《聚合物成型加工》課內課外協同教學新模式的改革與探索

馬丕明　東為富　白繪宇　王偉

摘要：《聚合物成型加工》是高分子材料與工程專業的核心課程。江南大學針對該課程理論與實踐相結合的特點，堅持課內課外聯動，充分發揮教師引導和學生的主體能動性，在教學思想、方法、模式等方面進行了有益和有效的改革與探索。

關鍵詞：聚合物；成型加工；教學模式；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）03-0268-02

一、前言

目前，全球聚合物材料年產量達數億噸，在人們的生活和生產中具有不可替代的作用。聚合物制品的性能取決于聚合物本身的性質和成型工藝等。聚合物成型加工是獲取高分子材料制品、體現材料特性和開發新材料的重要手段，是高分子材料學科的重要組成部分，這其中包含了許多高分子物理和高分子化學的相關問題，而且與生產實踐密切相關。為了使學生能夠全面了解和把握聚合物的成型加工技術，《聚合物成型加工》課程涵蓋了諸多內容，包括影響聚合物性能的物理化學因素、添加劑、配方設計、聚合物流變學、聚合物共混與制備、成型加工設備、成型工藝等內容，是一門理論性和實踐性緊密結合的課程。[1]

如何在教學過程中將基礎理論和生產實踐相結合，用理論知識來解決生產中遇到的問題，或通過實踐中的具體例子來豐富和解釋課程中的理論問題，使學生通過對本課程的學習真正掌握相關專業知識，具有高分子材料及其制品設計、生產和研究的科學思維以及創新研究素質，是本課程教學的核心問題。

鑒于上述特點，要學好本課程，就要求學生對高分子化學與高分子物理、成型加工的設備與工藝有一定的感知，講授內容要有直觀性。傳統單一板書的授課方式已經難以滿足該課程的教學要求，不易達到優秀的教學效果。[2]

針對這些問題，本課程在教學過程中對教學方法、教學模式進行了有益的改革與探索。將課堂講授、動畫仿真、實踐教學、課外科研、生產實習相結合，形成了一套課內課外聯動以提高教學質量和學習效果的新模式。

二、課堂教學改革

在課堂教學方面，首先要讓學生明確聚合物成型加工是一門綜合性和實用性很強的學科，近年來發展迅速，新技術和新產品層出不窮，社會和企業對相關人才的需求十分迫切，學好該課程對學生的未來大有裨益，從而激發學生學習的主動性和積極性。在教學過程中，一方面要重視對基礎理論知識的講解，讓學生“知其然”又“知其所以然”，例如在講解壓延薄膜時要讓學生知道薄膜存在各項異性，更要讓他們知曉為何會產生各項異性，如何削弱或者利用各項異性設計想要的產品；另一方面，教師在課程教學中應注意結合成型加工領域的研究前沿和最新發展動態，介紹先進的成型加工設備、工藝和科技成果，豐富和活化教學內容，使教學內容與時代的步伐接軌，讓學生能夠掌握更多、更新的專業知識。

根據聚合物成型加工涉及的主體內容和本學科特色，該課程以“材料—設備—工藝—制品”為主線、以培養學生扎實的工程素養為目標來組織教學內容。在教學過程中，從高分子材料的加工原理出發，以成型加工的工程觀點為著眼點，剖析各種聚合物材料或制品適合的成型加工方法，比較不同成型加工方法之間的共性和區別，使原本寬泛的課程內容集中化、系統化，便于學生歸納、總結和掌握抽象概念以及所涉及的實質問題。

在教學過程中，加強互動式教學[3]，通過教師與學生雙方平等交流、探討甚至辯論，加深學生對知識和現象的理解，進而激發教學雙方的主動性、積極性和探索性，提高教學效果。考慮到本課程信息量大、知識點多，本課程教學還采用先進的技術手段輔助教學，使課程內容形象直觀準確，在有限的課時內對課程全面系統、深入簡出地講解，讓學生更容易的接收和理解。例如，采用多媒體授課可以根據需要隨時由理論知識切換到相關的生產現場，既延伸了課堂又增強了授課的說服力，使同學們認識到理論來源于實際而又指導實際的事實，認識到學習本課程的價值和意義。在多媒體課件中增加了豐富的圖片和三維動畫，可以對學生原本陌生的加工設備、成型工藝、加工原理進行形象的演示，其效果遠勝于教師的板書和口授。多媒體教學所選取的圖片和動畫素材源于國內外相關的精彩報告、精品課件以及在生產現場拍攝的與課程內容相關的聚合物成型加工過程，內容包括壓制成型、擠出管材、注射成型、吹塑薄膜、二次成型（“注—拉—吹”工藝）、壓延薄膜等，實現了課程的多媒體化、可視化，使學生對聚合物材料成型加工藝有了實際的感性認識，對成型加工過程有了“身臨其境”的效果。

另外，課堂教學還充分利用學校的中試車間資源，將與成型加工設備相關的課堂由教室延伸到車間，教師與學生面對真實設備（如擠出機、吹膜機、注射劑等）一起學習其結構、組合、工作原理等。該嘗試很好的克服了理論課程講授時學生對所講理論缺乏感性認識；成型工藝試驗時學生對所做實驗缺乏理論認知等矛盾。

三、課外教學改革

雖然上述課堂教學改革探索收到了良好的效果，但仍然未能真正實現教學目標，并且容易使學生眼高手低，實際工作時不能學以致用。《聚合物成型加工》是一門實踐性很強的專業課程。因此，有必要對該課程開設配套的實驗和實踐教學。讓學生在實驗室和工廠中真實地了解和直觀認識成型設備、工藝流程和制品的后處理與性能，開發學生的創新與創造力，培養學生用知識武裝自己、解決實際問題的能力。

為此，江南大學通過開設為期兩周的聚合物成型工藝實驗、組織課外科研興趣小組、組織學生參加高分子成型加工生產實習等課外環節，提高學生對《聚合物成型加工》的理解和學以致用的能力。

首先，圍繞“材料—設備—工藝—制品”這條課程主線，將聚合物材料的選擇、制備、成型加工以及性能測試等方面有機地聯系起來，開設了一系列綜合性成型工藝實驗，包括包括聚丙烯的擠出和注塑、聚乙烯的擠出吹膜、聚氯乙烯的開煉機和密煉機混煉、聚氯乙烯混合物的壓制成型等試驗項目，這些實驗涵蓋了《聚合物成型加工》課程的主要成型工藝。例如，在聚合物的注射成型實驗中，要求學生根據原料的結構與物性，優化成型加工工藝參數（溫度、壓力、保壓時間），并對注塑制品的沖擊/拉伸/彎曲/熱變形溫度等性能進行測試。通過理論學習與實驗實踐的交叉和對“材料—設備—工藝—制品—性能”之間關系的分析與構建，讓學生系統有效地掌握所學知識，并獲得靈活應用知識的能力，為下一步畢業設計和就業奠定良好的基礎。

其次，本專業教師以開展國家級、省級、校級大學生創新實踐活動為契機，積極組織學生參與聚合物制備、改性、制品設計等方面的創新課題。學生則分組參與自行設計或者與導師共同商定的課題研究，全面參與研究方案的制定、原材料的選擇、共混配方與工藝的優化、制品的制備、制品的設計與性能測試、結果的總結匯報等過程。在專業導師的指導下，通過興趣小組開展創新課題實踐，不僅加深了學生對本課程內容的理解和掌握，還培養了科研創新的能力、分析問題的能力、解決問題的能力、團隊協作的能力以及查閱文獻和撰寫報告的能力。舉辦課外興趣小組活動五年多來，不少興趣小組對自己的創新成果申請專利或者撰寫論文，取得較好的效果，學生參與踴躍，目前興趣小組對學生的覆蓋面達80%以上。

此外，學校和學院加強與周邊高分子材料企業的聯系和交流，建立了10個實習實踐基地，涉及聚合物成型加工的各個領域，包括橡膠模壓成型、聚丙烯注射成型、多層擠出成型等。本專業每年由學院組織、專業老師帶隊，帶領本專業相關年級全體學生深入到企業一線，參觀學習聚合物成型加工的生產過程，聽取工廠技術人員的相關介紹，實地了解成型設備、工藝流程、質量控制及生產線管理等，使學生對工業化生產有具體、直觀的認識，真正將基礎理論與實際應用結合起來，讓學生掌握科學的方法，培養科學的思維，成為真正社會和企業所需要的有創造力的有用人才。

四、結語

綜上所述，《聚合物成型加工》具有很強的工程應用性，學習該課程時要求學生建立起大工程的整體觀。要達到這樣的教學水平和目標，既要充分利用現代化的教學手段豐富課堂教學內容，又要借助課外資源充分調動學生參與實驗實踐的積極性，將理論學習與實踐教學緊密結合，發揮其協同效應。通過近年來對本課程教學改革與探索，發現課內課外聯動的教學模式能較好的適應本課程的教學要求，具有更好的教學效果。

參考文獻：

[1]周達飛，唐頌超.高分子材料成型加工（第二版）[M].北京：中國輕工業出版社，2006.

[2]唐頌超.高分子材料成型加工課程建設與教學改革[J].化工高等教育，2008，（1）：25-27.

[3]聶偉安，龍立平，熊文高，等.“實踐-認識-再實踐”教學方法在化學反應工程教學中的應用[J].化工高等教育，2007，（5）：86-88.