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关键词:高分子材料;高分子化学;实验教学
高分子化学实验是高分子化学课程教学的一种最有效的实践教学形式,它可以帮助和促进学生课堂理论知识的学习与消化,建立和巩固高分子化学基本概念和理论,获取高分子化学知识,培养科学素质和操作技能。我国著名化学家戴安邦指出:“只传授化学知识和技术的化学教育是片面的,全面的化学教育要求既传授化学知识和技巧,又训练科学方法与思维,还培养科学精神和品德,学生在化学实验中是学习的主体,在教师指导下进行实验,训练用实验解决化学问题,使各项智力皆得到发展”。这番话指出了开设化学实验课的深刻内涵和重要价值。2004年国家教育部颁布的《普通高等学校本科教学工作水平评估方案》在评估指标的二级指标“实践教学”中,从“实践教学内容与体系,综合性、设计性实验课的比例及效果,实验室开放”三个方面明确了实践教学改革和发展的方向。近几年高校的化学类实验教学改革取得了令人瞩目的成果。高分子材料科学与工程专业是很多高校在近年来新开设的专业,在实验教学与改革方面的成果积累较少,尤其高分子化学实验教学采用陈旧的教学内容和教学方法依然居多。通过调研发现,目前国内高校高分子材料科学与工程专业的高分子化学实验教学依然不同程度地存在一些问题。
夜上海论坛 一、高分子化学实验教学现状剖析
夜上海论坛 1.实验教学体系和内容欠争理
夜上海论坛 多数的实验教学附属于理论教学,没有单独设课和单独考核,实验课时相对较少虽然有些高校高分子化学实验已经独立设课,但仅作为考查课。实验教学内容中传统的、陈旧的实验较多,而体现现代科学技术发展成果的实验很少认知性、验证性实验所占的比理偏高,培养学生创新能力的综合性、设计性、应用性和创新性的实验偏少,而且实验环节偏重于理论,突出高分子材料应用性特点的实验太少,不利于培养学生的工程观念。
2.实验教学方法单一
夜上海论坛 学生按照实验讲义预习,然后进实验室。实验前教师把实验目的、实验原理、仪器使用方法、测试方法、实验步骤和数据记录表格及数据处理方法等进行详细的集中讲解。学生只需按教师指导的过程按部就班或者依照讲义“照方抓药”,就可以完成一个实验。一部分学生糊里糊涂地来到实验室,只动手不动脑地完成实验,然后又迷迷糊糊地离开实验室。实验的现象和结果没有给他们留下太深的印象,对学生观察能力、分析问题和解决问题的能力以及创新意识的培养都很不够。这种统一模式、统一要求、齐步走的教学方法,一方面造成了学生对教师的过分依赖,另一方面抑制了学生个性思维的发展和创新能力的培养。
3.实验嫩学手段落后
在现代信息技术迅速发展的今天,虽然网络技术、多媒体技术等现代教学技术在理论教学中得到了普遍应用,但虚拟、仿真等实验技术手段未能在实验教学中推广应用。这样对于一些耗费过高、时间过长、毒性过大、危险性过高的实验,只能最低限度地开设,且开设过程中费用大和危险性高,导致学生对此类重要实验缺乏足够的认知和感受的机会。
二、新教学模块的实践性探索与成效
夜上海论坛 针对目前国内高校高分子材料科学与工程专业高分子化学实验教学中存在的一些问题,借鉴其他化学实验教学改革的优秀成果,提出了基础技能实验、综合设计实验、研究创新型实验的三个高分子化学实验教学模块体系,并在每个模块中结合常熟理工学院教师的科研成果引入_些新的实验教学内容,采用开放式实验教学方法。通过实验教学实践发现新的体系和教学方法在培养学生的创新意识和工程实践能力方面起到了较好的效果。
1.基础技能实验教学模块
基础技能实验模块构建的目的着重建立高分子化学实验与相关基础理论知识之间的有机联系。培养学生的实验安全意识、清洁卫生习惯和严谨的实验态度。训练学生掌握熟练规范的实验操作技能和技巧,为后续的实验教学模块的实施打下良好的基础。
基础技能实验模块的教学内容设计在课时总量的40%~50%为宜,课时数约30学时,开设8~10个实验。教学内容设计涉及到高分子化学反应机理,如自由基、阴离子,阳离子等连锁反应机理,缩聚、基团转移聚合等逐步反应机理,开环聚合反应机理等。在实验实施方法方面涉及到本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合、熔融缩聚、界面缩聚等。如设计膨胀计发测定苯乙烯本体聚合动力学实验,让学生直观感受到了诱导期概念、聚合过程体积减小的现象以及聚合物溶液的粘性特征等非常重要的高分子化学理论知识。设计过硫酸钾引发甲基丙烯酸甲酯自乳化聚合实验,除让学生明确了乳液聚合的基本原理外,还了解到了聚合物大分子链端基的重要作用。设计己二酰氯和己二胺界面缩聚实验,让学生深入理解了界面缩聚的概念和聚合物的可纺成纤性能等主要高分子知识。通过设计一些自由基、阴离子、阳离子等连锁反应机理的实验,使学生进一步掌握了活性中心的概念,同时在实验过程中认知了这些引发剂的活性、安全使用和贮存事项。
2.综合设计实验教学模块
综合设计实验教学模块旨在培养学生较强的实际动手能力,自主设计和分析解决问题的能力。本实验模块是实验教学的较高层次,注重学生实验的自主设计性和综合性。
夜上海论坛 教学内容设计在课时总量的20%~25%为宜,课时数约15学时,开设2~3个实验。本教学模块的特点之一是实验内容的综合性,可以将同一门课的几个实验,或者是几门课的实验组合在一起,形成一个大实验。本教学模块的特点之二是实验方案的灵活性和设计性,侧重培养学生的自主实验和学习的意识和良好习惯。例如关于高分子合成实验先确定好采用的聚合机理和聚合方法,在原材料配方组成、引发剂种类及用量、合成温度等工艺条件方面给出一个大致的框架,然后让学生在所给的框架内进行自行设计和实施实验。譬如悬浮法制备聚苯乙烯珠粒实验,水的用量范围为苯乙烯质量的100%~200%、分散剂为磷酸钙或聚乙烯醇两种、引发剂过氧化二苯甲酰用量为苯乙烯质量的0.2%~1.0%、反应温度设定在75℃~85℃范围等。学生通过自行设计的方案实施实验获得了不同的实验结果,通过对不同组之间实验结果的综合分析,找到了影响悬浮法制备聚苯乙烯珠粒的一些因素,激发了学生动手实验的兴趣,发挥了学生自主实验和学习的主观能动性。
3.研究创新实验教学模块
设置研究创新实验教学模块培养学生的科研和创新意识、提高学生的综合素质和应用开发能力,为实现培养高质量的应用型人才的教育目标提供重要的教学内容实体支撑。
本实验模块是实验教学的最高层次,注重学生实验的独立自主陛、综合性、应用性和创新性,教学内容设计在课时总量的20%~25%为宜,课时数约15学时,开设2~3个实验。本实验教学模块的特点之一是实验项目的独立自主性和综合性。也就是说确定好实验项目之后,让学生在实验教师指导下独立自主地进行实验项目方案的调研、设计、实施和结果分析。本实验教学模块的特点之二是实验项目的应用性和创新性,所拟定实验项目必须关联生产实践中的聚合物产品,充分体现实验项目的应用性。实验项目设计主要针对这些高分子产品生产实践中存在的共性问题和关键问题的解决来进行设计。通过研究创新实验的实施,发现学生学习积极性很高,乐此不疲,为培养学生创新意识和展示高分子化学实验的应用性特征提供了最佳学习平台,尤其是开发一些联系生活实际的应用型实验,可使学生亲身感受到高分子化学实验的实用价值,能强烈激发学生的创造动机。此外,研究创新实验往往需要多名学生共同完成,有利于培养学生的团队合作精神。例如,聚氨酯绝缘漆的制备及性能测定实验,每个学生做一个实验配方,每5名学生一组,5名学生的实验结果综合在一起可以得出高分子树脂配方组成与漆膜性能之间的关系曲线,以及固化条件与漆膜性能之间的关系曲线。在实验过程中,5名学生要共同安排实验方案,尽量保持操作的一致性,最后得出的结果要呈规律性变化。如果有一名学生操作有误,这个实验点就会落在规律性以外,影响其他学生对实验现象的观察。因此,实施研究创新实验项目对教师也提出了更高要求。在每次实验前,教师要指导学生拟定方案,并对可能出现的实验现象和各种影响因素进行分析,实验过程中,又有多种意外的实验现象出现,这势必要求师生共同分析和讨论造成这些现象的原因,帮助学生透过现象深刻理解事物的本质。这样做需要教师有相当的知识储备量,并且要求教师也不断进取,充分体现了教学相长的教育理念。
三、结论
夜上海论坛 基础技能实验、综合设计实验、研究创新实验+教学模块教学的实践证明教学效果显著,特别对提高学生综合实践能力、激发学生理论课学习兴趣、培养学生创新意识和应用开发技能取得了预期效果。基础技能实验模块的教学效果主要体现在实验现象与相关基础理论知识之间的有机联系,高分子化学实验操作技能和技巧的掌握和规范。综合设计实验的教学效果主要体现在学生自主设计和分析解决问题的能力培养。研究创新实验的教学效果主要体现在学生科研和创新意识的建立,以及学生团队意识和应用开发能力的培养。
参考文献:
[1]李晓,等_高分子化工方向专业的课程体系设计[j].化工高等教育,200i,(1):50-52.
[2]谢安邦高等教育学[m].北京:高等教育出版社,1999.3
夜上海论坛 [3]杨通,范新会.王正品材料类专业实验课程体系的改革[j],实验室研究与探索,2004,23(10):71-80.
夜上海论坛 [4]虞立宏,王静爱,葛岳静,本科生科学研究项目实施特色[j]中国大学教学,2004,(8):20-21.
夜上海论坛 [5]王雅珍,等,微型高分子化学实验研究[j]化学教育,2001,22(1):47-48.
夜上海论坛 关键词:高分子化学及工艺学,教学改革,职业教育,学习兴趣培养
夜上海论坛 随着教育改革的深入与发展,中等职业教育正经受着巨大的冲击,尤其是高校的扩大招生,普高热的持续升温,致使中专招生出现滑坡,学生质量急剧下降。其中一部分学生基础较差,自卑心理强,缺乏足够的学习兴趣与信心。这一切给教学造成了很大的困难。面对无法选择适合教育的学生,只能选择适合学生的教育,笔者在高分子化学及工艺学教学中,正视教育对象的入学基础,以“求新、求变、求异”为原则,以“精选内容、淡化推导、加强应用、突出能力”为宗旨,进行了一系列的教学改革。
一、结合教学知识点进行环境与人文教育渗透
任何一个学科的发展史都是科学与人文紧密结合、共同发展的历史,通过学科发展史教育渗透人文教育不但能激发学生学习兴趣,同时还能达到教书育人的目的。笔者在高分子科学发展史的教学中,通过我国解放前后高分子学科及工业发展情况的对比比较来教育学生树立爱国精神。通过学科发展史上杰出科学家的感人事迹进行人文精神教育。如介绍高分子科学始祖---Staudinger的大分子学说以及科学史上有关高分子的概念的争论,加强学生对高分子概念的学习兴趣,同时通过科学家对真理的弃而不舍的追求精神感染学生,激发学生的学习热情。再比如介绍2000年高分子科学界诺贝尔得主白川英树等科学家在科学探索中的合作精神,让学生明白当今世界科技发展之快,社会更需要懂得合作精神的人才,借此培养学生的团结协作意识。这样的事例还很多,这儿就不一一列举了。
再者就是密切结合教学知识点进行环境教育渗透。比如结合废旧高分子材料回收利用的教学,笔者补充介绍了高分子材料废弃物的利用至少有两个基本意义,其一是解决环境污染问题,保护人类赖以生存的唯一的地球;其二是充分利用自然资源。高分子合成材料的单体主要来自石油。与其他自然资源一样,从长远看石油等资源不会“取之不尽,用之不竭”。人们必须采取积极手段,不仅必要而且可能做到“变废为宝”。在教学中结合废旧高分子材料资源利用问题,导入环境保护意识,导入生态平衡观点,导入可持续发展思想是培养学生环境意识的重要环节。免费论文。针对环境教育渗透笔者专门撰写有论文详细介绍如何与教学紧密结合,这里也就不再多废笔墨。
教学实践证明,结合教学知识点进行环境与人文教育渗透,不仅起到了教书育人的作用,还对培养学生的学习兴趣起到很好的推进作用。
夜上海论坛 二、 对课程内容进行归纳和调整
为保证在规定的学时内完成教学任务,除采用多媒体方式授课以外,还对目前教材中的内容进行归纳和调整。
夜上海论坛 首先是绪论部分,“绪论”,说白了,就是每门课的开场白,俗话说:“王婆卖瓜,自卖自夸”。这种“吹嘘”是必要的,关键在于怎样在“第一次课”中把它吹响、吹好,以便把学生的注意力、学习精力抓过来。调动起学生的学习兴趣。心理学研究表明,学生的学习成绩与学习兴趣水平有显著相关。高水平的学习兴趣,产生较大的学习动力,使学生积极朝向学习活动,为取得优异成绩创造条件。而优异的学习成绩又可提高学生的学习兴趣,在学习活动中产生积极愉快的情绪体验。学习兴趣与学习成绩是相互影响的。在教学活动中,教育者要注意培养学生的学习兴趣,使学生成绩与学习兴趣互为促进,达成良性循环。我们正处于e时代,信息来源广,如何唤起学生对课程内容的兴趣并投入时间和注意力,值得授课者思量,而笔者以为仅有丰富的内容是不够的。心理学家皮亚杰强调,在教育中应特别重视兴趣的诱发,因为认识是一种主动积极的不间断的建构活动,不断建构自己的智力与思维能力。教育的目标之一就是使学生能够去主动自发地学习,就必须创设情景和条件,诱发学生的学习兴趣,激发起求知欲和好奇心。因此,在绪论教学中,在选择教育内容上要挑选有代表性的、新颖的材料。于是笔者将教材中的绪论与第六章聚合物结构与性能的内容进行了整合,绪论课只介绍学生认识高分子与高分子材料和高分子科学发展概况,让学生对生活中的大量高分子材料有感性的认识,而将绪论中有关聚合物的基本概念、高分子链的形态结构等理论性知识与第六章的聚合物的结构与性能整合在一起作为第一章高分子基础知识进行介绍。在高分子基础知识学习章节中安排了高分子科学术语及基本概念(包括单体、高分子链的相关术语、高分子链形态的相关术语、重复单元、结构单元、单体单元、聚合度、分子量及分子量分布、聚合物结构式及聚合反应方程式的书写规范等内容)、聚合物结构与性能(主要介绍聚合物的结构层次、聚合物的宏观状态以及聚合物结构与性能的关系)以及聚合物形成反应与聚合实施方法等内容。免费论文。从而达到从感性认识上升到理性认识,从生活中来,又回到实践中去,使学生感到学得实在,学有实用。免费论文。
夜上海论坛 其次是聚合反应部分,在讲授时以聚合反应机理为主线安排各项内容,先讲连锁聚合的典型代表自由基聚合,再对比介绍逐步聚合,主要是自由基聚合与线型缩聚的对比,最后介绍聚合物的化学反应。在聚合反应教学中,有许多基本概念、原理相似或相关;许多种类聚合物的结构、性质、制法、用途也相似或相关,在学习中容易混淆。通过引导学生对这些易混淆的知识进行比较归纳,同中求异,异中求同,就能使知识的理解更准确、更全面、更深刻。同时为了节省教学时间,达到职业教育“够用、实用、会用”的要求还减去一些理论推导工作,增加一些应用知识的介绍,与生活中所了解到的大量高分子材料品种对上号。比如,在高分子的分子量控制,动力学方程的建立等章节中多处出现一些类似的数学推导,在课堂上进行讲解需要大量课时。通过多年的实践,把详细的数学推导以参考文献的方式介绍给学生让有兴趣的、数理基础好的学生去自修。这不仅满足对丰富的高分子化学理论知识内容的要求,也满足了学有余力的学生需求,同时,这对鼓励自学、培养学习的能力和素质也是有益的。
最后是工艺部分,这部分在于红军编写的教材中是两章的内容,一章为合成工艺,一章是加工工艺。在具体教学中为了节省学时数,笔者也进行了适度的增减和调整。在教学中抓住四种聚合方法和典型的产品进行教学,比如介绍本体聚合方法,接着就介绍乙烯高压气相本体聚合及其加工应用,以此为代表说明塑料的加工;介绍溶液聚合方法后笔者删减了教材中丁二烯的配位溶液聚合,而是增加了醋酸乙烯酯溶液聚合并醇解、再缩醛化制维尼纶的工艺,借此说明纤维的加工。再就是采用比较对比的方法介绍悬浮聚合和乳液聚合,以丁苯橡胶的生产为例说明橡胶的合成和加工工艺。教学实践证明,将原本两章的内容变为一章进行组织教学,即节省教学时数,又具体形象,使学生易于接受。
三、 采用多媒体授课
制作与教材配套的电子教案及课件,已在2002和2003级学生中试用,这样不仅可以节约大量板书的时间,而且电子课件能做到图文并茂、生动直观,大大丰富了课程的信息量,从而提高了学生的学习兴趣和注意力,使学生积极主动地获取知识。电子课件除信息量大、形象、直观、准确外,可以根据需要随时切换到化工生产现场,既延伸了课堂又增强了课堂说服力,使同学们真切地感受到理论来源于实际,又对实际有明确指导意义,认识到知识的价值和意义,因而对创新充满激情。
夜上海论坛 四、 增加教学的实验环节,建立一套合理的实验教学考核方法
夜上海论坛 高分子实验是《高分子化学及工艺学》课程的重要组成部分。它不仅是为了强化所学的理论知识,更重要的是通过实验可以训练学生科学实验的方法和技能;培养学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力。因此,尽管教学学时数和实验条件有限,笔者仍创设条件开设了有机玻璃、酚醛树脂、尿醛树脂、乙酸乙烯酯乳液聚合及聚乙烯醇缩甲醛--胶水的制备实验。通过实验让学生比较两大类型的聚合反应的特点,感悟高分子化学反应的特征,比空洞的理论说教效果好得多。在课程实验过程中,还可利用操作间隙与同学们讨论相关原理、技术、知识、经验和安全等方面的问题,及时、有意义地了解学生对知识掌握的兴趣,准确地把握学生在理论联系实际、动手能力和创造性思维方面的能力,有的放矢地去指出他们的不足之处。
夜上海论坛 为了避免实验设备有限,一部分学生赶马混骡,还建立了一套合理的实验教学考核方法,把实验考核安排在各类实验中进行,着重考查学生基本操作与基本技能训练的效果,考核学生掌握知识和运用知识能力以及观察分析和判断实验现象的能力,具体做法可从以下四方面考核学生的实验成绩:实验预习(15% )。要求学生在实验前认真作好预习报告,了解和掌握实验原理、步骤和注意事项;实验前提问口试(15% )。及时检测学生预习实验情况,不合格不予准许实验;实验操作(40%)。要求在教师的指导下,能正确地使用仪器,正确地掌握实验操作基本技术;实验报告(20 )。要求学生做完实验后,对实验数据进行认真处理,解释实验现象,并对相关实验的思考题进行认真回答;实验作风、卫生、纪律(10 )。要求实验过程中保持安静、专心实验。其中实验报告除了考查学生所写实验报告的规范性外,还着重考查了学生的分析讨论部分。看学生能否联系已经学过的理论和已掌握的知识技能,对实验结果、实验条件、实验的方法和技术等做出综合性的分析评价。对于有独特见解或有创新思维学生的实验报告,将给予“综合分析讨论附加分”,加以鼓励;而对于分析讨论一般的报告,则不建议给予高分。实践表明,这种考核方法能有效地促进学生认真对待实验的每个环节,从而使学生的各项实验技能得到更有效的训练和提高,还有利于培养学生认真、严谨、实事求是的科学态度。这些措施也有利于学生的观察能力、独立思考能力、综合分析能力和创新思维能力的提高。同时也有利于教师全面、客观、合理地评价学生的实验成绩。
参考文献:
夜上海论坛 1.张其锦. 非本专业的“高分子化学”教学中的几点体会 [J]. 教育与现代化,1995(3):28-31
夜上海论坛 2.冉蓉,丁泽扬,潘固平,王跃川.轻化工程专业的“高分子化学'课程教学改革[J]. 皮革科学与工程, 2004,14(1):52-54
夜上海论坛 3.王香梅,张丽华. 关于《高分子物理》课程教学的思考 [J].华北工学院学报(社科版),2003,19(1):42-44
4.韩冬冰、王慧敏. 高分子材料概论 [M].北京: 中国石化出版社, 2003年
5.于红军. 高分子化学及工艺学 [M].北京: 化学工业出版社, 2000年
夜上海论坛 关键词:高分子化学及工艺学,教学改革,职业教育,学习兴趣培养
随着教育改革的深入与发展,中等职业教育正经受着巨大的冲击,尤其是高校的扩大招生,普高热的持续升温,致使中专招生出现滑坡,学生质量急剧下降。其中一部分学生基础较差,自卑心理强,缺乏足够的学习兴趣与信心。这一切给教学造成了很大的困难。面对无法选择适合教育的学生,只能选择适合学生的教育,笔者在高分子化学及工艺学教学中,正视教育对象的入学基础,以“求新、求变、求异”为原则,以“精选内容、淡化推导、加强应用、突出能力”为宗旨,进行了一系列的教学改革。
一、结合教学知识点进行环境与人文教育渗透
任何一个学科的发展史都是科学与人文紧密结合、共同发展的历史,通过学科发展史教育渗透人文教育不但能激发学生学习兴趣,同时还能达到教书育人的目的。笔者在高分子科学发展史的教学中,通过我国解放前后高分子学科及工业发展情况的对比比较来教育学生树立爱国精神。通过学科发展史上杰出科学家的感人事迹进行人文精神教育。如介绍高分子科学始祖---Staudinger的大分子学说以及科学史上有关高分子的概念的争论,加强学生对高分子概念的学习兴趣,同时通过科学家对真理的弃而不舍的追求精神感染学生,激发学生的学习热情。再比如介绍2000年高分子科学界诺贝尔得主白川英树等科学家在科学探索中的合作精神,让学生明白当今世界科技发展之快,社会更需要懂得合作精神的人才,借此培养学生的团结协作意识。这样的事例还很多,这儿就不一一列举了。
再者就是密切结合教学知识点进行环境教育渗透。比如结合废旧高分子材料回收利用的教学,笔者补充介绍了高分子材料废弃物的利用至少有两个基本意义,其一是解决环境污染问题,保护人类赖以生存的唯一的地球;其二是充分利用自然资源。高分子合成材料的单体主要来自石油。与其他自然资源一样,从长远看石油等资源不会“取之不尽,用之不竭”。人们必须采取积极手段,不仅必要而且可能做到“变废为宝”。在教学中结合废旧高分子材料资源利用问题,导入环境保护意识,导入生态平衡观点,导入可持续发展思想是培养学生环境意识的重要环节。免费论文。针对环境教育渗透笔者专门撰写有论文详细介绍如何与教学紧密结合,这里也就不再多废笔墨。
教学实践证明,结合教学知识点进行环境与人文教育渗透,不仅起到了教书育人的作用,还对培养学生的学习兴趣起到很好的推进作用。
二、 对课程内容进行归纳和调整
夜上海论坛 为保证在规定的学时内完成教学任务,除采用多媒体方式授课以外,还对目前教材中的内容进行归纳和调整。
夜上海论坛 首先是绪论部分,“绪论”,说白了,就是每门课的开场白,俗话说:“王婆卖瓜,自卖自夸”。这种“吹嘘”是必要的,关键在于怎样在“第一次课”中把它吹响、吹好,以便把学生的注意力、学习精力抓过来。调动起学生的学习兴趣。心理学研究表明,学生的学习成绩与学习兴趣水平有显著相关。高水平的学习兴趣,产生较大的学习动力,使学生积极朝向学习活动,为取得优异成绩创造条件。而优异的学习成绩又可提高学生的学习兴趣,在学习活动中产生积极愉快的情绪体验。学习兴趣与学习成绩是相互影响的。在教学活动中,教育者要注意培养学生的学习兴趣,使学生成绩与学习兴趣互为促进,达成良性循环。我们正处于e时代,信息来源广,如何唤起学生对课程内容的兴趣并投入时间和注意力,值得授课者思量,而笔者以为仅有丰富的内容是不够的。心理学家皮亚杰强调,在教育中应特别重视兴趣的诱发,因为认识是一种主动积极的不间断的建构活动,不断建构自己的智力与思维能力。教育的目标之一就是使学生能够去主动自发地学习,就必须创设情景和条件,诱发学生的学习兴趣,激发起求知欲和好奇心。因此,在绪论教学中,在选择教育内容上要挑选有代表性的、新颖的材料。于是笔者将教材中的绪论与第六章聚合物结构与性能的内容进行了整合,绪论课只介绍学生认识高分子与高分子材料和高分子科学发展概况,让学生对生活中的大量高分子材料有感性的认识,而将绪论中有关聚合物的基本概念、高分子链的形态结构等理论性知识与第六章的聚合物的结构与性能整合在一起作为第一章高分子基础知识进行介绍。在高分子基础知识学习章节中安排了高分子科学术语及基本概念(包括单体、高分子链的相关术语、高分子链形态的相关术语、重复单元、结构单元、单体单元、聚合度、分子量及分子量分布、聚合物结构式及聚合反应方程式的书写规范等内容)、聚合物结构与性能(主要介绍聚合物的结构层次、聚合物的宏观状态以及聚合物结构与性能的关系)以及聚合物形成反应与聚合实施方法等内容。免费论文。从而达到从感性认识上升到理性认识,从生活中来,又回到实践中去,使学生感到学得实在,学有实用。免费论文。
夜上海论坛 其次是聚合反应部分,在讲授时以聚合反应机理为主线安排各项内容,先讲连锁聚合的典型代表自由基聚合,再对比介绍逐步聚合,主要是自由基聚合与线型缩聚的对比,最后介绍聚合物的化学反应。在聚合反应教学中,有许多基本概念、原理相似或相关;许多种类聚合物的结构、性质、制法、用途也相似或相关,在学习中容易混淆。通过引导学生对这些易混淆的知识进行比较归纳,同中求异,异中求同,就能使知识的理解更准确、更全面、更深刻。同时为了节省教学时间,达到职业教育“够用、实用、会用”的要求还减去一些理论推导工作,增加一些应用知识的介绍,与生活中所了解到的大量高分子材料品种对上号。比如,在高分子的分子量控制,动力学方程的建立等章节中多处出现一些类似的数学推导,在课堂上进行讲解需要大量课时。通过多年的实践,把详细的数学推导以参考文献的方式介绍给学生让有兴趣的、数理基础好的学生去自修。这不仅满足对丰富的高分子化学理论知识内容的要求,也满足了学有余力的学生需求,同时,这对鼓励自学、培养学习的能力和素质也是有益的。
最后是工艺部分,这部分在于红军编写的教材中是两章的内容,一章为合成工艺,一章是加工工艺。在具体教学中为了节省学时数,笔者也进行了适度的增减和调整。在教学中抓住四种聚合方法和典型的产品进行教学,比如介绍本体聚合方法,接着就介绍乙烯高压气相本体聚合及其加工应用,以此为代表说明塑料的加工;介绍溶液聚合方法后笔者删减了教材中丁二烯的配位溶液聚合,而是增加了醋酸乙烯酯溶液聚合并醇解、再缩醛化制维尼纶的工艺,借此说明纤维的加工。再就是采用比较对比的方法介绍悬浮聚合和乳液聚合,以丁苯橡胶的生产为例说明橡胶的合成和加工工艺。教学实践证明,将原本两章的内容变为一章进行组织教学,即节省教学时数,又具体形象,使学生易于接受。
三、 采用多媒体授课
夜上海论坛 制作与教材配套的电子教案及课件,已在2002和2003级学生中试用,这样不仅可以节约大量板书的时间,而且电子课件能做到图文并茂、生动直观,大大丰富了课程的信息量,从而提高了学生的学习兴趣和注意力,使学生积极主动地获取知识。电子课件除信息量大、形象、直观、准确外,可以根据需要随时切换到化工生产现场,既延伸了课堂又增强了课堂说服力,使同学们真切地感受到理论来源于实际,又对实际有明确指导意义,认识到知识的价值和意义,因而对创新充满激情。
四、 增加教学的实验环节,建立一套合理的实验教学考核方法
夜上海论坛 高分子实验是《高分子化学及工艺学》课程的重要组成部分。它不仅是为了强化所学的理论知识,更重要的是通过实验可以训练学生科学实验的方法和技能;培养学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力。因此,尽管教学学时数和实验条件有限,笔者仍创设条件开设了有机玻璃、酚醛树脂、尿醛树脂、乙酸乙烯酯乳液聚合及聚乙烯醇缩甲醛--胶水的制备实验。通过实验让学生比较两大类型的聚合反应的特点,感悟高分子化学反应的特征,比空洞的理论说教效果好得多。在课程实验过程中,还可利用操作间隙与同学们讨论相关原理、技术、知识、经验和安全等方面的问题,及时、有意义地了解学生对知识掌握的兴趣,准确地把握学生在理论联系实际、动手能力和创造性思维方面的能力,有的放矢地去指出他们的不足之处。
为了避免实验设备有限,一部分学生赶马混骡,还建立了一套合理的实验教学考核方法,把实验考核安排在各类实验中进行,着重考查学生基本操作与基本技能训练的效果,考核学生掌握知识和运用知识能力以及观察分析和判断实验现象的能力,具体做法可从以下四方面考核学生的实验成绩:实验预习(15% )。要求学生在实验前认真作好预习报告,了解和掌握实验原理、步骤和注意事项;实验前提问口试(15% )。及时检测学生预习实验情况,不合格不予准许实验;实验操作(40%)。要求在教师的指导下,能正确地使用仪器,正确地掌握实验操作基本技术;实验报告(20 )。要求学生做完实验后,对实验数据进行认真处理,解释实验现象,并对相关实验的思考题进行认真回答;实验作风、卫生、纪律(10 )。要求实验过程中保持安静、专心实验。其中实验报告除了考查学生所写实验报告的规范性外,还着重考查了学生的分析讨论部分。看学生能否联系已经学过的理论和已掌握的知识技能,对实验结果、实验条件、实验的方法和技术等做出综合性的分析评价。对于有独特见解或有创新思维学生的实验报告,将给予“综合分析讨论附加分”,加以鼓励;而对于分析讨论一般的报告,则不建议给予高分。实践表明,这种考核方法能有效地促进学生认真对待实验的每个环节,从而使学生的各项实验技能得到更有效的训练和提高,还有利于培养学生认真、严谨、实事求是的科学态度。这些措施也有利于学生的观察能力、独立思考能力、综合分析能力和创新思维能力的提高。同时也有利于教师全面、客观、合理地评价学生的实验成绩。
参考文献:
1.张其锦. 非本专业的“高分子化学”教学中的几点体会 [J]. 教育与现代化,1995(3):28-31
夜上海论坛 2.冉蓉,丁泽扬,潘固平,王跃川.轻化工程专业的“高分子化学'课程教学改革[J]. 皮革科学与工程, 2004,14(1):52-54
3.王香梅,张丽华. 关于《高分子物理》课程教学的思考 [J].华北工学院学报(社科版),2003,19(1):42-44
4.韩冬冰、王慧敏. 高分子材料概论 [M].北京: 中国石化出版社, 2003年
5.于红军. 高分子化学及工艺学 [M].北京: 化学工业出版社, 2000年
【关键词】高分子化学灌浆材料;混凝土;防渗堵漏;
高分子化学灌浆材料作为新的工程技术,可将浆液注入需要工程需要修补的位置,浆液发生化学反应后,转变为高度聚合物,从而起到加固作用,使整个工程融为一体,避免发生渗水、漏水等不良现象。灌浆材料自身具有显著特点,能够起到很好的堵漏效果,因此应用领域十分广泛,比如隧道开凿、大坝加固以及混凝土缺陷修复等工程。高分子灌浆材料的应用,提高了各种工程的建筑质量,可有效避免质量事故的发生。本文通过高分子化学灌浆材料具有的特征,对防渗堵漏工程采用的化学灌浆材料和工艺进行了简单介绍,并举例说明此技术的防渗堵漏效果。
一、简述高分子化学灌浆材料的特点
夜上海论坛 化学灌浆材料按照用途、目的,主要有两种,类型,一种是补强固结灌浆材料,比如甲基丙烯酸酯类和环氧树脂类都属于补强固结型的灌浆材料;另一种是防渗堵漏灌浆材料,比如木质素类和丙烯酰胺类都属于防渗堵漏类型的灌浆材料。化学灌浆材料具有比较明显的特点,如较好的可灌性、粘度地,防水性能显著,充填严密,渗透能力较强,灌浆材料固结之后具有很强的硬度,能自由调节固化时间,确保灌浆能够顺利完成。
夜上海论坛 二、混凝土防渗堵漏工程常用的化学灌浆材料及工艺流程
夜上海论坛 1、混凝土防渗堵漏工程的常用化学灌浆材料
1.1中化-798灌浆材料
夜上海论坛 目前,环氧-糠醛-丙酮体系在混凝土建筑中得到了广泛应用,主要目的便是加固、补强。稀释剂用量的不断增加,在一定程度上降低了灌浆材料的固结性能,从而对灌浆质量带来较大影响。在中化-798灌浆材料的组成基础上,辅的加上YDS复合增强剂以及改性剂D,可以使羧基化合物被活化,从而和环氧树脂发生固化反应。
夜上海论坛 1.2聚氨酯类灌浆材料
夜上海论坛 聚氨酯灌浆材料具有防渗堵漏、加固的作用,其突出特点是能够与水在任何条件下进行反应、固化,其固结体有多种形态,如延伸性强的橡胶体、硬性好的塑胶体等。聚氨酯灌浆材料的优势很明显,比如材料活性比较大,固结体强度大以及弹性好等,因此被广泛应用在各个领域。按照溶剂不同,可将其分为两类:一类是油溶性聚氨酯,由于其固结体抗压强度科达到10MPa,渗透系数十分高,因此常被用在防渗堵漏或者地基加固工程中。另一类是水溶性聚氨酯,其渗透力强,包水量大,可用于堵涌水、地表防护等。
夜上海论坛 1.3丙烯酰胺灌浆材料
即丙凝,此灌浆材料浆液粘度不大,在凝胶前粘度处于恒值;具有很强的渗透性,能融入0.1mm以内的裂缝中;具有很好的可变性及弹性;凝胶体的抗渗能力很强,渗透系数达到10-10cm/s,抗压强度比较低,对材料配方的要求比较小;可以按照工程需求,对其凝结时间进行自由控制,适用于含水工程当中,发挥防渗堵漏的作用。
1.4单宁类灌浆材料
单宁类灌浆材料的主剂是凝缩烤剂,溶剂为水。单宁类灌浆材料的舌渗透性较高,可根据实际情况调整固化时间,凝胶体制作方便、无毒,且性质较稳定。固结强度最高可达18.5MPa,不仅可以起到防渗堵漏的效果,还能够补强、加固。
2、混凝土防渗堵漏工程的工艺流程
防渗堵漏工程采用高分子化学灌浆材料的工艺流程较多,比如现场缺陷调查、凿缝、清理缝隙、布孔埋管、封缝、灌浆以及封闭浆孔。
①调查现场情况。化学灌浆开始之前,工作人员要对现场情况进行仔细调查,对地质条件、裂缝原因、渗漏情况等要有足够的了解,在获得足够资料的情况下,再开始施工。将裂缝附近的渗漏水清理干净,干燥之后对裂缝的具体资料进行测量,便于施工等尺或。采用钢尺或者其他工具对裂缝宽度进行仔细测量,用钢丝或者放大镜对裂缝深度进行精确测量。当裂缝处于混凝土结构的重要位置时,要钻孔取样,在室内试验之后确定裂缝的走向、深度。如果地质条件比较复杂,则需要钻孔电视、超声波以及钻孔摄像等技术获取所需资料。②开凿裂缝。清理裂缝周边的砂浆,然后将裂缝处理为U型槽,深度值要根据实际情况而定,一般在4~9cm之间;根据漏水混凝土数量的实际情况确定宽度,通常情况下在4cm左右。③清理缝隙。清除干净槽内的残留物,使槽内环境保持干燥,尽量避免残留杂物或者有水。④布孔、埋管。布置注浆孔于裂缝的两边,将长度适中的注浆管预埋在布置注浆孔的位置,布置注浆孔时,其数量多少要符合裂缝越宽、间距越大的原则,每条缝至少有2个注浆孔。⑤封闭裂缝。注浆管填埋好以后,再用水泥水玻璃混合浆液浸入缝隙,保证其没有空隙,最后用混凝土砂浆把裂缝顶部抹平,确保其不会漏水。⑥浇灌浆液。正式操作之前,要将灌浆材料的性能调整到最佳状态,然后用注浆泵将其灌到裂缝内部。⑦封闭注浆孔。灌浆完成后,切除多余的注浆管,修正其表面。
等防渗堵漏工程结束之后,要对施工质量进行全面检查。比如表观检查法,在工程完成后,对灌浆位置进行查看,确定其补灌混凝土结构符合要求,从而确定补灌质量。也可采用盖帽灌溉法,注浆管埋好18h后,在注浆管头上盖上胶管套并固定住,观察两边是否存在漏水现象,就可以准确判断封缝的质量。
三、高分子化学灌浆材料在混凝土防渗堵漏工程的应用
夜上海论坛 1、高分子化学灌浆材料在某地铁防渗堵漏工程中的应用
夜上海论坛 2012年,某地铁管理处对7.4km的洞体渗漏情况进行了仔细调查,其中42处存在渗漏情况,漏水严重的位置达到15处。受到地铁隧道严重渗漏水情况的影响,地铁运行环境不断恶化,钢轨锈蚀严重,轨道和地面的绝缘值降低,导致信号传送逐渐失效,对行车安全带来很大的威胁。因此,某地铁管理处和有关专家对此情况进行了分析研究,选择氰凝和丙凝作为主要灌浆材料,对裂缝位置进行了有效处理,从而保证了地铁列车的安全运行。具体施工工艺为:用真空泵吸除渗漏水,以降低裂缝部位的水压值,然后将裂缝开凿为U型槽,按照操作流程预埋注浆管,最后用水泥砂浆抹平U型槽。由于地铁是地下工程,灌浆时要注意通风。
夜上海论坛 2、高分子化学灌浆材料在某大坝坝基中应用
低渗透介质灌浆理论在实践中取得了很大进展,中化-798灌浆材料可以充分渗透泥化夹层。某大坝坝基进行灌浆操作时,选择了中化-798,它可以渗透K值在10-6~10-8cm/s之间的软弱夹层,固结之后,软弱夹层的硬度有很大提高,十分坚硬,压缩强度最大为33.4MPa,而变形模量最高可以达到120GPa,在保证灌浆质量的同时还能够节省工程投资。
四、结束语
夜上海论坛 高分子化学灌浆材料不仅方便、简单,还能够起到很好的防渗堵漏、补强、加固的作用。在防渗堵漏工程中采用的防渗堵漏材料虽然有很好的水溶性,但其强度较差;补强固结材料虽然有很大的强度,但水溶性又难以满足要求,因此根据工程需要,采用多种材料,可发挥其各自的优势,为工程质量服务。
参考文献:
[1]程鉴基,程鉴添,程文汉.化学灌浆在混凝土防渗堵漏工程中的综合应用[J].探矿工程-岩土钻掘工程.2011(02).
夜上海论坛 关键词:高分子化学与物理;教学改革;科学研究;创新能力培养
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)43-0083-02
夜上海论坛 一、《高分子化学与物理》课程特点
经过高分子科学与技术的快速发展,高分子的理论发展与应用已经渗透到物理学、化学、材料学、生物学等各个学科与领域,具有鲜明的学科交叉特色。高分子化学与物理的研究成果已经进入了我们日常生活的每个方面[1-6]。作为一门多学科交叉、实用性很强的学科,高分子对各个工业部门和科技领域的渗透作用已成为不争的事实,所以在现行中国高等教育的本科专业中,如化学、应用化学、材料化学、材料物理、复合材料、轻化工程、包装工程、纺织工程、生物工程和环境工程等许多非高分子专业都将高分子相关知识作为必修课和选修课。
非本专业《高分子化学与物理》教学的侧重点在于阐述现代高分子科学已成熟的基本概念、基本知识、基本原理和基本测试方法,对涉及高分子科学研究前沿的理论、测试方法以及高分子的新产品介绍等内容点到为止,该课程的学习为轻化工程专业学生开启了一扇通往高分子科学的窗户,引导学生了解高分子化学在高分子学科中的地位,通晓课程的主要研究对象和研究内容,为后续专业基础课的学习和高分子在染整中的应用奠定基础[1,2]。通过多年的教学实践证实,对于轻化工程专业(染整方向)的本科生来说,《高分子化学与物理》课程教学呈现以下几方面的特点。
夜上海论坛 (一)基础课程,衔接不够
对于轻化工程专业(染整方向)的本科生,高分子的学习显得尤为重要,一方面后续课程(如《纤维化学与物理》、《染整工艺原理》和《染料化学》等)的学习必须以高分子为学科背景,另一方面大学生的生产实习、创新学分实验、创新训练计划和本科毕业论文等实践性环节的开展也必须要有高分子基础,因此为了让染整方向的本科生了解和掌握高分子的基本理论知识和应用,开设了《高分子化学与物理》学科平台课程。该课程的学习必须以《有机化学》、《物理化学》和《无机化学》的课程学习为基础,但江南大学轻化工程专业将《高分子化学与物理》课程设置在大二下学期,《物理化学》等课程也在此学期开设,因此课程开设时间过早,缺乏基础课程的知识,建议在大三上学期开设,以期获得较好的教学效果。
(二)内容多、学时少,课时紧张
《高分子化学与物理》课程主要包括高分子化学和高分子物理两个部分,其中高分子化学部分包括高分子科学的发展历史、发展趋势,基本概念、分类与命名、基本原理、高分子合成反应与方法等,涉及逐步聚合、自由基聚合、离子聚合、配位聚合和共聚合等;高分子物理部分则侧重于高分子的结构(如链结构、聚集态结构等)、分子运动、力学状态与转变,物理性能等。对于高分子专业的本科阶段,通常会开设《高分子化学》和《高分子物理》两门课程,分别在32至48学时不等;而对于轻化工程专业,只开设了《高分子化学与物理》一门课程,48学时,相对来说内容多、课时少。在这样的情况下,教学活动的有效开展、课程体系的完善、讲授内容的连贯与取舍等都显得非常重要,对任课老师是一种不小的挑战。
(三)注重理论,缺乏实践
夜上海论坛 《高分子化学与物理》是一门以实验为基础的自然科学,但轻化工程专业只开设理论学习课程,没有相关实验课程。为了使学生能够更好地掌握课程学习内容,同时培养学生的动手能力和分析、解决问题能力,提高学生的实验技能,相应的实验课程的开设显得非常迫切,能够让所学知识与理论在实验中得到验证,注重理论与实践的结合,让学生从最初的原料出发,选择合适的聚合方法与聚合反应,得到在实际生活中真正用得上的高分子产品。
夜上海论坛 二、教学改革举措
针对轻化工程专业《高分子化学与物理》的课程特点,结合本校的实际情况,要求学生在理解基本概念和掌握基础理论的基础上能够了解高分子的应用,重点培养他们的实践与创新能力,作者经过几年的教学实践和摸索,总结了几点教学改革举措。
(一)规划本科培养方案,合理调整课程设置
目前我校轻化工程专业的课程设置还存在一定的问题,建议对本科培养方案进行修改,在《高分子化学与物理》授课前完成《有机化学》、《物理化学》和《无机化学》等基础课程的学习,这样才能提高学生的学习效率,增强他们的学习兴趣,便于更好地掌握相关理论与知识。
(二)多媒体资源课件与传统板书有效结合
夜上海论坛 多媒体课件具有丰富表现力、良好交互性和极大共享性等特点,它可以将枯燥乏味的理论知识直观化和形象化,能够充分调动和发挥学生学习的积极性和主动性。但在运用多媒体教学的同时也出现了诸如教师几乎不写板书,学生不记笔记等问题,严重影响了教与学的质量。建议对任课教师的教学大纲、考核方式、教学难点与重点等相关教学文件进行监督,要求授课过程中课件放映与传统板书相结合,将学生上课情况、学生主动参与积极性、平时作业等与学生的最终成绩挂钩,进行综合评定。
(三)增设实验课程,提高学生实践能力
夜上海论坛 《高分子化学与物理》是一门理论与实践相结合的课程,实验课是对理论课学习的有效补充,通过直观的现象和结果验证理论学习的真实性,帮助学生理解所学理论知识,因此实验课的教学显得尤为重要,建议在轻化工程专业开设实验课程,但涉及的实验众多,要求任课老师充分考虑实验的可操作性、重复性和可行性等方面,认真编写实验讲义。此外,学校和学院应重视实验室配套设施建设,突破实验教学完全依附于理论课程教学的传统框架,增加启发式实验和创新性实验所占比例额,注重验证性实验、启发式实验和创新性实验有效结合,开动学生的思维,发挥学生的潜质,提高学生的创新意识。
(四)理论联系实际,注重启发式教学
《高分子化学与物理》是一门相对来说比较抽象、枯燥的课程,但它也是一门应用性很强的课程,高分子材料用途广泛,遍及现代社会生活中衣、食、住、行、用等各个方面,因而在课程讲授时注重理论联系实际,将抽象的概论、理论与实际应用有机结合,将对课堂教学效果起到重要的促进作用。
三、创新能力的培养
(一)培养方案中开设新生研讨课和专业导论课
为了提高学生对专业的认同感以及学生的学习兴趣和热情,可以尝试在本科培养方案中针对大学新生开设新生研讨课和专业导论课,以趣味讲座和座谈的方式进行专业介绍,了解专业背景,告知学生轻化工程这个专业是以化学与高分子为学科背景的,加强学科平台课程的学习至关重要。
夜上海论坛 (二)实施学生双导师制
全面推进学生双导师制是确保创新型人才培养的重要手段,企业导师和校内导师组成课程小组,共同确定课程教学大纲、教学内容、教材及承担教学任务,使专业理论课程与行业实际需求紧密结合。
(三)强化实验课程学习和创新能力培养
实验课程采用自主设计实验,在实验大纲的规范下完成实验要求,将验证性实验、启发式实验和创新性实验有机结合。在国家大学生创新创业计划项目、江苏省大学生创新创业计划项目和江南大学大学生创新训练计划项目等资助下,实现学生创新训练的全参与和全覆盖,指导教师从选题开始就应该注重基础理论知识在创新实验中的应用,达到学以致用的目标。
(四)强化学生的毕业论文(设计)指导
毕业论文(设计)是学生毕业离校前最后一个实践性环节,也是所学基础理论知识得到充分应用的关键环节,因此可以从课题的选择、采取的技术路线、拟采用的研究方法和达到的预期目标等方面进行合理规划与设计,充分发挥学生所学知识与理论的应用,提升学生运用知识的综合能力,强化学生的专业基础。同时,轻化工程专业的毕业生中从事与高分子相关行业的人数众多,学科交叉特色鲜明,为学生的出国深造、攻读研究生和就业奠定坚实的高分子基础。
四、结语
根据国内外行业需求和自身特色,通过教学改革与实践,围绕复合型、创新型染整专业技术人才的培养目标,通过理论与实践相结合、教学和科研相结合、校内与校外相结合、科学素养与人文情怀相结合的人才培养模式,注重理论知识的传授与学生创新能力的培养相结合,全面提高和调动学生的学习积极性和学习兴趣,为学生的学习与工作奠定坚实的基础。
参考文献:
[1]徐晓冬.非高分子专业《高分子化学与物理》教学中的几点体会[J].高分子通报,2010,(5):74-78.
夜上海论坛 [2]刘兆丽,曹亚峰,谭凤芝,李沅.非高分子专业高分子化学与物理教学的几点探索[J].科教导刊,2013,(1):82-83.
夜上海论坛 [3]喻湘华,鄢国平,李亮,吴江渝,郭庆中,曾小平.高分子化学与高分子物理课程教学改革与探索[J].化工时刊,2011,25(3):68-70.
夜上海论坛 [4]胡建设,周爱娟,王宏光.高分子化学与物理实验教学探索与实践[J].高分子通报,2010,(5):70-73.
夜上海论坛 关键词:教学―科研一体化;实践能力;创新精神
夜上海论坛 中图分类号:G647 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)15-0008-02
一、引言
夜上海论坛 高校本科实验教学是巩固理论知识、培养创新意识和高素质工程技术人员的重要环节,然而传统实验项目多以基础教学为主,即使是和专业知识最为紧密相关的专业综合实验等实践内容也仅涉及到基础的实验操作、简单合成方法和成形工艺实验,学生完全不能触及本专业发展的各个领域,更无法拓展对本专业深层次、系统地了解。实验教学缺乏引导性,无法激发学生自主探索和创新意识。为了改变实验教学现状,各个高校开展了对实验室教学模式的改革和探索,并取得了一定的成效[1-4]。
本校高分子材料与工程专业经过几十年地发展,已形成了相对稳定的科研团队,如生物医用高分子材料、光电高分子材料、3D打印材料、凝胶高分子材料等,引领着本专业的不同发展领域。如何在公共实验室资源有限的条件下,按照学校发展和人才培养的总体需求,将科研项目和科研室纳入本科实验教学环节中,建立教学―科研一体化的综合实验室教学管理体系,以科研带动教学,使大学生都能涉及本专业发展的各个领域,了解本专业最新发展动态,从而激发潜能和创新精神的培养,是解决实验教学最积极有效的途径。
二、存在的问题分析
1.教学内容设置缺乏引导性、自主性和创新性。由于实验室建设的滞后性,高校本科教学中设置的实验多以基础性和验证性为主。传统实验项目的设置总是选取固定的几个实践操作项目让学生进行实际操作,实验内容局限且简单[5-7]。传统实验教学内容缺乏引导性、自主性和创新性的培养,因此将本专业各科研实验室研究项目纳入到本科实验教学,是目前迫在眉睫的事情。
2.实验室设置缺乏系统规划。由于缺乏统一规划,目前大部分高校的公共实验室和专业教师的科研室相对分散,科研室相对独立,大部分本科生很少接触到教师的科研项目和科研实验室,无法触及专业精密仪器和设备及专业发展的前沿领域。将科研实验室纳入到本科教学中,依据科研项目设计综合性、设计性、探索性等可行的教学实验项目,提高科研实验室专业精密仪器和设备利用率,提高学生对本专业研究领域的认识,从而引导学生的创新意识。因此,系统规划基础教学实验室和科研室的布局,起到了优势互补和综合利用的最佳效果[8]。
3.实验教学缺乏有效的管理和考查机制。目前,实验实践教学以学分制作为对学生的考查机制,学生按照规定时间参加安排的实验教学环节,并完成实验指定的内容即可获得学分。实验教师往往在实验前安排好所有的实验细节,学生被动的按要求做完实验,既没有对实验内容做相关了解,也没有进行前期的查阅资料等准备工作,更无法谈及探索和创新精神。无需思考和挑战的实验考查机制无法达到自主性和创新性的培养。
夜上海论坛 三、解决措施
1.建立教学―科研一体化的综合实验室。本着以科研带动教学、教学和科研相互促进的理念,并结合本专业的研究领域采用统筹的思想规划教学和科研实验室的安排,形成教学和科研室的有利结合。学校正在筹划整体搬迁事宜,新的实验大楼已准备就绪,借搬迁的好时机系统筹建和规划的教学―科研一体化的综合实验室如图1所示。公共实验室和科研室设置在同一区域,既方便教师科研实验时高效利用公共实验室资源,又利于学生对专业研究领域的认识和了解,也解决了科研室科研项目转化为实验教学项目提供的容纳空间。
2.建立教学―科研一体化实践项目计划。科研项目纳入本科实践环节,应制订完善的科研教学实践项目计划:(1)对科研项目纳入教学环节的实践教学内容要进行科学的论证和认定,重点考察实验目的的明确性、实验装备的利用性、实验效果的显著性、能力培养的递进性和激发创新意识的能动性,尤其要考察是否代表本领域最精简、核心和是否具有完整系统性的引导项目。(2)科研教学实践项目申请,鼓励专业教师及其研究生对研究领域的科研项目进行提炼,制订适合本科教学的实验项目,对实验目的、方案、可行性和创新性等进行充分论证,由院学术委员会审核通过后进行实施。(3)根据科研项目的变化积极更新实验项目。国家级、省级等纵向和校企联合的横向科研项目代表当前该学科发展的最新方向和社会的最新需求,应根据在研的科研项目及时更新科研教学实验项目。
3.完善实验室实践教学监督、管理和考核评价体系。一方面,对纳入到教学实践中的高校科研室进行考核和绩效评估,促进实验室管理体制及运行机制改革;另一方面,强化对学生能力的培养,必须整改对学生实验环节的考查机制。完善教学―科研综合实验室实践教学监督、管理和考核评价体系,应从以下三方面入手。(1)实验室实践教学监督、管理和考核体系的设计。①学校应建立合理、高效的激励机制,鼓励科研实力强的专业教师将科研项目成果浓缩为实验项目,应用于本科教学;②教务管理人员制订教学监督、管理措施,切实落实科研项目在实验教学中的实施和运行;③制订出合理的考核体系和奖励措施,实施平时常规检查与年终考核相结合的绩效评估机制。(2)科研教师的考核与绩效评估。①为了激励科研教师向本科教学的倾斜力度,把实验室建设与教师的科研方向结合起来,与实验室绩效评估结果结合起来,绩效高的研究室加大投入力度;②为了鼓励专业教师科研成果为本科实践教学服务,学校除了在工作量上考虑专业教师本科实践教学方面付出的诙外,把此项工作作为职称评审的重要方面。(3)学生实验环节的考查机制。科研实验项目对学生的综合素质要求较高,需制订合理的考查机制才能够充分调动学生的积极性。学生实验环节的考查包括前期准备、实验进展和实验完成情况三个部分。前期准备方面的考核包括对实验目的的认知、实验方案设计、实验准备等;实验进展情况方面的考核包括分析问题和解决问题的能力;实验完成方面的考查包括对实验结果的分析和处理、实验报告的撰写等。分别从实验前期准备报告、实验进展报告、实验结果报告和实验室制定的成绩考核办法四个方面进行成绩考核。
夜上海论坛 四、结语
夜上海论坛 高校科研项目和科研实验室纳入本科实践教学环节,在提升大学生实践创新能力素质培养的同时,也给实验室科学规划和实验室教学管理带来了新的问题。专业教师、教务管理人员和实验管理部门必须对教学―科研一体化综合实验室教学管理体系进行积极探索,充分整合教学、科研资源,加强科研成果向日常教学的渗透,实现实践教学质量的提高。
参考文献:
[1]贺建武,麻朋友,陈斌,等.地方高校教学型实验室开放管理存在问题及对策[J].实验室研究与探索,2014,33(4):240-242.
夜上海论坛 [2]皮之军,李建海,于敏,等.开放式实验教学模式的研究与探索[J].实验技术与管理,2010,5(27).
[3]宋国利,盖功琪,苏冬妹.开放式实验教学模式的研究与实践[J].实验室研究与探索,2010,2(29):240-242.
夜上海论坛 [4]邓小青.普通高校实验室全面开放而要解决的三大问题[J].实验技术与管理,2015,32(9):226-229.
夜上海论坛 [5]武晓峰,高晓杰.高校实验室建设发展报告[M].北京:清华大学出版社,2014.
夜上海论坛 [6]何晋渐,徐静波.高校实验室资源共享机制的探索与研究[J].实验室科学,2010,13(6):132-135.
高分子材料加工涉及的通常是高分子材料成型加工方法,化工原理课程也是海南大学(以下简称“我校”)高分子材料与工程专业的一门专业基础课。学生在初学化工原理时可能感觉与高分子加工技术相差较大,对将来专业知识没有直接帮助,学习的积极性与主动性均难以充分调动,甚至还易产生消极抵触的情绪。因此,在课程刚开始的绪论这一章的教学中在介绍什么是化学工业过程时笔者不以教材里的传统化工加工为例,而是详举高分子行业中运用化工原理知识进行材料加工处理的实例,提前介绍一些高分子材料加工的方法,拉近学生与传统化工加工技术的距离,让学生理解高分子加工的一些操作与传统化工类的操作间的异同点,以便消除同学们内心的疑惑,指明高分子材料加工专业的同学学习化工原理知识的必要性。如天然橡胶的初加工是海南(以下简称“我省”)省的特色产业也是我校高分子材料专业的一个重要方向。从天然橡胶树上采割的胶乳经过一系列的处理得到干胶产品(如图所示)。在这个过程中干燥、浓缩、压片等操作与传统化工生产中的相关的单元操作一样,所用的基本原理相同,设备基本通用。高分子材料如聚乙烯的合成中乙烯气体在常压常温下,加压输送合成前的加热升温操作及反应后产物的分离与传统化工专业的流体输送原理及加热原理是相同的,所用设备是相通的。
二、将高分子加工工艺融入化工原理的课程教学中
在高分子材料的加工中采用了大量的化工单元操作。但这些高分子加工艺在传统的化工原理教材中是看不到的。这就要求任课教师具有高分子材料加工方面的知识背景,这样可以将高分子加工工艺中运用到的化工原理的知识融入课程的教学中,学生领会到该门课程的知识在专业知识中的基础作用学习兴趣才会提高,并且在将来的工作中能有意识地提前运用化工原理的理论知识,进行企业的节能降耗等的工艺改进。如在以动量传递理论为基础的单元操作的有关教学中,教材通常是以牛顿型流体如水、苯或甲苯等常规化学品的流体输送为例,而高分子材料专业的学生处理对象多为大分子材料,所处状态通常固体颗粒或黏稠状态,属于非牛顿型流体范畴。因此教材中的例子缺乏对高分子材料专业学生的足够吸引力,难以达到应有的示例效果。教学中我们以胶乳厂中天然浓缩胶乳的生产工艺为例,说明工艺中我们利用泵提供新鲜胶乳能量,促使其流入高速离心机中,而离心机是非均相物分离的一个单元操作。高分子量的聚异戊二烯在离心机转鼓的轴中心较远的地方富集,而小分子如水分、小分子量的聚异戊二烯在轴中心附近富集。将这两个位置的乳液分别导出就分别得到浓缩胶乳和胶清胶,并利用非牛顿型流体的阻力计算方法表明,由于胶乳的黏稠度远大于水的黏度在动力消耗上要比同等条件下输送水的动力消耗大。鉴于在塑料或橡胶的加工生产中大量运用到了螺杆挤出机。所以在流体输送设备介绍中,笔者是以螺杆挤出机在塑料加工中的应用为例,说明螺杆挤出机的工作原理,并且介绍在塑料挤出机的料斗的颗粒进料系统中可以利用固体流态化技术,采用真空吸料或用鼓风机压料进行原料输送。在以热量传递为理论基础的单元操作中,在介绍以导热方式进行的热传递时,笔者以未硫化胶膜在平板硫化仪内加热硫化为例进行导热说明。而以塑料在螺杆挤出机内或橡胶在炼胶机上进行塑炼时的粘流态受热为例介绍对流传热热传递方式。在以质量传递为理论基础的单元操作中,以粉末涂料的生产为例,介绍喷雾干燥工艺。这些将高分子材料加工工艺融入化工原理的课堂教学中,拉近了材料加工与化工原理知识间的距离,提高了学生学习的兴趣,起到明显的教学改革效果。
夜上海论坛 三、以高分子材料为实验对象
夜上海论坛 化工原理一般是同学们从公共基础课转向专业课学习所接触到的第一门工程性课程,亦是一门理论与实践紧密结合的技术基础课程。它的实验课教学设计至关重要,其不仅关系到整门课程教学效果的好坏,更是决定能否推进该课程素质教育的关键环节之一。为提高高分子材料类专业同学参与化工原理实验课的学习热情,笔者在实验教学中选择高分子材料进行相关的实验。如干燥实验中有的专业以甘蔗渣纸板为实验对象,获得有关纤维的干燥过程曲线和干燥速率曲线。而我省特色产业天然胶乳加工中有将天然胶乳干燥制备成干胶的这一操作。为了结合我校的高分子材料专业,专业实习提前将有关化工原理的知识融入到专业学习中。实验中以天然胶乳制备的湿膜片为实验材料,获得天然胶乳薄膜制品的干燥过程曲线和干燥速率曲线,为以后同学们去胶乳厂参观实习提供理论和实验依据。这一举措不仅有效激发了同学们参与实验研究的主动性,反过来也极大促进了该课程理论学习的积极性。
四、有的放矢传授教学内容,适应少学时的课程教学计划
关键词:技工院校;电工电子;一体化教学
夜上海论坛 一、明确一体化教学工作内容与任务
夜上海论坛 教师要有效地将一体化教学在电工电子技术课程中的落实。首先应明确企业对专业人才的要求,从而确定应培养学生怎样的知识技能。对此,教师可以深入调查与分析往届毕业生在现实岗位工作中对电工电子技术知识与基本技能的应用现状,并以此调查结果进行分析与总结,从而明确一体化教学的内容与任务,使学生的电工电子知识技能在实际工作中得到有效应用,满足社会对人才的需要。
二、设计一体化教学内容与任务
所谓一体化教学就是将电工电子技术课程的知识内容同实践相结合,利用实际操作进行有效的理论讲授,又利用课程理论对实践进行指导,使实践与理论相辅相成,从而让学生更容易理解与掌握电工电子技术课程中的内容,提高知识技能水平。所以,在电工电子技术一体化教学中,教师需要以教学任务为基础,将电工电子技术课程内容合理地划分为几个阶段。这四个教学任务应以电子电工的实际操作与电工电子产品生产等实践活动进行教学,促使学生在逐步完成教学任务的过程中有效地掌握电工电子技术的基本知识和技能,培养学生在岗位工作过程中所需要的基本职业能力,提高学生的就业能力。
夜上海论坛 三、更新教学方法,落实一体化教学
电工电子技术课程的一体化教学是技工院校教育进行改革而来的,它是技工院校革新教学理念的产物,改革教学方式的有效体现。所以,贯彻落实一体化教学在电工电子技术课程教学中的应用是符合社会与时展的。以下就是笔者对一体化教学落实的几点思考。
1.设计教学任务,构建学习平台
夜上海论坛 电工电子技术课程中一体化教学实施过程中,教师应通过分析探究该课程的内容,并确定教学目标与教学任务,划出课程中对于学生难以理解或学习的重点、难点,从而设计与之相适应的教学方法。当然,教师除了要进行教学任务的制定与设计外,还应为学生营造能够进行自主学习与交流学习的环境,促进学生进行更为有效的技能学习。
2.推动教学任务,组织团队协作
教师在进行一体化教学时,可以适时引导学生自己制定电工电子技术课程的学习的任务,设计学习的步骤与程序,再进行审核与指导,通过学生自己制定的学习任务进行相应课程知识的讲解。而学生进行任务设计的过程中,教师可以让学生以小组的方式进行搜集资料与任务讨论,充分发挥团队的协作精神。如此,不但能有效地提升学生的学习能力,同时能培养学生资源共享,相互合作、竞争的意识,提高了学习效率。
3.整理交流,反馈教学
经过教学任务的完成之后,教师需要对学生任务完成情况进行分析与总结,再与学生进行交流。通过对一体化教学实施过程的分析与总结,不但使学生对自己所学的知识技能加深了解,并且可以让电工电子技术课程的一体化教学进行有效的优化与改进,从而形成良性的教学循环,提升教师的教学效果,提高学生对电工电子技术的技能掌握。
四、一体化教学在电工电子技术课程实施的思考
1.强化一体化教学的针对性
夜上海论坛 一体化教学的主要目的就是提高学生的就业能力,让学生能够充分掌握职业技能,能够将理论与实际有效地整合,从而强化学生的实际操作能力。故而,教师应利用一体化教学任务对学生进行引导,促使学生能够严格根据生产工艺的要求对实际生活中的生产问题进行解决,提升学生对电工电子技术课程知识技能的综合运用能力,为今后的发展提供基础。
夜上海论坛 2.增强一体化教学活力
夜上海论坛 在传统的教学活动中,教师只是纯理论的教学,存在着理论与实践严重脱节的问题,而利用一体化教学在电工电子技术课程中的利用,有效地注入活力,让教师一边进行理论的传授,一边进行实践的演示,使电工电子技术课程抽象的内容化为具体的内容,能够有效地保持教学内容的实用性。故而一体化教学的应用能够增强学生对理论知识的应用能力,同时能够促进学生职业素质的提高。
夜上海论坛 以上就是笔者对一体化教学在电工电子技术课程应用的分析,一体化教学的落实,能够有效地促进学生电工电子技术课程理论与实践的结合,提高学生的就业能力。故而,对一体化教学在电工电子技术课程的应用进行分析与探索是非常有必要的,它不但可以提升教师的教学效果,同时能够有效地推动技工院校的长远发展,为社会提供更有素质的专业人才。
参考文献:
夜上海论坛 [1]柏向阳.项目教学法在高职电子电工教学中的实施[J].电子制作,2013(13).
夜上海论坛 关键词:机械工程材料 高分子材料 教学改革
Reform and practice on teaching of polymer materials in mechanical engineering materials course
夜上海论坛 Dong Xufeng, Qi Min, Wang Weiqiang
夜上海论坛 Dalian university of technology, Dalian, 116024, China
夜上海论坛 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
夜上海论坛 机械工程材料课程是面向非材料专业学生开设的介绍材料科学与工程基础内容的课程,涉及专业包括机械、化工、船舶、汽车、航空航天等。目前大多数机械工程材料课程的讲授以金属材料为主线,内容涵盖金属材料的化学成分、组织结构、加工工艺与性能之间的关系等[1,2]。教学目的是让非材料专业学生了解常用金属材料的性能、应用范围和加工工艺,初步掌握金属材料的选用原则与方法,同时能够对实际工程中与材料相关的基本问题进行正确分析和处理。
夜上海论坛 1 高分子材料教学改革原则
夜上海论坛 20世纪中期以来,大批新型高分子材料的合成拓展了人类使用材料的范围。与金属材料相比,高分子材料具有密度小、比强度高、原料丰富、成型简单、成本低、耐腐蚀等优点。近年来一些性能优异的高分子材料在诸多领域呈现取代传统钢、铁等金属材料的趋势,成为机械工程材料中不可忽视的一部分[3]。因此,在机械工程材料课程的教学过程中,须摒弃完全以金属材料为主体的授课方法,适当增加高分子材料等新型工程材料的比重。因此,我校在2013年对机械工程材料32学时课程的教学计划进行了调整,将高分子材料部分由之前的2学时增加到4学时,并确定了以下改革原则:
1.1 授课内容强调基础性
高分子材料与机械类学生通常接触到的金属材料在结构、性能、制备工艺等方面有很大的区别。向机械类学生讲授高分子材料,主要目的是让他们对高分子材料有最基本的了解。在短短4学时内,不可能也没必要将高分子材料相关的全部内容压缩讲授。这就决定了机械工程材料课程中高分子材料部分必须侧重于基础性知识,对于理论性、专业性太强的知识点必须舍弃。基础性内容应当包括高分子材料的基本概念、分类、结构特点及常用工程高分子材料(工程塑料、工程橡胶及工程纤维)的基本力学性能[4-6]。
1.2 授课目标偏向工程性
夜上海论坛 高分子材料不仅可作为结构材料使用,也可以作为功能材料使用。对于非材料类专业的学生,特别是机械类专业的学生,更关心材料的力学性能和应用范围。因此,在课程内容的安排上,应以与机械工程有关的机械性能为主,给出常用工程高分子材料的基本力学性能指标及适用领域。
1.3 授课过程重视学生的先修知识
夜上海论坛 大多数高校的机械工程材料课程以金属材料为主线,在学习高分子材料之前,学生对金属材料已经有基本了解。高分子材料与金属材料之间存在较大差异,例如:高分子材料的聚集态结构以非晶结构为主,而金属材料则以晶体结构为主;许多高分子材料,特别是橡胶类的高分子材料具有金属材料所不具备的优良弹性等。学生先修知识的习惯思维在他们学习高分子材料时可能会引起冲突,因此在授课时必须对金属材料与高分子材料的差异予以考虑。采用与金属材料对比的方法学习高分子材料,有利于帮助学生澄清概念,更好地掌握高分子材料的知识。
夜上海论坛 1.4 教学方式应具有高效性
高分子材料课程涉及的概念繁多,容易混淆,对于机械类学生而言比较抽象,难以理解。在短短的4学时内,要想让学生尽可能多的掌握高分子材料的相关基本概念,必须摒弃照本宣科或一味讲授的教学方式。通过高效的教学方式,充分调动学生的积极性、主动性,引导学生思考,方能达到理想的教学效果。
夜上海论坛 1.5 提供扩展知识的参考书
由于高分子材料的性能、结构、制备工艺以及表征与金属材料和陶瓷材料完全不同,而且目前在机械工程材料中高分子材料部分比例很少。为解决这一矛盾,在章节后面列出了比较系统的高分子材料性能、内容、结构、制备工艺以及表征方面的书籍,以供学生参考[7,8]。
2 高分子材料教学改革
根据以上原则,我们在2013年度的授课过程中对高分子材料的讲授进行了调整,具体如下:
(1)授课内容及学时安排:高分子材料的基本概念(高分子、单体、链节,0.5学时),高分子材料的分类方法(按用途分类,按热行为分类,按反应类型分类,按主链结构分类,0.5学时),高分子材料基本结构(简单介绍近程结构、远程结构、聚集态结构的概念,0.5学时)及物理状态(玻璃态、高弹态和粘流态,0.5学时),典型工程塑料的力学性能和应用(1学时),典型合成橡胶的力学性能和应用(1学时)。
(2)重点讲授常用工程高分子材料(工程塑料、工程橡胶及工程纤维)的基本力学性能及典型工程高分子材料的适用领域。
夜上海论坛 (3)授课过程中通过列表等方式将高分子材料的相关内容与金属材料进行对比,一方面避免概念混淆,另一方面突出高分子材料与金属材料的不同之处。
(4)采用启发式教学模式,通过设问、模拟实验、举例、探究等方法引导学生思考;在多媒体课件中,采用丰富的图片、动画激发学生学习的积极性和主动性。
3 结束语
通过机械工程材料课程中高分子材料的教学方案改革,学生对这种新型工程材料有了基本且更为全面的了解,他们深刻认识到,高分子材料是机械工程材料领域中不可忽视的分支。
参考文献
[1] 文九巴.机械工程材料[M].北京:机械工业出版社,2009.
[2] 于永泗,齐民.机械工程材料[M].大连:大连理工大学出版社,2012.
夜上海论坛 [3] 张留成.高分子材料基础[M].北京:化学工业出版社,2011.
夜上海论坛 [4] 高建纲,宋庆平,丁玉洁,吴之传.工科非本专业《高分子化学》课程的教学探讨[J].高分子通报,2009(5):63-66.
[5] 韩顺玉,柳海兰.非高分子专业《高分子化学》课程教学实践与探讨[J].中国科教创新导刊,2010(35):93.
[6] 詹茂盛,何利军.“高分子材料课程信息化师生互动教学方法”研究与实践[J].化工高等教育,2004(3):69-71.
夜上海论坛 关键词:高分子材料,;材料成型; 控制技术
中图分类号: TB324文献标识码:A 文章编号:
前言
夜上海论坛 随着现代社会科技水平的提高和科技工作者的努力,高分子材料成型技术得到了飞速的发展,在现代化的工业建设中起着越来越重要的作用。下面通过简要叙述高分子材料成型的基本原理、高分子材料成型过程中的控制。探析高分子材料成型及其控制技术。
1.高分子材料成型的基本原理及问题
夜上海论坛 通常,在传统的高分子工业生产中,高分子材料的制备和加工成型是两个截然不同的工艺过程。制备过程主要是化学过程:单体、催化剂及其他助剂通过反应堆或其他合成反应器生成聚合物。聚合反应往往需要几小时甚至数十小时, 部分聚合反应还需要在高温、高压或真空等条件下进行。聚合反应结束后再分离、提纯、脱挥和造粒等后处理工序。制备过程流程长、能耗高、环境污染严重,增加了制造成本。合成的聚合物再通过加工成型,得到制品。一般采用挤塑、注塑、吹塑或压延等成型工艺,设备投资大。此外,加工过程中,聚合物需要再次熔融,增加了能耗。高分子材料反应加工是将高分子材料的合成和加工成型融为一体,赋予传统的加工设备(如螺杆挤出机等)以合成反应器的功能。单体、催化剂及其他助剂或需要进行化学改性的聚合物由挤出机的加料口加入,在挤出机中进行化学反应形成聚合物或经化学改性的新型聚合物。同时,通过在挤出机头安装适当的口模,直接得到相应的制品。反应加工具有应周期短(只需几分到十几分钟)、生产连续、无需进行复杂的分离提纯和溶剂回收等后处理过程、节约能源和资源、环境污染小等诸多优点。
高分子材料的性能不仅依赖于大分子的化学和链结构,而且在很大程度上依赖于材料的形态。聚合物形态主要包括结晶、取向等, 多相聚合物还包括相形态( 如球、片、棒、纤维及共连续相等) 。聚合物制品形态主要是在加工过程中复杂的温度场与外力场作用下原位形成的。
高分子反应加工分为两个部分:反应挤出和反应注射成型。目前国内外研究与开发的热点集中在反应挤出领域。高分子材料的反应挤出通常包括两个方面:一是将反应单体、对话及核反应助剂直接引入螺杆挤出机,在连续挤出的过程中发生聚合反应,生成聚合物;二是将一种或数种聚合物引入螺杆挤出机, 并在挤出机的适当部位加入反应单体、催化剂或反应助剂, 在连续挤出的过程中,使单体发生均聚或与聚合物共聚,或使聚合物间发生偶联、接枝、酯交换等反应, 对聚合物进行化学改性或形成新的聚合物。反应加工过程中涉及的化学反应有自由基引发聚合、负( 或正) 离子引发聚合、缩聚、加聚等多种反应类型, 与传统反应需数小时或十几小时相比,其反应时间往往只有几分钟或几十分钟。
高分子材料的合成和制备一般是由几个化工单元操作组成的,高分子反应加工把多个单元操作熔为一体,有关能量的传递和平衡,物料的输运和平衡问题,与一般单个化工单元操作截然不同。由于反应加工过程中发生的化学反应(聚合)多为放热反应,传统聚合过程是利用溶剂和缓慢反应解决传热与传质问题的,而在聚合反应加工过程中,物料的温度在数分钟内将达到 400-800℃,若不将反应过程中产生的热及时的脱除,物料将发生降解和炭化。传统的加工过程是通过设备给聚合物加热,而聚合反应加工中是需要快速将聚合生成的热量通过设备移去,因此,必须从化学工程和工程热物理学两个方面开展相应的基础研究。
高分子材料的物理机械性能、热性能、加工性能等均取决于其化学结构、分子结构和凝聚态的形态结构,而高分子材料的形态结构则与加工工艺有着密切的关系。
流变学是研究物体流动和变形的科学,高分子材料流变学是其成型加工成制备的理论基础。伴随化学反应的高分子材料的流变性质则有其自身的规律和特点。因此, 研究反应加工过程中的化学流变学问题将为反应加工过程的正常进行和反应产物加工成制品提供重要的理论基础。
2高分子材料成型过程中的控制
夜上海论坛 一般说来,在六七十年代主要重视的是单一聚合物在通常加工过程中的形态;到了七八十 年代以通常聚合物共混物相形态形成规律以及单一聚合物在特殊加工条件下形态成为主要研究对象;九十 年代以来,主要从控制聚合物形态规律出发, 研究新型聚合物、新型加工过程中聚合物形态形成、发展及调控, 通过新型形态及特殊形态的形成,获得性能独特的单一或多相高分分子材料。
我国是自 20 世纪 80 年代以来,对聚合物及其共混物在加工中形态发展和控制给予了高度重视。方向上大体是与国际同步的。近年来,我们国家主要研究内容涉及高分子材料加工过程中形态控制的科学问题,包括高分子在复杂温度、外力等各种外场作用下聚合物形态结构演化、形成规律以及在温度、压力等各种极端状态下高分子聚集态结构的特点。在已取得的理论成果知道下,开发了多种新型高分子材料,有的产生了良好经济效益。多数聚合物多相体系不相溶,给共混物加工中形态控制和稳定带来困难。通常是加入第三组分改善体系的相容性。聚合物加工中制品处于非等温场中,制品温度对其形态及性能有很大影响。但在通常聚合物加工中制品温度控制非常盲目,原因是很难知道不同制品位置温度随时间的变化关系。关键是要弄清楚聚合物及其共混物在非等温场作用下制品温度随时间变化关系。研究微纤对基体聚合物结晶形态、结构的影响,发现不仅拉伸流动行式成核和纤维成核,而且发现纤维在拉伸流动场作用下辅助成核。将导电离子组装到微纤中, 使微纤在体系中形成导电三维网络结构,从而显著降低体系的导电逾渗值和独特的 PTC(电阻正温度效应)和 NTC(电阻负温度效应)效应。
夜上海论坛 高分子材料的形态与物理力学性能之间有密不可分的关系,这是高分子材料研究中的一个永恒课题。与其他材料相比, 高分子材料的形态表现出特有的复杂性:高分子链有复杂的拓扑结构、共聚构型和刚柔性,可以通过现有的合成方法进行分子设计和结构调整;高分子长链结构使得其熔体有粘弹性;高分子的驰豫时间很宽,并在很小的应变作用下出现强烈的非线。
3高分子材料的发展趋势
夜上海论坛 高分子材料的高性能化:现有的高分子材料虽已有很高的强度和韧性,某些品种甚至超过钢铁,但从理论上推算,还有很大的潜力。另外,为了各方面的应用, 进一步提高耐高温、耐磨、耐老化等方面的性能是高分子材料发展的重要方向。改善加工成形工艺、共混、复合等方法, 是提高性能的主要途径。
高分子材料的功能化:高功能化主要是指具有特定作用能力的高分子材料。这种特定作用能力, 即“特定功能”是由于高分子上的基团或分子结构或两者共同作用的结果。这类高分子材料又称为功能高分子。例如, 高吸水性材料、光致抗蚀材料、高分子分离膜、高分子催化剂等,都是功能化方面的研究方向。
夜上海论坛 高分子材科的生物化:生物化是高分子材料发展最快的一个方向。各种医用高分子就属于这一范畴。有人认为,除人脑仅 1.5kg 重的大脑外,其他一切器官均可用高分子材料代替。此外, 生命的基础,细胞、蛋白质、胰岛素等也均属于高分子。生物化于是成为高分子科学的一个最主要发展方向。如合成或模拟天然高分子,使之具有类似的生物活性,代替天然的组织或器官。
结束语
夜上海论坛 综上所述,在科技日益进步的今天,我国必须走具有中国特色的发展高分子材料成型加工技术与装备的道路,把握技术前沿,培育自主知识产权。促进科学研究与产业界的结合,加快成果转化为生产力的进程,加快我国高分子材料成型加工高新技术及其产业的发展是必由之路。
参考文献:
[1] 高分子材料的发展方向.国家自然科学基金委员会.高分子材料科学.科学出版社,1994.
夜上海论坛 [2] 史玉升,李远才,杨劲松.高分子材料成型工艺[M].化学工业出版社,2006.
夜上海论坛 关键词:高职;高分子材料化学基础;内容;改革
《高分子材料化学基础》是高分子材料加工技术专业一门必修的专业基础课,是以高中(包括中专、技校、职高)化学基础为起点,以高分子化学知识为核心内容,融入高分子化学所必要的无机化学、有机化学、物理化学知识,构建本专业基本的化学知识体系,培养本专业所需化学实验操作基本技能,为学习后续的《塑料材料》、《高分子材料成型加工基础》、《塑料测试技术》、《塑料混配技术》、《塑料成型技术》等课程打基础。显然该课程是高分子材料加工技术重要的专业基础课。但从目前该课程的内容体系来看,学科体系明显,内容体系仍是无机化学、有机化学、物理化学及高分子化学知识体系的机械组合,其结果是课程内容多而杂,理论深而涩,给该课程的教学带来困难而且教学效果欠佳,可以认为目前该课程体系无法适应高职教育的要求,所以很有必要对该门课程的内容进行改革。
一、课程教学内容改革的依据
夜上海论坛 本门课程教学内容改革的依据主要考虑如下三点:第一是考虑高分子材料加工技术毕业生主要就业岗位对化学知识、技能及态度的需要,保证毕业生在就业岗位上具有够用的化学基础知识与从事化学实验室工作的技能;第二是考虑毕业生职业生涯发展的需要,要让学生掌握能够支持其进一步提高其专业水平所需的化学知识,为他们的职业发展提供后劲;第三是考虑目前高职生源的高中化学知识的掌握程度以及学习能力的实际情况。
为了掌握高分子材料加工技术专业毕业生的主要就业岗位对化学基础知识、技能及态度的要求,我们对湖南塑料行业校企联盟企业进行了走访调查,调查的主要企业有湖南路路通塑业有限公司、湖南神塑科技有限公司、南车集团时代工程塑料有限公司、湖南科天新材料有限公司、湖南省塑料研究所、湖南益达塑业有限公司、株洲三鑫塑胶科技有限公司、株洲创业塑料有限公司,另外还对25家塑料加工企业通过电子邮件发送调查表进行了调查,28家外省企业进行了电话访问调查,调查塑料加工企业达到61家。调查结果表明我校高分子材料加工技术专业毕业生就业主要有四大技术工作岗位,分别是塑料挤出技术员岗位、塑料注射技术员岗位、塑料配方技术员岗位、塑料测试技术员岗位。我们根据这四个主要技术岗位所需要的化学基础知识进行了问卷调查,发出问卷调查表207份,回收调查表198份。《高分子材料化学基础》教学内容需求调查表如表1所示。
从调查表中我们可以看出,《高分子材料化学基础》七个单元的内容对我校毕业生主要就业岗位都是需要的,其中以塑料配方技术员对《高分子材料化学基础》知识要求最高,统计需要数据达到1247次,其它三个就业的主要岗位对《高分子材料化学基础》内容要求相关不大,均超过了1100次,就业的其它岗位对本门课程的要求相对不高,只有934次。由此我们可以得出,《高分子材料化学基础》对本专业主要就业技术岗位来说非常重要,但对在其它岗位上就业的毕业生重要性相对降低。就各单元来说,以“碳链高聚物及其单体”单元最为重要,调查表中统计次数达964次,调查企业对象认为最不重要的内容是“高聚物合成”单元,只有573次,其次不重要的是“高聚物化学反应”单元,为707次,其它单元的统计次数多在800次左右,这几个单元的内容是可以认为是很重要的。
通过本次调查,我们知道了《高分子材料化学基础》哪些内容对毕业生就业岗位是最重要及很重要的,哪些内容相对不重要,为我们对《高分子材料化学基础》课程教学内容的选取找到了可靠的依据。
对于教学内容的选取我们也不能完全采取实用主义的办法,也就是说不是采用学生在企业的就业岗位用到那些知识我们就教授那些知识,高等职业教育属于国民教育序列中的高等教育,还需要考虑学生职业生涯的发展,也就是说为学生提供能够支撑其后续发展所必需的化学基础知识。采取的措施是在学生高中化学知识的基础上,将高等教育层次的化学基本的原理、理论融入各教学单元中,提高学生化学基本知识与技能,达到高分子材料加工技术专业大专层次所必需的化学基础。
同时我们还要考虑目前高职生源的实际情况,目前高职生源一般来说对高中化学课程掌握的情况不理想,学习能力也有待提高,所以我们选取《高分子材料化学基础》内容时也不能脱离生源基础的实际情况,没有必要将过深的化学理论纳入教学内容,不然学生无法掌握教学内容,反而造成不利于提高教学质量的影响,如结构化学的内容、化学反应机理的动力学分析等内容不必作为《高分子材料化学基础》的内容,以往的教学实践也证明过深的教学内容对学生学习本门课程是不利的。容易造成学生失去学习的信心与兴趣,从而从整体上影响课程教学效果。
二、教学内容的整合
如前所述,目前《高分子材料化学基础》的内容体系是无机化学、有机化学、物理化学、高分子化学等多门化学课的机械组合,每门课的教学课时在以往的教学中都在100个学时以上,即总课时在400学时以上,要在96学时的《高分子材料化学基础》这门课教授完原来400学时以上的内容,显然不对教学内容进行整合是不可能教授完相关内容,所以必须对高分子材料加工技术专业化学基础的教学内容进行整合,整合的依据就有前面所述的三个考虑。在课程内容的整合过程中,必须防止以前出现的几大化学内容简单的机械的组合,为此要正确把握好这几门化学基础课中相关内容的整合和优化,按照高分子材料加工技术专业人才培养目标对知识、技能及态度的要求,科学地进行“综合”,严格地把握好对相关课程内容“取”与“舍”的尺度。课程内容整合是为了改变以往按单一学科系统分别设置课程,各课程自成一体,缺乏联系,重理论而轻实践的现象和课程与课程间的内容重复,为此我们重新设计了《高分子材料化学基础》的内容结构体系,课程内容体系如表3所示。
从《高分子材料化学基础》教学内容新体系可以看出,新的内容体系打破了原来的几大化学课程内容机械组合的学科体系,考虑课程的职业性,是根据本专业毕业生就业岗位对本门课程知识、技能及态度的需要来设计内容,没有学科体系的影响。将无机化学、有机化学、物理化学、高分子化学这四门课的内容根据职业岗位的需要进行了取舍,整合为一门课程,即《高分子材料化学基础》。需要调整课程结构,重新优化课程内容,处理好相关内容的衔接。高分子材料化学基础以高分子材料为主线,无机化学部分容入各教学单元中,有机化学与高分子化学知识密切结合,物理化学内容也容入相关教学单元,舍去过深理论性教学内容,教学内容结合实际,提高学生学习本门课程的兴趣,从而提高教学效果。课后最后一个单元是综合训练,教学内容有高分子溶液的配制、常用高分子材料的鉴别及聚乙烯醇涂料的制备实验等,这些教学内容结合生产及生活实际,很好地实现了课程教学目标,教学实践证明,学生在学习这些内容时兴趣昂然,取得了较好的教学效果。
三、课程整合注意问题及效果
夜上海论坛 关键词:电子产品制造工艺;项目化教学;应用
夜上海论坛 1项目化教学在高职电子产品制造工艺课程中应用的重要性
1.1项目化教学体系高度符合高职教育人才培养的任务与目标要求在上文也提到了,高职的教学工作的任务和目标是培养国家及社会所需型对口的专业人才,因此高职教育中所设置的课程大多为基础课程,这些基础课程都具有一定的层次性及学科性,也就是知识根据人脑认知的先后逻辑顺序进行设置的,在学习过程中可逐步形成一定的认知结构,将所学习过的知识点汇聚成知识网络,并将理论的知识网络与实践操作相连接,从而做到举一反三、手脑并用,克服眼高手低的传统弊病,形成立体化教学的教学体系。以此,有针对性、目的性地培养各类人才。另外,目前我国高职院校中所培养的人才应适应一线生产工作,因此在要求高职学生掌握专业生产的理论知识以外,还需充分具备该生产领域所需的实操技能,这也要求高职院校对电子产品制造工艺课程教学加以改革深化,以高度吻合高职教学的目标与任务。1.2项目化教学的教授方式可提高高职学生的实操能力这一重要性不言而喻,也与上文所提到的相吻合。高职教育与普通高等教育的最主要区别就在于其应用性和实践性,因此高职教育在保证理论知识传授的基础上,更重要的是全面培养学生对理论知识的应用并形成自身的专业素养;反之亦是如此,若高职学生脱离理论知识而直接性技术操作,该过程犹如没有地基的大楼。因此,两者的教学缺一不可,这里则充分体现出了项目化教学的教授方式的重要作用。项目化教学过程中,将相关理论与实践紧密融合在一起,不仅提高了相关理论的教学效率,同时也提高了高职学生动手操作能力及问题解决的能力。1.3项目化教学可促进高职院校形成良好的学风高职院校的学生大多为处于青春期的学生,由于身心发展的特点,致使该阶段的学生相对比较叛逆、调皮、爱玩,极易出现厌学情绪。传统高职校的教学方式多为满堂灌、填鸭式教学,又加上所学习内容比较枯燥、单调,使得高职校的教学工作的顺利进行有一定难度,也就无法形成良好积极的学习风气,这种恶性循环也就无法实现高职校教育的任务及目的。而新型的项目化教学方式的引入,则可以克服这种缺陷,使沉闷无趣的课堂变得活跃、积极,充分激发高职学生学习的积极性和主动性,为学生设置情境,使学生置身于情境中学习所教授的理论知识,同时体会动手操作、团结协作的过程,在有效时间内使学生了解并掌握知识的重点与难点。因此,这种新型教学模式不仅提高了学生在课堂上的主体地位,也在一定程度上提高了学生学习的效率,培养了学生主动学习的积极性,形成了良好的学风。
2高职电子产品制造工艺课程简介
《电子产品制造工艺》课程属于我校应用电子技术专业的必修课程和其它相关专业的基础课程,同时也是电子企业培训其员工的一门课程。作为一门专业性较强的必修课程,其主要目的是为了使学生全面了解并掌握电子产品生产与制作的整个流程及各个环节,如:装配、焊接、调试和质量控制,为众多电子产品生产行业及领域培养不同类型的操作型人才。该课程具有较强的实用性,注重培养高职学生在电子生产行业分析和解决问题的能力以及动手操作能力,为高职学生步入工作领域做好承启及衔接工作。
夜上海论坛 3高职电子产品制造工艺课程中项目化教学的设计思路
夜上海论坛 3.1传统教学模式存在的弊端《电子产品制造工艺》课程所包含的内容较多,在高职校作为一门必修课程及基础课程,这就要求在教学过程中要充分体该课程的实践性。在传统教学模式下,主要由教师对理论知识进行集中讲授,然后安排学生进行综合实践操作,这就造成学生认知中理论与实践的脱轨,无法将所学习的理论与所操作的联系起来,使学生产生困惑,以致丧失学习动力,甚至产生厌学情绪;或者在操作过程中抛弃所学习理论知识重新学习,导致操作不规范或者学习效率降低的现象。以致该课程形同虚设,没有起到应有的奠基作用。而一味地学习理论知识,又完全没有发挥该课程的实践作用。3.2解决方案针对上述传统教学模式所存在的教学弊端,对《电子产品制造工艺》课程的教学应加以改革,应引入项目化教学方式。以一些主要的电子产品的生产为对象,将教学内容模块化,即分为以下五大模块:元器件检测、电路板装配、焊接、调试、技术文件等,并将以上所教授模块内容以项目形式呈现,将理论知识与操作实践以情境任务的方式联系在一起,使学生产生学习激情与动力的同时,还可使学生在实践中高效学习相关专业理论知识,并与实践产生内在联系。
夜上海论坛 4项目化教学系统的构建与实施
电子产品制造的原有方式是通孔插装(ThroughHoleTechnology,简称为THT)方式,到后来的电子电路表面组装技术(SurfaceMountTechnology,简称为SMT),称为表面贴装或表面安装技术,从THT技术到SMT技术的发展经历一段漫长过程。目前为止,全球范围内大多数国家的电子产品生产企业所使用的是SMT技术方式生产电子元器件设备产品,当然,也有部分制造企业同时采用两种技术生产。
5针对高职电子产品制造工艺课程中项目化教学提出的几点思考
5.1制定灵活的教学计划高职院校的日常教学工作本来就有别于普通教学工作,在引入项目化教学的过程中,更要打破固有的教学理念和思维模式。在遵循教学大纲的基础上,坚持原有的教学目标,变更师生的课堂角色,打破教师包揽制,充分发挥学生在课堂教学中的主体地位。同时,课程教学内容的呈现方式,打破原教学模式中填鸭式教学,改为实践中求真知、真知指导实践的互通式学习模式。课程的设置要灵活以适应教学变化,以适应学生发展的需要和教学目标的实现。5.2学校应加强对学生就业的重视高职院校的主要任务及目标是向电子产品生产企业输送其所需的专业性人才,而对于思想不太成熟的人生阶段很难找准自己的人生目标和方向,这就需要学校加强对学生职业生涯的指导与规划,根据每个学生的不同特点为其提供一些有意义的工作建议,使学生在步入工作岗位前不仅要具备工作岗位所需要的理论知识与能力,还要明确自己所想要从事的行业及工作类型,以不至于迷茫失措。因此,对学生就业指导的工作绝不是形式,应得以具体实施,指导学生为自己设计个性化的职业生涯方案。学生在教师的指导下,并参考自己在实训期间的工作情况,分析自己的工作能力以确定自己的职业方向。
6结束语
2、非织造材料与工程。主要课程:纺织材料学、有机化学、现代非织造材料测试技术、短纤维非织造材料工程学、纺熔非织造材料工程学、非织造材料后整理等。
3、安全工程。主要课程:工程力学、煤矿开采学、煤矿灾害防治理论、矿井通风与安全、安全系统工程、安全人机工程、煤矿安全管理、安全法规等。
4、城市地下空间工程。主要课程:工程力学、结构力学、材料力学、工程地质学、岩石力学与工程、土力学与地基基础、城市地下空间开发利用与规划、地下工程通风与空调、混凝土结构基本原理等。
夜上海论坛 【关键词】高分子材料成型加工 教学改革 课程设计
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2014)14-0010-02
夜上海论坛 在高分子科学的学科构架中,形成了高分子化学、高分子物理、高分子工程三个基础性分支学科,以及功能高分子及高分子新材料两个综合性研究领域。高分子材料成型加工属于高分子工程研究的范畴,高分子工程的主要研究线索是,研究在外场(剪切力、振动力、温度、压力等)作用下,高分子的链运动、相态及结构的变化规律和控制条件,从而发展聚合物成型的新方法和新技术。
高分子材料是材料领域的后起之秀,它具有许多其他材料不可比拟的突出性能,在尖端技术、国防建设和国民经济各个领域已成为不可缺少的材料。大多数高分子材料需要经过成型加工才能形成制品,无论金属、陶瓷、玻璃还是天然材料,没有哪一种材料能像高分子材料那样,其最终结构与性能都强烈依赖于加工过程。高分子材料加工过程是控制聚合物制品结构和性能的中心环节,内容涉及高分子物理、高分子化学、聚合物流变学、机械、计算机模拟等多学科,其任务是了解高分子材料的加工特性,确定最适宜加工条件,制取最佳性能产品,为合成具有预期性能的高分子材料提供理论依据。
高分子材料成型加工是高分子材料与工程专业最重要的专业核心课程之一。高分子材料成型加工的工程本质决定了它是一门多学科交叉、科学与工程紧密结合的学科。为使学生建立起大工程的观点,理解其精髓,本课程的讲授会涉及以上诸多学科的内容,要使学生在有限的学时内掌握这门课的基本内容,并且通过对高分子材料成型加工课程的学习,具有高分子材料及其制品设计、生产和研究的科学思维以及创新研究素质,无论对授课老师还是学生而言都是一个新的挑战。笔者结合自身讲授高分子材料成型加工课程的教学实践,在课程体系、教学内容、教学方法等方面提出以下几点看法。
一 加强课程的横向联系
高分子材料的生产有三大关键要素:适宜的材料组成、正确的成型加工方法、配套的成型机械及成型模具。要生产出一个有使用价值,能够利用现有成型设备进行加工的高分子材料制品,必须同时满足以上三个要素。高分子材料生产三个要素之间相互联系、相互影响,是一个不可分割的有机整体。从这个意义上来看,高分子材料成型加工与成型机械的联系应是非常密切的。
高分子材料成型加工与高分子材料成型机械是高分子材料与工程专业的两门专业基础课,这两门课程在本质上有密切的联系,高分子材料成型加工课程包括原材料树脂、助剂、配方设计、成型设备、成型模具、工艺条件及控制等方面,高分子材料成型设备课程主要讲述不同加工方法所采用的成型设备,如开炼机、密炼机、挤出机、注塑机、压延机、中空吹塑机等,从其包括的课程内容看,成型加工和成型机械相互渗透、相互联系,也有交叉重叠的内容,因此有必要对这两门课程的教学内容从整体的高度重新进行规划。
在这个原则的指导下,教师在教学中可以按照原材料、设备、工艺这三大要素组织教学内容,从而把两门课的知识点有机地融合起来,加强课程的横向联系,打破传统的教学模式,培养学生的大工程观。如在讲授聚氯乙烯(PVC)管材挤出成型工艺这部分内容时,教师首先讲授挤出所用的原材料配方(PVC树脂、各种助剂),由于PVC树脂牌号众多,不同牌号的树脂制备方法不同,树脂的性能也不同,在加工过程中所选用的工艺也会有所差异,因此,教师在开始讲授成型工艺时,有必要使学生具备原材料选择这个意识。然后介绍管材成型所需的设备(包括挤出机类型、机头口模、螺杆结构、螺杆组合、传动系统、控制系统、辅机)。如在讲解螺杆时,可分析各种螺杆结构参数对成型加工的影响,各种不同混合、混炼元件的螺杆组合所具有的加工特性,并结合PVC管材生产工艺特点,讲解生产PVC管材所用螺杆的选用原则。在讲解挤出机机头口模时,可将机头口模流道的设计、口模类型等涉及成型机械的内容引入课堂中,使学生掌握有关机头口模设计的基本原则。最后,讲授PVC管材生产的工艺条件及控制方法(螺杆转速、牵引速度、挤出机及机头温度)及其对制品性能的影响。
教学内容改革是21世纪高等教育教学改革的重点,将高分子材料成型加工与成型机械有机结合起来,重新组织课程内容既有利于教师的教学与学生的学习,增强理论教学的课堂教学效果,同时节约下来的理论教学课时可用于实践教学环节,培养学生的动手能力和创新意识,提高在社会上的竞争力,也符合高分子材料加工行业对本专业毕业生所提出来的越来越高的要求。
二 按课程主线组织教学内容
本课程以“材料―成型加工―制品性能”这条高分子材料成型加工的主线组织教学内容,重点了解和掌握高分子材料、成型加工工艺、制品性能三者的关系;材料的不同与成型加工方法的关系;同样的材料用不同的加工工艺方法或加工工艺条件,所得制品的性能为何不同;制品的性能
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* 基金项目:广东石油化工学院教育科学研究基金项目
夜上海论坛 与材料本身的性质有何关系等,强调了成型加工对制品性能的重要性,即高分子材料最终的结构与性能强烈依赖于加工过程这一独特之处,这是本课程的主题思想――高分子材料的工程特征,教师在教学过程中,将这一主题思想贯彻始终是本课程教学的首要目标。
在教学过程中,任课教师应将高分子科学基础理论与实际生产和日常用品的例子相结合,与学生进行分析和讨论,启发学生在学习过程中牢牢抓住本课程的主题思想。对于聚合物来说,具体结构决定了它的性能,同一种链结构的聚合物,由于成型加工条件的不同,分子链的排列与堆砌方式会有所不同,从而形成不同的聚集态结构,聚集态结构不同,制品性能也大不相同。如生产聚丙烯注塑件时,聚丙烯注塑制品最终的物理性能不仅与本身分子量和结晶性等有关,而且与注射工艺条件的控制有关。不同的工艺条件导致聚丙烯具有不同的微观结构,而微观结构又直接影响聚丙烯注塑制品的强度、韧性、硬度以及成型加工等性能。如聚丙烯注塑件的光学性能会受到注射成型条件的影响,聚丙烯注塑件在冷却过程中,由于塑件不同部位的温度场、应力场的分布不同,从而会造成注塑件内不均匀的体积收缩和密度分布,因此严重影响了塑件的光学性能和力学性能。这些例子很好地体现了“高分子材料―成型加工―制品性能”这条高分子材料成型加工的主线。
三 对教学方法进行改革
1.多媒体教学
高分子材料成型加工属于专业技术课,教学内容具有很强的理论性和实践性,许多内容涉及成型机械的结构以及具体的操作过程,在学生大多缺少实际感性认识的情况下,单纯依靠文字的板书进行课堂教学,学生难以理解,教学效果不理想。因此,课堂讲授可借鉴国内一些院校的聚合物成型加工精品课程网站的教学资源来制作多媒体课件,通过结合所用的教材,有选择性地将多媒体动画仿真和图片资料补充到电子课件中,不断修改完善课件内容,增加课堂信息量,提高教学效果,激发学生的学习兴趣。为了加深学生对实际生产过程各种机械设备、操作工艺的认识,教师可通过收集各种高分子材料成型加工厂的生产视频,然后在课堂上进行播放讲解,可增加学生对高分子材料成型加工工艺的感性认识。如在讲薄膜的中空吹塑时,大多数学生对旋转机头的工作方式比较陌生,笔者通过给学生播放带有旋转机头口模的中空吹塑生产过程,学生在录像中可以很直观地看到旋转机头在工作中的运行情况,以及旋转机头如何调整薄膜厚度的工作原理,这些都使学生感受到课本的理论知识并不是枯燥的,它来源于生产实际,并对生产实际起到指导作用。
除了在课堂上引入多媒体课件外,教师还可向学生推荐一些著名的专业网站,包括美国塑料工程师学会(SPE)、美国塑料工业协会(SPI)、中国注塑技术论坛、聚合物技术网等,鼓励学生了解加工工程的前沿发展,从而提高学生的学习兴趣。
2.案例教学
夜上海论坛 为了提高学生分析问题和解决问题的能力,经常以日常生活中常用高分子材料制品进行案例教学,帮助学生认知高分子材料成型加工的整个过程,如日常用到的笔记本外壳、空调外壳、排水管、薄膜、泡沫塑料、汽车轮胎等,启发学生去思考,然后进行讨论,针对常用制品分析所用的原材料、成型方法和工艺,使学生在看得见、摸得着的实例中体会所学知识,这样的教学方法提升了学生学习效率和学习效果。在实际教学中,教师可给学生提供一些案例,如某个工厂某批次的注射件出现了应力开裂现象,试让学生讨论分析其中的原因,并提出解决方案。通过课堂讨论,学生从这一案例中可学到包括原材料、成型方法、成型工艺条件(温度、压力)、制品性能(应力开裂)在内的许多知识点,很好地将高分子材料基础理论与生产实际相结合,学生可以充分理解“高分子材料―成型加工―制品性能”这一课程的主题思想。
3.课程设计
作为大工程观教育理念的一部分,培养具有敏锐工程师意识的学生是工科教学的一个重要目标,高分子材料成型加工课程作为一门实践性很强的学科,可为学生将来走进企业站稳脚跟打下良好的基础,因此,在教学中引入项目教学的理念,让学生利用各种校内外的资源及自身的经验,通过完成给定的工作任务来获得知识与技能。本专业的课程设计是以高分子材料生产流程为主线,实现项目教学,以培养学生的创新能力。
设计内容可以典型的通用高分子材料(如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等)的生产任务为依托建构、设计出一个高分子材料产品生产项目(包括厂址的选择、原料选择、配方设计、高分子材料加工方法、设备的选型以及生产成本的核算等)。它有效地解决了传统教学中理论与实践相脱离的弊端,使理论教学内容与实践教学内容通过课程设计紧密地结合在一起。在设计的过程中,学生通过互联网查找大量的资料、数据,通过到企业调查,掌握了许多第一手资料,在这个过程学生可以概括性地知道所学专业的主要工作内容及其在整个生产过程中所起的作用。
四 结束语
夜上海论坛 高分子材料成型加工是一门实践性很强的专业技术课程。结合该门课程自身的特点,通过采取加强课程间的联系,抓住课程主线教学、改革教学方法等措施,力图改变该课程课堂讲授效果不高、学生学习积极性普遍较低等现象。
夜上海论坛 在不断深化教学改革的过程中,要想使学生学有所得、融会贯通,首先应提高学生在高分子材料产品的设计、生产和研究等方面的综合应用能力,从而培养具有卓越工程师意识的高分子材料专业技术人才。
参考文献
[1]申长雨、关绍康、张锐.加强课程建设 培养创新人才――“高分子材料成型加工”课程建设随想[J].中国大学教学,2008(3):52~54
[2]胡杰、袁新华、曹顺生.《高分子材料成型加工》课程教学中的几点思考[J].科技创新导报,2010(4)
夜上海论坛 [3]李宝铭、张星、郑玉婴.高分子材料成型与加工课程建设初探[J].化工高等教育,2010(3):39~41
夜上海论坛 系里设立了应用化工专业和化工分析与检验专业(高职专科),专门培养高素质、高技能的化工操作人才,其中,应用化工专业是培养化工总控工的,就业岗位包括化工工艺操作、化工工程操作,化工设备操作、维护,化工仪表控制,化工DCS操作,化工安全管理,化工产品的包装与销售等。
夜上海论坛 专业的课程设置
由完成工作所需要的能力,确定以下学习领域:1、物理化学的知识体系一般公认的物理化学的研究内容大致可以概括为三个方面:化学体系的宏观平衡性质以热力学的三个基本定律为理论基础,研究宏观化学体系在气态、液态、固态、溶解态以及高分散状态的平衡物理化学性质及其规律性。在这一情况下,时间不是一个变量。属于这方面的内容有化学热力学,溶液、胶体和表面化学。化学体系的微观结构和性质以量子理论为理论基础,研究原子和分子的结构,物体的体相中原子和分子的空间结构、表面相的结构,以及结构与物性的规律性。属于这方面的内容有结构化学和量子化学。化学体系的动态性质研究由于化学或物理因素的扰动而引起体系中发生的化学变化过程的速率和变化机理。在这一情况下,时间是重要的变量。属于这方面的内容有化学动力学、催化、光化学和电化学。物理化学的主要理论支柱是热力学、统计力学和量子力学三大部分。热力学和量子力学分别适用于宏观和微观系统,统计力学则为二者的桥梁。原则上用统计力学方法能通过个另分子、原子的微观数据来推断或计算物质的宏观现象。物理化学由化学热力学、化学动力学和结构化学三大部分组成。2、应用化工专业所需内容的选择对照操作岗位的知识和能力需要,本着实用、够用,适当拓展的原则,选取化学热力学、化学动力学两大部分,主要内容有物质PVT性质、热力学第一定律、热力学第二定律、热力学在多组分体系和相平衡体系中的应用、化学平衡、化学动力学基础、胶体、粗分散系和表面化学。根据课程内容及深度,决定选用高职高专化学教材编写组编写的《物理化学》(第三版,化学工业出版社)为基本教材,以傅献彩主编《物理化学》(第五版,高等教育出版社)为主要参考资料。3、物理化学课程定位学习物理化学需要大学物理、高等数学、基础化学的基础知识,同时,物理化学又为学习化工设备基础、化工热力学、化学反应工程、煤化工工艺学等课程打下基础。因此,《物理化学》课程是应用化工专业的重要专业课,是其他主要专业课的基础。
基于工作过程的教学方法
确定了内容,就需要对知识按照工艺岗位的实际情况,进行解构和重构,即以工作过程为载体,以工作任务为情境,构建认知系统。通过综合分析周边化工企业生产工艺,归纳典型岗位,决定选取新能凤凰甲醇的生产工艺为载体,对物理化学内容进行重构。新能凤凰甲醇的生产采用的是德士古技术工艺,主要工段有空气分离制取液氧,制取水煤浆,水煤浆燃烧气化,甲醇合成与精制,各工段对应的知识如下表:(表略)通过完成任务,提高了学生掌握知识的目的性;在学生自主决策与计划中,激发其主观能动性,掌握解决问题的方法与步骤;通过任务实施,培养其动手实践能力;通过教师的检查与评价,让学生体验成功的愉悦,激发其学习的兴趣,提高学习效率和效果。