《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年實現了硝化纖維塑料的工業化生產，高分子材料經過短短一百余年的發展，已經成為人類生產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，在高分子專業的教育體系中占有極為重要的地位。《聚合物加工與成型原理》是高分子材料方向本科學生的一門專業必修課程，該課程需要學生具備高分子化學、高分子物理、部分機械設計等基礎，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，又要具有能勝任實際生產所需的實踐動手能力[1-2]。作者在實際的教學中發現，盡管學生已經系統學習了高分子化學和高分子物理的相關內容，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；在實踐環節中無法有效的與理論知識進行結合。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、數學、高分子化學以及高分子物理等相關知識，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備、原理和工藝等，內容復雜龐大。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、配方的設計以及物料的混合分散機理；其次是物料的成型加工設備、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，而應該采用啟發式的教學方法，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，啟發學生思考該現象的原因，從而引出塑料老化的現象。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象時，舉例雨衣長時間掛在衣架上，會發生雨衣變長的現象，引導學生為何會出現這種現象，從而引出蠕變的概念和實質。作者在實際教學中利用這種聯系實際的啟發式教學，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。由于經濟社會的發展，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變為幫手，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，在講授相關章節時，可以適當的引入動畫，直觀的向學生展示成型加工設備的結構組成、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時，該類成型設備價值較高，學校實驗室不具備相應的實驗設備，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、配方的設計、物料的混合分散都會影響到制品的最終性能，而根據制品的性能又可以反過來對成型工藝、配方設計等進行優化指導。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，最大限度的調動學生學習和思考的積極性，真正的由教師教轉變為學生主動學。

2 實驗實踐課程的設置和改革

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；學生也需要通過系統的實驗課程來熟悉掌握理論知識，真正的做到理論聯系實際。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計、各種成型工藝，因此在實驗課程設置的時候需要注意與理論課程的銜接。實驗課程應設置在學期的后半段，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，以往安排相關實驗時很少考慮前后項目的相關性。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品的熔融指數的測定、轉矩流變性能測試，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，為了幫助學生系統的掌握所學的理論知識，還需要開設綜合性的設計性實驗，例如作者所在學院開設了聚丙烯增韌改性綜合設計實驗、PC合金綜合設計實驗以及塑料的填充改性設計實驗等實驗項目。要求學生3～5人一組，根據實驗要求，自行查閱相關資料，通過助劑的選擇、配方的簡單設計，形成實驗目的和性能指標要求；再根據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，得到最終制品。隨后對制品進行詳細的性能指標測試，根據測試結果有針對性的改進配方設計或成型工藝，最終確定最終實驗方案并得到符合實驗要求的制品。通過這種設計性實驗，能夠使學生系統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、常見成型設備及生產工藝、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合起來。

2.2 實習實踐基地的建設

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系實際，真正的將所學知識融入到實際的生產當中，而學校的性質和有限的場地、實驗條件無法為學生提供真正的生產實習，因此針對本門課程的實習實踐基地的建設也十分重要。

作者所在的臨沂地區地理位置優越，塑料加工行業在這里分布眾多，具有數量多、類型多的特點。學院因地制宜，也為了響應新舊動能轉換重大工程，積極的與當地眾多塑料加工企業進行聯系，成立了多個教學實踐基地，包括山東中魯管業有限公司、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實習。通過在企業實習，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、模具的設計、設備的種類、成型過程以及產品的檢測，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，能夠接觸了解行業的前沿信息等。

3 結束語

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，應該如何進行教學，作者根據近幾年自身的教學體會，提出了相關的看法，在今后的教學中也會繼續根據時代的發展和學生的學習情況不斷的進行優化，培養出綜合素質優秀的高分子材料學生。