杜江 張震雷

[摘 要]高分子成型加工課程在高分子材料專業(yè)的本科教學(xué)中占有重要地位，文章針對目前高分子成型加工課程內(nèi)容更新較慢、理論與實踐結(jié)合度不高、教學(xué)與企業(yè)實際需要有一定脫節(jié)的現(xiàn)狀，從內(nèi)容和形式兩方面探討課程的改革與建設(shè)：引導(dǎo)學(xué)生將理論知識與實際應(yīng)用有效結(jié)合，讓學(xué)生加深對知識的理解性認知，學(xué)會在實踐中加以運用;讓學(xué)生了解高分子成型技術(shù)的發(fā)展趨勢，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，增強學(xué)生的競爭力。其目的是通過對高分子成型加工課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革與實踐，促進教學(xué)理念的更新和教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變，適應(yīng)現(xiàn)代高分子材料發(fā)展要求，提高教學(xué)的效果和質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]高分子成型加工;教學(xué)改革;實踐能力;企業(yè)參與

[中圖分類號] G642.0 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2019）08-0005-03

高分子成型加工是高分子合成、結(jié)構(gòu)、成型、性能四個環(huán)節(jié)中的重要一環(huán)，是將高分子轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H產(chǎn)品的橋梁。通過高分子成型加工課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能系統(tǒng)掌握高分子材料成型加工的基本原理和方法，根據(jù)需要制定簡單的配方和工藝，操作常用的加工設(shè)備進行簡單的成型加工。高分子成型加工與高分子化學(xué)、高分子物理共同構(gòu)成高分子專業(yè)的理論課程基礎(chǔ)[1]，但因其具有綜合性、交叉性和應(yīng)用性的特點，因此不能像高分子化學(xué)和高分子物理那樣進行單純的理論教學(xué)，而要在高分子專業(yè)理論與實際生產(chǎn)之間建立起相互聯(lián)系的紐帶。從高分子成型加工課程教學(xué)現(xiàn)狀來看，主要存在以下三個問題：一是教學(xué)內(nèi)容比較陳舊，與生產(chǎn)實際有一定脫節(jié)。企業(yè)在實際生產(chǎn)中不斷對基礎(chǔ)成型工藝進行改進，并使用新的前沿技術(shù)，更新速度較快，因此，以傳統(tǒng)教材為藍本的成型加工課程的教學(xué)內(nèi)容顯得較為陳舊，與工業(yè)生產(chǎn)中的技術(shù)和工藝有一定程度的脫節(jié)，教學(xué)滯后于行業(yè)的發(fā)展。二是重視理論知識講授，忽視工程實踐能力培養(yǎng)。作為一門實踐性很強的課程，如果只講理論不聯(lián)系實際，學(xué)生對大量抽象的教學(xué)內(nèi)容就很難提起興趣，同時會導(dǎo)致學(xué)生對理論難以形成深入理解，更不會加以運用，缺乏實際工作能力。三是企業(yè)的參與不足或缺失。企業(yè)的切實需求應(yīng)該是我們培養(yǎng)工程人才的重要方向標(biāo)，因此，高分子成型加工課程的教學(xué)要和相關(guān)企業(yè)的需求緊密結(jié)合，以做到有的放矢。針對以上問題，我們從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式兩方面對高分子成型加工課程進行了改革和建設(shè)，取得了良好的教學(xué)效果。

一、課程教學(xué)內(nèi)容的改革和建設(shè)

（一）強化高分子成型加工基礎(chǔ)原理知識

本科院校是要培養(yǎng)既有一定的理論基礎(chǔ)又具備較強實踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，在教學(xué)過程中仍然要重視對基礎(chǔ)理論知識的講解[2]。其課程內(nèi)容既要體現(xiàn)知識的廣度，也要體現(xiàn)知識的深度。高分子成型加工課程涉及的知識面很寬，涵蓋了高分子化學(xué)、高分子物理、大學(xué)物理等多門課程的知識內(nèi)容，其教學(xué)不能簡單停留在對不同成型加工技術(shù)的介紹，而需要著眼于培養(yǎng)學(xué)生對知識內(nèi)容的整合與融會貫通能力，使他們能夠?qū)λ鶎W(xué)知識進行綜合應(yīng)用。因此，在課程教學(xué)中，我們要注重將成型工藝與高分子化學(xué)、高分子物理和大學(xué)物理等知識相聯(lián)系，圍繞這些專業(yè)知識間的聯(lián)系進行教學(xué)設(shè)計，讓學(xué)生系統(tǒng)全面地掌握與高分子成型加工相關(guān)的知識體系，使他們能夠從本質(zhì)機理上理解高分子結(jié)構(gòu)與性能對其成型方法和工藝過程的影響，具備綜合運用基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識解決工程實際問題的能力，為今后從事高分子材料的科學(xué)研究和工程開發(fā)奠定扎實的基礎(chǔ)。另外，由于高分子材料的成型加工，除極少數(shù)通過固態(tài)、高彈態(tài)或溶液狀態(tài)進行外，主要都是在熔體狀態(tài)下進行的，因此掌握高分子熔體流變性質(zhì)對于高分子成型加工極為重要[3]。高分子流變學(xué)建立了高分子各種成型加工方法的理論基礎(chǔ)，并為設(shè)計、加工高分子制品提供參數(shù)，使制品具有良好的使用性能和穩(wěn)定性，是培養(yǎng)較高層次人才的重要課程內(nèi)容，必須進行深入透徹地講解，夯實學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)。此外，對于在高分子材料成型加工中占有重要地位的成型方法，例如塑料的四大成型加工方法（擠出、注塑、模壓、壓延），要抓住主線、突出重點、深入挖掘，使學(xué)生充分了解高分子在這些成型加工過程中的流動情況和物理化學(xué)變化，讓學(xué)生扎實掌握這些重要方法的技術(shù)原理、工藝要點和實施方法。

（二）加入相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域前沿內(nèi)容的介紹

當(dāng)前，科學(xué)技術(shù)日新月異，新型的成型加工方法和技術(shù)層出不窮[4]。為使課程教學(xué)內(nèi)容能夠反映行業(yè)的技術(shù)進步和發(fā)展，我們持續(xù)跟蹤高分子材料成型加工的新原理、新方法、新設(shè)備以及由此帶來的新變化和新效果。我們廣泛搜集國內(nèi)外出版的相關(guān)論文、書籍以及媒體資料等，并對其進行系統(tǒng)梳理和總結(jié)后補充到課程教學(xué)內(nèi)容中。我們在課程中加入了流體/超臨界流體輔助成型、天然高分子及加工新技術(shù)、3D打印技術(shù)、反應(yīng)擠出技術(shù)、微層共擠出技術(shù)等前沿內(nèi)容。例如，近年來微層共擠出技術(shù)的迅猛發(fā)展大大提高了控制高分子材料形態(tài)結(jié)構(gòu)的能力和靈活性[5]。這種技術(shù)能夠使兩種高分子以獨特的交替層狀結(jié)構(gòu)進行復(fù)合，無論共混物的組成比例如何變化，其總是具有規(guī)整的雙連續(xù)結(jié)構(gòu)，而且材料內(nèi)部的微層數(shù)可由2層持續(xù)增加到上千層，相應(yīng)的單層組分厚度可由毫米尺度一直降低至納米尺度。通過微層共擠出技術(shù)得到的近乎完美的雙連續(xù)結(jié)構(gòu)使材料充分發(fā)揮了組分間的協(xié)同作用，因此具有非常獨特的力學(xué)性能、阻隔性能、光學(xué)性能以及電（磁）性能等。授課教師要向?qū)W生介紹這些新型加工技術(shù)及其基本理論，布置文獻閱讀和討論的任務(wù)，講授文獻追蹤和調(diào)研的方法，使他們能夠自行開展研究和思考，探究新技術(shù)和新方法中的科學(xué)問題和工程應(yīng)用潛力，培養(yǎng)科學(xué)思維以及創(chuàng)新研究素質(zhì)。同時還要幫助學(xué)生拓寬專業(yè)知識面和學(xué)術(shù)視野，使他們關(guān)注和了解高分子成型加工的發(fā)展動態(tài)和趨勢，增強他們的就業(yè)競爭力。

（三）結(jié)合實際生產(chǎn)技術(shù)進行授課

我們注重將課程教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)的生產(chǎn)實踐相結(jié)合，體現(xiàn)其實用性。學(xué)生對高分子成型加工知識的學(xué)習(xí)，最終還是要落實到生產(chǎn)實踐中，既要通曉原理也要具備實踐能力。學(xué)生應(yīng)充分認識到高分子制品的性能不僅與高分子材料本身的性質(zhì)有關(guān)，而且與加工工藝過程及其條件有很大關(guān)系。怎樣才能把所學(xué)的理論知識很好地應(yīng)用在實際生產(chǎn)上是需要向企業(yè)學(xué)習(xí)的，而企業(yè)通過其多年的生產(chǎn)實踐總結(jié)出來的經(jīng)驗就是十分寶貴的財富。我們收集整理了大量與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的企業(yè)生產(chǎn)實例、技術(shù)創(chuàng)新以及獨特工藝，其中的很多技術(shù)和工藝與書本上的經(jīng)典內(nèi)容并不完全一致，因為它們是企業(yè)在基本理論的基礎(chǔ)上，基于自身實際生產(chǎn)條件和產(chǎn)品要求改進或創(chuàng)造出來的，是對高分子成型加工理論的深入探索。我們將這些案例引入課程，在課堂上用理論知識來解釋具體生產(chǎn)中的實際問題，又以科研和實際生產(chǎn)的具體例子來說明基礎(chǔ)理論。這種案例教學(xué)引發(fā)了學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，促進了他們對于理論知識的深入思考和吸收，幫助他們更好地理解并學(xué)會了應(yīng)用所學(xué)的知識，并讓他們學(xué)會了根據(jù)實際情況對工藝進行合理調(diào)整。

另外，我們采用項目作業(yè)的方式，給學(xué)生布置具有應(yīng)用情境和實踐特點的項目方案類作業(yè)，即給學(xué)生提出高分子產(chǎn)品成型加工中的實際問題，學(xué)生需要運用所學(xué)專業(yè)知識，輔之以文獻調(diào)研來提出合理的解決方案并設(shè)計具體實施工藝。作業(yè)由學(xué)生獨立完成并寫成完整的報告，然后教師對報告內(nèi)容進行分析和點評。這樣的作業(yè)需要學(xué)生真正思考和運用理論知識才能完成，而不是簡單抄寫概念和公式。這樣能夠讓學(xué)生更好地實現(xiàn)課堂所學(xué)與生產(chǎn)實際的緊密聯(lián)系，達到專業(yè)知識水平與工程應(yīng)用能力同步提升的目的。

二、課程教學(xué)方式的改革和建設(shè)

（一）生動直觀的講授方式與實驗內(nèi)容緊密結(jié)合

在授課形式上，為了讓學(xué)生更直觀地了解高分子材料的各種成型過程，教師講課時通過展示成型加工過程的三維透視動畫，能夠使學(xué)生更清楚地了解成型過程中機械的運行方式以及高分子物料的流動狀態(tài)。另外，還可以通過展示高分子制品的半成品和成品等實物，展示加工設(shè)備和加工現(xiàn)場的照片，播放工廠實際生產(chǎn)過程的視頻，讓學(xué)生了解真實生產(chǎn)場景，為他們創(chuàng)造一個“準(zhǔn)現(xiàn)場”。這些生動直觀的講授方式為教學(xué)討論提供了豐富的現(xiàn)場情境和素材，實現(xiàn)了課堂所學(xué)與工程實際的緊密聯(lián)系，非常有助于加深學(xué)生對一些知識難點的理解，提高其理論學(xué)習(xí)的效果。這樣的授課形式，化抽象為直觀，生動有趣、省時高效，獲得了學(xué)生的認可。

此外，作為一門實踐性較強的課程，注重理論課與實驗課的有機結(jié)合很重要[6]，在課程安排上我們將實驗課與理論課緊密配合、同步進行，充分利用材料科學(xué)與工程學(xué)院的擠出、注塑、熱壓、壓延等成型設(shè)備，使學(xué)生一完成理論學(xué)習(xí)就可以進行相關(guān)的實際操作，通過實驗來驗證所學(xué)的理論知識，進一步加深理解，解決了學(xué)生在以往專業(yè)課程學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的被動接受、死記硬背、不會應(yīng)用的理論脫離實際的問題。在實驗中，學(xué)生通過實踐掌握了高分子成型加工的實施方法，對相關(guān)知識會理解得更透徹，掌握得更牢固。對于知識的真正掌握需要經(jīng)歷“發(fā)現(xiàn)、驗證、認知、運用”這四個階段，理論課與實驗課緊密結(jié)合就是要讓學(xué)生加深對知識的理解性認知，而且在實踐中學(xué)會運用。另外，根據(jù)學(xué)術(shù)發(fā)展前沿，充分發(fā)揮專業(yè)教師的科研與工程特長，實現(xiàn)教學(xué)與科研互動，我們組織學(xué)生到專業(yè)實驗室近距離接觸和了解相關(guān)科研內(nèi)容和進展，直接把科研內(nèi)容轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容。例如，實現(xiàn)了將3D打印、電紡絲、微納層共擠出等科研成果應(yīng)用于教學(xué)實踐。這些課程教學(xué)方式激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強了他們的探究能力。

（二）將“請進來”與“走出去”相結(jié)合

我們到高分子成型加工企業(yè)中調(diào)研，聽取企業(yè)人員對高分子成型加工課程教學(xué)的意見和建議，邀請相關(guān)企業(yè)的技術(shù)骨干參與其教學(xué)計劃的制定，堅持以應(yīng)用為導(dǎo)向、突出工程教育的實踐屬性[7]，培養(yǎng)學(xué)生的知識轉(zhuǎn)化能力。我們邀請相關(guān)企業(yè)的技術(shù)人員進入課堂，為學(xué)生講授高分子成型加工的前沿知識和成果，并結(jié)合企業(yè)的具體生產(chǎn)案例深入講解相關(guān)理論原理和實踐運用。例如，我們先后邀請了上汽集團延鋒彼歐汽車外飾系統(tǒng)有限公司技術(shù)部的經(jīng)理和上海自立塑料制品有限公司生產(chǎn)部的經(jīng)理等企業(yè)專家走進高分子成型工藝課堂，向?qū)W生講解企業(yè)中采用的先進技術(shù)和應(yīng)用實例，讓學(xué)生了解到優(yōu)秀產(chǎn)品的研發(fā)過程和成型加工技術(shù)，感受到知識的重要性和先進技術(shù)的突出作用。采用這樣的授課形式后，學(xué)生反饋積極，表示他們學(xué)到了很多平常課堂接觸不到的知識，并且希望獲得更多這樣的機會。我們還有針對性地組織學(xué)生進入高分子材料加工企業(yè)的生產(chǎn)一線參觀學(xué)習(xí)，讓學(xué)生親身了解實際生產(chǎn)過程中使用的設(shè)備、技術(shù)、工藝、流程以及自動化情況，并和企業(yè)工程師進行面對面交流，了解企業(yè)工程師的現(xiàn)實工作情境、可能遇到的問題和解決的辦法，感受到課堂學(xué)習(xí)的理論知識在實際生產(chǎn)中得到應(yīng)用，極大提高了他們的學(xué)習(xí)興趣和動力。例如，在高分子成型工藝課程教學(xué)期間，我們利用課余時間組織學(xué)生分別到上海自立塑料制品有限公司和上海迦南塑料有限公司等知名企業(yè)的生產(chǎn)一線進行了參觀學(xué)習(xí)，企業(yè)的專家還在現(xiàn)場給學(xué)生做了高分子成型加工專題講座，獲得非常好的教學(xué)效果。

（三）開展生產(chǎn)實習(xí)

到企業(yè)的生產(chǎn)一線進行參觀學(xué)習(xí)，學(xué)生主要是看，是獲得直觀的認識，但是沒有真正參與生產(chǎn)實踐，沒有真正去“做”，因此我們還開展了生產(chǎn)實習(xí)。高分子成型加工課程開設(shè)在本科三年級第二學(xué)期，與之相配套，我們安排學(xué)生在該學(xué)期的期末考試之后到相應(yīng)的實習(xí)基地進行為期四周的生產(chǎn)實習(xí)。實習(xí)基地包括上汽集團延鋒彼歐汽車外飾系統(tǒng)有限公司、上海華特汽車配件有限公司、上海自立塑料制品有限公司等知名企業(yè)。在實習(xí)期間，每天都安排有具體的工作內(nèi)容，大多數(shù)工作都需要到生產(chǎn)或檢測一線進行實際操作，而不是走馬觀花。學(xué)生通過實習(xí)對整個高分子制品的生產(chǎn)過程（原料儲存—原料預(yù)處理—擠出/注塑生產(chǎn)線—產(chǎn)品包裝—產(chǎn)品檢測）有了全面深入的認識。在實習(xí)中，學(xué)生能夠非常細致地去研究每一條生產(chǎn)線的具體設(shè)備和工藝，結(jié)合所學(xué)的高分子成型加工知識，讓理論與實踐相統(tǒng)一。學(xué)生進一步了解了成型加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理，熟悉了各種成型加工設(shè)備的布置、操作和工藝參數(shù)設(shè)置，了解了不同高分子材料對工藝參數(shù)的要求，加深了對高分子生產(chǎn)工藝及質(zhì)量控制的理解。我們注意引導(dǎo)學(xué)生將書本中的專業(yè)知識與實際生產(chǎn)聯(lián)系起來，并且培養(yǎng)他們發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，使他們對在課堂上所學(xué)的加工成型知識有了更全面的理解和掌握。這種生產(chǎn)實習(xí)是對學(xué)生所學(xué)專業(yè)知識的一次檢驗和提高，同時增加了他們對自身專業(yè)的了解和認識，對他們今后的學(xué)習(xí)和工作具有重要意義。

三、結(jié)論

高分子成型加工課程的改革和建設(shè)，有利于從基礎(chǔ)階段就引導(dǎo)學(xué)生將專業(yè)知識與實際應(yīng)用有效結(jié)合在一起，進一步加深對專業(yè)知識的掌握，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率。學(xué)生通過與相關(guān)企業(yè)技術(shù)人員進行直接交流和互動，了解了實際生產(chǎn)過程中的設(shè)備、技術(shù)、流程、自動化情況以及可能遇到的問題和解決辦法，加強了學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力與職業(yè)競爭力。通過讓學(xué)生了解本領(lǐng)域的最新技術(shù)成果、掌握未來發(fā)展趨勢，以開闊他們的專業(yè)視野，提升他們的專業(yè)理念和素養(yǎng)。對高分子成型加工課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革與實踐，將有效促進教師教學(xué)理念的更新和學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，使教學(xué)適應(yīng)現(xiàn)代高分子材料發(fā)展要求，不斷提高教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量。

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[責(zé)任編輯：龐丹丹]