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《塑料制品及配方設(shè)計》課程理論與實踐教學(xué)改革的探索
《塑料制品及配方設(shè)計》課程理論與實踐教學(xué)改革的探索
楊春林，嚴偉，曾加，羅軍，劉淵
（貴陽學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，貴州貴陽550003）
摘要：結(jié)合高分子材料專業(yè)的專業(yè)特色、社會發(fā)展需求及高分子材料專業(yè)人才培養(yǎng)的目標，本文對塑料制品及配方設(shè)計課程理論教學(xué)及實踐教學(xué)的改革進行了探索，對該課程的教學(xué)方法和手段進行了探討，使學(xué)生全面掌握塑料制品及配方設(shè)計工藝，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；理論；實踐；教學(xué)改革
基金項目：貴陽學(xué)院2014年度院級教改項目（校教發(fā)【2014】20號）
作者簡介：楊春林（1977-），男，講師，碩士。
從事高分子材料專業(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)成了高分子材料專業(yè)的三大主干基礎(chǔ)課程。而“塑料材料與配方設(shè)計”是高分子材料與工程專業(yè)成型加工分支下一門重要的專業(yè)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(shè)計，在塑料成型加工過程中至關(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”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)覺得課堂內(nèi)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(yǎng)和提高學(xué)生理論聯(lián)系實踐的能力，適應(yīng)目前社會對高分子人才的實際需求，力求學(xué)生能在較短的時間內(nèi)掌握該課程的教學(xué)內(nèi)容，特別是課程理論與實踐教學(xué)有效的結(jié)合學(xué)習(xí)，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，本文從以下幾個方面的教學(xué)改革進行了有效的探索。
一、圍繞人才培養(yǎng)目標，夯實課程建設(shè)的教學(xué)改革探索
立足貴陽學(xué)院的人才培養(yǎng)目標———“突出實用、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，對專業(yè)人才培養(yǎng)方案進行了認真地討論，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]。“塑料材料與配方設(shè)計”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(xiàn)在每位高分子專業(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、作用機理和最新發(fā)展狀況。目的是使學(xué)生掌握高分子材料加工助劑的概況、合成、作用機理及其應(yīng)用，重點掌握塑料增塑劑、抗氧劑、熱穩(wěn)定劑和阻燃劑的結(jié)構(gòu)特點和作用機理，了解其結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，熟悉塑料制品實際應(yīng)用配方設(shè)計。力求緊扣工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標和工程實際，從應(yīng)用型本科生學(xué)習(xí)的實際出發(fā)，重視理論與工程實際的結(jié)合，突出應(yīng)用性較強的內(nèi)容，有利于工程應(yīng)用。通過該課程的學(xué)習(xí)，再配以一定的配方設(shè)計方法的講授，為培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才，提高學(xué)生綜合素質(zhì)打下堅實基礎(chǔ)。
二、完善教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)改革探索
1.教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)特色相結(jié)合�！八芰喜牧吓c配方設(shè)計”是我校高分子材料專業(yè)一門重要的專業(yè)課，根據(jù)在以往的教學(xué)過程中的觀察與經(jīng)驗，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，大多數(shù)學(xué)生覺得課堂內(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)。該門課程的授課對象是大學(xué)三年級的學(xué)生，處于這個時期的學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情處于整個大學(xué)的全盛時期，求知欲強，精力充沛。面對這樣的學(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(xué)習(xí)，培養(yǎng)起運用創(chuàng)新教學(xué)理念、聯(lián)系科學(xué)研究和提高解決實際問題的能力，是值得我們教學(xué)工作者思考并認真對待的問題。
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)備等知識內(nèi)容對學(xué)生開展有效教學(xué)是一個重中之重。教學(xué)內(nèi)容必須與專業(yè)特色有效結(jié)合，在向?qū)W生傳授課程理論基礎(chǔ)知識的同時，又要圍繞當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(qū)別。在日常教學(xué)過程中，將高分子材料基礎(chǔ)理論與實際日常生活中常見塑料制品的例子相結(jié)合，開展與學(xué)生的分析和討論，啟發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)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(chǎn)時，介紹了生產(chǎn)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(shè)計，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)容與科研實踐相結(jié)合�！八芰喜牧吓c配方設(shè)計”課程教學(xué)內(nèi)容應(yīng)與教師科研實踐有效結(jié)合，使兩者達到互助互促的作用，以科研促進教學(xué)發(fā)展，將教師科研工作有效融入到教學(xué)實驗中，體現(xiàn)教學(xué)與科研的互動，提高學(xué)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(guān)課程知識相結(jié)合來進行教學(xué)，如聚合物納米復(fù)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(lián)劑的研究，在增加粒子與基體樹脂結(jié)合力的同時，兼顧一定的內(nèi)潤滑作用等，可以鼓勵感興趣的學(xué)生參與到教師的科研實驗中來，學(xué)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(xué)方法的教學(xué)改革探索
1.傳統(tǒng)與先進多媒體輔助、計算機技術(shù)運用等教學(xué)手段相結(jié)合。傳統(tǒng)的教學(xué)手段———板書由于其單調(diào)、枯燥的特點已不能完全適應(yīng)當前的教學(xué)要求，而多媒體輔助———PPT教學(xué)使原本量大、抽象、復(fù)雜、枯燥無味的理論知識，通過形象、生動、直觀的圖文并茂形式表現(xiàn)出來，調(diào)動了學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)興趣，便于學(xué)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(xué)，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(xué)生對理論知識的進一步掌握。塑料配方設(shè)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(wěn)定劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、潤滑劑、填充劑、阻燃劑等多種添加劑。多種助劑的合理搭配，通過利于計算機技術(shù)（word、cad）來對配方設(shè)計進行科學(xué)地設(shè)計，有效地減少了實驗次數(shù)，節(jié)省實驗時間，使配方設(shè)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(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)計的方法有兩種：一種是單因素變量配方設(shè)計法；一種是多因素變量配方設(shè)計法。在課程理論教學(xué)過程中，尤其是正交設(shè)計法介紹環(huán)節(jié)，我們在教學(xué)中采用重點難點教師講授、學(xué)生自主學(xué)習(xí)的方法。學(xué)生自主學(xué)習(xí)之后，采用課堂提問的方式以檢驗學(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)計法的使用特點，掌握多因素變量的實驗方法，優(yōu)化出最佳配方。學(xué)生具有較強的學(xué)習(xí)興趣和能力，通過教師理論指導(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，使學(xué)生的學(xué)習(xí)變被動為主動，從而收到事半功倍的教學(xué)效果。在實踐教學(xué)中，秉承貴州省的綠色發(fā)展觀念，保護自然生態(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(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，通過相容性混煉技術(shù)來進行廢舊塑料的再生利用。比如：回收的PP耐應(yīng)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(nóng)膜與PP制備合金，利用適當設(shè)備經(jīng)過混煉實施。這既增加了學(xué)生的實踐操作能力，又培養(yǎng)了綠色環(huán)保創(chuàng)新意識。同時，成立課外實踐興趣小組，讓學(xué)生充分調(diào)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(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)。本專業(yè)目前與貴州省材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院、龍里藍圖新材料公司等企事業(yè)單位建立了良好合作關(guān)系，建立了實習(xí)基地。通過與這些合作企業(yè)的協(xié)作，學(xué)生可以現(xiàn)場實地對各種成型加工所涉及的原料處理、設(shè)備、工藝流程、質(zhì)量控制等實際生產(chǎn)過程進行近距離的感受，讓學(xué)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(chǎn)過程中所使用的儀器和設(shè)備。將知識與生產(chǎn)進一步聯(lián)系和認識，毋庸置疑對學(xué)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?qū)W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(xué)生都受益匪淺，知道了PVC，這也為我們以后專業(yè)方向的選擇和學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。
隨著市場對塑料制品需求的不斷擴大以及塑料工業(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基礎(chǔ)，更加靈活地運用知識的能力，成為當務(wù)之急。本課程通過幾個方面的課程理論與實踐教學(xué)改革，極大地調(diào)動了學(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題和解決問題的能力，在培養(yǎng)學(xué)生的積極自主學(xué)習(xí)能力、配方設(shè)計能力、實踐能力等方面都取得了良好的效果。
參考文獻：
[1]美國國家研究委員會。90年代的材料科學(xué)與工程———在材料時代保持競爭[M].中國航空工業(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]周達飛，唐頌超。高分子材料成型加工[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2000.
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