民族高校《塑料成型工藝實驗》課程的教學探索研究

杜江華，韓 非，楊鵬元

(北方民族大學 材料科學與工程學院 , 寧夏 銀川 750021)

北方民族大學高分子材料與工程專業(yè)始建于2006年。經(jīng)過10余年的快速發(fā)展，專業(yè)現(xiàn)有在校學生人數(shù)320余人左右，其中少數(shù)民族學生占50%左右，專業(yè)教師現(xiàn)有人數(shù)為15人，實踐教學場地、設(shè)備和儀器的種類和臺套數(shù)均可滿足當前的實踐教學及教師科研之需。然而，學生的專業(yè)實踐能力并未能有顯著的提升和增強，尤其在高分子材料成型加工方面，學生對成型基礎(chǔ)理論的掌握和基本實驗技能都有所欠缺。歸結(jié)其原因，當前實踐教學模式已滯后于我校民族學生的學習心理、學習狀態(tài)的變化是一個重要因素。分析這幾年的實踐教學過程，可發(fā)現(xiàn)當前的實踐教學模式存在兩方面的不足。第一、實驗內(nèi)容及步驟的“標準化”，缺乏激勵學生做實驗的主觀能動性 。現(xiàn)有的每個實驗項目，無論是驗證性項目還是綜合性實驗項目，學生只要按實驗講義進行實驗，都可得到預知的實驗結(jié)果。學生在該實驗項目中僅充當了操作者的角色，或者說是“復讀機”的角色，無法促使學生發(fā)揮其實驗的主觀能動性。第二、實驗教學形式的“死板化”。教師依據(jù)現(xiàn)有的實驗條件(場地，器材等)及有限的實驗教學課時，給學生選擇在現(xiàn)有條件下可完成的實驗，因而實驗項目多為"可預知實驗結(jié)果"的實驗項目。作為實驗指導教師而言，在實驗教學中，僅充當了下達任務及演示實驗者的角色，無法真正體現(xiàn)教師的"指導"作用。因而，如何增強學生對加工與成型理論和基本實驗技能的掌握，本文就北方民族大學高分子材料與工程專業(yè)的高分子成型加工類的《塑料成型工藝實驗》課程的課程教學進行了以下探索。

1 結(jié)合高分子加工成型基礎(chǔ)理論抽象知識點，設(shè)計課程實驗項目內(nèi)容

我校高分子專業(yè)開設(shè)的高分子成型加工的理論課主要為《塑料成型工藝》和《橡膠成型工藝》課程，學時均為40學時。基于兩門課程均為實踐性很強的課程，因而也開設(shè)了相對應的《塑料成型工藝實驗》和《橡膠成型工藝實驗》課程，希望學生通過實驗對理論課中的概念和原理給予理解和掌握，但實驗并未能達到預期的效果。另外，學生在學理論課的過程中，無論是課堂中的問題回答表現(xiàn)或者課后問題的解答情況，均反映出學生出對類似于“塑化”、“流變性”、"剪切敏感"等抽象知識點的理解模糊、理解失準、理解偏頗。因而，能否將理論課中的抽象知識點與實驗項目內(nèi)容相互結(jié)合且能夠在有限的實驗時間實施成為解決上述問題的關(guān)鍵。就此，本文以《塑料成型工藝實驗》的實驗項目進行了嘗試。

1.1 以理論課程作業(yè)中較為抽象的問題為導向，備選實驗項目內(nèi)容

在塑料制品的成型過程中，塑料的熔體粘度是評價塑料流動程度難易的重要參數(shù)，而影響熔體粘度大小的主要因素有溫度和剪切速率。在《塑料成型工藝》課程的理論教學中，大多學生對此知識點的理解較淺，主要表現(xiàn)為學生不能很好的完成類似于"討論PE、PC、POM、PVC在成型過程中剪切粘度變趨勢？通過那些手段可以改善這些材材料的流動性？"的問題。鑒于該問題較為抽象且大部分學生不能正確完成，因而可將該問題設(shè)計為轉(zhuǎn)矩流變儀的實驗項目內(nèi)容。通過將抽象問題設(shè)置為實驗項目內(nèi)容，不僅可有助于學生完成課后問題，而且可促使學生主動思考實驗，設(shè)計實驗和完成實驗；同時，增強學生對"高分子材料熔體黏度與剪切速率和溫度的關(guān)系"的認識，加深學生對高分子加工與高分子材料的流變性的關(guān)系的理解，鍛煉學生分析問題和解決問題的能力。

1.2 依據(jù)實驗項目課時，優(yōu)化調(diào)整備選的實驗項目內(nèi)容

鑒于《塑料成型工藝實驗》課時僅為16課時，因而還需對備選的實驗項目內(nèi)容進一步優(yōu)化以使學生在規(guī)定的課時內(nèi)完成實驗，如將上節(jié)敘述的理論課的課后作業(yè)問題可優(yōu)化為“溫度和剪切速率對PC熔體粘度的影響”、“溫度和剪切速率對PE熔體粘度的影響” 、“溫度和剪切速率對POM熔體粘度的影響”、“溫度和剪切速率對PVC熔體粘度的影響”等實驗項目內(nèi)容。在實驗過程中，學生可按照所優(yōu)化的實驗題目進行分組。實驗完成后，每個實驗小組相互對其結(jié)果進行比較，并最終討論出溫度和剪切速率對"PE、PC、POM、PVC"熔體粘度的影響程度。

2 完善實驗環(huán)節(jié)，提高學生綜合實踐基本技能

完善的實驗環(huán)節(jié)是提高學生綜合實踐基本技能的主要組成部分[1-2]。我校高分子專業(yè)在現(xiàn)有實驗條件允可的條件下，盡量完善每個項目的實驗環(huán)節(jié)，加大對學生動手實踐能力的培養(yǎng)。如在以往實施“PP/PE拉伸樣條的注射成型”的實驗項目中，由于受課時量和設(shè)備臺套數(shù)的限制，實驗主要有實驗指導老師演示完成。而學生對注塑模具如何吊裝、如何固定將模具、如何調(diào)整調(diào)整模厚、如何調(diào)整注射工藝參數(shù)等環(huán)節(jié)均未能動手實踐。另外，目前的注塑機設(shè)備自動化程度較高，學生在注塑成型工藝實驗中若采用半自動模式，通過操作幾個按鍵就可注射出相應的塑件，因而實驗不能起到鍛煉學生的基本操作能力、分析問題和解決問題的能力。因此，在該注射成型實驗的環(huán)節(jié)中，要求學生在注塑機手動模式的條件下完成實驗，并按照模具吊裝、固定、調(diào)模、注射成型、制品頂出、卸模等實驗環(huán)節(jié)執(zhí)行。通過完善注射成型的實驗環(huán)節(jié)，不僅可增強學生對注射成型工藝過程的認識，而且可加深學生對注塑機結(jié)構(gòu)的理解、增加學生動手實踐的機會和提高學生操作注射機與成型模具的基本技能。

3 重視實驗數(shù)據(jù)處理，錘煉學生基本科研素養(yǎng)

在科學研究中，實驗數(shù)據(jù)處理是非常重要的一個環(huán)節(jié)[3]。對每一項實驗項目，數(shù)據(jù)的處理需規(guī)范、合理和準確。在通常的實驗教學中，由于實驗項目的實驗數(shù)據(jù)處理相對簡單，指導教師多不會要求學生熟悉和掌握一些常用的數(shù)據(jù)處理軟件，如Origin軟件，Excel軟件。但對一名工科學生而言，掌握和熟悉必要的實驗數(shù)據(jù)處理軟件對今后的工作和研究是很有必要的。因此，在開展實驗教學的過程中，應結(jié)合實驗內(nèi)容，要求學生采用常用的數(shù)據(jù)處理軟件和方法對其數(shù)據(jù)進行處理且能畫出相應的圖和表。針對高分子材料成型加工實驗，我校高分子專業(yè)針對不同的實驗項目，要求學生采用origin軟件或Excel軟件對數(shù)據(jù)處理并畫出實驗變量關(guān)系的圖或表。如在轉(zhuǎn)矩流變儀實驗的數(shù)據(jù)處理中，要求學生采用origin軟件將“溫度與時間的關(guān)系曲線圖”、“轉(zhuǎn)矩與時間的關(guān)系曲線圖”分別畫出，并對圖譜對比分析，然后并給出相應實驗結(jié)論；對PVC管材擠出成型實驗，要求學生將數(shù)據(jù)以表格的形式列出，并比較擠出工藝條件對PVC管材均勻度和直徑的影響。通過以上要求，不僅使學生熟悉了origin/Excel數(shù)據(jù)處理軟件的使用，而且規(guī)范了實驗數(shù)據(jù)的處理，同時改變了學生對原有的實驗數(shù)據(jù)處理的觀念，增強了學生對數(shù)據(jù)處理的重視和規(guī)范意識。

4 增加實驗分組數(shù)， 激發(fā)學生主觀實踐能動性

隨著教學硬件的條件逐步改善，增加實驗分組數(shù)可有利于學生整體實踐能力的提高[4]。針對高分子成型加工實踐類的課程，我校高分子專業(yè)根據(jù)不同實驗項目的特點和內(nèi)容確定分組數(shù)。如PVC管材的擠出成型實驗，我們根據(jù)管材的擠出成型過程(熔融、擠出、牽引、定型冷卻、切割)將學生分成5人1組，每班共8組，每組實施實驗的擠出工藝條件均要有所區(qū)別；對塑料拉伸性能的測試實驗，我們將學生分成2人1組，每班共20組；對注塑成型工藝實驗，我們根據(jù)實施實驗的注射工藝參數(shù)的不同，將學生分成5人1組，每班共8組。與以往實驗分組數(shù)少的情況比，現(xiàn)在實驗分組數(shù)的增加調(diào)動了學生做實驗的積極性和能動性。

5 結(jié)語

《塑料成型工藝實驗》課程是一門綜合性及實踐性較強的課程，北方民族大學高分子材料專業(yè)通過對該課程的實驗教學探索，以理論課程作業(yè)中較為抽象的問題為導向，設(shè)計了問題導入式的實驗項目內(nèi)容，調(diào)動了學生思考實驗的能動性，加深了學生對抽象的成型理論的理解和掌握，提高了學生基本實驗技能及對實驗基本問題的分析和解決能力。但在實驗教學中仍存在一些不足，如具有高分子材料加工背景的實驗教師數(shù)量少，學生實驗能動性不足，實驗室開放與實驗安全監(jiān)管等問題。希望以后在現(xiàn)有的實驗課程教學的基礎(chǔ)上，不斷完善和探索符合我校民族學生特點的實踐教學模式，滿足少數(shù)民族地區(qū)發(fā)展的應用型高分子材料專業(yè)與工程人才。

[1] 王明彥.“電力電子技術(shù)”實驗環(huán)節(jié)開展研究性教學的探索[J].中國電力教育,2009(5):137-139.

[2] 潘 嵐.從美國大學課程的實驗教學模式談實驗環(huán)節(jié)的教學改革[J].中國計量學院學報,2001(s1):53-55.

[3] 程衍富，戴同慶 ，潘林峰,等.在實驗數(shù)據(jù)處理中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力[J].實驗科學與技術(shù)，2009,7(3):92-93.

[4] 趙杰官，官守濤，張紅梅，等.優(yōu)化學生實驗分組提高實驗課教學質(zhì)量[J].中國醫(yī)藥導報，2012，916)：163-164.

(本文文獻格式：杜江華，韓非，楊鵬元.民族高校《塑料成型工藝實驗》課程的教學探索研究[J].山東化工，2018，47(02)：101-102.)