高分子材料加工共享課及3D打印平臺

劉弋潞， 高永輝， 袁毅樺， 陳 忻， 周子凡， 葉秀芳

(佛山科學技術學院 理學院, 廣東 佛山 528000)

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高分子材料加工共享課及3D打印平臺

劉弋潞， 高永輝， 袁毅樺， 陳 忻， 周子凡， 葉秀芳

(佛山科學技術學院 理學院, 廣東 佛山 528000)

依托一個平臺、三個中心，積極進行高分子材料加工實驗課程教學改革，拓展豐富研究創新性和綠色化實驗，形成了三個層次的實驗；建立初步反映MOOCs思想和3D打印等新技術的網站；加強課前預習、論文交流和討論環節等教學互動環節、加強硬件、文化建設和題庫建設，進行多元化的實驗考核方式改革；進行產學研合作，為地方服務。通過以上各種途徑，逐步建立高分子材料加工實驗精品課程資源共享課及高分子材料3D打印科技服務及教學平臺。

高分子材料加工； 精品資源共享課； 微課錄像； MOOCs； 仿真實驗； 3D打印; 專業實驗題庫

0 引 言

高分子材料加工實驗課程是一門材料化學專業學生必修的專業實驗課。自我校于2005年開設以來，一直在嘗試各種教學改革[1-17]，再加上佛山市高分子材料行業的迅速發展，加工成型儀器設備更新快，種類多，因此，課題組在師資建設、實驗類別、網站建設、硬件和文化建設以及校企合作等幾方面，積極進行改革，將高分子材料加工實驗課程及進行整合、資源優化，該課程于 2014年獲批為校級優質課程和精品課程資源共享課，并獲批為佛山市高分子材料3D打印科技服務及教學平臺。

1 具體實踐

1.1 集教學、科研、宣傳、培訓、技術研發等為一體

大力培養青年骨干教師，鼓勵專業教師參與精品課程、慕課以及高分子材料的專業培訓，如：參加高等學校實驗教學示范中心建設暨虛擬仿真技術應用研討班、高等學校實驗室危險化學品安全管理經驗交流會、光譜色譜儀器技術交流、高校化學化工學術年會、高分子成型加工及其產業發展研討會；參加國際橡塑展，佛山市新興產業發展論壇(3D打印應用與發展探討)。積極吸納相關專業的教師參與教材、教材題庫的編寫，目前，高分子材料加工實驗課程師資隊伍共計13人，基本情況如下：職稱結構：教授3人，副教授1人，高級實驗師1人，講師、工程師7人；學歷結構：具有博士學位的教師6人，碩士學位的教師4人；年齡結構：45～55歲教師5人，30～45歲教師4人，30歲以下2人。

1.2 拓展豐富研究創新性和綠色化實驗

在2012級“高分子材料加工實驗”課程教學大綱的基礎上進行了修改，開發和轉化并增設了一些設計性和創新性等實驗，如：膠粘劑的制備與性能測試、木塑復合材料的制備與性能測試、相變儲能材料的制備與性能測試、共混改性復合材料的制備與性能測試、以及新材料實驗-硬脂酸相變儲能石膏板的制備與性能研究等；在科研促教學的基礎上，今后還陸續增加廢舊塑料的利用、3D高分子材料打印實驗、醫用水凝膠的制備與性能測試、一種隔熱涂料的制備及其性能測試、聚砜多孔膜的制備與性能測試、和丙烯酸酯乳液的制備及應用等綜合設計創新性實驗，逐步形成了驗證性、綜合性、研究性實驗三個層次。其中，研究性分為設計創新性和安全綠色化實驗，皆在培養學生科研設計能力、創新能力，同時加強學生的節能環保意識。

1.3 加強實驗室硬件和文化建設

及時更新設備，如：添置順德建華公司注塑成型機、上海精科儀器有限公司綜合熱分析儀、東莞昆侖檢測公司的沖擊試驗機和廣州祥利儀器公司的熔體流動速率儀，中科院廣州電子技術有限公司3D打印機，今后還將陸續更新紅外光譜和DSC差示掃描量熱儀；加強實驗室文化建設，制作高分子材料加工實驗宣傳欄和儀器操作指示欄20多個；收集和制作高分子材料加工實驗各種成型作品以及新的3D打印作品30多件。

1.4 建立高分子材料加工實驗網站

以MOOCs的教學理念和3D打印等新技術，建立了高分子材料加工實驗新網站(見圖1)，該網站資料豐富，信息量大，內容全面，能將最新標準、學科最新發展和教改成果引入教學。建設高分子材料加工實驗及3D打印科技服務及教學平臺課件50多個，視頻10多個，動畫或模擬仿真10多個。

圖1 高分子材料加工實驗網站

經過精心設計，網站內容包括：首頁，課程簡介，教學課件、實驗視頻，仿真實驗，3D打印平臺，行業標準、教學資源、公告信息欄、友情鏈接、教學團隊、網絡課堂、成果展示、一個平臺、三個中心等內容。其主要精髓表現在以下幾個方面：

(1) 教學課件。根據最新的行業標準或國家標準修改了課件，使一些在傳統教學手段下很難表達的教學內容或無法觀察到的現象能形象、生動、直觀地顯示出來，從而加深學生對問題的理解，提高學生學習積極性；它能解決學時和設備資金緊缺的問題，尤其是解決超大先進型的設備無法進入實驗室的問題，便于課堂教學和了解最新的高分子加工業技術。

(2) 實驗視頻方面。材料化學實驗的儀器設備因價格較貴和更新換代迅速，學生在實驗室難以系統進行地材料加工成型實驗，只能通過課本來了解實驗的過程和結果，導致學習起來比較吃力。學生可以通過視頻錄像認識儀器的結構，了解各儀器的操作原理和流程；拓寬學生對高分子材料加工領域的認識和熟悉各種類型的現代化材料加工設備。

(3) 仿真實驗。仿真實驗(見圖2)主要購置于東方仿真軟件公司，包括了混合與混煉、擠出成型、注射成型、壓延成型、中空吹塑、熱成型和澆鑄成型。通過仿真實驗模塊，可以了解每種結構的成型原理、類型、結構、工藝流程及設備的發展。

(4) 網絡課堂。網絡課堂包括了4部分。① 教學大綱、教學日歷、實驗安排、課前預習、實驗預約，

圖2 幾種類型的注塑機

② 微課錄像、實驗報告模版、預習報告模版、實驗題庫、在線交流，③ 驗證性實驗、綜合性試驗、設計性實驗、創新性實驗、安全綠色化實驗，④ 包括學生作品、儀器操作、配方實例、校企合作和英漢對照等(見圖1)。

通過網絡課堂，學生可以進行課前預習準備，了解配方及儀器操作的各種知識點，快捷地查找英漢詞匯和文獻，預約不同性質的實驗，撰寫不同類別的實驗報告、預習報告、綜合設計性實驗報告；同時，可通過歷屆的學生作品和自己設計的作品，進行課堂討論和論文交流，還可以通過網站的在線交流和留言板，學生能就材料加工實驗方面的有關問題發表自己的見解，對一些實驗現象進行討論。通過雙向式互動教學，能加深對材料加工的了解，為學生今后從事材料加工方面工作提供有利的條件。

1.5 建立長期穩定的校企聯合實踐教學關系

突破傳統教學的模式，將“實驗室”教學和工廠見習有機的結合在一起，學生不僅能更準確地掌握塑料樹脂與助劑的性能，和預測產品的性能，更能直觀地認識佛山市高分子材料加工工業工藝生產過程。為此，分別和廣東省佛山塑料重點工程技術研究開發中心、佛山市裕益鞋材有限公司等單位分別簽訂校企協同共建高分子材料加工實驗室協議書；分別和中科院廣州電子技術有限公司、佛山佛塑科技集團股份有限公司簽訂校企協同共建3D打印科技服務及教學平臺協議書。通過這些，以建立長期穩定的校企聯合實踐教學關系，探索共同建設協同創新人才培養基地、科研基地和人才培養模式，特別是在實驗室建設、專業實習、技術培訓、科研應用、創新發展、文化發展等方面尋求更廣泛的合作。

1.6 進行多元化的實驗考核方式改革

根據平時實驗、綜合設計性實驗或實驗綜合考查等環節評定實驗成績，平時實驗成績占60%，綜合設計性實驗或實驗綜合考查占40%。

平時成績應包括：網站中實驗視頻、仿真實驗、微課錄像等內容的學習，實驗預習報告、實驗報告、課堂討論及網上討論情況進行評分。

對于綜合研究設計型實驗，根據查閱文獻、實驗工藝設計、實驗操作、數據處理、結果分析、撰寫論文、課堂討論、網上討論及論文交流等方面進行考核評分。

實驗綜合考查則采用筆試、口試或抽簽選做實驗等方式進行考核，依據學生對實驗基本原理及目的、實驗操作步驟、數據處理、結果分析等掌握程度，能否靈活運用所學知識開展綜合、設計創新及綠色化等開放性實驗方面的自主學習能力、創新能力進行考查。

2 應用成效好，輻射范圍廣

2.1 積極進行課程教學改革，成效顯著

建立“高分子材料3D打印等技術的科技服務及教學平臺”，參加“廣東省化學實驗教學示范中心”、“佛山市綠色建材及節能減排新技術工程技術研究中心”、“佛山科學技術學院功能高分子材料協同創新中心”的建設。依托一個平臺、三個中心，課題組積極進行教學改革，參與多項省級、校級教學研究課題，如：參加校級“優質課程--高分子材料加工實驗”和“精品資源共享課——“高分子材料加工實驗””等“質量工程”建設項目或教研教改課題12項；獲得校級教學質量評估獎4項；主持或參與教研成果獎6項；優選實驗內容，材料加工實驗教材已升級到第8版，擬將由化學工業出版社出版；發表教研論文(含中文核心)12篇，如《建設有地方特色的化學實驗教學示范中心》、《提高材料化學類專業生產實習質量的探索與實踐》和、《高分子材料加工課程教學改革與實踐》，交流會議論文7篇；校實驗室開放基金6項(其中校級實驗室開放創新重點項目1項)、學生學術基金10項；指導學生參加作品競賽獲獎12項，其中國家級2項、省級3項。上述高分子材料加工實驗教學成果在全國、省市及學校范圍產生較好的影響。

2.2 不斷探索新實驗，進行產學研合作，為地方服務

開發的設計性實驗--新型相變儲能石膏板的性能研究，于2013年獲“力諾瑞特”杯第六屆全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽中榮獲三等獎和獲第七屆廣東大學生科技學術節活動之“南網杯”大學生節能減排工業設計大賽二等獎；課程組成員所指導的學生在參加廣東省第二屆大學生化學實驗競賽中，分別獲得二等獎和三等獎，在第十一屆“挑戰杯”校大學生課外學術科技作品競賽分別獲一等獎和三等獎。

開發的新實驗--3D高分子材料打印實驗，如：“可生物降解3D打印材料性能評價及建模”于2015年4月校級大學生節能減排社會實踐與科技大賽中獲一等獎。通過該綜合設計性實驗，學生能利用AutoCAD軟件設計塑料各種力學性能標準試樣條、塑料制品和化工設備等， 3D打印成型并性能測試。該實驗有助于學生進一步掌握力學性能測試方法，有利于高分子材料加工實驗的教學，了解多種塑料成型加工方法，提高對高分子材料性能的認識，解決注塑成型拆卸模具困難、注塑模具和制品更新慢、噴嘴易堵、操作復雜并存在安全隱患等問題，尤其能解決耗水耗電等。

在探索新實驗的同時，積極進行產學研合作，建立高分子材料加工實驗網站及3D打印科技服務及教學平臺，將新技術轉化到課堂實驗教學中，同時提升了企業的技術創新水平，為地方服務，教學相長。

根據近幾年各班級的問卷調查，所選教學內容具有較好的科學性和實用性、合理性，能貼近佛山市高分子材料加工業的生產實際；學生對該課程的滿意度為90 %以上。通過本課程學習，為學生今后從事材料化學工作和開發、設計新型材料打下一定的基礎。

3 結 語

將高分子材料加工實驗積極進行課程教學改革，形成集教學、科研、宣傳、培訓、技術研發等為一體的團隊；不斷拓展豐富研究創新性和綠色化實驗，形成三個層次的實驗；加強硬件和文化建設，建立初步反映MOOCs思想和3D打印等新技術的網站；通過建立長期穩定的校企聯合實踐教學模式，進行產學研合作，為服務地方。通過以上各種途徑，進行校級優質課程“高分子材料加工實驗”精品課程資源共享課以及佛山市高分子材料3D打印科技服務及教學平臺的建設，以達到省級化學實驗教學中心的評估要求。

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Sharing Course and 3D Printing Platform of the Macromolecule Materials Processing

LIUYi-lu，GAOYong-hui，YUANYi-hua，ChenXin，ZHOUZi-fan，YEXiu-fang

(College of Science, Foshan University, Foshan 528000, China)

Based on a platform and three centers, the course of Macromolecule Materials Processing Experiment has been reformed actively. Three levels of the experiment have been formed by developing and enriching the environmental friendly and innovating research oriented experiments. A website which can reflect preliminarily MOOCs and 3D printing and other new technology has been established. The preparation before class, and the interactive teaching such as paper communication and discussion，and hardware and culture have been strengthened. The method of experiment examination has been reformed and diversified by establishing the professional experiment testing bank. To serve local industry, the united mode of production-study-research has been established. Through these ways mentioned above, the goal is to establish the boutique resource sharing course of Macromolecule Materials Processing Experiment, and set up a science technology services and teaching platform of 3D printing with macromolecule materials gradually.

macromolecule materials processing; boutique resource sharing course; micro lesson video; MOOCs; simulation experiment; 3D printing; professional experiment testing bank

2015-02-27

2015年佛山科學技術學院《高分子材料加工實驗》精品課程資源共享課(教研(教材)[2015]16號)；2013年廣東省省級化學實驗教學示范中心項目(粵教高函〔2013〕113號)

劉弋潞(1967-)，女，江西南昌人，碩士，高級實驗師，主要從事化學研究與實驗教學工作。

Tel.：13620139369; E-mail：xiaoxiongweini1@163.com

G 423; G 434

A

1006-7167(2016)01-0195-03