出了相關(guān)的看法，在今后的教學中也會繼續(xù)根據(jù)時代的發(fā)展和學生的學習情況不斷的進行優(yōu)化，培養(yǎng)出綜合素質(zhì)優(yōu)秀的高分子材料學生。