浅谈地方院校高分子材料成型加工原理的教学与训练策略

浅谈地方院校高分子材料成型加工原理的教学与训练策略

李良钊 任乃林

韩山师范学院化学与环境工程学院 广东潮州 521041

摘要：高分子材料成型加工是高分子材料与工程专业的一门核心课程,,具有综合性、多学科交叉、工程实践性较强等特征。文章对高分子成型加工课程教学改革进行了探究,力求不断提升学生的综合素质

关键词：高分子材料加工；教学；训练

引言

高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料。高分子材料通过成型加工工艺得到具有实用性的材料或制品的过程技术被称为高分子材料的成型加工工艺。高分子成型加工作为高分子材料类专业的基础课程,是一门实践性极强的学科。为了使学生能够在短时间内掌握该课程的核心内容,尤其是操作部分的内容,就需要对教学模式、训练措施等方面进行改革。

1、教学特点及现状

《高分子材料成型工程》作为高分子材料类专业核心课程,在人才培养体系中起着至关重要的作用。课程以塑料材料成型工艺为主,主要讲授高分子材料成型的基本理论以及各种成型工艺方法特点、工艺过程和工艺条件。在教学实践的过程中,我们发现:《高分子材料成型工程》课程涉及高分子材料成型加工工艺及设备、高分子物理、流变学、流体力学、传热学等理论,是一门综合性、实践性非常强的课程,有些内容枯燥、抽象难懂,传统的课堂教学主要依靠文字描述和图形展示以及少量的动画演示,学生很难对相关知识充分理解和掌握,教学方法手段单一。另外,现在高分子材料成型加工领域的知识和理论的发展日新月异,然而目前国内《高分子材料成型工程》教材内容都是以基本理论和经验数据为基础进行编写,内容变化少,导致教材内容更新速度滞后,跟不上技术更新的速度。而且课程教学偏重基础理论,对新技术的讲授较少,学生的创新能力先天不足。传统的《高分子材料成型工程》课程教学考核主要采用期末笔试的形式,这种考核会造成学生对书本的依赖性强,对书本外的知识延展性不足,难以考察学生对知识的综合运用能力,同时也影响了学生创新能力的提高。

为此,针对新技术、新业态、新模式、新产业的人才培养需求,立足“新工科”建设,以培养学生的创新思维、工程思维和批判性思维,使学生能由被动学习转为“自主、探究及合作”的学习,提升学生的创新创业、跨学科交叉融合、自主学习、团队协作能力和工程能力为目标,进行《高分子材料成型工程》教学改革是非常必要的。

2、如何改进地方院校高分子材料成型加工原理的教学策略

2.1、多维度教学模式

随着多媒体技术在课堂教学的广泛应用,PowerPoint课件已成为教师上课的主要材料,但PPT的机械式出现形式比较单调,不利于活跃课堂的学习气氛,如何让学生在课中保持激情是持续课堂教学活动的关键点,也决定着课堂教学质量的高度；为此在PPT为主的教学模式中,需要加入一些“调味剂”,适时调动学生的学习热情,如制作色彩丰富、形象逼真的图形和动画演示有利于直观了解设备的结构和加工原理,加强了学生对学习内容的理解,同时降低了学习难度;激发了学生的学习兴趣,结合一定的板书可以提高学生的参与度,显著改善了教学效果。由于高分子材料成型加工课程涉及很多实际生产操作工艺,在PPT中加入生产现场的照片和录像可有效提高学生的兴趣。如在介绍我国天然橡胶的起步时,我们把CCTV的纪录片“新中国的第一———橡胶北移”在课堂上放映,让学生对新中国橡胶种植的艰难和老一辈橡胶人为中国橡胶行业的发展付出有直观深入的了解,激发学生的专业自豪感,提高学习橡胶及其加工等高分子专业知识的热情。在教学形式上,使用“翻转课堂”模式,可以提高学生的参与度与积极性,如在介绍教学大纲中传统的高分子材料加工方法同时,对于年轻一代的学生都特别感兴趣的新生事物“增材制造”进行深入浅出的讲解,我们提前一个月给学生布置了课外学习任务,最终这些学生通过精心准备的PPT和视频资料在课堂上为同学们详细介绍了“3D打印”的定义、发展历程、技术特点和应用前景,结合最后的全班学生自由讨论环节,对比分析“3D打印”和传统高分子加工工艺各自的优缺点,取得了很好的教学效果。“翻转课堂”通过让学生参与教学,成为教的主体,可以极大提高学生对学习的兴趣和主动性,但由于对学生的自身要求比较高,这种方法更适用于自学能力比较强、学习主动性强的学生群体。

2.2、梳理课程知识点,进行课程知识点教学

设计高分子材料成型加工课程主要介绍高分子材料、成型加工工艺、制品及性能三者之间的关系,重点介绍成型加工对制品性能的影响[2]。根据教材制定课程授课计划,并根据教材和授课计划认真梳理每一章知识点,厘清重点、难点,制定相应的教学目标和教学手段、方法,编写详细的教案。通过编写教案和教学设计,整体的把握教学过程,根据教学情境的需要确定合理的教学目标,选择适当的教学方法、教学策略,采用有效的教学手段,创设良好的教学环境,实施可行的评价方案,从而保证教学活动的顺利进行。

2.3、课程信息化建设

借助学校网络教学平台如学习通等教学平台,对课程进行信息化建设,进行混合式教学模式探索。在课程资源建设方面,将教学课件、导学任务单、视频、动画、音频等媒体、试题库上传到网络教学平台并不断更新,教学课件数量≥(课时/5)个,导学任务单数量≥(课时/10)个,视频、动画、音频等媒体总数量≥(课时/6);另外也会加入一些拓展性的教学资源,比如参考书以及案例库、学科前沿与拓展等相关资料,供学生课前预习、课后学习和完成课后练习。在网络教学活动方面,每学期发布教学通知≥3次,课程问卷≥2次,以便及时了解掌握学生的学习效果,及时调整教学策略、方法,采取必要的教学措施,为下一阶段的教学奠定良好基础;在答疑讨论中发布课程讨论区话题≥(课时/4)个,教师参与讨论话题数量,对学生的疑问及时回答,将常见问题进行汇总发布在教学资源中;在教学平台发布课程作业和在线测试,对作业和测试及时批改反馈。

2.4、实行校企合作的教学训练

为了培养学生的工程实践能力、职业道德和社会责任感,可以实行校企合作的策略。学校须建立基于企业实际需求的课程体系,以“实践教学结合”作为出发点,制定相关教学计划。校企间建立校内外实训基地,以职业特点和培养目标为中心,增加高分子加工成型技能训练的比例。例如,针对实际适当补充废弃高分子的回收及循环教学内容,从现代材料产业发展的角度出发,来培养学生对节能减排的认知和循环经济的工程意识。从教学训练中突出服务地方的校企合作平台的特色,为培养新时代有责任、有能力的大学生提供保障。让学生能够在毕业后迅速适应社会要求,完成从学校到社会、学生到员工的转变

2.5、多学科的交融教学模式

现代高分子材料成型科学是材料技术革命的先导之一,既有不断提升的科学积累,又有巨大的产业背景;既有高精尖的纵向发展,又与相关学科日趋交叉、相互依存。我们随处可见的各类物品无不是由材料组成,而多数不是由单一材料制备而成,所以我们从工程的角度教授讲解一种材料的基本概念和成型加工特性时不可避免会涉及其它材料,高分子材料作为一种发展刚刚百年的材料学科,与金属和无机非金属材料相比属于新生事物,而材料的共性决定了这三种材料在加工方式和加工原理上具有共通性,我们应该注意综合金工实习、金属材料加工学、机械工程学等内容,在教授高分子材料的成型加工原理时可以有效地结合学生已经掌握的其它材料方面的知识,将三种材料的加工基本原理融会贯通。例如,高分子材料的后处理包括“退火”和“淬火”,其处理的方式及其对材料结构与性能的影响与金属材料都是一致的,而聚四氟乙烯的高温烧结与无机材料的烧结也是同出一源。通过这样的结合学习可以拓宽学生的认知面,促使学生形成大材料的概念,为学生走向工作岗位后及时适应现代工程制造中多材料组合的发展方向提供理论基础。同时,在人类面临日益严峻的环保压力、提倡资源节约型社会的当今世界,除了传授专业知识外,我们还要注重培养学生的时代使命感和工程伦理道德,在课程中贯穿环境保护的相关知识,引导学生思考如何减少和避免高分子材料在原材料使用、制备加工、使用和废弃处理等方面的给人类带领的污染,让学生形成牢固的环保意识。

3、结语

笔者结合近几年教学工作经验,通过以上各项教学手段与策略类型,优化教学内容,对高分子材料成型加工课程建设进行了有益探索,除以上方法外,我们还可以开拓其它的创新训练教学模式,如有效利用在当地举行的高分子行业展览,带领学生走出课堂,到展会和企业面对面接触,了解高分子加工行业新材料、新工艺和新设备的发展动向;邀请高分子专业领域的技术专家到学校开展讲座,向学生展示高分子材料加工成型的真实案例,触发和加强学生的自主学习热情和动力。通过进一步深入优化教学方案,提高教学质量和人才培养质量,为学生今后从事高分子材料方面的工作奠定良好的理论和实践基础。

参考文献

[1]刘问民.高分子材料的成型加工技术研究[J].科技风,2017(26):220.

[2]王成双,代少俊,焦宝祥,吴其胜.《高分子材料成型加工》课程教学改革与探索[J].教育教学论坛,2017(52):96-97.

[3]马晓峰,雷文.浅谈《高分子材料加工成型》课程教学改革[J].河南化工,2017,34(12):53-54.

[4]周洪福,温变英.《高分子材料成型加工新技术》课程教学改革探索[J].高分子通报,2017(12):70-74.

致谢：本论文感谢广东省教育厅创新强校项目2018KTSCX141与潮州科技项目2018GY47、韩山师范学院博士启动项目QD20180108 支持和资助。