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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。現階段,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:
[1]李忠明,馬勁.加工過程中高分子材料形態控制的研究進展[J].中國科學基金,2004,18(3):154-157.
[2]李又兵,申開智.形態控制技術獲取自增強制件研究[J].高分子材料科學與工程,2007,23(1):24-27.
關鍵詞:交叉學科;本科教學;互動;創新思維;實踐認知
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)07-0143-03
現代社會科技進步日新月異,創新性的研究和產品不斷涌現,其中非常多的成果都來自于交叉學科的貢獻。一個已經被普遍接受的共識是:學科交叉點往往就是科學新的生長點、新的科學前沿,這里最有可能產生重大的科學突破,使科學發生革命性的變化;同時,交叉科學是綜合性、跨學科的產物,因而有利于解決人類面臨的重大復雜科學問題、社會問題和全球性問題[1]。所以,對于本科教學中的交叉學科課程的教學就提出了更高的要求,如要求教師縱覽多個學科的發展,從而能站在交叉學科的前沿來引領學生去認知和創新性思考;同時,也要求學生積極主動地去檢索相關資料,能互動地參與到整個課程教學的過程中來。只有這樣,交叉學科的本科教學才能獲得理想的教學效果,提高學生的科學敏銳力和培養學生的創新性思維。盡管教育界對交叉學科研究生階段創新型人才培養已有較多思考[2],但是迄今為止對交叉學科的本科教學的交流還很少。
本文以四川大學高分子科學與工程學院開設的“生物高分子及制品”課程教學為例,從課堂教學的多個方面提出了對交叉學科的本科教學的思考和體會。
一、課程背景
“生物高分子及制品”是四川大學高分子科學與工程學院為大三學生開設的一門課程,任課教師均來自我院醫用高分子材料及人工器官系。醫用高分子材料專業建立于1978年,并分別于1986年和1992年獲得碩士、博士學位授予權,是我國最早的培養生物醫用高分子材料專業人才的基地之一。系內的教師在生物醫用高分子材料及人工器官的科研、教學方面有30多年的豐富經驗。本課程所使用教材主要為我系老師合力編寫的普通高等教育“十一五”國家級規劃教材《生物醫用高分子材料》[3],并結合科研前沿做了豐富多樣的專題講解。目前一個年級有三個班平行授課,每個班的人數在70~90人。本門課程是典型的交叉學科產物,其內容涉及生物醫學、材料學(高分子材料)、工程設計、醫療器械等多個領域。教材的主要章節包括緒論、高分子材料和生物體的相互作用、生物醫用高分子材料的生物相容性和安全性評價、人工器官用高分子材料、醫療診斷用高分子材料、藥物緩控釋高分子材料、軟硬組織替代和組織工程用高分子材料、醫用高分子材料的設計。根據我院學生學術研究發展方向和工程應用發展方向并重的特點,在課堂講授的時候授課教師會盡量同時擴展到前沿的科研領域(如醫用高分子非病毒基因載體)和相關產業的應用環節(如生物醫用高分子材料制品的生產、消毒)等。考查方式以課堂討論、平時成績和期末筆試成績綜合打分。
二、互動式授課的幾點思考與體會
1.綜合多學科領域的講解方式。生物醫用高分子材料是功能高分子材料中重要的組成部分,是指在生物及醫學領域所使用的高分子材料。總體而言,本課程是兩個一級學科:材料學(其中的高分子材料)和生物醫學工程學(其中的生物材料)的交叉點。兩個學科的跨度很大,如何能生動形象地講解和引領學生思考至為關鍵。例如,在進行人工器官用高分子材料的講解時,我們通常會采取由淺入深的啟發式教學方法。首先,我們將人體器官做一個對應的抽象化的模型,其中包括腦—計算機、耳—聲音探測器、肺—氣體交換器、心—泵/液體輸送器、肝—化學工廠、腎—分離/凈化系統和血管—輸送管路等,以方便同學們從功能上理解人體器官并能針對性地對人工器官進行設計、思考。通過講解,同學們了解到研究人工器官并不能簡單考慮其與人體組織器官的類似,更重要的是能使其再現或部分再現人體器官的功能。舉例來說,在講到人工腎時,我們會先從醫學的角度講述腎臟的結構和功能,重點描述腎小球的濾過作用和腎小管的重吸收作用。其中,腎小球每天以125ml/min的濾過率處理約180L的血液,腎小管將濾過液中大部分的水、電解質、葡萄糖和其他小分子有用物質重新吸收入血液,而每天最終排尿量僅為2.0L。通過上述講解,同學們可以清楚地了解腎臟在人體中的主要功能,那么進一步的關于人工腎功能設計的講解也就順理成章了。人工腎是血液凈化技術中所使用的最重要的人工器官,再通過進一步關聯講解病理學的內容,我們可以使同學們了解到使用人工腎的血液凈化技術的目的和意義在于治療與血液相關的疾病,既包括腎臟方面的疾病如腎衰竭,也包括各種由于血漿成分發生病理改變而產生的血液性或免疫性疾病,如巨球蛋白血癥、系統性紅斑狼瘡、血友病和多發性骨髓瘤等。緊接著,針對不同的疾病和需要去除致病物質,我們很自然就將知識點轉到不同的血液凈化技術上來,分別講述血液透析、血液濾過和血液透析濾過三種人工腎技術。最終,三種不同的人工腎技術就引出了不同的生物醫用高分子材料和制品的需求和設計:通過對用于人工腎的各種生物醫用高分子材料的化學成分、物理性能的分析,以及對完成其制品的各種工程技術的描述和表征,使同學們融會貫通,掌握這個跨多學科交叉領域的知識點。再舉一個例子,在講組織工程用高分子材料章節時,由于這是一個非常前沿的跨生物學、醫學和材料學的交叉領域,如何有機結合多學科知識使同學們帶著興趣學習就非常關鍵。首先,我們會用“人耳鼠”等組織工程經典的圖片展開緒論,使同學們的目光一下子就被吸引住了,讓他們去思考:人類科技的進展真的有一天能實現更換人體的各個組織器官嗎?由于多個現實的案例擺了出來,他們就會意識到這是有可能并已經部分實現了的前沿科技。進而,我們就會用搭房子來做一個形象的比喻講解組織工程的三要素:細胞是磚塊,生長因子是建筑工人,而生物材料就是整個房屋的支架。而組織工程支架材料對生物相容性、生物降解性能的要求就使得生物醫用高分子成了其中的首選。在這樣的引領下,同學們的關注點自然就轉到了我們高分子學科與組織工程的關系,并能帶著興趣學習接下來的組織工程的原理和方法、軟骨組織工程支架材料、神經組織工程支架材料、血管組織工程支架材料、肌腱組織工程支架材料、皮膚組織工程支架材料、角膜組織工程材料、組織工程支架制品的制備方法等多個知識點。在講解的過程中,我們還會播放組織工程培養細胞、體外構建人工血管等錄像資料,讓同學們更直觀地認識生物醫用高分子材料在組織工程中的應用。
2.學生積極參與的教學互動形式。除了教師的有效引領作用外,學生能否積極參與教學過程的互動也是交叉學科本科教學能否成功的關鍵。對于本課程,我們主要采取了課外檢索學術資料做PPT報告和分組討論的形式。如前所述,我們將人體組織、器官分開并做了一個對應的抽象化的模型。對應于此,我們將學生分成了若干個小組,安排每個小組負責準備和主持一個主題的PPT報告和討論。我們會提前一周通知負責組的同學(通常為4~8人),事先與他們討論講述的主線和子方向,要求同學們分工合作,其中一些同學負責每人5分鐘的PPT講解,其他一些同學負責資料收集和整理工作。例如對肺的一個主題,通過一周的準備,同學們查閱了一定數量的文獻資料,準備了精美的PPT資料和講解內容:第一個同學做了呼吸系統和常見呼吸系統疾病的綜述;第二個同學的報告集中于描述現有的呼吸系統手術(尤其是肺部手術)中使用的大量生物醫用高分子材料和制品,例如包括呼吸道麻醉科導管、單肺通氣封堵導管等醫療器械;第三個同學從人工肺的研究角度出發,用較多的學術資料描述了該領域的研究前沿,進一步通過閱讀資料提出了現有研究的不足,并提出他們小組討論后對該領域的展望;最后一個同學結合工程實際,從生產設備、生產工藝等方面描述該領域醫用高分子制品的制備方法,并簡單提及國內外的主要生產企業。通過這樣的一個“準備—講述”的過程,該組同學系統地掌握了交叉學科從基本概念到學術研究,再到工業領域的諸多方面,并能邏輯清晰地講述給全班同學。在同學們的PPT講述過程中,任課教師會組織聽報告的同學們進行有益的討論。例如,在講解到有關生物醫用高分子材料和制品的生物相容性的時候,有做報告的同學會以隱形眼鏡為例講解,其制備原料主要是聚羥乙基甲基丙烯酸酯類材料。這時,我們會請有戴過隱形眼鏡的同學舉手,并組織討論:為什么隱形眼鏡有日拋、月拋和年拋的區別,它們對材料的要求有何不同?為什么夜晚要取下眼鏡進行清洗保養?作為使用者,自己戴隱形眼鏡會有什么樣的要求?通過這些問題的討論,同學們可以進一步了解作為交叉學科的產品,生物醫用高分子材料和制品不僅要在功能上滿足使用的醫學目的,還要求我們從材料學和工程學的角度去設計,才能獲得較為理想的使用性能。而且這樣的討論也容易引起同學們的興趣,避免過多過深的理論講解會導致的注意力分散。在整個PPT報告和討論的過程中,任課教師會針對同學們的資料準備情況、PPT講解情況和討論情況進行評價和打分,作為成績考核的重要標準之一。
3.創造條件結合實踐教學。交叉學科除了能在學術前沿激發出更多的創新性火花之外,往往還可以通過學科的交叉設計、生產出大量的實用的制品。本門課程針對的生物醫用高分子材料和制品就是典型例子,其所涉及的產業主要為醫療行業和醫療材料(器械)企業。因此,創造條件結合實踐進行教學就成了本門課程重要的組成部分。本門課程的授課教師大多與上述行業的企業有長年的產學研合作關系,已經完成或正在研發多項生物醫用高分子材料和制品的工作,因而具備較好的實際條件進行實踐教學。例如,任課教師與成都市的多家醫療器械生產企業建立了長期的科研關系,從而能將課程的認識實踐帶到其中的一些單位,包括人工腎的生產企業和醫療耗材(導管、輸液制品)企業等。通過實習參觀企業,以及在課堂上觀摩老師帶的各種生物醫用高分子材料和醫療器械,同學們對這門交叉學科涉及的產業有了更好的認識。另外,經常有高端的相關行業展會在成都舉行,例如2012年的第68屆中國國際醫療器械秋季博覽會在成都云集了國內外的多家企業。這種時候,任課教師就會及時公布展會時間,并鼓勵同學們去參觀,通過學習和對比國內外企業的產品,了解其設計理念和所使用的生物醫用高分子材料。展會結束之后,我們會和同學們在課堂上針對展會上的所見所想進行很多有益的討論,很好地幫助同學們更進一步地認識這門交叉學科的知識和產業。
4.結合教學內容邀請專業醫生講座的教學。結合課堂講授內容,我們會定期或不定期邀請一些醫生到課堂進行講座,如講授到血液透析時,我們會專門邀請四川大學華西醫院腎內科進行血液透析的醫生到課堂進行講座,從醫生的角度講述醫用高分子材料在血液透析制品方面的臨床應用。通過這些講座,使同學們更深刻了解醫用高分子材料及制品的實際應用,增加了學習的積極性和興趣。最后,由于交叉學科課程覆蓋的知識面非常廣,簡單地進行死記硬背的考試是不適宜的。經過商討,本課程的多位任課老師達成了一致的共識:平時的討論和報告占學生成績的很大一部分,期末考試以開卷方式進行,出題盡量是基于交叉學科的特點來綜合性地考查學生的邏輯思維、判斷和創新能力。通過八年多的教學實踐,我們發覺本課程的教學互動效果很好,也起到了很好的引領作用,有很多學生對這門交叉學科產生了濃厚的興趣,并相繼進入了生物醫用高分子材料和制品的科研或產業領域。
總而言之,交叉學科的獨特性決定了對其本科教學方法的靈活性、多樣性的要求。只有不斷解放思想、更新教學理念和完善教學手段,才能保證交叉學科教學的質量,才能更加有效地提高同學們的興趣和綜合能力,為更高階段的交叉學科創新性研究以及相關交叉學科的產業輸送人才。
參考文獻:
[1]路甬祥.學科交叉與交叉學科的意義[J].中國科學院院刊,2005,20(1):58-60.
[2]吳宜燦.學科交叉與創新型人才培養的實踐與思考[J].中國科學院院刊,2009,24(5):511-517.
[3]趙長生.生物醫用高分子材料[M].化學工業出版社,2009.
一、高分子化學的內涵
1.何為高分子化學
顧名思義,高分子就是相對分子質量很高的分子,它是高分子化合物的簡稱。高分子化合物,又稱聚合物或高聚物,是結構上由重復單元(低分子化合物—單體)連接而成的高相對分子質量化合物。高分子的相對分子質量非常的大,小到幾千,大到幾百萬、上千萬的都有。我們有時將相對分子質量較低的高分子化合物叫低聚物。高分子化學作為化學的一個分支,同樣也是從事制造和研究分子的科學,但其制造和研究的對象都是大分子,即由若干個原子按一定規律重復地連接成具有成千上萬甚至上百萬質量的、最大伸直長度可達毫米量級的長鏈分子,稱為高分子、大分子或聚合物。
2.高相對分子質量與高強度
相對分子質量和物質的性質是密切相關的,是決定物質性質的一個重要因素。只有相對分子質量高的化合物才有一定的機械力學性能,才能作為材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯,都是直鏈的烷烴化合物,但是分子量變化很大,其機械力學性能因而也有極大的區別。
3.高分子科學的主要內容
既然高分子化學是制造和研究大分子的科學,對大分子的反應和方法的研究,顯然是高分子化學最基本的研究內容。高分子科學不僅是研究化學問題,也是一門系統的科學。高分子科學的主要內容有:如何將低分子化合物連接成高分子化合物,即聚合反應的研究。高分子化合物的結構與性質關系。不同性質的高分子,其結構必然是不同的。為了得到不同性質的高分子,就要去合成具有特殊結構的高分子。
二、高分子材料化學的應用
材料是人類社會文明發展階段的標志,是人類賴以生存和發展的物質基礎。它是指經過某種加工,具有一定結構、組分和性能,并可應用于一定用途的物質。上世紀半導體硅、高集成芯片、高分子材料的出現和廣泛應用,把人類由工業社會推向信息和知識社會。可以說某一種新材料的問世及其應用,往往會引起人類社會的重大變革,材料是人類文明的重要標志。如果說現在人人離不開高分子材料,家家離不開高分子材料,處處離不開高分子材料,是一點也不過分的。高分子化合物的最主要的應用是以高分子材料的形式出現的,高分子材料包括了塑料、纖維、橡膠三大傳統合成材料,另外許多精細化工材料也都是高分子材料。
第一,塑料:一類是通用塑料,如容器、管道、家具、薄膜、鞋底與泡沫塑料等等;另一類叫工程塑料,其強度大,如汽車零部件、保險杠、洗衣機內的滾筒、電器的外殼等。
第二,纖維:人們開發出聚酯、尼龍、腈綸、維尼綸等高分子化合物,通過不同的加工,生產出了各種纖維制品,極大地滿足著人類的需要。
關鍵詞: 應用型高分子材料與工程專業 人才培養模式 實施途徑
隨著科學技術的迅猛發展,材料、能源和信息已被公認為科技發展的三大支柱。作為社會發展的物質基礎,材料的發展水平已成為一個國家綜合國力的主要標志之一。高分子材料與工程專業作為材料科學與工程學科下的分支學科,在過去20年的時間里得到了飛速發展。高分子材料應用的日趨普及,使得社會對高分子材料與工程專業的人才需求日益迫切。培養具有一定的實際操作能力,能以理論指導實踐、應用于實踐,服務于地方經濟建設的高分子材料與工程專業技術人才是十分重要的責任。為了滿足這一需求,高分子材料與工程專業應實施“強化基礎,注重應用,突出創新”的人才培養模式,大力提高學生的科研創新應用能力。
一、社會發展急需工程應用型人才
人才培養模式涉及的一個重要問題是培養什么樣的人。中國是世界上最大的高分子化纖生產國,化纖工業正在實現由“數量型”向“技術型”的戰略轉變,使化纖主要常規品種具備國際競爭能力,在一些重要高新技術纖維品種上取得產業化成果。
目前,我國高分子化纖材料工業隨著數量的增加和規模的擴大正由數量型向效益型轉變,行業發展的速度遠遠高于化纖人才的培養速度。據調研統計,化纖企業的專業人才數量不到職工總數的5%,有的甚至不到1%,存在專業人才嚴重匱乏的現象。同時還發現,由于化纖新技術、新設備、新產品的不斷出現,企業原有的專業人才不能完全跟上行業的發展,急需更新人才。
二、應用型高分子材料與工程專業人才培養的基本原則
1.更新教學理念,明確培養目標。
面向未來的教學改革需要前瞻性的教學理念和現代化的教學思想。這些教學理念包括從重視知識傳授向重視能力培養轉變;從封閉式的學校教育模式向開放型的產、學、研相結合的教育模式轉變;從標準化培養模式向個性化培養模式轉變;從維持性學習向創新性學習轉變[1,2]。
應用型高分子材料與工程專業的培養目標,是以市場需求和就業為導向,以課程建設為核心,以實踐教學為重點,培養在高分子材料與工程專業領域具有豐富的理論知識,能在高分子材料的合成、改性和成型加工等領域從事科技開發、工藝設計及經營管理等方面工作,具有創新精神及實踐能力的高素質創新型高級技術人才,更好地為地方經濟建設服務。
2.重視能力培養,實施素質教育。
提高學生的綜合素質可以通過選修課、專題講座、社會實踐,以及在專業教育中融入人文精神、工程環境背景等多種形式,從而加強對學生思想道德素質、文化素質、業務素質、身心素質和獲取知識、運用知識、創新知識的能力等方面的培養。
3.強化基礎訓練,拓寬專業口徑。
強化基礎、拓寬專業口徑是培養學生適應能力的有效途徑。強化基礎,一是在基礎理論和技能上進行面上拓寬,加強要求,使學生對基礎知識掌握更牢固,知識結構更加合理;二是將專業基礎課拓寬到新的專業目錄的專業口徑,為新專業的各個專業方向提供廣闊的發展空間。拓寬專業口徑,不是將專業課程的名稱加以改變,而是將專業主干課程認真整合,構建新的專業課程體系。
4.優化課程體系,整合課程內容。
課程體系與教學內容是實現培養目標最直接的體現,是形成人才知識結構和能力的主要因素,是提高人才培養素質的核心,也是教學改革的重點[3]。要進行課程重組,減少課程內容重復,做好課程之間的銜接,逐步深入;建立大工程觀念下的新型課程體系,重視各相關學科知識內容的融合、滲透和時間安排上的協調,做到課程綜合化、系統化。
二、應用型高分子材料與工程專業人才培養模式的實施途徑
1.實施“平臺式”教學。
本著工程應用型人才培養要主動適應用人單位的實際需要,要面向基層、面向生產第一線的原則,在加強通識教育的基礎上,強調提升學生的綜合素質,強化學生的專業實踐能力和動手能力的培養。新的教學模式設置了三個教學平臺,即理論教學平臺、實踐教學平臺、第二課堂素質教育平臺,以達到學生適應社會、適應行業和充分發展個性空間的目的。
“理論教學平臺”包括學科基礎課程、專業知識能力課程、專業能力拓展課程,初步形成學院、學科、專業、職業興趣四級理論課程體系;“實踐教學平臺”包括學科基礎實驗教學和模擬仿真企業生產的工程實踐教學兩部分;“第二課堂素質教育平臺”則包括學院公共選修課、課外素質教育及社會實踐三部分,作為第一課堂的補充和延伸,拓展學生個性發展的空間[4]。
2.以實踐教學改革為重點,提升學生工程實踐能力。
高分子材料與工程專業有著不同于其他學科的顯著特點,它是在大量的科學實驗和工程實踐基礎上發現并總結出的一般規律,運用科學分析方法探索這一規律內在的作用機理,采用數學、物理、化學理論與模型計算歸納形成理論體系,并在理論指導下,將科學研究應用于生產實踐,使理論體系進一步得以檢驗并逐步完善,經過實踐理論再實踐的循序漸進過程向前發展的學科。在該領域的科學研究中,實驗是分析問題、解決問題的主要手段,每一理論、發明的誕生都是在實驗中孕育、培養出來的。針對上述學科特點,專業教研組在制定本科教學培養計劃時,要有意識地加強實踐教學環節課時比重,培養學生的創新意識、創新能力和實踐能力。
高分子專業教學實踐分為認識實習、專業基礎實驗教學、專業實驗、生產實習、課程設計、畢業實習和畢業教學環節等實踐教學部分。在專業基礎實驗教學中要積極有效地開展研究型、設計綜合型實驗教學,鼓勵學生利用業余時間參加開放實驗室科研活動,注重培養學生的動手能力和科研能力[5]。
在畢業教學環節實踐中結合教師科研項目,選擇學科前沿或與企業合作開發的課題進行畢業論文選題,結合工廠實際進行畢業設計,可使學生獲得良好的科研能力培養,有效地促進學生動手能力,提高學生理論聯系實際、分析問題和解決問題的能力,為今后從事本專業研究與生產奠定良好的基礎。
3.以市場需求為導向,積極探索“訂單式”人才培養模式。
在教學改革上,注重人才培養與市場需求相結合,積極開展“訂單式”培養模式。此舉不僅能為企業發展量身定做工程實際應用型人才,而且能夠提前將學生“預售”出去。同時,企業還可以根據實際情況,為“訂單式”培養學生提供獎學金、貧困助學金等費用,解決經濟困難學生的求學、就業等問題。
4.理論聯系實際,注重培養創新能力。
要強化學生的操作技能,培養綜合素質和創新能力,進一步提高學生在社會大環境中的競爭能力,關鍵是建立與企業同步發展的規范的實訓環境。要充分利用區域與學科優勢,加強產學研聯合,設立產學研聯合體實驗室,為學生提供必要的社會實踐場所,保障實習、實踐教學效果,培養學生的工程應用能力[6]。實習基地可以完成學生的認識實習和生產實習任務和多項工藝實驗。學生通過這些實踐環節能加深對書本理論知識的理解和應用,同時也了解了本行業發展趨勢和存在的問題,這對于學生踏入工作崗位和繼續深造都是大有裨益的。
5.加強師資隊伍建設。
為適應素質教育的教學改革需要,辦好高等教育質量工程建設,教師的知識更新與自身素質的提高是非常重要的。只有高水平的師資隊伍才能培養出高素質的人才。因此學校需要不斷引進高水平科技人才,提高本專業教師隊伍的科研能力和科技創新能力。同時,還要注重青年教師的培養,指定有豐富教學經驗的老教授對新進教師進行“傳、幫、帶”教學指導,使新進教師的授課水平快速提高,從而有效地將行業發展動態與理論授課相結合,最大限度地激發學生的科研興趣,拓寬學生的專業知識面。
三、結語
高分子材料的發展極其迅速,每年都會有許多新材料、新技術、新工藝不斷涌現,而教育教學改革隨著社會的發展也是永無止境的。如何加強高分子材料與工程專業學生的工程應用能力的培養,提高高等教育的辦學質量和人才培養質量,是21世紀高等教育面臨的挑戰,必須引起高度重視。但是,如果一味追求應用而忽略科研創新能力的培養,所培養出來的人才就不是社會需要的高級人才。所以在重視應用的同時,還要注意科研創新能力的培養,即提倡一種“強化基礎,注重應用,突出創新”的人才培養模式,才能夠適應當代社會經濟發展需要。
參考文獻:
[1]龔春麗,文勝,鄭根穩,汪連生,顏永斌.高分子材料與工程專業人才培養方案[J].孝感學院學報,2008,28,(6):109-111.
[2]高煒斌,枝苗,自瑛.高職教育中高分子材料加工專業人才培養模式探析[J].遼寧教育行政學院學報,2006,23,(12):69-70.
[3]申長雨,關紹康,張銳.加強課程建設培養創新人才――“高分子材料成型加工”課程建設隨想[J].中國大學教學,2008,(3):52-54.
[4]陳立貴,袁新強,李雷權,王忠,付蕾.構建符合學校定位的高分子專業人才培養方案的研究[J].科技教育,2009,(22):161-162.
關鍵詞: 高分子專業 《環境保護》課程 改革措施
全世界高分子材料年產量不斷上升,廢棄物相應增加,由此引起的環境污染已成為一個很大的問題。高分子材料的污染包括生產高分子材料過程中引起的污染,以及高分子廢棄物引起的污染。前者比如:在泡沫塑料生產中如果采用氟氯烴做發泡劑,氣化的氟氯烴會破壞臭氧層;后者比如:包裝材料、塑料膜和管材、建筑塑料、電器塑料及醫用塑料等材料的廢棄物由于不容易降解或有毒性,對土壤、水源和大氣等都造成污染。
但高分子材料同時也可用于環境保護,比如:在水處理方面可以制造水處理設施、離子交換樹脂及離子膜等,在廢氣處理方面可以制成抗菌網等凈化材料,在噪聲控制方面可以制成消音材料。
所以,高分子材料對于環境保護起到正負兩方面的作用,正確利用這種材料就顯得至觀重要。高分子專業的教師尤其應注意在教學過程中加強對學生環保意識的培養,對于如何做好《環境保護》課程的教學工作,本專業系提出了如下改革措施。
一、精選組織教材內容
本課程所選教材是劉天齊主編的《環境保護》,課程內容全面豐富,主要分為環保基礎知識、各類環境污染的危害與防治、環境質量評價、環境管理、環境標準及環境保護法等內容。針對本專業特點,專業系挑選了前三部分內容進行重點講授,著重介紹環境與健康的關系,以及與人們生活密切相關的水、大氣、噪聲及固體廢棄物等各類污染的產生機理、治理方法、國內外最新治污技術和設備等內容。另外還對環境管理、環境監測、環保法規等內容進行簡單介紹,通過合理分配教學時數,使學生學起來條理清晰,重點突出,主次分明。這樣就能利用有限的教學時數學到盡可能多的知識,并學以致用,適應工科應用型本科人才培養的需求。
二、改進課堂教學方法
在課堂教學中,除理論教學外,還特別補充了一些從網絡、報紙和雜志上能反映當時環境現狀的文字和影像資料進行直觀教學,增強學生的感性認識,提高學生的學習興趣。
課堂上特別注重教學互動,調動學生的積極性,采用啟發式教學法,既活躍了課堂氣氛、又使學生學到了更多的知識。如在講固體廢棄物污染一章時,介紹什么是高分子廢棄物引起的“白色污染”,讓大家尋找日常生活中的“白色垃圾”,詢問這些污染物產生污染的原因、途徑及危害,讓學生思考治理途徑。此問題的提出引起了學生的注意,因為與其所學專業有關,所以會利用已學過的知識進行深入分析和討論,大家提出各自的見解,發言踴躍。隨后教師引導學生對各種治理方法進行比較,指出其優缺點,篩選綜合治理的最佳途徑,這樣引導學生建立系統的思維方式。這樣的啟發討論,使學生溫故知新、學以致用,調動了他們的學習積極性。
另外,還組織學生進行專項討論。如現在的家庭裝修熱中,要注意哪些室內環境污染?其中有哪些又是因高分子材料引起的污染,如何避免呢?這些問題的討論都使學生受益匪淺。課堂討論氣氛熱烈,教與學更加融洽,教學效果良好。
三、在其它教學過程中穿插環保知識
目前對于大學生的教育,既要強化素質教育,又要拓寬知識面,這樣可以考慮將環保教學的一些內容融入到其它學科的教學之中,高分子專業系的另外一些專業課,比如《高分子合成工藝學》、《高分子材料成型加工》、《塑料成型模具》等,在教學過程中就可對生產或加工過程中的一些污染產生機理、治理方法等作適當介紹,對常用及最新的環保設備也可作部分介紹。
例如,教師在講授《高分子合成工藝學》時,除了講解各類高分子材料的基本性質、制備方法、工藝過程及工藝設備等內容外,還應該向學生介紹合成高分子材料的兩面性,即有可能在合成過程中帶來的一系列對生態平衡、環境保護的負面影響,穿插介紹各工藝的循環利用及廢物處理的過程,并加入廢舊高分子材料資源利用等內容,這些應用實例不僅吸引了學生注意力,而且在不知不覺中灌輸了環保知識。這樣既使各學科相互滲透,增加了教學的深度和廣度,又加強了理論與實踐的聯系,開闊了學生的視野。
在實踐教學環節上,在生產實習、畢業實習等階段將環保現場教學穿插其中,這樣既節約了經費和時間、起到了事半功倍的作用,又加深了學生的環保意識,增強了教學趣味性。
在實驗教學上,可以考慮通過計算機輔助教學,引進應用新實驗技術,更新實驗內容,選用對環境友好的化學試劑和反應,實驗微型化、系列化研究等手段,推進高分子專業的實驗向“綠色化”方向進行改革。從點滴入手,不斷研究、發現和探索綠色反應及條件,加強綠色化學教育和環保意識,才有可能從根本上切斷污染源。這樣,學生不僅會對實驗課會產生濃厚的興趣,而且會切身體會到環保的重要意義。
四、改進考試方法,鞏固教學效果
在考試方法上,常規的閉卷考試模式需要學生花費大量的時間與精力背誦一些基礎概念,但考試過后可能會遺忘掉很多內容,教學效果并不能體現出來。我們采取開卷形式,內容靈活多樣,包括用大作業檢查課堂教學內容掌握情況;作社會調查,提出環保治理方案或無污染生產方案;設計出新型環保設備,等等,既能考查學生對環保知識的掌握程度,促進他們對文化課的學習,又能使他們學以致用,充分發揮他們的主觀能動性和創造性,綜合運用所學各科知識,提出創造性見解,提高教學效果。
五、教學體會
通過對《環境保護》課程的教學改革可知,教學過程是一個復雜的動態過程,必須不斷地探索,不斷地改進。教學內容應該不斷更新、不斷完善,使其適應社會發展和人才培養的需求;教學方法要靈活多樣,教學手段和教學觀念要不斷更新,教與學要協調一致,相互促進,這樣才能保證教學質量和效果不斷提高。隨著近年來環境問題的日益凸顯,加強對學生的環保意識的培養也越發顯示出其必要性與緊迫性,廣大高校教師應該把握一切傳授知識的機會,將環境教育真正落到實處。
參考文獻:
[1]劉天齊,黃小林,邢連壁等.環境保護[M].北京:化學工業出版社,2004.
關鍵詞 高分子材料與工程 工程實踐 專業實習 生產實習
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdkz.2016.09.025
Exploration and Practice on the Practice Mode of Polymer
Material and Engineering Specialty
LI Zhijun, YU Rentong, ZHAO Yinmei
(College of Materials and Chemical Engineering, Hai'nan University, Haikou, Hai'nan 570228)
Abstract Production practice is an important practice in Higher Education of engineering. Through the in-depth reform of the professional practice mode, the engineering practice ability of polymer materials and engineering specialty of Hainan University has been effectively strengthened, and the comprehensive quality has been improved.
Key words Polymer materials and Engineering; engineering practice; professional practice; production practice
近些年來,我國的工科高等教育獲得了長足的進步。據教育部統計數據顯示,工程科技類人才的培養規模已達到總體教育規模的1/3~1/2。然而,我國工科院校培養的工程師的整體水平與美國、德國和日本等發達國家甚至一些發展中國家都有很大差距。為了加快提高我國工科高等教育的質量,《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》明確指出要建立學校教育和實踐鍛煉相結合的人才培養體系。專業實習是高校課程體系中專業教學的必要環節,對于提高學生的工程實踐與創新能力具有特殊的重要意義。海南大學高分子材料與工程專業始創于1958年,是海南省的特色優勢專業。海南大學高分子材料與工程系對其高分子材料與工程專業本科生的專業實踐教學模式不斷進行探索與實踐,為達到良好的實踐育人的效果及培養高質量的高分子材料與工程專業的畢業生奠定了扎實的基礎。
1 高分子材料與工程專業實習的必要性
高分子材料與工程學科的特點是理論與實踐密切結合。1935年,Wallace H. Carothers通過己二胺和己二酸進行縮聚反應成功合成出聚酰胺66(PA66),有力地證明了高分子的存在,使人們信服于Staudinger的大分子理論,從而使得高分子科學真正建立起來。此后高分子材料迅速滲透入人們的衣食住行并在國民經濟、社會發展和國家安全中承擔著重要而不可或缺的作用;早在1994年,全球三大合成高分子材料的產量便達到1.4?04萬噸,從體積上超過了鋼鐵。近年來,對高性能化、功能化、精細化、復合化、智能化材料的需求更給高分子學科提出了需要在實踐上的創新與突破。實踐的需要及實踐中的發現推動了高分子科學的不斷發展,而不斷完善的高分子學科理論體系又對高分子行業的生產實踐起到指導作用。可見,高分子學科的誕生、發展都深深扎根于實踐的土壤,而專業實習的實踐特性則為高等院校的高分子學科專業的發展提供了必要的支撐作用。
高等工科教育的目標是培養擁有扎實的基礎知識與專業技能,同時具備較強工程實踐能力的高級人才。專業實習促使學生將所學的專業知識與生產實際相結合,強化動手能力,更重要的是可以培養學生獨立分析問題、解決問題的工程實踐能力與創新能力。20世紀20年代,英國H.E. Palmer、A.S. Homby等人提出了情景教學法,專業實習屬于情景教學的一種。傳統的課堂教學以教師的講述為主,有些內容難以達到生動形象的描述,難以通過直觀、豐富多彩的形象材料激發學生的學習興趣。通過專業實習,激發學生的學習熱情,啟發學生更深刻地理解所學的理論,進而實現知識與應用的融會貫通。如我校2011級高分子材料與工程專業的學生們在海南某塑料制件生產廠家進行專業實習時,針對其注塑車間生產的少量產品存在缺陷的實際問題,及時與企業的技術人員及車間負責人進行了交流與探討,學生們根據所學專業知識并結合企業生產的實際情況對該問題進行了分析并提出若干條合理化解決問題的建議。在實習實踐過程中,學生們的學習熱情得到了激發,所學理論得以在實踐中踐行,學生們解決實際問題的能力得到了提升,同時也得到企業的技術負責人及車間負責人的認可與欣賞。
2 專業實習工作的有效推進
由于專業實習在學生綜合培養中具有特殊的重要性,如何有效提升專業實習的成效就成為進一步推進我校高分子材料與工程專業發展而需要解決的首要問題。海南大學高分子材料與工程系的高分子材料與工程專業于2013年獲批成為教育部“卓越工程師教育培養計劃”試點專業,擁有熱帶島嶼資源先進材料教育部重點實驗室、海南省高校高分子工藝實驗室教學示范中心平臺和海南天然橡膠產業集團股份有限公司牽頭建設的海南省先進天然橡膠復合材料工程研究中心。在探索專業實習人才培養模式的過程中,我校高分子材料與工程系充分利用豐富的校內外實習基地資源,實習基地的軟件和硬件建設齊頭并進,初步建立了具有本專業特色的本科生實習模式,實習模式示意圖如圖1所示:
2.1 校內實習基地與校外實習基地建設齊頭并進
對高校學生實習不具義務的現實使得一些單位不愿主動承擔專業實習工作,這也是當前全國工科專業學生實習面臨的普通難題。海南大學高分子材料與工程系通過多年的積累,已與海南省內近二十多家企業建立了良好的專業實習合作關系。盡管如此,由于學生在企業的單次實習時間仍然有限,所以作為企業實習的補充,充分利用校內實習基地既有的檢測儀器及成型加工設備對學生進行一定學時的前期工程實訓顯得尤為重要。在校內實習基地,學生們能有充分的時間動手操作工業生產中常用到的設備,如擠出機、注塑機、開煉機、密煉機、平板硫化機等,也能熟練掌握紅外光譜儀、熱分析儀、偏光顯微鏡、電子拉力試驗機等儀器的操作規程及對企業生產的諸多產品的結構與性能進行測試、表征及分析,能在遇到問題的時候方便地查閱資料并針對問題及時與指導教師進行交流。校內基地的實訓為后續的校外基地實習奠定了堅實的基礎,這也使得學生們能迅速適應校外基地的實習任務并得以進行更高層次的生產實際操作能力和創新能力的培養。
天生的市場敏感性使得企業對產品具有更完備的把握性,如果說校內基地的實訓是沙盤演練,校外基地的實習則是實戰演習。對于校外實習基地的選擇我們遵循以下原則:(1)專業性強、生產規范并具備一定的生產規模;(2)有指導生產實習的技術實力及經歷;(3)具有產學研合作的興趣及能力;(4)企業內部及外部環境安全。高分子材料與工程系還借助多種渠道如專業教師與企業的技術合作、校友關系、橡膠及塑料行業相關協會等成功實現了與多家企業的專業實習對接并建立了穩定的簽約實習基地。激烈的市場競爭、技術的更新換代以及對專業知識人員的渴求使得一些具有前瞻性的企業對學生的專業實習表現出強有力的支持,甚至海南省的一些中、小型塑料行業的企業也主動提出按技術工人待遇解決學生的食宿問題,公司的管理者也更愿意在學生的實習活動中發掘人才并培養人才。
2.2 夯實內功,深化軟件建設
海南大學高分子材料與工程系與時俱進,在專業實習的軟件建設上不僅對學生布置了貼切實習單位實際的新任務,而且對專業指導教師提出了更高的要求。作為專業實習實踐層面上的補充,高分子材料與工程系引進了與實習內容相關的仿真軟件,如從哈爾濱工業大學引進了塑料成型工藝軟件和復合材料成型工藝軟件,在指導教師的講解下,學生們通過對仿真軟件中成型加工原理、工藝及設備操作等的認知,再加上相關知識點的視頻資料學習,學生能迅速能縮小理論與實際間的差距。
實習的整體效果很大程度上取決于準備工作的充分程度。專業指導教師由具有豐富的指導實習經驗的老教師和有熱情及責任感的青年教師組成,共同編寫各實習點的實習學習手冊,通過老教師的傳幫帶,青年教師明確了在學生實習過程中自己的責任和義務,掌握了實習企業的管理及生產特點,以及必須注意的一些關鍵環節問題。專業實習指導教師不但要熟悉《突發公共衛生事件應急條例》和《學生傷害事故處理辦法》,還要制定師生都要嚴格執行的《師生實習期間管理辦法》。另外,赴專業實習點前,學生務必在《專業實習安全知情書》上簽字。
2.3 綜合全面地進行雙向考核及評價
現代社會對學生提出了更為全面的素質要求,如學習能力、動手能力、創新能力、人際交往能力、適應社會能力等等。海南大學高分子材料與工程系對學生的實習考核除了實習報告和開放式考試的固定形式外,還輔以其它形式多樣的綜合考察途徑,如是否勤學好問,是否積極參與企業的科技創新研究及活動,是否能融入企業文化、樂意參與企業的文體活動等等。生動活潑的實習氛圍是激發學生實習熱情的“強心劑”,如舉辦有師生及企業相關人員共同參與的“假如我是一名車間主任”的模擬競選演講活動。學生們圍繞“一個合格的車間主任所應具備的綜合素質”進行闡述,不僅能站在我是企業人的角度給予實習單位在生產管理、技術踐行及人員調配等方面提出合理化的建議中增強就業自信心,還能通過企業相關負責人的點評認識到自己需努力的方向。通過多形式的考核,專業指導教師與學生都能及時發現問題,從而有的放矢地進行改進與完善,進而達到提高學生綜合素質的目的;同時,企業也能更深層次地考核需要引進的對位專業人才。另一方面,學生對課程的反饋與評價也有利于任課教師將課程改革推向深入。校教務處網上問卷調查表明同學們對該課程的滿意率達到96.35%,線下問卷調查的典型反饋與評價如表1所示:
3 總結和展望
實踐證明,我們對本專業的實習教學模式進行的探索能卓有成效地提高學生的工程實踐能力及就業能力(2015年度該專業本科生一次性就業率達到93.24%),多年來反饋的信息表明,我校高分子材料與工程專業的畢業生普遍(下轉第51頁)(上接第49頁)為用人單位看好,未來我們將積極借鑒國內外其它高校在實踐教學方面的辦學經驗,不斷完善和發展既符合我校實際又能適應國家經濟、科技、社會發展對高素質人才的需求的高分子材料與工程專業實習模式。
海南省中西部高校提升綜合實力工作資金項目(02M4 097001004002);海南省自然科學基金(514204);海南大學教育教學研究項目(hdjy1224)
參考文獻
[1] 王芳,張紅,陳豐秋.化學工程與工藝專業工程實踐教學模式的探索與實踐[J].化工高等教育,2012(2):76-78+85.
[2] 余曉,孔寒冰.能力導向的工程實踐模式比較與評價[J].高等工程教育研究,2011(3):28-34.
[3] Jeffrey G.Dunn, Robert I.Kagi, David N.Phillips. Developing Professional Skills in a Third-Year Undergraduate Chemistry Course Offered in Western Australia[J].Journal of Chemistry Education,1998.75(10):1313-1316.
[4] Martina H.Stenzel, Christopher Barner-Kowollik. Polymer Science in Undergraduate Chemical Engineering and Industrial Chemistry Curricula: A Modular Approach[J].2006.83(10):1521-1530.
關鍵詞:塑料制品;配方設計;理論;實踐;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)27-0063-02
從事高分子材料專業學習的學生知道,“高分子成型加工”、“高分子物理”和“高分子化學”,共同構成了高分子材料專業的三大主干基礎課程。而“塑料材料與配方設計”是高分子材料與工程專業成型加工分支下一門重要的專業課程,對合成樹脂及塑料助劑的深入了解,正確的選用塑料原料和塑料助劑,合理的進行配方設計,在塑料成型加工過程中至關重要,也是獲得品質優良塑料制品的技術保障。然而,“塑料材料與配方設計”在課程教學環節中,只是片面的理論介紹涉及某一材料的某一性能,大部分同學覺得課堂內容比較單一,理論性過多,實踐性較少。鑒于以上不足,為了培養和提高學生理論聯系實踐的能力,適應目前社會對高分子人才的實際需求,力求學生能在較短的時間內掌握該課程的教學內容,特別是課程理論與實踐教學有效的結合學習,改變傳統的教學模式,本文從以下幾個方面的教學改革進行了有效的探索。
一、圍繞人才培養目標,夯實課程建設的教學改革探索
立足貴陽學院的人才培養目標――“突出實用、服務本地”,緊扣《貴州省新材料產業“十二五”發展規劃》中涉及的高分子材料人才培養方向領域,我校根據具體情況和要求,對專業人才培養方案進行了認真地討論,不斷完善課程的教學大綱與基本要求,力求符合實際的需求。材料科學與工程本科生的課程和教學大綱應主要集中在材料科學與工程的四個基本要素――合成和加工、結構、性質、使用性能及其相互關系[1]。“塑料材料與配方設計”課程以每種塑料材料的合成、結構與性能關系、加工性能、應用性能、成型方法、改性以及最新的發展狀況等角度,完整地將通用熱塑性塑料、工程塑料、熱固性塑料展現在每位高分子專業學生面前,從而使學生可以完整、全面地了解每種塑料材料以及各種助劑的功效、添加量、作用機理和最新發展狀況。目的是使學生掌握高分子材料加工助劑的概況、合成、作用機理及其應用,重點掌握塑料增塑劑、抗氧劑、熱穩定劑和阻燃劑的結構特點和作用機理,了解其結構與性能之間的關系,熟悉塑料制品實際應用配方設計。力求緊扣工程應用型人才培養的目標和工程實際,從應用型本科生學習的實際出發,重視理論與工程實際的結合,突出應用性較強的內容,有利于工程應用。通過該課程的學習,再配以一定的配方設計方法的講授,為培養高素質應用型人才,提高學生綜合素質打下堅實基礎。
二、完善教學內容的教學改革探索
1.教學內容與專業特色相結合。“塑料材料與配方設計”是我校高分子材料專業一門重要的專業課,根據在以往的教學過程中的觀察與經驗,教學多采用傳統模式,課程具有與物理化學聯系密切、抽象概念多等特點,大多數學生覺得課堂內容難以理解,不感興趣,喪失學好該課程的信心,然后就逐漸厭學甚至放棄學習。該門課程的授課對象是大學三年級的學生,處于這個時期的學生學習興趣和學習熱情處于整個大學的全盛時期,求知欲強,精力充沛。面對這樣的學生,如何有效地利用他們的求知欲,激發起學習該課程的興趣,并針對他們的缺點,制定行之有效的方法及對策,使其通過該門課程的學習,培養起運用創新教學理念、聯系科學研究和提高解決實際問題的能力,是值得我們教學工作者思考并認真對待的問題。如何圍繞塑料制品的化學組成、結構及聚合方式、添加劑及其配比以及成型加工工藝、工藝條件及其控制、成型設備等知識內容對學生開展有效教學是一個重中之重。教學內容必須與專業特色有效結合,在向學生傳授課程理論基礎知識的同時,又要圍繞當前貴州省高分子材料人才培養領域涉及的塑料成型加工新技術、新發展方向進行有效的結合介紹。遵循高分子材料的成型加工基本原理,著重對新的成型加工工藝進行研究,尤其是通用塑料與工程塑料的成型加工區別。在日常教學過程中,將高分子材料基礎理論與實際日常生活中常見塑料制品的例子相結合,開展與學生的分析和討論,啟發學生在學習過程中牢牢抓住本課程的主題思想。例如:在介紹五大通用塑料制品尤其是PVC制品生產時,介紹了生產PVC軟硬制品過程中各類助劑的選擇及添加量控制,合理的配方設計,不同的成型加工方法,以及不同成型工藝生產的制品具有不同的特殊性能,應用的不同的場合,讓學生掌握“高分子材料-成型加工-制品性能”三者之間的關系。
2.教學內容與科研實踐相結合。“塑料材料與配方設計”課程教學內容應與教師科研實踐有效結合,使兩者達到互助互促的作用,以科研促進教學發展,將教師科研工作有效融入到教學實驗中,體現教學與科研的互動,提高學生分析問題、解決問題、實驗操作和使用計算機軟件的能力。例如:塑料制品的增韌途徑有多種方法,可將教師科研課題與相關課程知識相結合來進行教學,如聚合物納米復合材料對塑料增韌的影響,尤其是近年來較熱門的稀土偶聯劑的研究,在增加粒子與基體樹脂結合力的同時,兼顧一定的內作用等,可以鼓勵感興趣的學生參與到教師的科研實驗中來,學以致用,加強對知識點理解的同時,拓寬視野,鍛煉科研及動手能力。
三、豐富教學方法的教學改革探索
1.傳統與先進多媒體輔助、計算機技術運用等教學手段相結合。傳統的教學手段――板書由于其單調、枯燥的特點已不能完全適應當前的教學要求,而多媒體輔助――PPT教學使原本量大、抽象、復雜、枯燥無味的理論知識,通過形象、生動、直觀的圖文并茂形式表現出來,調動了學生的積極性和學習興趣,便于學生對知識的理解和掌握[3]。比如通過多媒體電子課件輔助教學,對于高分子塑料制品成型加工過程中塑料助劑的作用機理的演示以及擠出成型、注射成型等成型加工過程的演示,更加直觀和生動,利于學生對理論知識的進一步掌握。塑料配方設計是指確定配方中各種助劑加入量的方法。一個塑料配方中往往包括增塑劑、熱穩定劑、抗氧劑、光穩定劑、劑、填充劑、阻燃劑等多種添加劑。多種助劑的合理搭配,通過利于計算機技術(word、cad)來對配方設計進行科學地設計,有效地減少了實驗次數,節省實驗時間,使配方設計更加準確、快速,達到事半功倍的效果。
2.教師理論實踐指導與學生自主學習相結合。在理論教學中,我們知道塑料配方設計的方法有兩種:一種是單因素變量配方設計法;一種是多因素變量配方設計法。在課程理論教學過程中,尤其是正交設計法介紹環節,我們在教學中采用重點難點教師講授、學生自主學習的方法。學生自主學習之后,采用課堂提問的方式以檢驗學生自主學習的學習成果,讓學生了解正交設計法的使用特點,掌握多因素變量的實驗方法,優化出最佳配方。學生具有較強的學習興趣和能力,通過教師理論指導與學生自主學習相結合,我們將學生能力激發出來,使學生的學習變被動為主動,從而收到事半功倍的教學效果。在實踐教學中,秉承貴州省的綠色發展觀念,保護自然生態環境,走節能減排可持續發展之路,在塑料制品成型加工及廢舊塑料回收及再生利用中,始終貫徹綠色生態理念,對日常生活廢棄塑料,譬如食品包裝、各類飲料瓶、儲存容器及薄膜等塑料制品,有意識地進行分選挑撿,改性再生利用,將實驗課程內容涉及到的包括塑料的混煉,塑料的雙螺桿擠出成型、注射成型等各種加工方法工藝,通過相容性混煉技術來進行廢舊塑料的再生利用。比如:回收的PP耐應力開裂性能較差且低溫脆性較大,可選擇回收HDPE及LLDPE制備再生共混物,也可以回收農膜與PP制備合金,利用適當設備經過混煉實施。這既增加了學生的實踐操作能力,又培養了綠色環保創新意識。同時,成立課外實踐興趣小組,讓學生充分調動主觀能動性,開展探討思考,與教師共同討論分析,提出解決思路,找出解決問題辦法,提高學習興趣和逐步培養科研創新能力。
3.企事業工廠參觀學習。本專業目前與貴州省材料產業技術研究院、龍里藍圖新材料公司等企事業單位建立了良好合作關系,建立了實習基地。通過與這些合作企業的協作,學生可以現場實地對各種成型加工所涉及的原料處理、設備、工藝流程、質量控制等實際生產過程進行近距離的感受,讓學生們了解橡膠和塑料加工過程使用的原材料、工藝方法及工藝流程以及生產過程中所使用的儀器和設備。將知識與生產進一步聯系和認識,毋庸置疑對學生有了很大的幫助。比如:參觀塑鋼門窗加工工廠時,講解員詳細地向學生介紹了加工車間的工作情況及以聚氯乙烯樹脂為基本原料進行成型工藝的加工流程。通過參觀,每一個學生都受益匪淺,知道了PVC,這也為我們以后專業方向的選擇和學習打下了良好的基礎。
隨著市場對塑料制品需求的不斷擴大以及塑料工業的高速發展,培養出高素質應用型人才,使其具備更加牢固的知識基礎,更加靈活地運用知識的能力,成為當務之急。本課程通過幾個方面的課程理論與實踐教學改革,極大地調動了學生的學習興趣,提高了學生的邏輯推理能力以及分析問題和解決問題的能力,在培養學生的積極自主學習能力、配方設計能力、實踐能力等方面都取得了良好的效果。
參考文獻:
關鍵詞:培養目標;課程體系;高分子材料應用技術
課程體系是育人活動的總方案、是培養目標的具體化和依托[1,2]。課程體系構建合理與否,直接影響到專業人才規格的培養,也決定了教學能否順利實施。高分子材料應用技術一般分為橡膠、塑料、纖維、復合材料等多個方向,鑒于我院和西部區域經濟情況,該專業包含橡膠和塑料加工兩個方向,因而目前在國內尚無現成的課程體系借用。本文以社會、企業人才規格需求和國家技能要求為目標、以工作過程為主線、以建構主義為理論依據構建了高分子材料應用技術專業(橡塑加工專業)課程體系。
1、以工作過程構建課程體系
工作過程是指在企業里為完成一件工作任務并獲得工作成果而進行的一個完整的工作程序,是一個綜合的、時刻處于運動狀態但結構相對固定的系統。高分子材料應用技術專業是實踐性強的專業,構建課程體系時必須從整體出發,以職業崗位能力為核心,突出工作過程在課程構建中的主線地位,按照實際工作任務和工作情景來組織課程。依據工作過程中的主要崗位劃分主要模塊,按由簡到繁設計相應課程,并將企業真實情景通過項目化教學或案例教學等多種教學形式引入教學環節,同時為學生提供體驗工作過程的學習機會,逐步實現從學習者到工作者的角色轉換。
在構建課程體系時,課程設置順序應符合人的認識規律,由簡到繁,先會或了解再懂的原則設置,使能力在逐漸遞進的課程項目實訓中得到培養。因而在構建高分子材料應用專業課程體系時將認識實習提前,或讓學生直接參與到學校實習基地生產中去,使學生對高分子原材料加工、配料、混合、擠出、注塑、壓延、檢驗等工序先有一定性認識。當學生具有一定感性經驗后,甚至帶著一些問題回到課堂,專業課程理論教學和項目化教學才更具有針對性,才更能引起學生的興趣和共鳴。
2、基于工作過程為導向的課程實施方案
學習領域的課程是學生職業領域能力獲得的載體,一般由學習目標,學習內容,學習時間即課時組成。課程方案的實施就是使學生獲得必要技能和職業素質的過程,可以通過真實或虛擬的項目、任務、實際產品完成過程或案例分析等來設計。合理的課程方案有利于學生主動性的發揮,有利于職業能力的形成和獲得。我們在設計具體教學過程中遵循了以下原則:
①課程目標要明確,必須以社會、企業人才規格能力需求為依據,突出能力培養。高職培養的是要解決實際問題所應具備相應能力的技能人才,學生畢業后能直接進入生產一線,具有較高的動手操作能力。要達到這個目標,需要強化能力的培養,而課程的能力目標要以社會、企業人才規格需求以及具體崗位能力要求為依據。這些能力目標必須通過大量的社會、企業調研收集、分析、研究來確定。
②強調項目化和完成一定任務等相結合的多種教學方法。高分子材料應用技術專業是實踐性非常強的專業,理論教學過多或傳統的學科性教學只能培養出高分低能。因而在課程設置上更應多注重能力的培養,而不是定義、概念、理論的講解和簡單記憶。能力可以通過完成一定的項目和任務來習得和構建。能力可分為單項能力和綜合能力。單項能力可分階段、分項目、分任務,在符合職業能力成長規律的遞進過程中逐漸形成。綜合能力是各單項能力的綜合,也是整個課程的貫穿和融合。綜合能力的培養應選擇真實項目更能形成“零距離”職業能力,該項目能貫穿全課程,應根據課程能力培養要求選擇典型項目。
③課程的實施必須符合人的認識規律,并以學生為主體,調動學習積極性。眾所周知,理論來源于人們對自然、實踐的觀察總結,形成的理論又推進實踐的前進,人類的發展就是在這螺旋上升階段中前進。然而,長時間以來,高等教學往往在課堂上被動完成理論學習,然后完成簡單的驗證性課程實習或走馬觀花的生產實習,卻往往忽略了個體在實踐中主動性獲得。特別是對職業教學的對象為基礎知識較差的學習者,課堂理論教學效果可想而知。強調學習者主動性參與,強調學生在真實項目或虛擬工作任務中構建必要的職業能力是目前高職課程體系和課程改革的本質所在。
根據以上原則我們確定了高分子材料應用技術專業(橡塑專業方向)各門課程學習領域的項目或任務。例如橡膠加工工藝及技術課程分為如下幾個項目完成:
認識實習,橡膠加工工藝錄像教學;
項目1:一具體橡膠制品配方擬定;
項目2:橡膠材料分析和選取;
項目3:原材料加工、稱量;
項目4:混合、塑煉、混煉;
項目5:擠出、壓延;
項目6:橡膠制品硫化;
項目7:橡膠制品性能檢測、處理;
[關鍵詞]高分子材料與工程 人才培養 教學
[中圖分類號] C961 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2015)11-0024-02
一、經濟和社會的轉型對國際化應用型人才有迫切需求
培養什么樣的人才(應用型、創新型、學術型等)是人才培養模式的一個重要問題。中國是世界上高分子產業強國之一,但其行業發展的速度遠遠高于人才的培養速度,不斷出現的新產品、新設備、新技術,使原有的企業人才完全不能滿足行業的快速發展以及對新型人才的需求。
二、培養應用型人才的原則
(一)改變教學模式,明確培養目標
國際化應用型高分子材料與工程專業的培養目標,是以建設核心課程群為核心,為滿足市場和企業的需求,實現國際化的目標,重視實踐教學,培養出既擁有扎實的相關專業的理論知識,又能夠在高分子材料的加工工藝等方面從事新產品研發、新設備及儀器制備、新工藝流程設計工作,具有綜合素質、實踐能力以及創新能力的新型技術型人才,更好地服務于社會經濟建設和石油產業。
(二)全面實施素質教育,提高其實踐能力
通過基礎實驗、專業實驗、生產實習、認知實習、兩課等多種形式來提高學生的綜合素質,從而加強對學生人文化素質、專業素質、思想素質、服務意識的培養,使學生能較好地獲取專業知識,并熟練運用專業知識,提高自身創新能力。我們提出并實施了培養較強工程實踐能力和創新能力的措施方案,多方位、多角度加強學生實踐創新能力和工業化生產能力,培養學生狼隊團結精神,提高學生日常英語和專業術語的應用能力。
(三)夯實基礎知識,拓寬專業知識
要想培養學生的適應能力,就必須使其具有扎實的基礎理論知識,并拓寬其專業知識面。夯實基礎,一是拓寬基礎理論知識和技能,強化知識體系建設,發揮課程群的核心作用,使學生牢固掌握基礎知識,知識結構建設合理,培養學生科學合理的思維方式,提高他們的應用能力,以適應將來職業崗位的要求。二是將專業基礎課拓寬到新的工程認證的專業目錄下,為專業方向提供廣闊的工程技術市場。拓寬專業知識,不是改變專業課程的名稱,而是認真整合該專業的主干課程,豐富實踐教學的教學內容,建立新的專業課程體系。我們在全院公共平臺課基礎上增設了國際經濟法、國際金融法、國際商法、西方文化鑒賞等課程,強化英語交流應用,加大了實踐創新能力的培養力度。
(四)構建核心課程群,提高學生國際競爭力
教學改革的重點是對核心課程群的建立,其直接實現了對人才的培養,促進了人才知識結構的形成以及能力的培養,是提高學生綜合素質的主要途徑。我們從以往注重學生理論培養,改為注重學生實踐能力的培養。如高分子基礎實驗由原來的8學時增加為56學時,另在大二增加了兩周的認知實習,以此來提高學生對本專業的歸屬感和認同度。對課程進行融合和重組,避免課程內容重復;對專業基礎課,如高分子化學和高分子物理采用雙語教學和海外歸國人員全英文教學;新型課程體系的建立要強調應用工程的概念,重視各學科知識之間的聯系以及安排的時間順序,建立完整的課程體系。在英語聽說中,根據將來可能的工作環節進行視聽教學設計,訓練聽說能力和講解在國外可能遇到的民族、風俗、宗教事務等問題。
三、人才培養模式的渠道
(一)實施遞進式教學平臺
為了滿足企業的實際需求,在培養應用型工程人才方面,必須堅持面向基層、面向社會、面向一線生產的原則,通過對通識教育的強化,提高學生的綜合素質以及專業實踐操作水平。新的教學模式主要包括兩課素質教育平臺、學術實踐創新平臺、基礎實踐平臺以及綜合實踐平臺,以實現學生的分層次培養,多角度遞進式培養,滿足社會經濟以及企業的各方面要求,使學生的個性空間得到發展。
(二)大幅度增加實踐教學,提升學生工程實踐能力
與其他學科不同,高分子材料與工程專業有其明顯的特點,它是以工程實踐和實驗為基礎進行總結的一門學科。根據本學科的特點,教研室在制訂教學培養計劃之前,要重點增加實踐教學的課時,以提高學生的創新意識、工程意識和實踐操作能力。
在課程設計和畢業論文實踐中,應結合教師科研項目和企業解決現場生產實際的項目,選派學生到企業現場做畢業論文等。這樣可使學生獲得良好的科研能力和現場工作經驗,熟悉企業現場文化氛圍,能有效地促進學生實踐操作能力,為以后學生職業的發展打下良好的基礎。
(三)為滿足市場需求,采用“訂單式”的人才培養模式
將人才培養與市場需求結合,通過“訂單式”的人才培養模式進行教學改革。這樣不僅能滿足企業對國際化應用型人才的需求,而且有助于學生的順利就業。另外,單位還可根據實際狀況,為“訂單式”培養學生提供一定的費用(獎學金、貧困助學金等),以解決學生在學習、求職中遇到的困難。近幾年,我校先后與中財管道和川路集團有限公司等單位簽訂了“訂單式”培養協議,為企業的發展培養了一批技術人才。
(四)培養學生對知識的運用能力以及創新能力
學校要積極與企業合作,為學生營造規范的實踐環境,培養其創新能力和綜合素質,提高學生的社會競爭力。在中財管道實習中,學生必須頂班實習,這可以讓學生充分利用學科優勢和區域優勢進行現場比賽,建立實驗室,給學生提供一定的實踐基地,使產、學、研密切結合,提高學生的工程技術能力,保證實踐教學效果。學生可在實踐基地完成認識和生產實習任務,以及工藝試驗活動。實踐操作活動可以幫助學生加深對基礎理論知識的理解及運用,同時還可以讓學生及時了解相關專業的發展前景以及存在的問題,有助于學生順利走向工作崗位。
(五)師資隊伍建設的加強
為適應素質教育的改革,教師知識的更新與自身素質的提高非常重要。只有高水平的師資隊伍才能培養出高素質的人才。西南石油大學高分子材料與工程專業2002年第一次招生,目前已招生12屆,從2010年起就是四川省特色專業,為國內培養了大量的應用型人才。2005年我們在全院教學實踐中,以歸國學者代加林教授為責任人,在高分子化學雙語和物理雙語課程的建設及教學方面率先取得了發展,為國際化人才培養跨出了第一步。經過7年的建設,兩雙語課程成為校精品課程,而后學院又引進3名海外高級人才和多名985高校博士,以此促進了多門雙語課程的開展,為國際化人才培養奠定了良好基礎。這些高水平科技人才的引進,大大提高了教師的科技創新能力以及科研能力。
此外,還應重視對青年教師的培養,讓經驗豐富的教師指導青年教師,幫助他們在專業教學方面有所突破。
四、小結
隨著高分子材料的迅速發展,每年都會涌現出一批新材料、新工藝以及新技術。如何培養相關專業學生的工程應用能力,促進高校的辦學質量和人才培養質量的提高,是目前乃至未來高校教育所面臨的挑戰。當然,如果因此忽略了科研創新能力的培養,就不能為社會經濟以及企業的發展培養高級人才。因此,要同時注重培養學生的工程應用能力以及科技創新能力,運用“強基礎,重應用,突創新”的人才培養模式,培養出適合社會經濟發展需要的人才。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 黃平.高校教學質量工程的深層思考[J].湖北財經高等專科學校學報,2007(4):47-48.
[2] 龔春麗,文勝,鄭根穩,汪連生,顏永斌.高分子材料與工程專業人才培養方案[J].孝感學院學報,2008(6):109-111.
[3] 高煒斌,枝苗,自瑛.高職教育中高分子材料加工專業人才培養模式探析[J].遼寧教育行政學院學報,2006(12):69-70.