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《塑料制品及配方設(shè)計(jì)》課程理論與實(shí)踐教學(xué)改革的探索
《塑料制品及配方設(shè)計(jì)》課程理論與實(shí)踐教學(xué)改革的探索
楊春林，嚴(yán)偉，曾加，羅軍，劉淵
�。ㄙF陽(yáng)學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，貴州貴陽(yáng)550003）
摘要：結(jié)合高分子材料專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)特色、社會(huì)發(fā)展需求及高分子材料專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)，本文對(duì)塑料制品及配方設(shè)計(jì)課程理論教學(xué)及實(shí)踐教學(xué)的改革進(jìn)行了探索，對(duì)該課程的教學(xué)方法和手段進(jìn)行了探討，使學(xué)生全面掌握塑料制品及配方設(shè)計(jì)工藝，培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
關(guān)鍵詞：塑料制品；配方設(shè)計(jì)；理論；實(shí)踐；教學(xué)改革
基金項(xiàng)目：貴陽(yáng)學(xué)院2014年度院級(jí)教改項(xiàng)目（校教發(fā)【2014】20號(hào)）
作者簡(jiǎn)介：楊春林（1977-），男，講師，碩士。
從事高分子材料專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)的學(xué)生知道，“高分子成型加工”、“高分子物理”和“高分子化學(xué)”，共同構(gòu)成了高分子材料專(zhuān)業(yè)的三大主干基礎(chǔ)課程。而“塑料材料與配方設(shè)計(jì)”是高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)成型加工分支下一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)課程，對(duì)合成樹(shù)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(jìn)行配方設(shè)計(jì)，在塑料成型加工過(guò)程中至關(guān)重要，也是獲得品質(zhì)優(yōu)良塑料制品的技術(shù)保障。然而，“塑料材料與配方設(shè)計(jì)”在課程教學(xué)環(huán)節(jié)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(xué)覺(jué)得課堂內(nèi)容比較單一，理論性過(guò)多，實(shí)踐性較少。鑒于以上不足，為了培養(yǎng)和提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的能力，適應(yīng)目前社會(huì)對(duì)高分子人才的實(shí)際需求，力求學(xué)生能在較短的時(shí)間內(nèi)掌握該課程的教學(xué)內(nèi)容，特別是課程理論與實(shí)踐教學(xué)有效的結(jié)合學(xué)習(xí)，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，本文從以下幾個(gè)方面的教學(xué)改革進(jìn)行了有效的探索。
一、圍繞人才培養(yǎng)目標(biāo)，夯實(shí)課程建設(shè)的教學(xué)改革探索
立足貴陽(yáng)學(xué)院的人才培養(yǎng)目標(biāo)———“突出實(shí)用、服務(wù)本地”，緊扣《貴州省新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中涉及的高分子材料人才培養(yǎng)方向領(lǐng)域，我校根據(jù)具體情況和要求，對(duì)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案進(jìn)行了認(rèn)真地討論，不斷完善課程的教學(xué)大綱與基本要求，力求符合實(shí)際的需求。材料科學(xué)與工程本科生的課程和教學(xué)大綱應(yīng)主要集中在材料科學(xué)與工程的四個(gè)基本要素———合成和加工、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、使用性能及其相互關(guān)系[1]�！八芰喜牧吓c配方設(shè)計(jì)”課程以每種塑料材料的合成、結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系、加工性能、應(yīng)用性能、成型方法、改性以及最新的發(fā)展?fàn)顩r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(xiàn)在每位高分子專(zhuān)業(yè)學(xué)生面前，從而使學(xué)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(jī)理和最新發(fā)展?fàn)顩r。目的是使學(xué)生掌握高分子材料加工助劑的概況、合成、作用機(jī)理及其應(yīng)用，重點(diǎn)掌握塑料增塑劑、抗氧劑、熱穩(wěn)定劑和阻燃劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和作用機(jī)理，了解其結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，熟悉塑料制品實(shí)際應(yīng)用配方設(shè)計(jì)。力求緊扣工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)和工程實(shí)際，從應(yīng)用型本科生學(xué)習(xí)的實(shí)際出發(fā)，重視理論與工程實(shí)際的結(jié)合，突出應(yīng)用性較強(qiáng)的內(nèi)容，有利于工程應(yīng)用。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，再配以一定的配方設(shè)計(jì)方法的講授，為培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才，提高學(xué)生綜合素質(zhì)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
二、完善教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)改革探索
1.教學(xué)內(nèi)容與專(zhuān)業(yè)特色相結(jié)合。“塑料材料與配方設(shè)計(jì)”是我校高分子材料專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)課，根據(jù)在以往的教學(xué)過(guò)程中的觀察與經(jīng)驗(yàn)，教學(xué)多采用傳統(tǒng)模式，課程具有與物理化學(xué)聯(lián)系密切、抽象概念多等特點(diǎn)，大多數(shù)學(xué)生覺(jué)得課堂內(nèi)容難以理解，不感興趣，喪失學(xué)好該課程的信心，然后就逐漸厭學(xué)甚至放棄學(xué)習(xí)。該門(mén)課程的授課對(duì)象是大學(xué)三年級(jí)的學(xué)生，處于這個(gè)時(shí)期的學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情處于整個(gè)大學(xué)的全盛時(shí)期，求知欲強(qiáng)，精力充沛。面對(duì)這樣的學(xué)生，如何有效地利用他們的求知欲，激發(fā)起學(xué)習(xí)該課程的興趣，并針對(duì)他們的缺點(diǎn)，制定行之有效的方法及對(duì)策，使其通過(guò)該門(mén)課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)起運(yùn)用創(chuàng)新教學(xué)理念、聯(lián)系科學(xué)研究和提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力，是值得我們教學(xué)工作者思考并認(rèn)真對(duì)待的問(wèn)題。
如何圍繞塑料制品的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)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(shè)備等知識(shí)內(nèi)容對(duì)學(xué)生開(kāi)展有效教學(xué)是一個(gè)重中之重。教學(xué)內(nèi)容必須與專(zhuān)業(yè)特色有效結(jié)合，在向?qū)W生傳授課程理論基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，又要圍繞當(dāng)前貴州省高分子材料人才培養(yǎng)領(lǐng)域涉及的塑料成型加工新技術(shù)、新發(fā)展方向進(jìn)行有效的結(jié)合介紹。遵循高分子材料的成型加工基本原理，著重對(duì)新的成型加工工藝進(jìn)行研究，尤其是通用塑料與工程塑料的成型加工區(qū)別。在日常教學(xué)過(guò)程中，將高分子材料基礎(chǔ)理論與實(shí)際日常生活中常見(jiàn)塑料制品的例子相結(jié)合，開(kāi)展與學(xué)生的分析和討論，啟發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)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(chǎn)時(shí)，介紹了生產(chǎn)PVC軟硬制品過(guò)程中各類(lèi)助劑的選擇及添加量控制，合理的配方設(shè)計(jì)，不同的成型加工方法，以及不同成型工藝生產(chǎn)的制品具有不同的特殊性能，應(yīng)用的不同的場(chǎng)合，讓學(xué)生掌握“高分子材料－成型加工－制品性能”三者之間的關(guān)系。
2.教學(xué)內(nèi)容與科研實(shí)踐相結(jié)合。“塑料材料與配方設(shè)計(jì)”課程教學(xué)內(nèi)容應(yīng)與教師科研實(shí)踐有效結(jié)合，使兩者達(dá)到互助互促的作用，以科研促進(jìn)教學(xué)發(fā)展，將教師科研工作有效融入到教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，體現(xiàn)教學(xué)與科研的互動(dòng)，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)操作和使用計(jì)算機(jī)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(guān)課程知識(shí)相結(jié)合來(lái)進(jìn)行教學(xué)，如聚合物納米復(fù)合材料對(duì)塑料增韌的影響，尤其是近年來(lái)較熱門(mén)的稀土偶聯(lián)劑的研究，在增加粒子與基體樹(shù)脂結(jié)合力的同時(shí)，兼顧一定的內(nèi)潤(rùn)滑作用等，可以鼓勵(lì)感興趣的學(xué)生參與到教師的科研實(shí)驗(yàn)中來(lái)，學(xué)以致用，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解的同時(shí)，拓寬視野，鍛煉科研及動(dòng)手能力。
三、豐富教學(xué)方法的教學(xué)改革探索
1.傳統(tǒng)與先進(jìn)多媒體輔助、計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用等教學(xué)手段相結(jié)合。傳統(tǒng)的教學(xué)手段———板書(shū)由于其單調(diào)、枯燥的特點(diǎn)已不能完全適應(yīng)當(dāng)前的教學(xué)要求，而多媒體輔助———PPT教學(xué)使原本量大、抽象、復(fù)雜、枯燥無(wú)味的理論知識(shí)，通過(guò)形象、生動(dòng)、直觀的圖文并茂形式表現(xiàn)出來(lái)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)興趣，便于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握[3]。比如通過(guò)多媒體電子課件輔助教學(xué)，對(duì)于高分子塑料制品成型加工過(guò)程中塑料助劑的作用機(jī)理的演示以及擠出成型、注射成型等成型加工過(guò)程的演示，更加直觀和生動(dòng)，利于學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的進(jìn)一步掌握。塑料配方設(shè)計(jì)是指確定配方中各種助劑加入量的方法。一個(gè)塑料配方中往往包括增塑劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、填充劑、阻燃劑等多種添加劑。多種助劑的合理搭配，通過(guò)利于計(jì)算機(jī)技術(shù)（word、cad）來(lái)對(duì)配方設(shè)計(jì)進(jìn)行科學(xué)地設(shè)計(jì)，有效地減少了實(shí)驗(yàn)次數(shù)，節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間，使配方設(shè)計(jì)更加準(zhǔn)確、快速，達(dá)到事半功倍的效果。
2.教師理論實(shí)踐指導(dǎo)與學(xué)生自主學(xué)習(xí)相結(jié)合。在理論教學(xué)中，我們知道塑料配方設(shè)計(jì)的方法有兩種：一種是單因素變量配方設(shè)計(jì)法；一種是多因素變量配方設(shè)計(jì)法。在課程理論教學(xué)過(guò)程中，尤其是正交設(shè)計(jì)法介紹環(huán)節(jié)，我們?cè)诮虒W(xué)中采用重點(diǎn)難點(diǎn)教師講授、學(xué)生自主學(xué)習(xí)的方法。學(xué)生自主學(xué)習(xí)之后，采用課堂提問(wèn)的方式以檢驗(yàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)成果，讓學(xué)生了解正交設(shè)計(jì)法的使用特點(diǎn)，掌握多因素變量的實(shí)驗(yàn)方法，優(yōu)化出最佳配方。學(xué)生具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)興趣和能力，通過(guò)教師理論指導(dǎo)與學(xué)生自主學(xué)習(xí)相結(jié)合，我們將學(xué)生能力激發(fā)出來(lái)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)變被動(dòng)為主動(dòng)，從而收到事半功倍的教學(xué)效果。在實(shí)踐教學(xué)中，秉承貴州省的綠色發(fā)展觀念，保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境，走節(jié)能減排可持續(xù)發(fā)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(tài)理念，對(duì)日常生活廢棄塑料，譬如食品包裝、各類(lèi)飲料瓶、儲(chǔ)存容器及薄膜等塑料制品，有意識(shí)地進(jìn)行分選挑撿，改性再生利用，將實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)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(guò)相容性混煉技術(shù)來(lái)進(jìn)行廢舊塑料的再生利用。比如：回收的PP耐應(yīng)力開(kāi)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(nóng)膜與PP制備合金，利用適當(dāng)設(shè)備經(jīng)過(guò)混煉實(shí)施。這既增加了學(xué)生的實(shí)踐操作能力，又培養(yǎng)了綠色環(huán)保創(chuàng)新意識(shí)。同時(shí)，成立課外實(shí)踐興趣小組，讓學(xué)生充分調(diào)動(dòng)主觀能動(dòng)性，開(kāi)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(wèn)題辦法，提高學(xué)習(xí)興趣和逐步培養(yǎng)科研創(chuàng)新能力。
3.企事業(yè)工廠參觀學(xué)習(xí)。本專(zhuān)業(yè)目前與貴州省材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院、龍里藍(lán)圖新材料公司等企事業(yè)單位建立了良好合作關(guān)系，建立了實(shí)習(xí)基地。通過(guò)與這些合作企業(yè)的協(xié)作，學(xué)生可以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地對(duì)各種成型加工所涉及的原料處理、設(shè)備、工藝流程、質(zhì)量控制等實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行近距離的感受，讓學(xué)生們了解橡膠和塑料加工過(guò)程使用的原材料、工藝方法及工藝流程以及生產(chǎn)過(guò)程中所使用的儀器和設(shè)備。將知識(shí)與生產(chǎn)進(jìn)一步聯(lián)系和認(rèn)識(shí)，毋庸置疑對(duì)學(xué)生有了很大的幫助。
比如：參觀塑鋼門(mén)窗加工工廠時(shí)，講解員詳細(xì)地向?qū)W生介紹了加工車(chē)間的工作情況及以聚氯乙烯樹(shù)脂為基本原料進(jìn)行成型工藝的加工流程。通過(guò)參觀，每一個(gè)學(xué)生都受益匪淺，知道了PVC，這也為我們以后專(zhuān)業(yè)方向的選擇和學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。
隨著市場(chǎng)對(duì)塑料制品需求的不斷擴(kuò)大以及塑料工業(yè)的高速發(fā)展，培養(yǎng)出高素質(zhì)應(yīng)用型人才，使其具備更加牢固的知識(shí)基礎(chǔ)，更加靈活地運(yùn)用知識(shí)的能力，成為當(dāng)務(wù)之急。本課程通過(guò)幾個(gè)方面的課程理論與實(shí)踐教學(xué)改革，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的邏輯推理能力以及分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，在培養(yǎng)學(xué)生的積極自主學(xué)習(xí)能力、配方設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐能力等方面都取得了良好的效果。
參考文獻(xiàn)：
[1]美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)。90年代的材料科學(xué)與工程———在材料時(shí)代保持競(jìng)爭(zhēng)[M].中國(guó)航空工業(yè)總公司北京航空材料研究所，航空信息中心，譯。北京：航空工業(yè)出版社，1992.
[2]周達(dá)飛，唐頌超。高分子材料成型加工[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2000.
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