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序論:在您撰寫對高分子材料的認識時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
【文章編號】0450-9889(2017)06C-0078-02
高分子材料是化工產品的一個分支,是目前發展最快、應用前景最廣且最具生命力的一類化工產品;高分子行業的迅猛發展,急需大量復合型人才。而大多數高校高分子材料專業的人才培養側重在材料的合成等偏理論方面,對高分子材料加工成型為終極產品的工藝環節關注的程度不高。廣西大學化學工程與工藝專業在化工材料加工工藝方面開設了系統的專業課程群,為“高分子材料成型與工藝”課程的設置打下了堅實的理論基礎。然而,廣西大學化學工程與工藝專業沒有開設過高分子物理、高分子化學、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基礎等高分子基礎或專業基礎課程,且該專業作為一個覆蓋范圍廣泛的交叉的專業,開設的專業課程很多,所有的專業課程學時都高度壓縮。在高分子材料理論知識缺乏、課程學時數少、無配套實驗的背景下,本文從教學內容、教學方法、創新能力培養等方面對“高分子材料成型與工藝”課程教學改革進行探索。
一、教材的選用
廣西大學化學化工學院“高分子材料成型與工藝”課程剛開設時,選用的教材是史玉升等編著的《高分子材料成型工藝》,學生通過學習可以掌握高分子材料的制備、性能、成型、評價及應用,全面系統地了解高分子材料成型技術的最新知識。教學過程中,學生反映這本教材的難度太大,因為“高分子材料成型與工藝”是一門專業技術課程,需在完成化工熱力學、化工原理、物理化學、有機化學、無機化學、分析化學、高分子物理和化學、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基礎等基礎理論課和專業基礎課程后,對學生進行綜合訓練。
“高分子材料成型與工藝”課程是在大三第一學期開設的專業課,此時學生已經修完化工熱力學、化工原理、物理化學、有機化學、無機化學、分析化學等基礎理論課,然而基本沒有學過高分子物理、高分子化學、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基礎等專業基礎課,高分子材料方面的基礎較差,加上這本教材講述的理論知識較少,所以學起來較吃力。根據學生的反映,學院及時更換了教材,采用周達飛等主編的《高分子材料成型加工》“九五”重點教材,該教材高度概括了高分子材料的最基礎的知識,對加工成型影響很大的高分子流變學基礎知識進行較全面深入的介紹,全面介紹了高分子材料成型加工最常用的基本工藝,也兼顧了新技術和新方法,難度適中,得到學生好評。
二、教學內容的改革
高分子材料成型技術涉及化學、材料、材料加工、機械等多種學科,“高分子材料成型與工藝”課程是一門專業技術課程,需要廣泛的理論知識基礎?;瘜W工程與工藝專業的學生基本無高分子材料理論基礎知識,學習起來的確難度很大。非高分子材料專業的“高分子材料成型與工藝”課程要以“高分子材料―成型加工―制品性能”這條主線展開教學內容,重點掌握三者的關系,強調成型加工對制品性能的重要性,這是本課程的主題思想,也是高分子材料的工程特征;選用“九五”重?c教材《高分子材料成型加工》,充分利用國內外重要專業期刊了解行業最新動態,不斷更新及補充教學內容,確保教學內容的先進性;在教學內容安排上,以高分子材料成型加工的大工程觀點為著眼點,以寬專業為目標,概況高分子材料理論基礎和概念(詳細的內容指定參考范圍讓學生利用課外時間自學),從高分子材料的加工原理出發,著重對成型加工工藝進行討論。從高分子材料的成型加工的共性出發,對模壓、擠出、注塑及壓延四大成型技術及工藝進行重點講授,然后講授塑料、橡膠及復合材料的成型特點和區別,對于一些新的成型方法,以及教材中未涉及而在一些科技文獻中見報道的新的成型方法及工藝,教師建立了QQ群這樣的交流平臺,并將高分子領域權威的一些微信公眾號分享到平臺上,經常轉發高分子材料國際國內的重要進展到平臺,引導學生關注,激發學生的學習積極性,讓學生以興趣為導向自動組成興趣學習小組的方式進行自學。筆者首先通過課內課外結合強化高分子理論基礎與概念,對成型加工影響最大的流變性在課堂上進行詳細介紹,而其他性能如穩定性、電性能、光性能等材料性能則作為課外學習內容,在有限的學時內,節選核心內容,把高分子材料合成、性能、加工及相互間的影響規律簡要完整地介紹。比如教材中同一種成型方法按不同的應用體系分成很多小結,而教學過程中每種成型工藝僅以一種材料為代表來講,但不同章節會選不同的材料體系來進行,比如講橡膠的壓延,那么注塑可能選塑料,而擠出可能選復合材料,這樣來兼顧各類高分子材料的成型。
三、教學方法的改革
教學方法是影響教學目標是否能夠實現、實現的程度和效率的關鍵。非高分子材料專業的“高分子材料成型與工藝”課程教學存在兩個難點:一是許多內容涉及高分子加工機械、設備結構及操作過程,這要求有實際感性認識和直觀性;二是該課程的理論性和實踐性都很強,如何在教學過程中實現理論與實際的結合,用理論來解釋生產中的實際問題,或以具體實例來說明理論,促使學生真正掌握知識。針對這些問題,“高分子材料成型與工藝”課程在教學過程中對教學方法、教學手段進行了改革。
(一)現代化教學與傳統教學相結合。“高分子材料成型與工藝”課程中許多內容涉及高分子加工機械、設備結構及操作過程,這要求有實際感性認識和直觀性,同時,該課程的理論性和實踐性都很強。筆者根據所選用教材,利用PowerPoint加入聲音、圖像、動畫、視頻等各種多媒體信息,并根據需要設計各種演示效果,將抽象、生澀難懂的知識形象生動地展示給學生,激起學生學習的興趣、吸引他們的注意力,大大加深學生對知識的理解和印象。由于化學化工學院缺乏相應的高分子材料成型教學設備,教學小組聯系外界資源制作了幾個基本成型工藝的微課,同時廣泛收集案例、動畫演示及成型錄像,不斷補充到授課內容中,讓學生對高分子成型工藝及設備等有更直觀的認識,對課件內容進行更新和完善,豐富課堂內容,加大課堂信息量,使學生獲得對高分子材料成型加工的理性和感性雙重認識,使教學達到事半功倍的效果。
同時,教師也要注意吸取傳統教學中講解的優點,將教師的語言、激情和應變能力體現在多媒體教學中,并用眼神、情感、心靈與學生溝通,必要時還要進行板書,讓學生徹底把握一些關鍵問題。
(二)采用“任務驅動”教學法和啟發式互動式教學。與傳統的以教師為主體的“填鴨式”“灌輸式”教學方式不同,筆者在部分知識點的授課中嘗試采用“任務驅動”教學法,從傳統教學的講授、灌輸和教師主宰課堂,轉變為組織和引導;從單純講解轉變為與學生進行適當的交流和探討。筆者在講述“高分子材料配方設計”這一章內容時,并沒有按照書本來進行,而是布置了一道思考題“設計食品袋的配方”,讓學生通過自學課本內容與上網查找相關知識等來完成這一思考題,并在學生完成后讓他們用PPT來展示成果,通過討論的形式與學生探討了配方設計中的一些原則與內容。
啟發式互動式教學強調先讓學生積極思考,再進行適時啟發;教師不僅要加強自身專業素養和知識積累,而且更重要的是建立師生互動的教學過程,并營造良好的課堂教學氛圍,實現教學相長;教師注意自己角色的轉變,良好的學習情境可使學生了解學習任務的必要性和與學習任務相關的學習信息,從而激發學習意愿和濃厚的學習興趣;在教學過程中,對于重要的知識點,通過案例教學,與學生共同分析和討論,啟發學生進行思考,培養學生的創新能力。
1.1授課內容強調基礎性高分子材料與機械類學生通常接觸到的金屬材料在結構、性能、制備工藝等方面有很大的區別。向機械類學生講授高分子材料,主要目的是讓他們對高分子材料有最基本的了解。在短短4學時內,不可能也沒必要將高分子材料相關的全部內容壓縮講授。這就決定了機械工程材料課程中高分子材料部分必須側重于基礎性知識,對于理論性、專業性太強的知識點必須舍棄?;A性內容應當包括高分子材料的基本概念、分類、結構特點及常用工程高分子材料(工程塑料、工程橡膠及工程纖維)的基本力學性能。
1.2授課目標偏向工程性高分子材料不僅可作為結構材料使用,也可以作為功能材料使用。對于非材料類專業的學生,特別是機械類專業的學生,更關心材料的力學性能和應用范圍。因此,在課程內容的安排上,應以與機械工程有關的機械性能為主,給出常用工程高分子材料的基本力學性能指標及適用領域。
1.3授課過程重視學生的先修知識大多數高校的機械工程材料課程以金屬材料為主線,在學習高分子材料之前,學生對金屬材料已經有基本了解。高分子材料與金屬材料之間存在較大差異,例如:高分子材料的聚集態結構以非晶結構為主,而金屬材料則以晶體結構為主;許多高分子材料,特別是橡膠類的高分子材料具有金屬材料所不具備的優良彈性等。學生先修知識的習慣思維在他們學習高分子材料時可能會引起沖突,因此在授課時必須對金屬材料與高分子材料的差異予以考慮。采用與金屬材料對比的方法學習高分子材料,有利于幫助學生澄清概念,更好地掌握高分子材料的知識。
1.4教學方式應具有高效性高分子材料課程涉及的概念繁多,容易混淆,對于機械類學生而言比較抽象,難以理解。在短短的4學時內,要想讓學生盡可能多的掌握高分子材料的相關基本概念,必須摒棄照本宣科或一味講授的教學方式。通過高效的教學方式,充分調動學生的積極性、主動性,引導學生思考,方能達到理想的教學效果。
1.5提供擴展知識的參考書由于高分子材料的性能、結構、制備工藝以及表征與金屬材料和陶瓷材料完全不同,而且目前在機械工程材料中高分子材料部分比例很少。為解決這一矛盾,在章節后面列出了比較系統的高分子材料性能、內容、結構、制備工藝以及表征方面的書籍,以供學生參考。
2高分子材料教學改革
根據以上原則,我們在2013年度的授課過程中對高分子材料的講授進行了調整,具體如下:(1)授課內容及學時安排:高分子材料的基本概念(高分子、單體、鏈節,0.5學時),高分子材料的分類方法(按用途分類,按熱行為分類,按反應類型分類,按主鏈結構分類,0.5學時),高分子材料基本結構(簡單介紹近程結構、遠程結構、聚集態結構的概念,0.5學時)及物理狀態(玻璃態、高彈態和粘流態,0.5學時),典型工程塑料的力學性能和應用(1學時),典型合成橡膠的力學性能和應用(1學時)。(2)重點講授常用工程高分子材料(工程塑料、工程橡膠及工程纖維)的基本力學性能及典型工程高分子材料的適用領域。(3)授課過程中通過列表等方式將高分子材料的相關內容與金屬材料進行對比,一方面避免概念混淆,另一方面突出高分子材料與金屬材料的不同之處。(4)采用啟發式教學模式,通過設問、模擬實驗、舉例、探究等方法引導學生思考;在多媒體課件中,采用豐富的圖片、動畫激發學生學習的積極性和主動性。
3結束語
關鍵詞:機械工程材料 高分子材料 教學改革
Reform and practice on teaching of polymer materials in mechanical engineering materials course
Dong Xufeng, Qi Min, Wang Weiqiang
Dalian university of technology, Dalian, 116024, China
Abstract: In most universities, metal material is the route of mechanical engineering materials course. Polymer materials have been a new type of engineering materials in the recent 50 years. Therefore, it is necessary to increase the proportion of polymer materials and make corresponding reform in the teaching of mechanical engineering materials. In this paper, the reform and practice experience on mechanical engineering materials in Dalian university of technology is introduced. Reforms were made in content, aim, process, method and reference books. The practice results indicated good teaching effect was obtained.
Key words: mechanical engineering materials; polymer materials; teaching reform
機械工程材料課程是面向非材料專業學生開設的介紹材料科學與工程基礎內容的課程,涉及專業包括機械、化工、船舶、汽車、航空航天等。目前大多數機械工程材料課程的講授以金屬材料為主線,內容涵蓋金屬材料的化學成分、組織結構、加工工藝與性能之間的關系等[1,2]。教學目的是讓非材料專業學生了解常用金屬材料的性能、應用范圍和加工工藝,初步掌握金屬材料的選用原則與方法,同時能夠對實際工程中與材料相關的基本問題進行正確分析和處理。
1 高分子材料教學改革原則
20世紀中期以來,大批新型高分子材料的合成拓展了人類使用材料的范圍。與金屬材料相比,高分子材料具有密度小、比強度高、原料豐富、成型簡單、成本低、耐腐蝕等優點。近年來一些性能優異的高分子材料在諸多領域呈現取代傳統鋼、鐵等金屬材料的趨勢,成為機械工程材料中不可忽視的一部分[3]。因此,在機械工程材料課程的教學過程中,須摒棄完全以金屬材料為主體的授課方法,適當增加高分子材料等新型工程材料的比重。因此,我校在2013年對機械工程材料32學時課程的教學計劃進行了調整,將高分子材料部分由之前的2學時增加到4學時,并確定了以下改革原則:
1.1 授課內容強調基礎性
高分子材料與機械類學生通常接觸到的金屬材料在結構、性能、制備工藝等方面有很大的區別。向機械類學生講授高分子材料,主要目的是讓他們對高分子材料有最基本的了解。在短短4學時內,不可能也沒必要將高分子材料相關的全部內容壓縮講授。這就決定了機械工程材料課程中高分子材料部分必須側重于基礎性知識,對于理論性、專業性太強的知識點必須舍棄。基礎性內容應當包括高分子材料的基本概念、分類、結構特點及常用工程高分子材料(工程塑料、工程橡膠及工程纖維)的基本力學性能[4-6]。
1.2 授課目標偏向工程性
高分子材料不僅可作為結構材料使用,也可以作為功能材料使用。對于非材料類專業的學生,特別是機械類專業的學生,更關心材料的力學性能和應用范圍。因此,在課程內容的安排上,應以與機械工程有關的機械性能為主,給出常用工程高分子材料的基本力學性能指標及適用領域。
1.3 授課過程重視學生的先修知識
大多數高校的機械工程材料課程以金屬材料為主線,在學習高分子材料之前,學生對金屬材料已經有基本了解。高分子材料與金屬材料之間存在較大差異,例如:高分子材料的聚集態結構以非晶結構為主,而金屬材料則以晶體結構為主;許多高分子材料,特別是橡膠類的高分子材料具有金屬材料所不具備的優良彈性等。學生先修知識的習慣思維在他們學習高分子材料時可能會引起沖突,因此在授課時必須對金屬材料與高分子材料的差異予以考慮。采用與金屬材料對比的方法學習高分子材料,有利于幫助學生澄清概念,更好地掌握高分子材料的知識。
1.4 教學方式應具有高效性
高分子材料課程涉及的概念繁多,容易混淆,對于機械類學生而言比較抽象,難以理解。在短短的4學時內,要想讓學生盡可能多的掌握高分子材料的相關基本概念,必須摒棄照本宣科或一味講授的教學方式。通過高效的教學方式,充分調動學生的積極性、主動性,引導學生思考,方能達到理想的教學效果。
1.5 提供擴展知識的參考書
由于高分子材料的性能、結構、制備工藝以及表征與金屬材料和陶瓷材料完全不同,而且目前在機械工程材料中高分子材料部分比例很少。為解決這一矛盾,在章節后面列出了比較系統的高分子材料性能、內容、結構、制備工藝以及表征方面的書籍,以供學生參考[7,8]。
2 高分子材料教學改革
根據以上原則,我們在2013年度的授課過程中對高分子材料的講授進行了調整,具體如下:
(1)授課內容及學時安排:高分子材料的基本概念(高分子、單體、鏈節,0.5學時),高分子材料的分類方法(按用途分類,按熱行為分類,按反應類型分類,按主鏈結構分類,0.5學時),高分子材料基本結構(簡單介紹近程結構、遠程結構、聚集態結構的概念,0.5學時)及物理狀態(玻璃態、高彈態和粘流態,0.5學時),典型工程塑料的力學性能和應用(1學時),典型合成橡膠的力學性能和應用(1學時)。
(2)重點講授常用工程高分子材料(工程塑料、工程橡膠及工程纖維)的基本力學性能及典型工程高分子材料的適用領域。
(3)授課過程中通過列表等方式將高分子材料的相關內容與金屬材料進行對比,一方面避免概念混淆,另一方面突出高分子材料與金屬材料的不同之處。
(4)采用啟發式教學模式,通過設問、模擬實驗、舉例、探究等方法引導學生思考;在多媒體課件中,采用豐富的圖片、動畫激發學生學習的積極性和主動性。
3 結束語
通過機械工程材料課程中高分子材料的教學方案改革,學生對這種新型工程材料有了基本且更為全面的了解,他們深刻認識到,高分子材料是機械工程材料領域中不可忽視的分支。
參考文獻
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關鍵詞: 功能高分子材料 課程教學 教學探索
功能高分子材料是建立在高分子化學和高分子物理基礎上,并與物理學、醫學甚至生物學密切聯系的一門綜合性課程,在培養高分子材料專業人才過程中占有重要地位。功能高分子材料課程涉及的領域非常廣泛,涵蓋功能高分子的主體內容,如反應型高分子材料、導電高分子材料、液晶高分子材料、光敏高分子材料、吸附性高分子材料、醫用高分子材料、高分子功能膜材料等。通過本課程的學習可以拓寬學生的知識面,認識高分子學科與相關學科的交叉、滲透,以及相輔相成發展的客觀規律,夯實高分子專業的知識基礎。該課程教學質量的優劣決定了學生能否深入了解功能高分子材料的制備、表征和應用,對培養學生的專業綜合能力非常重要。
我校功能高分子材料課程是在大三的下學期開設,考慮到這個階段的學生面臨考研復習、實習及為未來就業做各種準備等問題,較難靜下心來對課程進行深入學習,而且采用傳統的教學方法已經難以達到滿意的教學效果。針對這些現象,結合我校高分子材料專業的實際教學情況,我們對功能高分子材料課程的教學方式和手段、教學方法、考核體系等進行了探索和改革,以期提高學生的學習興趣和主動性,取得良好的教學效果。
1.講好緒論課,激發學生的學習興趣
功能高分子材料主要研究的是新的制備方法、性能表征、構效關系、應用開發等,其教學內容具有多、雜、廣、深的特點,要使學生在32個學時中,學習并掌握其全部內容確實存在困難。因此,有必要精選授課內容,認真講好緒論課,激發學生的自主學習興趣。我們在緒論課上從功能高分子材料的發展歷史講起,著重介紹課程特點、課程主要內容及學習方法,特別突出學科的新興前沿和不斷完善,說明本課程所涵蓋的研究領域,讓學生認識到該課程的重要地位,明確學習本課程的目的、任務、意義及要求,通過緒論課的學習對本課程產生興趣,從而促使他們積極主動地學習課程,為后續章節的教學奠定基礎。
2.增加新穎和實用的教學內容
功能高分子材料是高分子材料中發展最快的領域,每隔一段時間都有新的研究成果誕生。從事功能高分子材料教學工作的教師更要把握時代脈搏,了解最先進、最前沿的技術,不斷調整、豐富和更新教學內容,利用多媒體教學及時地把最新的功能高分子材料的研究成果介紹給學生,擴大學生的功能高分子材料知識面,增強學習意義。此外,我們還注意課程內容與社會熱點問題相結合,通過學習讓學生了解功能高分子材料在日常生活、軍事、航空航天等領域具有的一些不可替代的作用,加深學生對功能高分子材料實用性的認識。
3.鼓勵學生利用互聯網資源學習
在計算機應用技術高度發達的今天,互聯網上的各種資源取之不盡,名師在線、網絡課堂、精品課程等學習平臺如果不加以利用,實為一種資源浪費。我們在進行課堂教學時,經常鼓勵學生通過互聯網學習,并教會學生利用中國知網、萬方數據庫等查詢學習資料。學生可以在數據庫檢索到自己關注的專業知識,并了解與功能高分子材料相關的最前沿的科研動態。
除此之外,鼓勵學生瀏覽科學網(http://)、小木蟲論壇(http://)等門戶論壇網站,在以高分子材料為主題的論壇社區上提出各種問題,某些會員會給出答案。論壇上的會員可能是專家、學者、教師,甚至是學生,大家集思廣益,從而拓展思路,解決難題。實踐表明,這些是比較有效的方式,能引導學生利用網絡進行學習。
4.互動式教學,讓學生做專題報告
針對功能高分子材料課程涵蓋領域多的特點,從熱門的領域中選擇幾個作為報告題目,把學生分成幾個小組,讓各小組成員通過教材、網絡和圖書館查找資料,寫出報告講稿。而后適當地拿出一部分課堂時間,讓小組代表上臺做“學術報告”,老師也和其他同學一起對所介紹的內容進行提問。這種方式不僅活躍了課堂氣氛,提高了學生的積極性和對功能高分子材料的興趣,而且讓學生由被動聽講變成主動學,自主學習能力得以增強。這種互動式教學提高了學生查閱、整理文獻的能力,增強了學生的團隊合作意識,鍛煉了學生的口頭表達能力。
5.舉辦功能高分子材料知識競賽
功能高分子材料課程的知識內容十分豐富,要求學生掌握的內容較多,在每章內容講授結束時舉辦功能高分子材料知識競賽,是在緊密結合課堂教學的基礎上,考查學生對教材理論知識掌握程度和解決實際問題能力的比賽。競賽設置了獎勵分值的詳細規則,并作為課程考核的一個組成部分,因而能大大調動學生的主觀能動性,起到調動學生學習和掌握專業知識的積極性,提高學生在功能高分子材料領域中運用基礎知識解決實際問題的能力的作用。開展功能高分子材料知識競賽活躍了課程的學習氛圍,有利于提高學生的學習興趣和促進良好學風的形成,是一種有益的教學方式。
6.建立多元化的考核評價體系
傳統的理論課程的綜合成績以期末考試成績為主,這種單一的考評方式存在較多缺陷,不能全面反映學生的真實學習情況。功能高分子材料課程的考核既要考查學生對基礎知識的掌握能力,又要考查學生綜合運用所學知識分析問題和解決問題的能力。在對學生的考核中,總成績的評定采用“平時成績+考試成績”的模式,平時成績占60%,考試成績占40%,更加注重對學生學習過程的評價。平時成績主要考查學生的學習狀況,由出勤率、課堂提問、小組討論、專題報告、知識競賽和完成作業組成。這種多元化的考核評價體系避免了由期末考試決定學習成績的弊端,鼓勵學生端正學習態度,不做考前突擊,不搞死記硬背,有利于學風和考風建設。
7.結語
教學內容、教學方法和考核體系的探索和實踐是教育改革的重要組成部分。授課教師只有努力提高自身知識水平,及時總結教學經驗,不斷學習和嘗試新的教學手段,才能為社會培養出高素質人才。在傳統教學的基礎上,通過增加學習過程的評價,調動學生的學習積極性,培養學生多方面的綜合素質,這方面的教學探索是有益的。但如何更好地提高教學質量和達到良好的教學效果,需要繼續努力、認真思考和完善每一個教學環節,促進自身教學水平的提高,從而為我校的功能高分子材料課程教學作出積極貢獻。
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關鍵詞: 高分子材料 加工助劑 多媒體 案例教學
高分子材料在工業、農業、交通運輸、國防工業、人民生活、醫療衛生等各個領域有廣泛應用,是現代社會中衣、食、住、行、用各個方面不可缺少的材料[1]。高分子材料的成型加工是高分子專業研究的重要主題,相應助劑對提高高分子材料的合成效率、加工性能、使用性能有著至關重要的作用,隨著助劑行業的發展,助劑品種日益繁多[2]。《高分子材料加工助劑》就是面向高職、高教學生開設的一門高分子專業課程,通過多年本門課教學,筆者總結出以下教學方法。
1.講明本課程在高分子專業知識構成中的作用
合成與加工成型是高分子材料專業研究的兩大主題,其中加工成型離不開高分子加工助劑相關專業知識,因為對助劑的品種和性能不了解,成型加工的工藝設計與控制難以進行[3]。助劑在配合塑煉和基本成型過程中起這樣的作用:加工過程中改善聚合物的工藝性能,影響加工條件,提高加工效率;改進制品性能,提高它們的使用價值和壽命。概括起來說,助劑和聚合物是相互依存的關系。聚合物的研究和生產先于助劑,但只有在具備適當助劑和加工技術的條件下,它們才有廣泛的用途。
因此,高分子材料加工助劑是高分子專業知識構成中重要組成部分,本專業學生應形成這樣的概念:從事高分子材料加工成型過程的工藝設計和控制工作離不開高分子材料加工助劑的相關知識。
2.本課程教材的選擇
目前,市面上有不同教材可供教學選擇,針對不同教學對象和教學大綱的具體要求,老師應相應選擇教材。筆者選用方海林主編的《高分子材料加工助劑》,該教材面向本科生教學,通過教材學習,學生對高分子材料加工中常用助劑的概況、作用機理、品種合成、性質及其應用等有全面深入的理解;通過具體工藝及配方學習,認識它們對材料的工藝和性能的影響,具有一定解決實際問題的能力。當然,由于教學過程中課程設定為32學時,老師可根據學生學習興趣適當取舍,如第九章劑、發泡劑、著色劑、發泡劑的講解可以適當縮減一些,而第二章增塑劑內容可以適當補充一些書本以外的知識。
3.本課程的教學方法
3.1多媒體結合板書
信息拓展展示以多媒體為主,重點問題講解以板書為主[4]。對于《高分子材料加工助劑》課程教學,多媒體課件重點在以下三個方面突出應用:(1)當涉及大量信息拓展或者多種形式的直觀展示時,以多媒體為主,如各種助劑的外觀圖片、合成助劑的工藝流程圖、同一類助劑各種典型的化學結構式展示等。(2)對于大量公式推導、文字描述可以通過多媒體方式進行,這樣可以比較準確完整地反映同時節省大量授課時間。板書的引導會帶動學生的思維層層深入,更容易將一個知識點講透。如講熱穩定劑、光穩定劑的作用機理時,通過板書講解與分析,可以引導學生思考,更容易將難點講透。
3.2案例教學法
案例教學法是一項系統工程,需要教師精心創設教學情境,巧妙設置探究問題,引導學生在分析案例中研究問題,從而形成認識、發展能力、升華情感,并借助情境與問題實現教學目標[5]。對于《高分子材料加工助劑》課程教學,工廠已經采用的一些助劑配方設計實例都是鮮活的案例,教師可以在課堂上大量引入配方實例,通過對配方實例的分析,告訴學生各種助劑在配方中起什么作用,在配方設計時遵循什么樣的設計規律,為學生將來從事配方設計打下良好的基礎。
3.3課后在線答疑
現在學生幾乎達到人手一臺電腦,學生對電腦的常用操作基本熟練,特別是一些交流工具,如電子郵件、QQ在線聊天甚至視頻對話等,筆者認為借助互聯網進行學生課后答疑是一種教學輔助方法。學生在課后學習,如在做課后作業時遇到問題,借助電子郵件向老師提問,可以提高學生學習效率。當然,這種答疑方法有待進一步探索,如果老師每天進行大量郵件答疑會增加教學負擔,這時可以采取更靈活的方法如建立QQ群,在指定時間內在線群聊進行答疑等。
4.成績考核與評價
《高分子材料加工助劑》考核可以選用考試、小論文、大作業等方式進行,由于這是一門應用性很強的課程,學生將來運用相關知識時需要很強的主觀能動性。筆者經過多年實踐認為用小論文考核更符合這門課的學習規律,因為寫小論文本身就是學生一個再次學習的過程,這個過程需要查閱比較多的資料,將內容很好地組織,還要形成自己的認識及評價。布置完小論文題目后,一般會提出以下寫作要求:寫作緊扣論文題目、不出現偏題、有學術性;寫作條理清晰,內容安排有序;寫作重點突出;寫作參考資料充分、全面;寫作中能提出自己的觀點、對現代企業管理的認識;寫作字跡清晰、工整,表達流暢,字數3000左右。批改小論文的時候按學生對以上寫作要求的執行情況進行評分。學生最終成績按學校、系部要求進行,結合平時考核和期末考試成績綜合評分。
5.教學效果與評價
通過本課程學習,需要實施培養專業面寬、知識面廣和工程能力強的應用型本科人才這一課程教學目標,絕大部分學生應掌握常用高分子材料加工助劑的作用機理、結構、特點、性能、用量,并具有初步設計聚合物材料配方的能力。從已經畢業的學生反饋看,學習這門課為從事相關工作打下很好的基礎,學生進入工廠后將在比較短的時間內滿足崗位要求,從事聚合物配方設計及工藝設計、控制等工作。
目前,新的高分子材料加工助劑不斷被研發出來,知識更新非常快,而學生的學習方式、學習興趣也有時代特征,如何上好《高分子材料加工助劑》這門課需要不斷探索、持續研究。
參考文獻:
[1]周鵬.高分子材料的發展及應用.科技創新,2015(11):69.
[2]馮嘉春,鄭德,陳鳴才.我國高分子助劑研發現狀及思考.透視,2007(2):33-36.
[3]向明.高分子助劑在聚合物成型加工中的應用研究.年全國高分子學術論文報告會,2007:799.
關鍵詞:功能高分子材料;教學探討;教學方法
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)32-0139-02
一、引言
《功能高分子材料》是材料化學、高分子材料、復合材料和應用化學專業的主干綜合性課程,同時是一門以高分子化學和物理為基礎,與生物學、物理學和醫學等學科都有交叉的交叉學科。隨著科技迅速發展,當前社會領域內對功能高分子的應用更為普遍,因其種類多、內容豐富成為新技術革命中不可或缺的關鍵材料并充斥在人類生活中,這使得《功能高分子材料》課程的教學顯得尤為重要。高分子材料的功能化主要體現在對其組成及結構上的設計,而《功能高分子材料》的教學目的就是讓學生在掌握關于功能高分子材料基本知識的基礎上,可以制備和設計功能高分子材料。因此,提高對《功能高分子材料》課程教學方法的重視,打破傳統的教學方式,對于培養出運用功能高分子材料的高素質優秀人才尤為重要。
二、教學內容和課程特點
《功能高分子材料》是一門專業選修課,同時是一門重要的核心主干課程,不僅要求學生了解并掌握高分子材料的基礎知識,更要求學生具備動手設計和制備有關的功能高分子材料的能力。而這也就要求在功能高分子材料的教學過程中,始終貫穿高分子材料的分子“設計―結構―性能”之間的關系,這往往需要學生運用和掌握大量的高分子化學與高分子物理的基礎知識。
三、目前《功能高分子材料》課程教學現狀與存在的部分問題
首先,功能高分子是一門結構復雜、跨學科性強的專業學科。因此,該門課程在教學內容的選擇上不能拘泥于在傳統模式中選取某一本教材內容進行教授,而是應需要進一步的去完善和提煉綜合各版本的優勢內容,再進行教學內容的選取;其次,晦澀難懂的教學重點是要求學生理解高分子材料是怎樣從組成、結構上進行設計而使材料功能化的,但理論知識往往比較刻板生硬,使得學生學習興趣低下。那么,如何提高學生學習積極性是教學關鍵。傳統的“填鴨式”教學并不適用于這門課程,因為在缺乏以學生興趣作為保障的前提下,我們很難將內容多、更新快、知識點晦澀、難點較多的功能高分子材料這門學科講清楚。因此,教師應充分考慮更新教學手段、教學方法以及考核方式,提高自身專業素養并調動學生積極性來克服這一困境。
四、《功能高分子材料》課程教學改革方法與實踐
1.教材的選定和內容的精講。目前多數學校對于這門課程安排的課時、學時較短,主要集中于學生找工作和考研的大四階段。那么,這就有賴于授課教授前期對課程教學內容的精心設計,更要求教師掌握當代先進的高分子材料的前沿知識和發展進程,不斷更新自我的知識結構,對課程內容進行系統的分析和歸納,突出課程重點,授課時選擇精練重點,深入淺出進行授課,從而解決教學內容多與學時少之間的矛盾。其次,功能高分子是一門相對新興的前沿學科,因此選擇其內容要跟隨時代的發展,不可將陳舊的知識拿來反復陳述,而是要跟上科學步伐不斷更新、充實和完善授課內容,教師應多方面的關注功能高分子材料領域的前沿動態,不斷積累并更新自己的知識量,將先進的學術成果及時應用到平時的教學過程中,使得學生對高分子材料充滿好奇,從而提高學生學習功能高分子的積極性,進而牢固掌握高分子材料的基礎知識。
2.多媒體教學與傳統教學方式相結合。多媒體教學越來越廣泛的應用于現代教學中,相比傳統的板書口述的傳輸途徑,多媒體具有生動形象的圖片和模型、涵蓋的信息更廣、交互性更強的特點,更容易令學生理解和接受教學過程中復雜的知識難點。近些年,越來越多的課程都已經實行多媒體教學,由于功能高分子材料這門課程的新概念多并且涉獵領域廣,引入多媒體輔助教育將更有利于學生直觀感受有關功能高分子設計的實例,尤其是教師可利用各種軟件、網絡資源和視頻,生動地展示各種原理模型,把抽象枯燥的功能高分子材料課程變得更加具象、具體,以此調動學生的各種感官、啟發學生思考,從而激發學生參與到功能高分子學習中來的興趣,加強學生對高分子材料中的教學難點的理解和掌握。然而任何事物都是具有兩面性的,不能過分依賴多媒體教學,在教學過程中,對于某些特別重要的理論公式的學習和推導,通過多媒體教學難以使學生在較短的時間內完全理解,這時教師就應該采用傳統的板書教學方式,通過板書并逐漸講解過程使得學生能夠慢慢理解,加強學生的記憶。總之,多種教學方法有機的結合才能達到完美的理想效果。
3.強化理論與實踐緊密結合,培養創新性思維。教師在傳授功能高分子材料的理論知識的同時應開設與此課程相關的開放實踐課程,如開放性的設計實驗。在教師指導下,學生自己動手設計、操作并最終提交實驗結果,在整個實驗操作中不僅需要現實性的應用學到的理論知識,還可以鍛煉學生的自主創新能力。這種自己動手操作設計實驗的方式不僅培養了學生的動手能力,更加深了學生對所學知識的理解;還可以帶學生去功能高分子材料的工廠參觀,切身感受理論結合實際的生產過程,開闊學生的視野,教學實踐相結合使得教學成果更為顯著。
4.從生活實際出發,激發學生學習動力。教師在教學活動中介紹功能高分子材料的時候,可以以生活中的實際例子或新聞報道中的最新科技進展為例子,讓學生認識到功能高分子材料的重要性,同時讓學生對最新的研究成果有所了解,從而提高學生們對科學研究的興趣。例如,教師可以以環保問題為切入點,介紹對于廢水、廢氣處理方面的功能高分子材料;在講解導電高分子材料時,可以用“諾貝爾化學獎科學貢獻―導電聚乙炔發現”的案例切入;在講電致發光功能高分子材料時,可以先從熟悉的智能計算機談起,慢慢講解其屏幕發光機理和應用機制;講解吸波材料時,教師則可以從各國隱身戰斗機的發展入手,從材料的特殊功能入手,再慢慢引出高分子材料的不足之處,從而引導學生主動思考、發掘原因,引導學生獲取解決問題的方法,感受到成功的樂趣增進自信,提高學習功能高分子的學習動機??傊?,要讓學生在學習中建立起功能高分子材料與現實生活的緊密聯系,感受到功能高分子學習在未來職業和社會生活中的作用。
5.教學手段多樣化,增強教與學的互動性。采取多種教學手段并用,增強互動性教學在功能高分子材料這門學科中是非常重要的,尤其是教與學的互動性,在一定程度上可以促進學生的學習興趣,在互動中得到對知識的理解和掌握。在互動性教學中,教師可以提出一些問題并適當的給學生安排一些課下查閱資料的任務,鍛煉學生的文獻檢索能力,并能在文獻中了解和掌握更為前沿的學科知識;更可以放手安排讓學生在講臺上講授,這樣不僅可以促進學生對知識的掌握,還可以鍛煉學生的膽量和演講能力。此外,還可以鼓勵學生撰寫一些功能高分子材料相關的綜述性論文,在培養學生論文寫作能力的同時也對功能高分子材料領域有一個廣博的認知??偟膩碚f,互動模式可以督促學生主動對知識進行獲取,增強學習的效果。
6.科研與教學相融合,以科研促進教學。在功能高分子材料教學過程中,應將教學和科研有機的結合起來??蒲薪虒W一體化不但能夠提高教師水平,把握前沿的功能高分子材料的知識,更能豐富關于功能高分子材料的教學內容,為學生營造濃郁的學術氛圍,提高學生的科研素養和創新能力,進而全面提高關于功能高分子材料的教學質量。
7.改革考核方式,端正學習態度。學生的考核情況是反應教學效果的標準,教師應該隨時注意自己的教學效果,隨時做好查漏補缺的工作,并積極調整教學方式以達到預期的教學效果。傳統的考核方式主要是通過考試成績來評價這門課的教學效果,而在這種情況下,學生往往是陣前磨槍,突擊復習,這種瞬時記憶導致學生知識點很快被忘卻。因此,改革考核方式變得尤為重要。首先,重視課堂表現力和出勤率,培養學生上課的紀律性和交流思考能力,該方面要占總成績的30%;其次,要注重課堂報告和文獻檢索能力,從而鍛煉學生檢索資料、撰寫報告以及演講能力,并占總成績的20%;再次,為了培養學生理論聯系實踐的創新性思維能力,那么設計性試驗和課后作業要占總成績的20%;最后就是考查學生對概念、原理、性能以及實驗設計方案的掌握,占總成績的30%。這種全新的考核方式能夠有效促進學生素質的提高,使得分數不再是衡量學生的標準,對功能高分子材料課程教學效果的提升起到了重要的作用。
五、結語
在隨著科技的發展,功能高分子材料科學也在飛速發展,這就要求高分子專業的人才的素質也要與時俱進。因此,在功能高分子材料的課程教學過程中,教師要不斷提升自身素質,并及時掌握高分子材料研究的前沿內容,系統歸納課程內容,改變教學觀念運用多重教學手段,采用理論與實踐結合的教學思路,培養學生獨立思考、解決問題的能力,調動學生自主性和積極性,為該科研領域不斷輸送優秀人才。
參考文獻:
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關鍵詞:高分子材料;加工;形態控制
一、引言
高分子材料的性能與大分子的化學與鏈結構有著密切的關聯,且材料形態也是重要影響因素之一。聚合物氛圍結晶、取向等幾種形態,多相聚合物擇優擴相形態。聚合物制品形態的形成源自于加工中復雜的溫度場與外力場作用。由此可見,關于加工過程中高分子材料形態控制具有重要的研究意義。
二、我國高分子材料加工中形態控制研究現狀
高分子材料形態與物理力學性能之間的關聯十分緊密,這也是高分子材料的重點研究課題。相較于其他材料,高分子材料具有非常復雜的形態,具體表現為高分子鏈的拓撲結構、共聚構型以及剛柔性非常復雜,在分子設計與結構調整中,可以對一些合成方法加以運用;其次,在高分子長鏈結構的影響下,其熔體的粘彈性非常突出;此外,高分子具有非常寬的弛豫時間,就是受到很小的應變作用,其產生的非線也會非常強烈。
對于聚合物的成型過程而言,在非等溫場、不同強度的剪切與拉伸場的影響之下,就分子尺度而言,其大分子鏈會發生一系列化學反應;就納米與亞微米尺度而言,大分子會有結晶與取向現象發生,如此一來就會有超分子結構的形成;而根據亞微米與微米尺度,多相聚合物會有不同相形態的形成,甚至會出現一些缺陷。而這些形態的影響因素非常廣泛,例如加工中的外場強弱、作用頻率、作用方式以及時間等。然而,現階段關于這些問題的研究雖然有所深入,但相應的理論體系尚未成熟。此外,隨著新聚合物的開發不斷深入,在高分子材料加工中涌現出越來越多的成型加工方法,顯然這使聚合物加工中的形態控制成為了一個長期的研究課題,對于高分子物理領域的發展無疑有著重要的影響。
在我國,關于新材料的研究起步以跟蹤模仿為主,在知識產權與創新理論方面有所欠缺,并且基礎研究與技術推廣的通暢性也有待提升。其次,相關人員并不重視傳統材料的升級與優化,很多高性能材料品種對進口的依賴性依然較強。再者,材料成型與加工設備也沒有得到應有的關注,與一些發達國家相比,我國材料研究與整體發展依然存在諸多不足,顯然這與國民經濟與設備的發展需求不相適應。
聚合物的性能取決于形態,因此,在高分子材料領域中,聚合物形態與性能關系的研究一直以來都受到高度重視,然而在實踐中,我們在二者之間的結合方面的研究上依然有所欠缺,具體可以從以下幾個方面得到體現:
第一,在剪切速率與剪切應力非常低的情況下,聚合物共混物相形態的演化研究不斷深入,然而在實踐中,一些主要聚合物成型加工的剪切速率主要在10?~104s-1范圍內,顯而易見,相關研究成果對實際生產的指導作用依然有所欠缺。
第二,基于不同條件的不同特性聚合物,其共混物形態發展與演化研究依然是主要研究內容,而形態與性能關系的研究依然有所欠缺。
第三,在加工過程中,受到部分特殊外場的作用,聚合物凝聚態結構與相形態結構的研究有待深入。
截至今日,在聚合物及其復合物的成型加工中,就算成型設備與工藝條件屬于常規,在外場作用下,人們依然沒有徹底了解結構形態受到的影響,僅僅對一些粗略的定性關系有所認識,甚至有的推斷還是錯誤的。以雙螺桿擠出過程為例,人們僅對不同螺桿原件組合下外力場作用的不同會改變溫度場,進而對產品產量、外觀與內在性能產生影響這一規律有所了解。然而這一影響的具體方式卻沒有清楚的認識,業界研究人員也無法制定出定量的指導方案。在管材生產中,不管是落錘沖擊不達標,還是縱向收縮產生波動,都沒有搞清楚原因,也無法拿出改進方案,大部分情況下都是憑借經驗進行處理。因此,現階段很多成型設備與工藝控制的效果是否取得理想效果,我們依然難以準確判定。
一直以來,關于生產實踐中的問題研究一直沒有得到基礎工作研究人員的關注。在成型設備與工藝技術的研究與開發中,相關規劃也缺乏系統性?,F階段,我國塑料制品年產量超過了2200萬噸,塑料機械工業取得了迅猛發展。然而在很多企業生產實踐中,整個效率與質量依然有待提升,產生的能耗也沒有得到有效控制。鑒于此,高分子材料成型加工將會成為未來高分子材料領域的研究重點,必須將側重點放在高分子材料制品的研究上來,而不是過分的關注材料這一因素,只有如此,才能夠提高高分子材料志制品質量。
三、高分子材料加工中形態控制的研究趨勢
第一,基于常規的成型設備條件,聚合物及其復合物典型制品成型或型材生產在成型加工時,在設備與工藝條件改變的情況下,其形成的外場會有所差異,進而發生相應變化,例如塑化、結晶、賦型以及流動等,這些變化會改變制品形態、結構以及性能。
第二,極端的加工條件極端會改變聚合物及其復合物的形態結構變化規律,例如結晶結構、晶體大小等,在這類條件下,還需要盡可能對大尺寸高分子晶體的制備進行探究。
第三,在對新外場條件的分析、推斷以及設定之下,通過對聚合物及其復合物結構形態與性能受到的影響研究,才能夠圍繞新的成型方法或具有特殊性能的高分子材料的制備進行探索,進而實現高分子材料性能的改善,并將節能性、經濟性等方面的優勢充分發揮出來。
四、結束語
總而言之,在未來工業領域的發展中,高分子材料的應用具有重要意義,而高分子材料加工中的形態控制則成為發展高分子技術的關鍵。作為相關研究人員,必須結合高分子材料加工中的形態控制研究與實踐中存在的問題,采取相應的改進與優化對策,提高高分子加工整體水平,如此才能夠從真正意義上推動我國高分子材料加工領域的進步。
參考文獻:
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