改變高分子材料的途徑范文

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篇1

關(guān)鍵詞:高分子材料；老化；因素；應(yīng)對(duì)措施

中圖分類號(hào)：TU5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

前言：配方的構(gòu)成和材料本身的性質(zhì)是引起高分子材料發(fā)生老化的主觀原因。外部的施力、自然條件的急劇變化以及生物、微生物的侵蝕是引起高分子材料發(fā)生老化的客觀原因。主觀因素和客觀因素的結(jié)合加劇了高分子材料的老化。

1、環(huán)境因素對(duì)高分子材料老化行為的影響

1.1 太陽光環(huán)境影響效應(yīng)

在 GJB 150.7A 中，指出了太陽光的環(huán)境效應(yīng)，包括熱效應(yīng)和光化學(xué)效應(yīng)。太陽光的熱效應(yīng)主要由紅外部分產(chǎn)生，與高溫試驗(yàn)不同，太陽輻射的熱效應(yīng)具有方向性，并產(chǎn)生熱梯度，所以它可導(dǎo)致高分子材料不同部位以不同速率膨脹和收縮，從而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力并破壞材料結(jié)構(gòu)，材料的熱膨脹系數(shù)越高，其熱效應(yīng)越明顯。光化學(xué)效應(yīng)主要由太陽光中紫外線部分產(chǎn)生，這是因?yàn)樽贤饩€波長很短，具有能引起高分子鏈上各種化學(xué)鍵斷裂所需的能量。太陽光的熱效應(yīng)和光化學(xué)效應(yīng)互相促進(jìn)，熱可影響光化學(xué)反應(yīng)速率，加速其破壞作用，反過來，光化學(xué)反應(yīng)可以改變材料表面粗糙度和顏色，進(jìn)而影響熱量的吸收和反射。在太陽光的作用下，高分子材料在外觀、物性、力學(xué)性能和電性能等方面均發(fā)生變化。以橡膠為例，太陽光老化可導(dǎo)致其光澤度、顏色、交聯(lián)度、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、絕緣強(qiáng)度、介電強(qiáng)度等性能發(fā)生劣化。

1.2溫度和氧氣的影響

如果溫度升高，高分子鏈的運(yùn)動(dòng)就會(huì)變得比平時(shí)更加激烈，而化學(xué)鍵的離解能有一定的范圍，如果溫度過高超出了這一范圍，基團(tuán)會(huì)立即脫落，高分子鏈也會(huì)發(fā)生熱降解。實(shí)際情況表明，不在少數(shù)的書本都介紹了高分子材料的熱降解的相關(guān)內(nèi)容。材料的力學(xué)結(jié)構(gòu)在很大程度上會(huì)受到溫度降低的影響，在緯度較高的地區(qū)或南北兩極，塑料更容易遭到低溫度的破壞。針對(duì)結(jié)晶型塑料來講，一旦玻璃化溫度高于環(huán)境溫度，將不利于高分子鏈段的自由運(yùn)動(dòng)，塑料硬化、易斷是主要表現(xiàn);無定型塑料卻不容易受到極寒環(huán)境的影響和破壞。眾所周知，氧的滲透性很好，這個(gè)特點(diǎn)也因此成為加劇高分子材料老化的罪魁禍?zhǔn)祝瑹o定型聚合物和結(jié)晶型聚合物相比，耐氧化能力明顯要弱一些。此外，氧氣是影響、破壞材料的主要因素，橡膠一旦與氧氣結(jié)合，都會(huì)降低塑料物品的使用年限，使其化學(xué)性能發(fā)生完全的改變。過氧化物一旦發(fā)生氧化反應(yīng)，其組成分子就會(huì)慢慢的積累到一

起，當(dāng)全部積累到一起后，就會(huì)發(fā)生分解，這種分解不是雜亂無章的，隨后，交聯(lián)或支化反應(yīng)就會(huì)發(fā)生，材料的種類不同、老化發(fā)生的條件不同。這些都導(dǎo)致高分子材料發(fā)生老化前后性質(zhì)的不同。

氧與高分子材料大分子的自由基型自動(dòng)催化反應(yīng)歷程如下:

1.3濕度的影響

高分子材料容易受到濕度的影響，高分子材料如果被暴露在高濕度和強(qiáng)紫外線下，自身的性質(zhì)會(huì)發(fā)生改變。高分子材料如果受到濕度的影響，會(huì)使自身的柔軟性降低，導(dǎo)致不能過度的彎曲；而強(qiáng)烈的紫外線照射直接會(huì)降低高分子材料的可延展性、可伸拉性。

1.4化學(xué)介質(zhì)的影響

化學(xué)介質(zhì)一旦深入到高分子材料的內(nèi)部，就會(huì)發(fā)生對(duì)其共價(jià)鍵與次價(jià)鍵作用。聚合物的共價(jià)鍵一旦與少量的侵入相接觸，就立馬會(huì)發(fā)生反應(yīng)，聚合物的大分子結(jié)構(gòu)被迫改變，如斷鏈、交聯(lián)、滲透物的加成等，或這些反應(yīng)的綜合。這個(gè)化學(xué)過程是不可逆的，也是不可避免的，聚合物及其添加劑的化學(xué)性質(zhì)會(huì)因此而發(fā)生改變，另外，發(fā)生改變的還有滲入介質(zhì)本身的化學(xué)性質(zhì)。雖然，在滲入介質(zhì)對(duì)聚合物分子鏈間的次價(jià)鍵的破壞過程沒有化學(xué)結(jié)構(gòu)變化發(fā)生，但作為整體的高分子材料來說，物理變化并不少見，反而是顯而易見的，例如環(huán)境應(yīng)力龜裂、增塑、低分子添加劑遷移等等。

1.5光老化

離解能的相對(duì)大小及高分子化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)光波的敏感性決定了聚合物受光的照射是否引起分子鏈的斷裂。關(guān)于光氧化降解過程和防止這種降解過程的發(fā)生，第一要把陽光吸收進(jìn)來，用于吸收陽光的主要是構(gòu)成物質(zhì)的分子和原子，二者通常處于相對(duì)活躍的狀態(tài)，而且它們各自吸收的光的波長具有特定的范圍。紫外波長300～400nm，能被含有羰基及雙鍵的聚合物吸收，而使大分子鏈斷裂，改變聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性能。

2、防老化措施

對(duì)于結(jié)晶型塑料及橡膠，要求使用溫度應(yīng)處于玻璃化溫度以上，但是環(huán)境的溫度過低會(huì)使玻璃化溫度高于材料的使用溫度，這樣一來，就會(huì)改變材料的物理性能，最終使材料的使用價(jià)值得不到徹底的發(fā)揮。生產(chǎn)加工高分子材料的時(shí)候，為了適當(dāng)?shù)亟档筒ＡЩ瘻囟龋梢越档筒牧系慕Y(jié)晶度、提高大分子鏈的柔性和適當(dāng)降低交聯(lián)度; 還可以把增塑劑添加到已經(jīng)成型的材料當(dāng)中，這樣做不僅有利于增強(qiáng)材料的可塑性，而且可以使玻璃化溫度得以降低，而材料的耐寒性得以提升。還存在一部分高分子材料，如果使用環(huán)境的溫度過高，也會(huì)加劇發(fā)生老化的可

能性，增加高分子鏈的剛性如在側(cè)鏈中引入苯環(huán)，適當(dāng)提高材料的結(jié)晶度、交聯(lián)程度和相對(duì)分子質(zhì)量，可以提高熔點(diǎn)或粘流溫度，但是這樣做不利于保持材料固有的可加工性。穩(wěn)定化是光氧老化的主要防護(hù)措施，削弱強(qiáng)烈的紫外線對(duì)高分子

材料的照射與破壞是各種穩(wěn)定化措施的主要目的。提高抗光氧老化的效果，“純”化以及高分子的自身結(jié)構(gòu)也是不錯(cuò)的出發(fā)點(diǎn)。就目前來說，防止高分子材料的光氧老化的主要方法就是添加穩(wěn)定劑。

2.1光屏蔽劑―――涂層和顏料:涂層就是為高分子材料涂抹一層保護(hù)膜，這層保護(hù)膜也是一種高分子材料，具有良好的光屏蔽作用，而且它吸收強(qiáng)紫外線的能力較強(qiáng)；許多顏料可以屏蔽光線，如果將其涂抹在高分子材料的表面，不僅可以著色，還可以防止紫外線的直接攻擊，對(duì)高分子材料起到很好的保護(hù)作用，按常理來說，顏料的顏色越深，其防護(hù)效果越明顯，由此可見，炭黑是最好的顏料選擇，它一方面可以使得游離基無法逃離，能夠?qū)⒂坞x基穩(wěn)定的留住，另一方面它具有很強(qiáng)的轉(zhuǎn)化功能，這里的轉(zhuǎn)化的源物質(zhì)是其本身吸收到的能量，轉(zhuǎn)化后的物質(zhì)是紅外線，與一般的輻射性質(zhì)不同，這種紅外輻射危害極小，甚至為零。

2.2猝滅劑:一部分化學(xué)物質(zhì)起光穩(wěn)定作用不是因?yàn)槲樟俗贤夤猓涔夥€(wěn)定效果的實(shí)現(xiàn)和發(fā)揮有兩種途徑：第一，通過一系列的化學(xué)反應(yīng)達(dá)到目的；第二，化學(xué)物質(zhì)的分子之間的相互轉(zhuǎn)換。

2.3受阻胺(HALS)類光穩(wěn)定劑:20世紀(jì)70年代初期，受阻胺類光穩(wěn)定劑誕生，其穩(wěn)定效果是非常明顯的，它們是空間阻礙胺類哌啶系衍生物。受阻胺類光穩(wěn)定劑使得高分子材料不容易受到光的影響，功能繁多。不論是在我國國內(nèi)，還是國外許多國家都在研究怎樣避免霉菌對(duì)高分子材料造成破壞，有兩個(gè)措施可以有效地防止霉菌的侵蝕，第一種是涂抹防霉專用劑。第二種是在其表面涂抹另外一層材料，簡單來說就是涂層法。涂層法又叫屏蔽法，而這種方法較為復(fù)雜、麻煩，涂層的粘接性不夠強(qiáng)，容易脫落，脫落之后容易遭到侵蝕，總的來說，就是存在很多亟待解決的問題，因而第二種方法，即防霉劑的運(yùn)用受到大多數(shù)人的青睞。聚酯、聚縮醛、聚酰胺和多糖類高聚物在酸或堿催化下，遇水發(fā)生水解的可能性較大，某些區(qū)域一旦酸性氣體較多，大氣污染濃烈，酸雨頻發(fā)，就會(huì)阻礙和限制這種高分子材料的使用。為了防止這種材料出現(xiàn)水化解體，把一層防護(hù)蠟或防水薄膜覆蓋在在這類材料的表面是較為常用，也是較為實(shí)用的辦法。

3、結(jié)束語

綜上所述，由于經(jīng)濟(jì)、科技條件的制約，加之高分子材料自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、難以捉摸性，導(dǎo)致我們很難將其老化的原理搞得明白、透徹，對(duì)其研究還有很長的路要走，所以，加大對(duì)高分子材料老化性能的機(jī)理研究勢在必行，盡最大努力找出哪些因素加劇了高分子材料的老化，并且具體問題具體分析，研究具有針對(duì)性、可行性的解決措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡少中,張新,張勇. 影響高分子材料老化的因素與應(yīng)對(duì)措施[J]. 塑料助劑,2014,01.

[2]蔡汝山,張洪彬. 高分子材料光老化試驗(yàn)與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 環(huán)境技術(shù),2014,03.

篇2

[關(guān)鍵詞] 案例教學(xué) 高分子材料加工 教學(xué)質(zhì)量

大學(xué)專業(yè)課課堂教學(xué)在人才培養(yǎng)中占有重要地位,是傳授專業(yè)知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生技能、提高專業(yè)人才質(zhì)量的重要手段。但是,現(xiàn)在工科專業(yè)課課程內(nèi)容多,并且教材的變化很多時(shí)候無法跟上現(xiàn)實(shí)應(yīng)用,這使得學(xué)生感覺學(xué)的東西難以理解,與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)嚴(yán)重,應(yīng)用性不強(qiáng),很容易失去學(xué)習(xí)興趣,導(dǎo)致專業(yè)課的課堂教學(xué)效果差。如何進(jìn)行大學(xué)工科專業(yè)課程的教學(xué)改革,提高專業(yè)課的教學(xué)效果,滿足未來經(jīng)濟(jì)增長和社會(huì)發(fā)展的需要,發(fā)揮大學(xué)在我國作為培養(yǎng)未來一線創(chuàng)新人才主要基地的重要作用,是教師、學(xué)生共同關(guān)心的問題。

案例教學(xué)首創(chuàng)于哈佛大學(xué)商學(xué)院,是在學(xué)校教育發(fā)展到一定階段基礎(chǔ)上產(chǎn)生的,是指一種“親驗(yàn)式”的教學(xué)方式,它是根據(jù)教學(xué)目的和培養(yǎng)目標(biāo)的要求,以教學(xué)案例為基本教學(xué)素材,將學(xué)習(xí)者引入教育實(shí)踐的情景中分析問題和解決問題,培養(yǎng)學(xué)習(xí)者反思能力,挖掘其教育機(jī)制的一種教學(xué)方式的綜合。簡而言之,就是在教師的引導(dǎo)下,再現(xiàn)案例實(shí)景,把學(xué)生帶入特定事件的現(xiàn)場,深入角色,以提高學(xué)生實(shí)際運(yùn)用知識(shí)能力的一種教學(xué)方法。案例具有高度的仿真性、培訓(xùn)為主的功能性、情景典型性等特點(diǎn),案例教學(xué)通過對(duì)事件情景逼真的記錄與描述,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)或工作經(jīng)驗(yàn)加以分析,以提高發(fā)現(xiàn)問題、分析問題與解決問題的能力。案例教學(xué)在經(jīng)貿(mào)、管理、法學(xué)等學(xué)科的相關(guān)專業(yè)獲得了廣泛應(yīng)用并取得了顯著的成效。

《高分子材料加工工藝》是高分子材料專業(yè)的重要專業(yè)必修課,講述高分子材料制品的性能、組成、結(jié)構(gòu)和成型加工工藝的關(guān)系,使學(xué)生基本掌握高分子材料的重要品種的加工工藝,對(duì)于給定高分子材料制品,學(xué)生能夠靈活運(yùn)用高分子材料加工工藝獲取高分子材料制品、具有開發(fā)新材料的能力。該門課程涉及的內(nèi)容繁雜、且較為枯燥,但與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合非常緊密,一般安排在《高分子材料加工原理》課程之后開課。筆者在長期的工科專業(yè)課程《高分子材料加工工藝》的教學(xué)中發(fā)現(xiàn):傳統(tǒng)教學(xué)方法的課堂教學(xué)質(zhì)量和效果不如人意,傳統(tǒng)教學(xué)方法已經(jīng)顯得力不從心,探討新的、行之有效的教學(xué)方法勢在必行;學(xué)生也普遍反映此門課程如果采取傳統(tǒng)的講授式教學(xué),學(xué)生感覺知識(shí)就像是空中樓閣,較難深入理解和掌握,在與實(shí)際結(jié)合時(shí)也難以融會(huì)貫通,迫切期望進(jìn)行相關(guān)教學(xué)改革,引入新的教學(xué)方法。

一、在《高分子材料加工工藝》課程中實(shí)施案例教學(xué)法的必要性

1.強(qiáng)化學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)知水平

《高分子材料加工原理》課程中,學(xué)生已經(jīng)基本掌握了各種高分子材料加工工藝的基本理論知識(shí)。從掌握某種高分子材料加工工藝以及日后的深造或工作來說,這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,其余的需要在實(shí)踐中不斷摸索與體會(huì)。以PVC管材的擠出成型這個(gè)教學(xué)專題為例,案例教學(xué)是師生圍在加工機(jī)械――雙螺桿擠出機(jī)旁邊,從原料開始,直至得到成品,讓學(xué)生親眼看到完整的加工過程;然后,教師下達(dá)案例教學(xué)內(nèi)容,學(xué)生根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容以及要求精心準(zhǔn)備資料,分組討論并派代表小組發(fā)言;教師點(diǎn)評(píng),并給出相應(yīng)答案,講解其中的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)。

由此可以補(bǔ)充學(xué)生在之前的《高分子材料加工原理》課程中對(duì)高分子材料加工工藝的基本理論的掌握,加強(qiáng)并深化學(xué)生對(duì)基本理論的認(rèn)知水平。

2.變“被動(dòng)學(xué)習(xí)”為“主動(dòng)學(xué)習(xí)”,釋放學(xué)生的創(chuàng)新性,提高課堂教學(xué)質(zhì)量

大學(xué)的工科專業(yè)課,尤其是《高分子材料加工工藝》,涉及原材料的基本性能、紛繁復(fù)雜的各種高分子添加劑的基本性能,靈活多樣的加工工藝等,內(nèi)容比較枯燥,加之開課對(duì)象基本為大三下學(xué)期或大四上學(xué)期的高年級(jí)學(xué)生,傳統(tǒng)的教學(xué)方法只能使學(xué)生困頓乏味、昏昏欲睡,教學(xué)質(zhì)量可以想象。

如果采用案例教學(xué),一方面,學(xué)生可以親眼見到、摸到具體的加工機(jī)械以及加工模式,相對(duì)于紙上談兵的傳統(tǒng)教學(xué)方式來說,案例教學(xué)法在學(xué)生心中留下的印象更加深刻;而且學(xué)生在課前需要查閱大量資料,模擬實(shí)際加工時(shí)出現(xiàn)的各種問題及并提出具體對(duì)策,這就需要學(xué)生通過自己的努力去積極主動(dòng)的尋找答案,從而讓學(xué)生的“被動(dòng)學(xué)習(xí)”成為“主動(dòng)學(xué)習(xí)”,“主動(dòng)思考”,極大的激發(fā)學(xué)生們的求知欲,進(jìn)而釋放學(xué)生的創(chuàng)新性,同時(shí)一個(gè)小組合作一個(gè)教學(xué)專題,也鍛煉了學(xué)生們的團(tuán)隊(duì)合作精神;另一方面,教師與學(xué)生之間不再是傳統(tǒng)的教與受的單向交流,而是互動(dòng)式交流,學(xué)生大部分躍躍欲試,加上教師的技巧性的引導(dǎo),大部分學(xué)生都能主動(dòng)發(fā)表自己的意見,課堂氣氛大大活躍,學(xué)習(xí)的積極性得到提高,課堂教學(xué)質(zhì)量得到有效提高。

3.培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力

目前,我國的高等教學(xué),尤其是工科教學(xué)中,培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力顯得更為重要。對(duì)于高分子材料加工課程來說,高分子材料的品種如此之多,學(xué)生在課堂上不可能全部掌握,而且新的高分子材料及新的加工工藝不斷涌現(xiàn)。如果采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法,學(xué)生僅僅在課堂上涉及幾種非常有限的加工工藝,而且采用的是傳統(tǒng)的教師講授式,學(xué)生對(duì)此門課程的掌握很可能也就止于這種孤立的高分子材料加工工藝。在日后的工作及深入學(xué)習(xí)中,當(dāng)遇到某個(gè)新的高分子材料制品需要加工時(shí),學(xué)生很可能根本無所適從,無處下手。如果采用案例教學(xué)法,對(duì)于給定高分子材料制品,從原材料的優(yōu)選,到加工工藝的優(yōu)選,以及具體加工工藝參數(shù)的優(yōu)選及其對(duì)制品質(zhì)量的影響規(guī)律,學(xué)生都會(huì)涉及并需要全面考慮,尤其重點(diǎn)和難點(diǎn)部分更需要深入討論和剖析。由此可以培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)于今后不斷涌現(xiàn)的新材料、新品種、新工藝的適應(yīng)性。

目前,工科相關(guān)專業(yè)課教學(xué)中,案例教學(xué)的應(yīng)用實(shí)例屈指可數(shù),能夠借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)較少。筆者在實(shí)際的教學(xué)中總結(jié)并設(shè)計(jì)了一套案例教學(xué)法,在我校的高分子材料專業(yè)課程教學(xué)中取得了較好的效果。

二、《高分子材料加工工藝》課程案例教學(xué)法的實(shí)施模式

在《高分子材料加工原理》課程學(xué)習(xí)時(shí),學(xué)生已經(jīng)掌握了各種高分子材料加工工藝的基本理論知識(shí)。后續(xù)的《高分子材料加工工藝》課程教學(xué)采用案例教學(xué)法,具體的實(shí)施模式可劃分為五個(gè)模塊:

1.案例的選取

典型案例的選取是完成案例教學(xué)的基本保證之一。《高分子材料加工工藝》整個(gè)課程內(nèi)容包括:塑料制品的擠出成型、塑料制品的注射成型、塑料制品的壓延成型、塑料制品的壓制成型、塑料制品的二次成型五個(gè)教學(xué)專題。每個(gè)專題選取1～2個(gè)典型案例,對(duì)于這五個(gè)專題以外的其他知識(shí)點(diǎn)運(yùn)用傳統(tǒng)教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)。

以塑料制品的擠出成型章節(jié)為例,此模塊部分的教學(xué)目標(biāo)是:讓學(xué)生掌握常見塑料制品的擠出成型工藝。對(duì)于同一種加工工藝,當(dāng)聚合物品種改變時(shí),加工過程就存在一定程度的區(qū)別;對(duì)于同一種聚合物,加工工藝改變時(shí),加工過程更是不同。因此,高分子材料加工涉及到聚合物品種以及加工工藝等兩方面的內(nèi)容。下面,以塑料制品的擠出成型為例,談?wù)勅绾芜x取典型案例進(jìn)行案例教學(xué)。

能夠采用擠出成型工藝加工的塑料制品品種有:管材、薄膜、異型材以及板材、片材等;采用擠出成型加工管材的聚合物品種有:硬質(zhì)與軟質(zhì)聚氯乙烯PVC、聚乙烯PE、聚丙烯PP、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS、聚酰胺PA、聚碳酸酯PC、聚四氟乙烯PTFE等;采用擠出成型加工板材/片材的聚合物品種有:硬質(zhì)與軟質(zhì)PVC、PE、PP、ABS、PS、丙烯酸酯類等;采用擠出成型加工薄膜的聚合物品種有:PVC、PE、PP、聚偏二氯乙烯PVDC、PA等;采用擠出成型加工異型材的聚合物品種有:PVC、ABS、PE、PP等。在紛繁復(fù)雜的聚合物品種以及塑料制品品種中,PVC管材是擠出成型加工的制品品種中應(yīng)用最廣泛的,因此,我們選取了PVC管材的擠出成型作為典型案例,以下均以此為例展開論述。

2.教學(xué)準(zhǔn)備工作

教師深入細(xì)致地組織與指導(dǎo)是完成案例教學(xué)的基本保證之一。教師不僅要準(zhǔn)備一份適合學(xué)生水平的高質(zhì)量的案例,而且還需要準(zhǔn)備一份案例教學(xué)的備課筆記,還應(yīng)設(shè)想下一個(gè)分析討論模塊中可能出現(xiàn)的各種問題以及如何回答等。具體來說,教師方面的準(zhǔn)備工作包括:對(duì)每個(gè)典型案例進(jìn)行學(xué)時(shí)規(guī)劃,然后就教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)大綱、教案、教學(xué)指導(dǎo)與設(shè)計(jì)、時(shí)間與分組安排、考核方式等方面進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì),保證教學(xué)過程與內(nèi)容的協(xié)調(diào)性和針對(duì)性。

對(duì)于PVC管材的擠出成型這個(gè)典型案例,教學(xué)內(nèi)容至少包括:

1.PVC的基本性能:尤其是采用擠出成型時(shí),需要注意的重要性能。

2. PVC的成型性能:PVC都可以采用哪些加工工藝進(jìn)行加工,以及各種用途。

3.PVC管材的擠出成型:至少包括PVC管材的擠出成型工藝流程、關(guān)鍵工藝和關(guān)鍵工藝參數(shù)及其對(duì)PVC管材質(zhì)量的影響規(guī)律等。此部分為整個(gè)案例分析的重點(diǎn)內(nèi)容。

學(xué)生方面的準(zhǔn)備工作:對(duì)于案例分析所涉及的各種高分子材料加工工藝的基本原理,學(xué)生已經(jīng)在之前的課程中掌握。此部分學(xué)生需要針對(duì)具體的典型案例進(jìn)行充分準(zhǔn)備,分組做出發(fā)言提綱及講稿。以PVC管材的擠出成型為例,學(xué)生需要針對(duì)PVC的基本性能、PVC的成型性能、PVC管材的擠出成型等三個(gè)部分內(nèi)容進(jìn)行充分準(zhǔn)備,尤其是PVC管材的擠出成型部分內(nèi)容需要精心準(zhǔn)備,后續(xù)的小組討論以及小組代表發(fā)言時(shí)更應(yīng)以此為重點(diǎn)展開。

3.分析討論案例

分析討論是案例教學(xué)法的核心模塊。教師的精心組織和及時(shí)引導(dǎo)是這個(gè)模塊乃至整個(gè)案例教學(xué)成功與否的關(guān)鍵。此模塊先以組為單位進(jìn)行討論,然后各小組選派代表向全班同學(xué)對(duì)整個(gè)案例進(jìn)行闡述。

教師要注意案例教學(xué)只是手段,目的是在既定學(xué)時(shí)內(nèi)完成教學(xué)大綱所規(guī)定的教學(xué)目標(biāo)。整個(gè)案例的重點(diǎn)是PVC管材的擠出成型,小組討論以及代表發(fā)言均應(yīng)以此為重點(diǎn)展開。案例的分析討論不宜信馬由韁,教師應(yīng)該使用各種方法讓整個(gè)分析討論過程在可控范圍內(nèi)進(jìn)行。教師要做好充分的準(zhǔn)備工作,在此階段啟發(fā)和組織學(xué)生在良好的氛圍中參與討論,使學(xué)生在討論中這種互動(dòng)式學(xué)習(xí)中掌握大綱需要掌握的內(nèi)容。

4.總結(jié)歸納案例

教師在此模塊的歸納總結(jié)以及點(diǎn)評(píng),是整個(gè)案例教學(xué)的點(diǎn)睛之筆。討論結(jié)束后,教師根據(jù)教學(xué)的要求引導(dǎo)并和學(xué)生一起總結(jié)歸納,并簡單給出所討論案例的答案,指出本次案例討論的重點(diǎn)、難點(diǎn)以及主要解決的問題,并對(duì)本次討論的成功與不足之處做出點(diǎn)評(píng)。學(xué)生可在課后分組作學(xué)結(jié)。

5.案例演練

案例演練是案例教學(xué)的最后一個(gè)模塊,也是對(duì)該門課程考核方式的重大革新。在整個(gè)課程內(nèi)容所有專題的典型案例教學(xué)結(jié)束后,教師將給出綜合性更強(qiáng)的案例,并作為課程考核的一部分。

所謂案例演練,選取某個(gè)具體制品(由幾個(gè)高分子材料部件組成),請(qǐng)根據(jù)各部件的使用環(huán)境要求,選擇材料類型并設(shè)計(jì)具體的制品配方,為各個(gè)部件選擇加工工藝,并確定制造各部件的關(guān)鍵工藝參數(shù),最后將其組合成一個(gè)完整制品。整個(gè)過程沒有標(biāo)準(zhǔn)答案,只有最優(yōu)方案。案例演練的實(shí)施模式為:

(1)選題

學(xué)生分組,每組在案例分析題庫中抽選一個(gè)作為該組的設(shè)計(jì)內(nèi)容,也允許根據(jù)要求自命題目。

(2)完成設(shè)計(jì)

小組成員分工合作,根據(jù)要求完成設(shè)計(jì)。

(3)答辯及提問

每組選派一名代表在規(guī)定時(shí)間內(nèi)匯報(bào)設(shè)計(jì)內(nèi)容,提問并現(xiàn)場回答。

案例演練能夠讓學(xué)生對(duì)各種高分子材料加工工藝的認(rèn)知更加深入,并融會(huì)貫通,形成高分子材料制品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和研究的科學(xué)思維,并養(yǎng)成“主動(dòng)”探尋并“主動(dòng)”獲取相關(guān)知識(shí)、綜合利用專業(yè)書籍、網(wǎng)絡(luò)、圖書館以及書店等多種途徑獲取知識(shí)的習(xí)慣,從中篩選出自己所需要的信息和知識(shí),做知識(shí)的主人。

四、結(jié)論

本文結(jié)合《高分子材料加工工藝》課程的特點(diǎn),提出了案例教學(xué)的模式,可以較好地解決教材穩(wěn)定與教學(xué)內(nèi)容不斷更新、基本原理穩(wěn)定與高分子材料制品及加工工藝不斷發(fā)展之間的矛盾,能較好地適應(yīng)工科領(lǐng)域日新月異的局面。

自實(shí)施案例教學(xué)以來,學(xué)生普遍反映:案例教學(xué)法所選取的典型案例和實(shí)際緊密結(jié)合,有助于他們對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深入的理解和掌握、尤其是融會(huì)貫通的能力得到大大提高。案例教學(xué)在工科專業(yè)課程中的應(yīng)用實(shí)例太少,具體實(shí)施模式還不成熟,而且對(duì)教師自身提出了更加嚴(yán)格的要求,需要教師在教學(xué)中積極更新自身知識(shí)結(jié)構(gòu),多總結(jié)多交流,不斷提升我國工科專業(yè)課程的教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn):

[1]李得偉,張超,李海鷹.大學(xué)工科專業(yè)課程實(shí)施研究型教學(xué)的探討[J].高等教育研究,2009,(9):74-75.

[2]鄭金洲.案例教學(xué)指南[M].上海:華東師范大學(xué)出版社,2000.7.

[3]劉剛.哈佛商學(xué)院案例教學(xué)作用機(jī)制及其啟示[J].中國高教研究,2008,(5).

[4]朱迪恩•舒爾曼.教師教育中的案例教學(xué)法[M].上海:華東師范大學(xué)出版社,2007.7.

[5]楊東潔.塑料制品成型工藝[M].北京:中國紡織出版社,2007.3.

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論文關(guān)鍵詞：專題性教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ礁叻肿訉I(yè)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>

論文摘要：專題性教學(xué)是一種全新的寓實(shí)驗(yàn)教學(xué)于科學(xué)研究之中的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式。它從生產(chǎn)實(shí)踐選擇研究專題，并建立專題實(shí)驗(yàn)課組，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和考核手段，將多門專業(yè)課的實(shí)驗(yàn)有機(jī)地結(jié)合統(tǒng)一。實(shí)踐證明．專題性教學(xué)應(yīng)用于高分子材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)課中是可行的，它改變了陳舊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，對(duì)于推動(dòng)高等教育向產(chǎn)、學(xué)、研方向發(fā)展具有良好的效果。

1引言

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高校培養(yǎng)人才的重要環(huán)節(jié)，對(duì)提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力以及人格品質(zhì)的培養(yǎng)具有理論教學(xué)不可替代的重要作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要任務(wù)是：①增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，有利于學(xué)生接受和理解所學(xué)知識(shí)；②理論聯(lián)系實(shí)際，通過實(shí)驗(yàn)鞏固和加深所學(xué)知識(shí)；③培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和觀察、分析、判斷及處理問題的綜合能力。我國高校一直以上述目的為任務(wù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，但是在實(shí)行過程中向前兩項(xiàng)傾斜，從而導(dǎo)致大學(xué)畢業(yè)生普遍缺乏創(chuàng)造性思維、工作適應(yīng)期較長，難以滿足新時(shí)期應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求。為改變上述狀況，使大學(xué)生在有限的大學(xué)學(xué)習(xí)期間獲得較強(qiáng)的觀察問題、分析問題，以及運(yùn)用所學(xué)知識(shí)處理和解決問題的能力，我院高分子材料系經(jīng)過多年的專業(yè)教學(xué)實(shí)踐，結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及校外專業(yè)實(shí)習(xí)基地(企業(yè))急需解決的生產(chǎn)技術(shù)問題，探索出一種全新的寓實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科學(xué)研究之中的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式——專題性教學(xué)模式。該教學(xué)模式有效地實(shí)現(xiàn)了專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，收到了良好的實(shí)踐效果。

2專題性教學(xué)的內(nèi)涵及應(yīng)用

2．1專題性教學(xué)的內(nèi)涵

專題性教學(xué)是指教師從專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)著眼，結(jié)合教學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀，精選實(shí)驗(yàn)教學(xué)專題，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)任務(wù)的教學(xué)形式。其主要內(nèi)容就是以專業(yè)體系理論為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及企業(yè)生產(chǎn)需求提出研究專題，創(chuàng)設(shè)一種類似科學(xué)研究的情境，指導(dǎo)學(xué)生圍繞擬定專題，查閱書籍及文獻(xiàn)資料，擬定實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，完成專題研究。專題性教學(xué)的目的是要改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，強(qiáng)調(diào)一種主動(dòng)研究式的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)過程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，從而使學(xué)生在研究過程中主動(dòng)地獲取知識(shí)，提高技能，并應(yīng)用知識(shí)來解決實(shí)際問題。

2．2專題性教學(xué)在專業(yè)實(shí)驗(yàn)課中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革不是簡單的教學(xué)方法上的改變，而是整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的改革。根據(jù)“高分子材料與工程專業(yè)”實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)，精選實(shí)驗(yàn)課題，以所選專題作為主線和載體，貫穿于“高分子材料與工程專業(yè)”實(shí)驗(yàn)課程中，以保證教學(xué)體系的完整。

(1)精選實(shí)驗(yàn)課專題。經(jīng)過專業(yè)教師到我系校外實(shí)習(xí)基地及相關(guān)高分子材料企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，近幾年來先后選擇了如下專題性實(shí)驗(yàn)專題：①木粉填充聚丙烯的研究；②無鹵阻燃塑料的研究；③納米金剛石添加在塑料中的應(yīng)用。教師精選好實(shí)驗(yàn)課題后，于專業(yè)課開設(shè)前的上一學(xué)期下達(dá)給學(xué)生，并結(jié)合學(xué)生的實(shí)際為學(xué)生開設(shè)“文獻(xiàn)檢索”選修課。學(xué)生根據(jù)自己所選課題，利用業(yè)余時(shí)間查閱資料，撰寫實(shí)驗(yàn)課題綜述，并于專業(yè)課開設(shè)學(xué)期初提交給教師。

(2)統(tǒng)一規(guī)，建立專題實(shí)驗(yàn)課組。根據(jù)高分子材料與工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課整體改革方案，整合多門專業(yè)課“高分子材料與助劑”、“塑料配方設(shè)計(jì)”、“塑料成型設(shè)備”、“塑料成型工藝”、“高分子性能測試”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，建立3個(gè)專題實(shí)驗(yàn)課組。合理安排實(shí)驗(yàn)時(shí)問，由各實(shí)驗(yàn)課負(fù)責(zé)人集體討論核定每門實(shí)驗(yàn)課在該專題中應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的教學(xué)內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上各實(shí)驗(yàn)課負(fù)責(zé)人再分別就各自承擔(dān)的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)規(guī)劃，做到每一個(gè)專題實(shí)驗(yàn)都要有明確、合理、全面的設(shè)計(jì)思想。各實(shí)驗(yàn)課負(fù)責(zé)人根據(jù)各自所承擔(dān)的教學(xué)內(nèi)容構(gòu)建專題實(shí)驗(yàn)課組。

“高分子材料與助劑”、“塑料配方設(shè)計(jì)”實(shí)驗(yàn)課為一實(shí)驗(yàn)課組，主要根據(jù)材料的結(jié)構(gòu)及性能的關(guān)系、材料的選用和塑料配方設(shè)計(jì)的基本原則，對(duì)專題材料進(jìn)行選料及各種配方設(shè)計(jì)，制定出多套實(shí)驗(yàn)配方方案。如2004級(jí)“高分子材料與工程”專業(yè)的學(xué)生選擇木粉填充聚丙烯課題組，其設(shè)計(jì)的幾個(gè)配方中，充分考慮木粉與聚丙烯的極性差異大、相容性差等問題，配方中填加各種份額的接枝材料、相容劑，考慮易于成型加工、增強(qiáng)等方面的問題，配方中填加不同份額的增強(qiáng)劑、內(nèi)外劑等。尤其在木粉的添加量、粒徑方面作了研究。在無鹵阻燃材料的研制配方中，選用氫氧化鎂、氫氧化鋁、紅磷等無鹵阻燃劑及具有阻燃性能的添加劑對(duì)低密度聚乙烯(LDPE)進(jìn)行阻燃性能的研究，以及對(duì)樹脂的力學(xué)能和加工性能影響的研究。

“塑料成型設(shè)備”、“塑料成型工藝”2門實(shí)驗(yàn)課為同一實(shí)驗(yàn)課組，主要研究同一配方下，選用不同的成型加工設(shè)備以及不同的加工工藝條件對(duì)材料性能產(chǎn)生的影響，制出標(biāo)準(zhǔn)樣件。在實(shí)驗(yàn)過程中，隨時(shí)都有不可遇見的問題出現(xiàn)。每當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生找出問題、分析原因、通過進(jìn)一步查閱資料、提出解決問題的辦法、修改工藝參數(shù)，而后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，反復(fù)數(shù)次，最后加工出較為理想的材料，以便對(duì)材料進(jìn)行性能測試。

“高分子性能測試”課為另一課組，綜合分析檢測各實(shí)驗(yàn)課組的各種材料樣件的有關(guān)性能。綜合評(píng)價(jià)各種配方、各種工藝條件下制備的材料是否符合社會(huì)生產(chǎn)需求。這樣以精選的研究專題為載體，把相關(guān)的實(shí)驗(yàn)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)方法有機(jī)地串連起來，使學(xué)生較早體驗(yàn)參加科研和創(chuàng)新活動(dòng)的樂趣。

(3)改革教學(xué)方法和考核手段。在專題性專業(yè)實(shí)驗(yàn)中，擺在學(xué)生面前的是一些有待解決的實(shí)際問題，學(xué)生沒有現(xiàn)成的書本照辦，學(xué)生主動(dòng)參與的意識(shí)較強(qiáng)，但也顯得不知所措。教師要加強(qiáng)引導(dǎo)，使學(xué)生去掉急于求成的心理，認(rèn)識(shí)到專題性專業(yè)實(shí)驗(yàn)課題并非1節(jié)課、1本書、1門專業(yè)課和1種學(xué)習(xí)方式就能完成的，要注意把長期學(xué)習(xí)的各門課程知識(shí)形成體系。注意對(duì)所學(xué)知識(shí)綜合運(yùn)用的訓(xùn)練，引導(dǎo)學(xué)生分析有待解決的問題，根據(jù)專業(yè)基礎(chǔ)理論，查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料，進(jìn)行整理，提出解決問題的方案，這種寓實(shí)驗(yàn)教學(xué)于科學(xué)研究之中的專題性實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式，完全改變了以往專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要以訓(xùn)練基本技能為主，實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容比較孤立、陳舊，也改變了以往按課程進(jìn)行各自的專業(yè)實(shí)驗(yàn)，其內(nèi)容不可避免地會(huì)相互重復(fù)，導(dǎo)致有限的實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)不能最大限度地發(fā)揮作用的弊端。對(duì)專題性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的部分內(nèi)容，我們采用開放式管理模式，學(xué)生在一定的時(shí)間范圍內(nèi)根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃和實(shí)驗(yàn)室開放的時(shí)間自由選擇做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間。

專題性專業(yè)實(shí)驗(yàn)課的考核內(nèi)容主要包括：課題資料的查找、課題綜述的撰寫、開題報(bào)告的撰寫、實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、技能的基本操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、以及畢業(yè)論文等諸方面。考核的視角不僅注重結(jié)果，而更重視過程。在成績?cè)u(píng)定上實(shí)行“兩緊”，①開題報(bào)告的答辯從緊，要求學(xué)生對(duì)查閱資料進(jìn)行綜述，講清實(shí)驗(yàn)配方及選用工藝條件的依據(jù)；②實(shí)驗(yàn)所用大型設(shè)備的使用技能要求從緊，嚴(yán)格規(guī)范按照操作程序操縱大型設(shè)備。

3應(yīng)用于專業(yè)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的意義

2004級(jí)學(xué)生就將專題型教學(xué)應(yīng)用于專業(yè)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，實(shí)踐證明：專題性教學(xué)由于內(nèi)容新、措施完善、體系設(shè)計(jì)科學(xué)合理，從而取得了較大的成功。受到了學(xué)生的廣泛歡迎。

(1)實(shí)驗(yàn)課體系科學(xué)合理。專題性教學(xué)模式將多門專業(yè)實(shí)驗(yàn)課，統(tǒng)一規(guī)劃整合，并有機(jī)地結(jié)合統(tǒng)一，使學(xué)生將各門專業(yè)課程知識(shí)融會(huì)貫通，自成體系。更全面而系統(tǒng)地掌握本專業(yè)的知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，良好地訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力。也符合人們認(rèn)識(shí)問題內(nèi)在的規(guī)律性、系統(tǒng)性和完整性。并有效地避免了各學(xué)科實(shí)驗(yàn)的重復(fù)和浪費(fèi)，使有限的教學(xué)實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)最大限度地發(fā)揮作用。

(2)培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。在專題性教學(xué)中，每一個(gè)專題都從查閱相關(guān)資料開始，基本按照科研流程進(jìn)行；而選題又多來自企業(yè)生產(chǎn)的需求，其內(nèi)容新，科學(xué)體系合理，完成這樣的專題，既訓(xùn)練學(xué)生的認(rèn)知能力也提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技術(shù)技能，培養(yǎng)了學(xué)生分析、解決問題的能力。也易于激發(fā)和調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、積極性和創(chuàng)新意識(shí)。

(3)注重實(shí)驗(yàn)全過程。由于每一專題是貫穿于學(xué)生在學(xué)校一年半的專業(yè)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生集實(shí)驗(yàn)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)方法的訓(xùn)練為一體，不單重視結(jié)果，更注重過程。以滲透式的方式培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，這些素質(zhì)包括敢于懷疑、敢于創(chuàng)新和不追求功利的精神，實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)方法。

(4)與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合。專題性教學(xué)不是單純的為教而教，它是在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，幫助企業(yè)解決生產(chǎn)中的實(shí)際問題，直接為社會(huì)生產(chǎn)服務(wù)，體現(xiàn)了它的服務(wù)性。

(5)提前進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計(jì)。將專題性教學(xué)實(shí)驗(yàn)課題與學(xué)生“畢業(yè)論文”課題嫁接，較早地引導(dǎo)學(xué)生撰寫課題綜述、開題報(bào)告，創(chuàng)造條件使學(xué)生參加科研活動(dòng)，將畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))工作前移與專業(yè)課實(shí)驗(yàn)融合貫通這對(duì)于解決困饒學(xué)生撰寫“畢業(yè)論文”(畢業(yè)設(shè)計(jì))無從下手等問題也開辟了一條有效的途徑。

因此，專題性教學(xué)在夯實(shí)學(xué)生理論基礎(chǔ)、增加學(xué)生實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、培養(yǎng)學(xué)生科研能力和解決實(shí)際問題的能力推動(dòng)高等教育向產(chǎn)、學(xué)、研方向發(fā)展，以及理論結(jié)合實(shí)際等方面都有著十分重要的意義。

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關(guān)鍵詞：高職院校；工學(xué)交替；教學(xué)模式；實(shí)踐；思考

中圖分類號(hào)：G718 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-5727（2013）11-0050-02

“工學(xué)交替”是“校企合作、工學(xué)結(jié)合”具體化的一種教學(xué)模式，即把學(xué)生整個(gè)學(xué)習(xí)過程分解為校內(nèi)學(xué)習(xí)和企業(yè)工作兩個(gè)過程，并交替進(jìn)行。這種模式的優(yōu)點(diǎn)是讓學(xué)生提前進(jìn)入企業(yè)“熱身”，真做真學(xué)，可較好地實(shí)現(xiàn)理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作的統(tǒng)一、在校學(xué)習(xí)與實(shí)際工作的對(duì)接。工學(xué)交替安排形式多樣，成效各異，在實(shí)施過程中面臨諸多問題。下面以我院高分子材料應(yīng)用技術(shù)專業(yè)為例進(jìn)行闡述。

高分子材料應(yīng)用技術(shù)專業(yè)

“1.5+0.5+0.5+0.5”工學(xué)交替模式的內(nèi)涵

調(diào)研顯示，長三角地區(qū)塑料加工行業(yè)十分發(fā)達(dá)，對(duì)塑料成型加工方面的技能型人才需求量大，為我院高分子材料應(yīng)用技術(shù)專業(yè)開展工學(xué)交替奠定了良好的基礎(chǔ)。該專業(yè)為我院首批省級(jí)特色專業(yè)、省重點(diǎn)專業(yè)群“塑料產(chǎn)品制造”內(nèi)的核心專業(yè)，主要培養(yǎng)從事塑料成型工藝實(shí)施、塑料模具設(shè)計(jì)、設(shè)備操作與維護(hù)方面的高素質(zhì)技能型專門人才。在人才培養(yǎng)過程中，該專業(yè)借鑒原勞動(dòng)部分層化國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的理念，圍繞職業(yè)特定能力、行業(yè)通用能力、跨行業(yè)能力、核心能力等四個(gè)方面培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)能力，并從2007年起在我院率先探索實(shí)踐“1.5+0.5+0.5+0.5”的工學(xué)交替教學(xué)模式（教學(xué)模式框架見圖1）。

其中“1.5”表示學(xué)生利用一年半時(shí)間在校學(xué)習(xí)專業(yè)基本理論和操作技能；第一個(gè)“0.5”表示學(xué)生利用半年時(shí)間在企業(yè)進(jìn)行首次頂崗實(shí)習(xí)，吸收企業(yè)崗位技能方法，并體驗(yàn)企業(yè)文化；第二個(gè)“0.5”表示學(xué)生返回學(xué)校繼續(xù)學(xué)習(xí)半年時(shí)間，進(jìn)行專業(yè)特定技能的強(qiáng)化，并取得相應(yīng)的職業(yè)資格證書；第三個(gè)“0.5”表示學(xué)生到企業(yè)再次頂崗實(shí)習(xí)半年時(shí)間，提升綜合職業(yè)能力，實(shí)現(xiàn)從“學(xué)校人”到“職業(yè)人”的角色轉(zhuǎn)變。

高分子材料應(yīng)用技術(shù)專業(yè)

“1.5+0.5+0.5+0.5”工學(xué)交替模式的實(shí)踐

（一）校企聯(lián)合制定專業(yè)人才培養(yǎng)方案

對(duì)企業(yè)而言，生產(chǎn)任務(wù)往往具有間歇性和多變性，這與高職院校傳統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中的教學(xué)進(jìn)程相矛盾。若要真正實(shí)施工學(xué)交替，必須對(duì)傳統(tǒng)人才培養(yǎng)方案中的教學(xué)進(jìn)程進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，充分吸納行業(yè)企業(yè)人員參與人才培養(yǎng)方案的制定。高分子材料應(yīng)用技術(shù)專業(yè)緊緊依托我院塑料產(chǎn)品制造專業(yè)群建設(shè)指導(dǎo)委員會(huì)這一平臺(tái)，從人才培養(yǎng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制定、課程體系構(gòu)建、教學(xué)組織與安排、人才培養(yǎng)質(zhì)量評(píng)價(jià)等方面廣泛吸收企業(yè)專家的意見，特別是工學(xué)交替所在企業(yè)，如常州星宇車燈股份有限公司、羅斯蒂精密制造（蘇州）有限公司等。

（二）“1.5+0.5+0.5+0.5”工學(xué)交替教學(xué)模式的實(shí)施

健全工學(xué)交替管理與運(yùn)行保障機(jī)制 為保證工學(xué)交替平穩(wěn)有效地運(yùn)行，我院校企合作部制定了一系列與工學(xué)交替相適應(yīng)的管理制度；系部也成立了校企合作辦公室，負(fù)責(zé)制定工學(xué)交替實(shí)施細(xì)則，明確指導(dǎo)教師職責(zé)、學(xué)生職責(zé)及考核評(píng)價(jià)等；在工學(xué)交替實(shí)施過程中，實(shí)行“雙負(fù)責(zé)人制”，即校企雙方各安排專人負(fù)責(zé)學(xué)生的日常管理。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，有些企業(yè)提供的部分崗位技術(shù)性不強(qiáng)、專業(yè)不對(duì)口、薪酬低，導(dǎo)致學(xué)生思想波動(dòng)大、工作積極性差，影響工學(xué)交替的順利開展。針對(duì)出現(xiàn)的以上問題，在新一輪工學(xué)交替時(shí)，首先把“學(xué)生在企業(yè)頂崗學(xué)習(xí)期間從事塑料注塑崗位時(shí)間不少于三個(gè)月、實(shí)行地區(qū)最低工資標(biāo)準(zhǔn)以上的浮動(dòng)”等內(nèi)容明確寫進(jìn)協(xié)議書，既考慮到學(xué)生實(shí)習(xí)內(nèi)容與專業(yè)和課程的關(guān)聯(lián)性，又兼顧了企業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)性和用工成本的影響。另外，在學(xué)生頂崗實(shí)習(xí)期間，嘗試以企業(yè)名稱冠名班級(jí)，如“星宇班”、“寶澤班”等來增強(qiáng)學(xué)生的歸屬感，以崗位名稱冠名小組，如“注塑組”、“擠出組”等來增強(qiáng)學(xué)生的職業(yè)認(rèn)同感。明確要求帶隊(duì)專業(yè)教師與學(xué)生一起深入車間，熟悉企業(yè)的生產(chǎn)工藝流程、管理模式和技術(shù)創(chuàng)新等；一輪工學(xué)交替結(jié)束后，專業(yè)教師需從企業(yè)收集、整理并形成一個(gè)與本專業(yè)密切相關(guān)的教學(xué)案例，并進(jìn)行教學(xué)匯報(bào)。

專業(yè)教育融入思想教育，專業(yè)核心課程教學(xué)“分級(jí)別、模塊化” 第一，工學(xué)交替的主體是學(xué)生，離開了學(xué)生的主動(dòng)參與，工學(xué)交替的質(zhì)量就難以保證。基于此，高分子材料應(yīng)用技術(shù)專業(yè)從新生入校的第一學(xué)期開始，就把工學(xué)交替納入學(xué)生思想工作的范疇，并把這項(xiàng)工作制度化、常態(tài)化。第二，通過系部成立的學(xué)生學(xué)習(xí)服務(wù)中心，提前做好學(xué)生的職業(yè)指導(dǎo)、心理輔導(dǎo)和行為引導(dǎo)。第三，專業(yè)核心課程如《塑料注射成型》、《塑料配制》的教學(xué)采用“分級(jí)別、模塊化”的方式，即學(xué)生前一年半時(shí)間在校學(xué)習(xí)A級(jí)別模塊，掌握專業(yè)基本理論和操作技能；在企業(yè)頂崗半年后，返校學(xué)習(xí)B級(jí)別模塊，進(jìn)行專業(yè)特定技能的強(qiáng)化，并取得相應(yīng)職業(yè)資格證書；頂崗學(xué)習(xí)后，根據(jù)個(gè)人的興趣愛好可選學(xué)C級(jí)別模塊。在教學(xué)方法上，采用“行動(dòng)導(dǎo)向”的教學(xué)策略，嘗試綜合運(yùn)用引導(dǎo)文法、協(xié)作學(xué)習(xí)法、角色扮演法、主題探究法等，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合職業(yè)能力（模塊化選擇方式，如圖2所示）。

評(píng)價(jià)方式過程化，評(píng)價(jià)主體多元化 工學(xué)交替模式下的教學(xué)評(píng)價(jià)既要關(guān)注學(xué)生掌握專業(yè)技能和養(yǎng)成職業(yè)素養(yǎng)，更要關(guān)注學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)過程中的經(jīng)歷和體驗(yàn)。高分子材料應(yīng)用技術(shù)專業(yè)以6門核心課程為試點(diǎn)，探索實(shí)施評(píng)價(jià)方式過程化、評(píng)價(jià)主體多元化。例如，《塑料配制》課程考核由過程性知識(shí)與能力考核（40%）、階段性考核（40%）和結(jié)果性考核（20%）組成，最后進(jìn)行綜合評(píng)定；如第一輪半年頂崗學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)由企業(yè)評(píng)價(jià)（40%）、指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)（20%）和工學(xué)交替手冊(cè)完成質(zhì)量（40%）三部分組成。通過上述教學(xué)評(píng)價(jià)的改革，對(duì)學(xué)生職業(yè)綜合能力的評(píng)價(jià)更顯真實(shí)科學(xué)，培養(yǎng)的人才更貼近企業(yè)和社會(huì)的需求。

（三）專業(yè)建設(shè)階段性成效

自高分子材料應(yīng)用技術(shù)專業(yè)探索實(shí)施“1.5+0.5+0.5+0.5”工學(xué)交替教學(xué)模式5年來，已建成兩門國家級(jí)精品課程、兩部國家“十一五”規(guī)劃教材，擁有省級(jí)高分子材料應(yīng)用技術(shù)優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)1個(gè)、省級(jí)高分子材料應(yīng)用技術(shù)實(shí)訓(xùn)基地1個(gè)，獲省教育廳高等教育教改課題2項(xiàng)，在“星宇杯”全國高分子材料專業(yè)技能大賽中榮獲團(tuán)體一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、個(gè)人一等獎(jiǎng)3項(xiàng)。

高職院校工學(xué)交替教學(xué)模式的思考

（一）有效的引導(dǎo)和必要的溝通是工學(xué)交替順利開展的基礎(chǔ)

高職院校的很多學(xué)生受傳統(tǒng)觀念的影響，認(rèn)為讀高職是無奈的選擇，普遍較自卑，學(xué)習(xí)缺乏動(dòng)力；相對(duì)于以前的學(xué)習(xí)場所幾乎全部集中在校內(nèi)而言，工學(xué)交替的地點(diǎn)、教學(xué)內(nèi)容和組織方式發(fā)生了很大變化，學(xué)生包括家長對(duì)這種教學(xué)模式了解甚少；作為家長，總希望學(xué)生有一個(gè)舒適的生活與學(xué)習(xí)環(huán)境，對(duì)于工學(xué)交替的實(shí)施，不少家長認(rèn)為學(xué)校管理松散，是在甩“包袱”。上述種種片面、甚至錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，不利于工學(xué)交替的順利開展。因此，高職院校在加強(qiáng)對(duì)學(xué)生正確引導(dǎo)的同時(shí)，要主動(dòng)保持與家長的聯(lián)系溝通，取得他們的理解與支持必不可少。

（二）校企深度合作是工學(xué)交替常態(tài)化實(shí)施的重要保障

校企合作、工學(xué)結(jié)合是高職教育人才培養(yǎng)的必然途徑，企業(yè)不是慈善家，高職院校必須加大內(nèi)涵建設(shè)，為企業(yè)提供更多的技術(shù)服務(wù)、智力支撐，才能贏得企業(yè)的信任與配合，從而建立深度的校企合作關(guān)系，否則工學(xué)交替、訂單培養(yǎng)等教學(xué)模式就會(huì)變成學(xué)校的“單相思”，或是間隙性、淺層次的校企合作，不利于高職教育人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

（三）有限的工作崗位和待遇的差別影響工學(xué)交替的管理

現(xiàn)階段工學(xué)交替實(shí)施面臨的難度在于校企雙方的有效管理。工學(xué)交替改變了高職院校教學(xué)大多采用的班級(jí)組織形式，而大多數(shù)情況下企業(yè)能提供的工作崗位與班級(jí)人數(shù)并不十分吻合，需要分若干個(gè)小組到工作崗位上，有的崗位與學(xué)生所學(xué)專業(yè)或課程的關(guān)聯(lián)度不大；同一企業(yè)的崗位因工作環(huán)境、工資待遇不同或同一班級(jí)因分布在不同的區(qū)域、不同崗位等，這些問題若處理不當(dāng)，會(huì)造成學(xué)生消極對(duì)待工學(xué)交替，甚至導(dǎo)致工學(xué)交替無法開展。所以，崗位的分配、工資待遇的高低、有效的組織管理，是實(shí)施工學(xué)交替時(shí)需考慮的關(guān)鍵因素。

對(duì)于高職院校來說，工學(xué)交替不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)，而且能夠促進(jìn)校企深度合作，提高高職院校人才培養(yǎng)的質(zhì)量。但工學(xué)交替畢竟是一種新型的教學(xué)模式，涉及政府、學(xué)校、企業(yè)、學(xué)生（家庭）等各個(gè)方面，必然會(huì)出現(xiàn)一些新問題、新矛盾，有待于多方共同配合，才能取得更多實(shí)效。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐云慧，聶恒凱，.“2+1+2+1”工學(xué)交替模式下的高職學(xué)生教育與管理探析[J].教育與職業(yè)，2011（33）.

[2]李君.高職院校工學(xué)交替的實(shí)踐與思考[J].教育與職業(yè)，2009（21）.

[3]周家偉.工學(xué)交替若干問題的思考[J].高職論叢，2011（3）.

[4]牛艷莉.高職酒店管理專業(yè)“工學(xué)交替”培養(yǎng)模式實(shí)踐探索[J].成人教育，2011（2）.

[5]公昆.工學(xué)交替教學(xué)模式下教學(xué)評(píng)價(jià)方式初探[J].中國成人教育，2009（3）.

[6]倪依純.工學(xué)交替培養(yǎng)模式面臨的主要問題及其對(duì)策[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2010（24）.

[7]瞿建新，馬順彬，陸錦明，陳棟.高職院校工學(xué)交替教學(xué)模式的成效與存在的問題[J].紡織教育2011（2）.

篇5

關(guān)鍵詞：導(dǎo)熱高分子 復(fù)合材料 研究 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TB332 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）011-070-02

從上世紀(jì)40年代以來，人類對(duì)于高分子復(fù)合材料的研究已經(jīng)有將近70年的歷史，并且在工業(yè)材料應(yīng)用領(lǐng)域得以普遍應(yīng)用。但是，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步，人們?cè)趯?dǎo)熱材料應(yīng)用程度與范圍方面提出了更高的要求，不僅僅是滿足于傳統(tǒng)材料的單一性能，而是對(duì)材料優(yōu)良的綜合性能寄予了更高的期望，如用在化工生產(chǎn)以及廢水處理的熱交換器一方面要有良好的導(dǎo)熱能力，另一方面又要能夠耐化學(xué)腐蝕、耐高溫；相應(yīng)地在電子電氣領(lǐng)域，隨著集成技術(shù)以及組裝技術(shù)方面的迅猛發(fā)展，電子元件以及邏輯電路的占地空間也越來越小，所以傳統(tǒng)的高分子復(fù)合材料就不僅僅是需要良好的導(dǎo)熱的功能，還要能夠具備一定的絕緣能力。但是，由于受到傳統(tǒng)工藝的限制，復(fù)合材料大部分屬于導(dǎo)熱性能良好的金屬材料，往往不耐腐蝕，當(dāng)前的技術(shù)為了克服導(dǎo)熱材料的耐腐蝕性而采用了合金技術(shù)以及進(jìn)行防腐涂層的技術(shù)，同時(shí)，復(fù)合材料的耐熱性卻降低了。由于傳統(tǒng)導(dǎo)熱材料無法滿足人們對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，因此，新型導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生，人們更多地將其應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。如何提升導(dǎo)熱高分子材料的綜合功能成為了工業(yè)領(lǐng)域乃至社會(huì)各界的重要研究課題。

1 對(duì)于導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的課題研究現(xiàn)狀

1.1 導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的運(yùn)作原理

聲子、光子以及電子是固體形態(tài)內(nèi)部的導(dǎo)熱介質(zhì)。由于聚合物往往是以飽和體系的狀態(tài)呈現(xiàn)的，不存在電子導(dǎo)熱的可能性，只能通過聲子這一介質(zhì)進(jìn)行導(dǎo)熱，要想到達(dá)傳導(dǎo)熱能，就要通過晶格振動(dòng)的方式。聚合物的導(dǎo)熱性能較差，這是由于聚合物往往具有較大的相對(duì)分子質(zhì)量，分散性較強(qiáng)，分子鏈之間不能夠纏結(jié)無規(guī)則方式存在，達(dá)不到結(jié)晶的條件，同時(shí)分子鏈會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，聲子受到振動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生散射，大大降低了聚合物材料的導(dǎo)熱性能。從理論上來說，要想達(dá)到提升聚合物材料導(dǎo)熱性能的目的，可以從兩個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，一方面是在聚合物材料中填充進(jìn)具有高導(dǎo)熱率的物質(zhì)，制成具有以聚合物為基礎(chǔ)的導(dǎo)熱復(fù)合材料，例如可以將環(huán)氧樹脂填入碳纖維以及氮化鋁材料中，增強(qiáng)高分子復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能；另一方面是利用最新的科技，將高導(dǎo)熱率的材料進(jìn)行聚合。如可以利用聚苯胺導(dǎo)熱性能良好的優(yōu)點(diǎn)，采用導(dǎo)熱機(jī)制達(dá)到更佳的導(dǎo)熱能力。

增強(qiáng)聚合物導(dǎo)熱性能的方法中，在實(shí)踐工作中，主要使用的是填充入高導(dǎo)熱性能的材料來達(dá)到增強(qiáng)導(dǎo)熱的目的，以復(fù)合成導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料，這也是當(dāng)前工業(yè)上制備導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的主要途徑。但是，導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料傳導(dǎo)熱能的效率受到了濕度、分子鏈取向密度、結(jié)晶度、溫度以及填充材料種類多方面的影響。

在實(shí)際工業(yè)的操作中，導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料傳導(dǎo)熱能的效率主要受到了所填充材料以及材料在復(fù)合材料中分布情況的影響。如果填充的材料過少，復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能就很難達(dá)到要求，如果填充的材料過多，那么復(fù)合材料相應(yīng)的力學(xué)性能就會(huì)有所降低。只有找到填充材料和復(fù)合材料之間較科學(xué)合理的比例才能達(dá)到導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料最好的導(dǎo)熱性能、最小的熱阻。

1.2 常見導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的實(shí)際研究成果

（1）應(yīng)用聚乙烯復(fù)合導(dǎo)熱材料。

聚乙烯由于其具有價(jià)格低廉、綜合性能良好的優(yōu)勢，無疑成為了我國所有合成樹脂中應(yīng)用范圍最廣泛、進(jìn)口量最大以及產(chǎn)能最大的一種塑料品種。在傳統(tǒng)聚乙烯基礎(chǔ)上改造而成的線性低密度聚乙烯，擁有熱封性能良好，成膜性優(yōu)良，脫模容易，抗蠕變能力，剛性良好，拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度以及沖擊強(qiáng)度方面較好，適應(yīng)環(huán)境能力好，導(dǎo)熱性能較好等一系列的優(yōu)點(diǎn)，正成為當(dāng)前最新的塑料產(chǎn)品投入使用。

（2）應(yīng)用硅橡膠復(fù)合導(dǎo)熱材料。

當(dāng)前研究導(dǎo)熱硅橡膠的方面大都是圍繞著填充型硅橡膠而進(jìn)行，由于填料、加工工藝以及硅橡膠基體三方面是硅橡膠材料能夠具有良好導(dǎo)熱性的關(guān)鍵性因素。填料是通過自身的導(dǎo)熱性能情況來決定復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能，工廠的加工工藝是否精良很大程度上也影響著硅橡膠導(dǎo)熱的能力。

硅橡膠自身具有優(yōu)秀的減震以及絕緣性能，但是在熱導(dǎo)效能方面卻比較差，一旦在硅橡膠中填充入具有高導(dǎo)熱性能的材料，硅橡膠復(fù)合材料在導(dǎo)熱性能上達(dá)到十幾甚至是幾十倍的提升。同時(shí)，填料在復(fù)合材料中的分布情況和填料在導(dǎo)熱性能方面的表現(xiàn)也影響著復(fù)合材料導(dǎo)熱性的程度好壞。如果填料在材料基體中的填充量不夠的時(shí)候，就會(huì)導(dǎo)致填料之間的粒子接觸面積過小，那么填料應(yīng)有導(dǎo)熱性就沒有得到充分的發(fā)揮，無法形成導(dǎo)熱良好的導(dǎo)熱網(wǎng)鏈，大大提升復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。

2 導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料在實(shí)踐中的應(yīng)用以及開發(fā)前景

目前，導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的應(yīng)用于潛艇蓄電池當(dāng)中的冷凝器、導(dǎo)熱絕緣材料、太陽能熱水器以及導(dǎo)熱管等方面，應(yīng)用的領(lǐng)域涵蓋了很多的方面，如化工生產(chǎn)、電子電器、航空航天以及軍事等方面，并在其中發(fā)揮了重大的作用。由于導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料不但具有導(dǎo)熱性能良好的優(yōu)點(diǎn)，而且在自身獨(dú)特的優(yōu)勢方面更是有著其它材料難以比肩的優(yōu)勢，導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料已經(jīng)得到了人們?cè)絹碓蕉嗟那嗖A，在市場上的接受度也是不容小覷的。相信隨著人們?cè)诎l(fā)展納米復(fù)合技術(shù)方面的進(jìn)展，日益完善關(guān)于導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的模型，對(duì)于導(dǎo)熱原理的研究更加深入，那么導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的性能將會(huì)得到更大程度的發(fā)掘，應(yīng)用的范圍也會(huì)更加寬廣，作用也會(huì)越來越大。

高分子材料的關(guān)鍵研究領(lǐng)域之一就是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料從理論概念到形成產(chǎn)品，開發(fā)其經(jīng)濟(jì)效益的目的。尤其是在近十年的研究中，關(guān)于研究導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的數(shù)學(xué)模型已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步與發(fā)展，但是也受到了來自納米復(fù)合技術(shù)的挑戰(zhàn)，也可以說是帶來了進(jìn)步的機(jī)遇。當(dāng)前對(duì)于導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料提升導(dǎo)熱性能的研究一直僅僅停留在基礎(chǔ)層面的共混復(fù)合，得到的復(fù)合材料在傳導(dǎo)熱能方面效果并不理想，復(fù)合材料在應(yīng)用開發(fā)、導(dǎo)熱機(jī)理方面的探索以及開發(fā)具有高導(dǎo)熱性能的聚合物方面的研究還是停留在比較表面的層次，沒有進(jìn)行深入的探索。另外，預(yù)測熱導(dǎo)性能的理論模型還是沒有充分有力的理論基礎(chǔ)支持，同時(shí)對(duì)于理論驗(yàn)證還是停留在根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來模擬的層次。因此，可以預(yù)見不管是現(xiàn)在還是在接下來更長的時(shí)間里，導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料領(lǐng)域都會(huì)圍繞著制備高導(dǎo)熱聚合物材料、建立復(fù)合高導(dǎo)熱材料的運(yùn)作模型、改變聚合物樹脂基體的物理特性、開發(fā)與研究復(fù)合材料的新型技術(shù)等方面來進(jìn)行，成為其重要的研究方向。導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的相應(yīng)研究也增強(qiáng)了高新技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展與進(jìn)步的可能性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王亮亮，陶國良.導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J].工程塑料應(yīng)用，2013，9（31）：70-72.

[2] 馬傳國，容敏智，章明秋.導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的研究與應(yīng)用[J].材料工程，2012，8（7）：40-45.

篇6

摘要：

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，《高分子化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)》是高分子材料科學(xué)與工程專業(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課之一。本文針對(duì)目前高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中存在的問題探討了教學(xué)改革的途徑：通過開展多層次的教學(xué)內(nèi)容，引入綜合型、設(shè)計(jì)型和趣味型實(shí)驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)代教育技術(shù)，靈活應(yīng)用互動(dòng)式教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)高分子科學(xué)的科研興趣，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，并樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，培養(yǎng)其獨(dú)立的思辨能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：

高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；創(chuàng)新能力

高分子化學(xué)是高分子學(xué)科的重要領(lǐng)域之一，是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科［1，2］。《高分子化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)》是我校《高分子化學(xué)》精品課程建設(shè)中重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是高分子材料科學(xué)與工程專業(yè)和材料化學(xué)專業(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課之一。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是促進(jìn)學(xué)生理解和掌握高分子化學(xué)理論知識(shí)并將其應(yīng)用于實(shí)踐，從而增強(qiáng)動(dòng)手能力以及分析問題、解決問題的能力［3～6］。我校的《高分子化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)》課程已開展多年，課程中開設(shè)了一系列具有代表性的實(shí)驗(yàn)，但在實(shí)踐過程中也逐漸暴露出了一些問題，譬如，實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系還不夠系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容中的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)較多，難以提高學(xué)生的思辨能力和創(chuàng)新能力，教學(xué)方法和手段還不夠多樣化，不利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和增強(qiáng)教學(xué)效果。為提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力的復(fù)合型人才，推進(jìn)廣東省精品開放課程———《高分子化學(xué)》的建設(shè)，對(duì)《高分子化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)》教學(xué)體系進(jìn)行改革勢在必行。改革后的《高分子化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)》除了能使學(xué)生在有限的實(shí)踐過程中有效鞏固本學(xué)科的理論知識(shí)，掌握基本實(shí)驗(yàn)技能，還應(yīng)提高其自身軟實(shí)力，通過實(shí)驗(yàn)課的開展引導(dǎo)學(xué)生對(duì)科研探索產(chǎn)生興趣，發(fā)揮其主觀能動(dòng)性形成創(chuàng)新思維，同時(shí)增強(qiáng)其發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。為建立這樣一套科學(xué)的《高分子化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)》教學(xué)體系，應(yīng)始終貫徹以學(xué)生為本的教學(xué)理念，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)模式三方面系統(tǒng)開展教學(xué)改革。

1教學(xué)內(nèi)容層次化：合理配置驗(yàn)證型、趣味型、綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)

傳統(tǒng)的高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)教材中寫明實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)等，教師在課前進(jìn)行講解，課堂上學(xué)生依據(jù)講義中的操作流程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證高分子化學(xué)的理論知識(shí)。目前，《高分子化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)》中已開展的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)包括引發(fā)劑分解速率的測定、膨脹計(jì)法測定自由基聚合動(dòng)力學(xué)。盡管在進(jìn)行驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的過程中學(xué)生的基本操作技能得到了訓(xùn)練，但是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)結(jié)果是明確的，實(shí)驗(yàn)留給學(xué)生思考和發(fā)揮創(chuàng)造力的余地非常有限［7，8］。為提高學(xué)生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，應(yīng)以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主觀能動(dòng)性為突破口，調(diào)整高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容，引入設(shè)計(jì)型、綜合型、趣味型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使教學(xué)內(nèi)容更加層次化、系統(tǒng)化。

（1）設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過程中，教師預(yù)先給定學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，學(xué)生據(jù)此查閱相關(guān)文獻(xiàn)和資料，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析實(shí)驗(yàn)成功和失敗的原因以及影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的各種因素，由此讓學(xué)生得到科學(xué)的思維訓(xùn)練。例如，苯乙烯的懸浮聚合可以作為驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，預(yù)先給定實(shí)驗(yàn)條件，讓學(xué)生“照方抓藥”地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也可以作為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)開展，不設(shè)定實(shí)驗(yàn)條件，只提出實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物的設(shè)計(jì)要求———制備顆粒均勻、大小適中的聚苯乙烯粒子，讓學(xué)生從配方（包括分散劑類型與用量、單體和水的比例等）、反應(yīng)溫度和攪拌策略等方面入手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，最終獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)并評(píng)價(jià)產(chǎn)品是否達(dá)到要求。讓學(xué)生們始終帶著“如何實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求”的問題，進(jìn)行“調(diào)研設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分析總結(jié)”的訓(xùn)練過程，通過這種鍛煉能夠充分發(fā)揮他們的主觀能動(dòng)性，大大提高其分析問題和解決問題的能力。下圖是兩組學(xué)生采用懸浮聚合所制備出的聚苯乙烯粒子，圖1（a）顯示顆粒直徑在1．5mm～4mm之間，若增加有機(jī)分散劑聚乙烯醇的使用量還可以制備直徑更小、粒徑分布更均勻的聚苯乙烯粒子，如圖1（b）所示。

（2）綜合型實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和過程較為復(fù)雜，涵蓋了不同的知識(shí)點(diǎn)，開展此類實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝈憻拰W(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的能力，并有利于學(xué)生建立正確的科研思維和培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度。譬如，以苯乙烯懸浮聚合為核心內(nèi)容，可以從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，采用“原料精制單體聚合產(chǎn)品性能檢測”的思路將其擴(kuò)展為綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在苯乙烯懸浮聚合之前引入“苯乙烯單體和引發(fā)劑的精制”的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可以使學(xué)生鞏固洗滌、萃取、蒸餾、結(jié)晶等基本實(shí)驗(yàn)操作。將苯乙烯懸浮聚合延伸到聚合物的下游應(yīng)用，如交聯(lián)聚苯乙烯粒子（聚苯乙烯離子交換樹脂骨架）的制備與性能的研究，可以使學(xué)生體驗(yàn)一個(gè)較為完整的功能高分子材料合成的全過程。考慮到實(shí)驗(yàn)的難度和復(fù)雜度，該實(shí)驗(yàn)著重考察交聯(lián)劑的用量對(duì)交聯(lián)密度的影響。由于交聯(lián)劑／單體摩爾比對(duì)產(chǎn)物的交聯(lián)密度有影響，粒子最終會(huì)表現(xiàn)出不同的溶脹性。通過測定其在良溶劑中的溶脹度，學(xué)生可以非常直觀地獲得配方設(shè)計(jì)對(duì)聚合產(chǎn)物性能影響的相關(guān)知識(shí)。以苯乙烯懸浮聚合為核心內(nèi)容，經(jīng)過一系列擴(kuò)展后建立的綜合型實(shí)驗(yàn)涉及原料的提純、聚合反應(yīng)、聚合物的改性以及性能評(píng)價(jià)的內(nèi)容，該綜合實(shí)驗(yàn)具有很好的系統(tǒng)性和延續(xù)性，既能全面提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能又能培養(yǎng)學(xué)生全局思考實(shí)驗(yàn)問題的能力，具有重要的教學(xué)實(shí)踐意義。

（3）興趣是最好的教師，采用有趣的與日常生活密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，做到趣味性與知識(shí)性、實(shí)用性結(jié)合，寓教于樂激發(fā)學(xué)生們的興趣，可以顯著提高教學(xué)成效。例如，在高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中引入甲基丙烯酸甲酯的本體聚合（有機(jī)玻璃的制備）實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以自制有機(jī)玻璃相框或有機(jī)玻璃墜，將心愛的相片、小掛件、干花鑲嵌在自己合成出的有機(jī)玻璃中。為了讓有機(jī)玻璃制品更美觀，還可以加入不同的著色劑，制備顏色各異的有機(jī)玻璃制品，實(shí)驗(yàn)過程因此而變得充滿樂趣。學(xué)生們對(duì)該實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出了極大的興趣。為了制備出合乎自己心意的“作品”，學(xué)生們會(huì)自發(fā)對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行優(yōu)化，密切觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，防止聚合時(shí)產(chǎn)生氣泡或溫度失控發(fā)生爆聚而制備出失敗的產(chǎn)品。在后期的熱處理過程中，有部分學(xué)生很急切地盼望看到“作品”，在課余時(shí)間也會(huì)來實(shí)驗(yàn)室查看熱處理過程是否已經(jīng)完成。由于上課人數(shù)較多，實(shí)驗(yàn)課都是分批次進(jìn)行的，通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)后批次進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)的學(xué)生會(huì)比第一批學(xué)生準(zhǔn)備更充分，制備出更多美觀和特別的“作品”，這也反映了學(xué)生們對(duì)實(shí)驗(yàn)有濃厚的興趣，融入了更多的設(shè)計(jì)理念，有助于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。圖2展示的是學(xué)生通過本體聚合制作的成功、失敗或有缺陷的有機(jī)玻璃制品。

2教學(xué)方式多樣化：應(yīng)用多媒體、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等現(xiàn)代教育技術(shù)

高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)普遍采用的是“言傳身教”的方式，學(xué)生需要在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)掌握實(shí)驗(yàn)要領(lǐng)，這種單一的教學(xué)方式會(huì)限制教學(xué)質(zhì)量的提升。借力于現(xiàn)代教育技術(shù)，普及視頻教學(xué)、虛擬化教學(xué)、教學(xué)網(wǎng)站的應(yīng)用能豐富教學(xué)方式，提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)效率，強(qiáng)化教學(xué)效果。

（1）視頻教學(xué)：相對(duì)于文字講義、口頭講解的方式，視頻演示的優(yōu)勢在于能夠使學(xué)生對(duì)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)有一個(gè)初步的感性認(rèn)識(shí)，預(yù)先從心理層面接受實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和掌握實(shí)驗(yàn)方法，提高實(shí)驗(yàn)成功率，增加教學(xué)質(zhì)量。譬如，根據(jù)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，可以將甲基丙烯酸甲酯本體聚合、發(fā)泡聚氨酯的制備等教學(xué)內(nèi)容拍攝成教學(xué)錄像，向?qū)W生演示基本實(shí)驗(yàn)流程，突出實(shí)驗(yàn)操作中的要點(diǎn)、難點(diǎn)、注意事項(xiàng)等，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)流程和儀器設(shè)備的使用方法獲得直觀地認(rèn)識(shí)。須注意的是，教學(xué)視頻雖然能再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程，但不能替代學(xué)生親自動(dòng)手操作的環(huán)節(jié)，所謂“會(huì)看不一定會(huì)做”，只有實(shí)踐才能讓學(xué)生真正掌握實(shí)驗(yàn)技巧。

（2）虛擬化教學(xué)：對(duì)于一些受限于實(shí)驗(yàn)條件難以開展的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目（如原子轉(zhuǎn)移自由基聚合）或具有一定危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（如高溫、高壓聚合等）可以應(yīng)用虛擬化教學(xué)方式，通過模擬仿真實(shí)驗(yàn)過程，演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，穿插操作要點(diǎn)和注意事項(xiàng)等，讓學(xué)生開拓眼界，學(xué)習(xí)更多的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和研究方法。原子轉(zhuǎn)移自由基聚合是“活性”自由基聚合的一種，因?yàn)榫哂芯薮蟮膽?yīng)用前景而受到廣發(fā)關(guān)注，引入“ATRP的動(dòng)力學(xué)研究”的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有助于學(xué)生們掌握“活性”自由基聚合的原理和特點(diǎn)。盡管如此，在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中開展ATRP實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目難度很大。ATRP通常以亞銅／胺絡(luò)合物作為催化組分，由于聚合所采用的催化劑量很少，即使存在微量的氧氣就能大大降低催化劑的活性，導(dǎo)致聚合難以進(jìn)行。因而，除氧的效率對(duì)于聚合的成敗十分關(guān)鍵。首先，聚合之前須對(duì)反應(yīng)溶液以及反應(yīng)釜預(yù)先除氧，加料和取樣時(shí)也應(yīng)避免引入空氣，這對(duì)學(xué)生們的操作技術(shù)要求很高，相對(duì)于普通自由基聚合，該聚合方法的成功率大大降低，實(shí)踐教學(xué)效果難以收到理想效果。其次，通入反應(yīng)體系中的惰性氣體須預(yù)先經(jīng)過除氧柱才能使用，并且該除氧柱中的填料事先必須活化（用H2或CO還原），該活化過程危險(xiǎn)性極高，存在潛在的安全隱患，因而“ATRP的動(dòng)力學(xué)研究”不適合納入本科生的實(shí)踐教學(xué)。采用仿真技術(shù)將“ATRP的動(dòng)力學(xué)研究”制作成虛擬的演示實(shí)驗(yàn)，則能有效地化解以上問題。根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程可以將“ATRP的動(dòng)力學(xué)研究”的演示實(shí)驗(yàn)分解為惰性氣體凈化、反應(yīng)器和反應(yīng)混合物的除氧、聚合反應(yīng)（包括引發(fā)、增長、終止）、取樣和干燥稱量等步驟，可有效促進(jìn)學(xué)生們對(duì)ATRP原理的理解。此外，聚合過程中ATRP催化劑的顏色會(huì)發(fā)生變化，因而該仿真實(shí)驗(yàn)具有良好的指示性和演示度。

（3）實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)站：建設(shè)專門的實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)站，上傳課件、講義和教學(xué)視頻，方便學(xué)生有效利用課余時(shí)間進(jìn)行預(yù)習(xí)，有助于提高學(xué)習(xí)效率。此外，還可以通過網(wǎng)站開辟答疑專區(qū)，促進(jìn)教師和學(xué)生們之間或者不同班級(jí)、不同專業(yè)的學(xué)生們之間的交流，營造良好的學(xué)習(xí)氣氛，互相促進(jìn)和互相提高。總之，一切教學(xué)方式都應(yīng)以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)效率，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果為宗旨。

3教學(xué)模式人性化：靈活應(yīng)用互動(dòng)式教學(xué)

傳統(tǒng)的高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)課主要采用教師預(yù)先講授繼而學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的教學(xué)模式，無法達(dá)到現(xiàn)代教育以樹立學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為宗旨的教學(xué)要求，而采用互動(dòng)式教學(xué)模式能活躍課堂氣氛和促進(jìn)師生之間的交流，是適應(yīng)當(dāng)代教學(xué)需求的一種教學(xué)模式。例如，在實(shí)驗(yàn)課堂中，授課教師可以隨機(jī)抽取平時(shí)已經(jīng)做過的實(shí)驗(yàn)考察學(xué)生的掌握情況。問題歸納法也是互動(dòng)式教學(xué)方式的一種。在批改完實(shí)驗(yàn)報(bào)告之后，教師可組織學(xué)生們進(jìn)行歸納和總結(jié)，分析各個(gè)實(shí)驗(yàn)成功和失敗的原因，讓他們對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果分析得更為透徹，提升學(xué)習(xí)積極性。互動(dòng)式教學(xué)過程中師生互為主體，學(xué)生發(fā)言可以幫助自己整理思路，強(qiáng)化對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所涉及知識(shí)要點(diǎn)的理解以及對(duì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的掌握。若遇到學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在疑問，想通過再一次的實(shí)踐驗(yàn)證自己推斷的情況，授課教師應(yīng)預(yù)留時(shí)間和提供實(shí)驗(yàn)場所、試劑、器材等，有效組織二次課堂的方式，用開放和包容的心態(tài)為學(xué)生開啟探求真理的大門。

4小結(jié)

高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，應(yīng)始終以學(xué)生為本，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)模式三方面進(jìn)行，改革后的高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)除了應(yīng)該促進(jìn)學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)，提高實(shí)驗(yàn)技能之外，更要發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，引導(dǎo)其產(chǎn)生科研興趣，樹立創(chuàng)新意識(shí)和培養(yǎng)創(chuàng)新能力。改革過程中教育者應(yīng)明確改革目標(biāo)，不斷修正或改變教學(xué)方法，為培養(yǎng)高層次的創(chuàng)新人才不斷努力。

參考文獻(xiàn)：

［1］潘祖仁．高分子化學(xué)（第五版）．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011．

［2］何衛(wèi)東，高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2003．

［3］莊啟昕，承建軍，韓哲文．化工高等教育，2005，（4）：69～70，83．

［4］殷勤儉，周歌，何波兵，陳弦，陳民助，江波．高分子通報(bào)，2007，（7）：65～68．

［5］程捷，羅云杰，閆紅強(qiáng)．高分子通報(bào)，2012，（1）：117～119．

［6］王小丹，潘育方，劉寧，李田．化工高等教育，2013，30（5）：65～67．

［7］王麗梅．實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2014，31（1）：19～21．

篇7

關(guān)鍵詞：高分子材料與工程；實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革；綜合能力

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）19-0026-03

我國高分子類專業(yè)設(shè)置始于1953年，其專業(yè)人才培養(yǎng)強(qiáng)調(diào)“拓寬專業(yè)，打好基礎(chǔ)，理工結(jié)合”[1]。隨著社會(huì)對(duì)高分子材料需求的日益增長，社會(huì)迫切需要大量素質(zhì)高、能力強(qiáng)的高分子材料高級(jí)技術(shù)人才，這些人才不僅要掌握必要的科技、文化知識(shí)，更要具備較強(qiáng)實(shí)踐能力和解決工程實(shí)際問題的能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校教學(xué)活動(dòng)的重要組成部分，是理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是開展創(chuàng)新教育的重要課堂，是提高學(xué)生綜合能力的重要手段。材料學(xué)科屬于實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用對(duì)高分子材料與工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)更顯緊迫。

一、美國高校理工科實(shí)驗(yàn)教學(xué)及管理的做法及經(jīng)驗(yàn)

筆者曾作為國家公派訪問學(xué)者到美國Akron大學(xué)留學(xué)訪問一年，期間參觀了美國其他數(shù)所理工科高校，并有幸參與了其中部分學(xué)校的理工科實(shí)驗(yàn)教學(xué)，了解了其實(shí)驗(yàn)教學(xué)特色及管理辦法。

1.教學(xué)基礎(chǔ)寬厚、扎實(shí)，教學(xué)要求很嚴(yán)格。美國高校理工科實(shí)驗(yàn)教學(xué)分三個(gè)階段：首先，實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員對(duì)學(xué)生進(jìn)行儀器使用和學(xué)習(xí)的全方位指導(dǎo)。然后，根據(jù)學(xué)生基礎(chǔ)階段掌握的知識(shí)和技能，教師指導(dǎo)其進(jìn)一步實(shí)際應(yīng)用、仿真模擬實(shí)驗(yàn)。教師只引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生如何分析問題并找到解決方法，進(jìn)而指導(dǎo)學(xué)生制定最優(yōu)實(shí)驗(yàn)策略，同時(shí)給學(xué)生留下諸多開闊思路的問題。最后，布置一些設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目由學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)獨(dú)立或以小組形式完成。學(xué)生需自行設(shè)計(jì)方案、選擇儀器、分析結(jié)果、優(yōu)化方案。在美國，高校和老師都十分重視把最新試驗(yàn)方法、技術(shù)和設(shè)備引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，讓學(xué)生及時(shí)了解、接觸和掌握新事物，使學(xué)生體會(huì)到科技的進(jìn)步和競爭，為其后來的學(xué)習(xí)和工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)注重能力培養(yǎng)，靈活教學(xué)。美國各高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系相對(duì)完善且穩(wěn)定，并注重將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，要求各學(xué)校每年更新實(shí)驗(yàn)教材，改進(jìn)原有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)是動(dòng)態(tài)變化的，所以在內(nèi)容、方法和技術(shù)上都有新思想和新東西產(chǎn)生，教師的教學(xué)方法很活，主要是提出問題、啟發(fā)思路和引導(dǎo)爭論。例如，學(xué)生通過集體討論的方式匯報(bào)實(shí)驗(yàn)方案、測試和分析結(jié)果，使學(xué)生從知識(shí)運(yùn)用和歸納總結(jié)等方面都得到鍛煉。學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)主要是靠簡單的講義和設(shè)備說明書，自己多思索，并查有關(guān)文獻(xiàn)。教師鼓勵(lì)學(xué)生在合理操作的條件下，去摸索、調(diào)試和使用各種儀器，使學(xué)生能充分發(fā)揮其科學(xué)的思維和預(yù)見性。這樣，學(xué)生的動(dòng)手意識(shí)和能力普遍較強(qiáng)。例如美國Akron大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室不但全天向?qū)W生開放，且有專業(yè)人員進(jìn)行指導(dǎo)，每個(gè)學(xué)生都有機(jī)會(huì)操縱實(shí)驗(yàn)室中各類儀器，并將自己的設(shè)想付諸實(shí)際，使學(xué)生的創(chuàng)造能力得到鍛煉和提高。

3.教學(xué)方案和過程因材施教。美國高校的教學(xué)類型和過程分層次進(jìn)行。理工科實(shí)驗(yàn)教學(xué)從博士一直延伸到本、專科層次。每個(gè)教學(xué)層次都有各自的教學(xué)大綱和模式。層次越高，設(shè)計(jì)研究和學(xué)生獨(dú)立性的成分越多。在教學(xué)中，教師主要在選題和實(shí)驗(yàn)要求上有所區(qū)分。他們按學(xué)生的實(shí)際情況因材施教。如，筆者到美國麻省理工學(xué)院調(diào)研發(fā)現(xiàn)，該校大量增設(shè)選修課和實(shí)驗(yàn)課，充分尊重學(xué)生個(gè)性的發(fā)展。對(duì)一些新實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)，師生一起討論，形成一個(gè)學(xué)術(shù)自由的良好氛圍，同時(shí)使學(xué)生樹立自信心，在學(xué)習(xí)和訓(xùn)練中充分展示個(gè)人才華。課程最終成績要根據(jù)基礎(chǔ)知識(shí)、創(chuàng)新成分和實(shí)踐能力來評(píng)定。

4.管理體系松中有嚴(yán)。美國高校實(shí)驗(yàn)室采取全開放式管理，以Akron大學(xué)為例，所有實(shí)驗(yàn)儀器都對(duì)學(xué)生無限開放，學(xué)生可以全天自由使用所有設(shè)備，每臺(tái)儀器都有專人負(fù)責(zé)，學(xué)生在使用前需對(duì)相關(guān)操作規(guī)程及注意事項(xiàng)進(jìn)行嚴(yán)格培訓(xùn)，合格后，需遵守“提前預(yù)約使用制度”及“使用過程登記制度”，即可自主操作設(shè)備。當(dāng)然，每臺(tái)設(shè)備有嚴(yán)格的安全規(guī)程，若操作不規(guī)范或惡意破壞致設(shè)備損壞，該學(xué)生將被取消所有設(shè)備的使用權(quán)。這種制度促使學(xué)生能自覺、規(guī)范地使用儀器，并保障了學(xué)生創(chuàng)造性、創(chuàng)新性的自由發(fā)揮。

二、我校高分子材料與工程專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

目前，我們工科實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和水平與美國大學(xué)情況相比差距很大。我校的高分子材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在諸多問題，主要表現(xiàn)在：

1.體系不合理。實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)是相輔相成的，既有聯(lián)系，又存在相對(duì)獨(dú)立性。但目前多數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在內(nèi)容和形式上都附屬于理論教學(xué)，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視程度不夠，未單獨(dú)設(shè)課、單獨(dú)考核，實(shí)驗(yàn)課時(shí)較少，各門實(shí)驗(yàn)課程、各實(shí)驗(yàn)之間缺少聯(lián)系和配合，未形成一個(gè)有機(jī)整體，體現(xiàn)不出實(shí)驗(yàn)教學(xué)自身的連貫性和系統(tǒng)性。這種傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力中發(fā)揮的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，無法適應(yīng)新世紀(jì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要[2]。

2.內(nèi)容滯后。在當(dāng)前專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，傳統(tǒng)、經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較多，體現(xiàn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)少；注重實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與結(jié)果的實(shí)驗(yàn)多，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的實(shí)驗(yàn)少；驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的設(shè)計(jì)、研究性應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)少；內(nèi)容單一的實(shí)驗(yàn)多，綜合性實(shí)驗(yàn)少。同時(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目統(tǒng)得過死，學(xué)生完全處于被動(dòng)狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量相對(duì)不高。

3.方法單一。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是學(xué)生“照單抓藥”。實(shí)驗(yàn)前教師把實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃怼x器使用和測試方法、實(shí)驗(yàn)步驟和表格及數(shù)據(jù)處理方法等進(jìn)行詳細(xì)的講解，學(xué)生只需按教師的指導(dǎo)按部就班，很少進(jìn)行獨(dú)立思考和細(xì)致觀察。這種教學(xué)方法使學(xué)生對(duì)教師過分依賴，也抑制了學(xué)生個(gè)性思維的發(fā)展和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，不能發(fā)揮學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性，學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐技能得不到應(yīng)有的培養(yǎng)，教學(xué)效果差。

4.實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段落后。在現(xiàn)代信息技術(shù)迅速發(fā)展的今天，雖然網(wǎng)絡(luò)、多媒體等現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)在理論教學(xué)中得到了普遍應(yīng)用，但虛擬、仿真等實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段未能在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中推廣應(yīng)用，不能與實(shí)際實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合[3]。這樣，一些高檔儀器的調(diào)試和一些耗費(fèi)高、時(shí)間長、毒性大、危險(xiǎn)性高的實(shí)驗(yàn)，就只能聽教師講解、演示，不能實(shí)際操作。另外，網(wǎng)絡(luò)、多媒體等現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用程度還是較低，還未能與實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)結(jié)合。

三、專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的思考

上述問題影響了教學(xué)質(zhì)量，制約了學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。筆者認(rèn)為，美國教育成功的一面就是實(shí)踐教學(xué)辦得活、充實(shí)、新穎，這很值得我們學(xué)習(xí)。為加快我校高分子材料與工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革步伐，必須遵循理論與實(shí)踐相結(jié)合、整體優(yōu)化、培養(yǎng)能力為主的原則，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方法、教學(xué)考核評(píng)價(jià)體系、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理和教學(xué)條件等。

1.改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。（1）建立獨(dú)立于理論教學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)只是理論教學(xué)的輔助手段，缺少獨(dú)立的教學(xué)體系。這種體制在注重創(chuàng)新的時(shí)代具有很大弱勢。在此體制下，高校實(shí)驗(yàn)室的作用受到嚴(yán)重制約，實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊，師資隊(duì)伍不齊、實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量低下，也就談不上創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。另外，因原來實(shí)驗(yàn)室從屬于教研室或系，所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容常從屬于某一門課程；各門課程按自身需要開設(shè)實(shí)驗(yàn)，忽視了相關(guān)課程間的聯(lián)系；且相近課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有重復(fù)，造成儀器重復(fù)購置、利用率低、資金耗費(fèi)較大等弊病。針對(duì)這種狀況，為適應(yīng)創(chuàng)新教育的要求，實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須形成自己的教學(xué)體系，要打破課程間的界限，建立相互滲透的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程新體系。實(shí)驗(yàn)課要獨(dú)立設(shè)課，有自己的教學(xué)大綱、教材，改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課單一對(duì)應(yīng)理論課的做法。只有這樣，才能使專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)既注重縱向知識(shí)體系的系統(tǒng)性，又注重橫向知識(shí)的相互滲透；使專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)最大限度地挖掘?qū)W生的知識(shí)潛能，有利于學(xué)生創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。（2）建立系統(tǒng)化、科學(xué)化和規(guī)范化的開放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為中心，充分挖掘?qū)嶒?yàn)室潛力，向?qū)W生全面開放實(shí)驗(yàn)室，包括儀器、時(shí)間概念上的開放及實(shí)驗(yàn)課程、項(xiàng)目、研究課題的開放，“放”要以新穎有趣、科技含量高的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，富有挑戰(zhàn)性又具有實(shí)際應(yīng)用的課題和先進(jìn)的儀器激勵(lì)和吸引學(xué)生積極參與。學(xué)生可視自己情況到實(shí)驗(yàn)室預(yù)約登記，安排時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生提供一個(gè)充分自由學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)的空間和輕松的環(huán)境，激勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)造性和創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立工作、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

2.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)開設(shè)的理論驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)居多，常為機(jī)械、灌注式教學(xué)，這種教學(xué)方法很難達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合解決問題的能力、開發(fā)學(xué)生智力和培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)研究技能的目的，也體現(xiàn)不了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主體地位。因此，建立知識(shí)和能力并重的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系很有必要。要將培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本素質(zhì)、獨(dú)立思維、獨(dú)立操作和綜合運(yùn)用知識(shí)的能力作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)，按照實(shí)驗(yàn)教學(xué)和培養(yǎng)創(chuàng)新能力的要求，優(yōu)化課程體系及知識(shí)結(jié)構(gòu)、更新教學(xué)內(nèi)容、減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加設(shè)計(jì)、綜合、創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等，構(gòu)建以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力為主的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。我校從課程體系、教學(xué)內(nèi)容、手段、方法著手改革，已初步嘗試將部分課程取消、合并，調(diào)整了部分科目的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。另外，我校增加了部分專業(yè)課綜合實(shí)驗(yàn)，多途徑提高學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。如由實(shí)驗(yàn)教師出一些實(shí)驗(yàn)題目，要求學(xué)生自己（或小組）去查找有關(guān)資料、選擇儀器，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和問題盡可能自己分析或開討論會(huì)解決，以促使學(xué)生自覺學(xué)習(xí)，增強(qiáng)他們的合作和獨(dú)創(chuàng)意識(shí)。

3.完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量考核評(píng)價(jià)體系。包括對(duì)教師和對(duì)學(xué)生的考核。在對(duì)學(xué)生的考核中，采取教考分離、抽測制度等，建立重心向創(chuàng)新能力傾斜，并利于全面素質(zhì)提高的評(píng)價(jià)體系。要以提高學(xué)生的能力為觀察視野，以學(xué)生主體和諧發(fā)展為目的，改變單純以分?jǐn)?shù)為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的狀況。對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的成績?cè)u(píng)定方法也需要進(jìn)行修改，禁止只憑出席情況或?qū)嶒?yàn)報(bào)告確定成績的做法。將學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)研究成果計(jì)入課程總成績，科學(xué)性與公正性相結(jié)合、穩(wěn)定性與靈活性相結(jié)合。建立并不斷完善教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的保證，更能促進(jìn)學(xué)生深入、靈活地學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生自主、積極地學(xué)習(xí)，更有利于學(xué)生學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

4.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與手段。要采用靈活多樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中必須承認(rèn)和強(qiáng)調(diào)學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位，重視教會(huì)學(xué)生善于學(xué)習(xí)、獨(dú)立獲取知識(shí)的能力。要廢除注入式教學(xué)方法，切實(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。實(shí)驗(yàn)講課中，教師只需扼要提示操作的關(guān)鍵和注意事項(xiàng)，讓學(xué)生自己實(shí)踐，為其留下思考的余地。要加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)主體意識(shí)，要?jiǎng)?chuàng)造條件激發(fā)學(xué)生的求知欲，開發(fā)創(chuàng)造性思維。隨著新技術(shù)和工藝的不斷涌現(xiàn)，教學(xué)儀器的更新周期也將縮短，陳舊的實(shí)驗(yàn)手段、落后的設(shè)備、呆板的實(shí)驗(yàn)方法與當(dāng)今信息時(shí)代極不協(xié)調(diào)。學(xué)生對(duì)先進(jìn)的儀器和相關(guān)領(lǐng)域較前沿的實(shí)驗(yàn)手段有濃厚的興趣，而現(xiàn)代化設(shè)備都是多學(xué)科領(lǐng)域高技術(shù)成果的綜合體，操作這些設(shè)備，除了專業(yè)知識(shí)，還需要一定的英語水平、計(jì)算機(jī)知識(shí)等，這會(huì)增加學(xué)生的危機(jī)感和緊迫感，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情和積極性，并自覺學(xué)習(xí)各方面知識(shí)，提高綜合素質(zhì)。因此，為適應(yīng)不斷提高的教學(xué)要求，必須加大對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的投入，應(yīng)該將現(xiàn)代化的儀器設(shè)備用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

5.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍建設(shè)與管理保障機(jī)制。實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍建設(shè)是保證順利完成各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研任務(wù)的基礎(chǔ)，如何發(fā)揮這支隊(duì)伍的作用，還需要加強(qiáng)對(duì)這支隊(duì)伍進(jìn)行統(tǒng)一的管理。在管理中，必須堅(jiān)持“統(tǒng)一培訓(xùn)、統(tǒng)一調(diào)配、統(tǒng)一考核”的管理模式，提高實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的整體素質(zhì)，更好地為教學(xué)、科研及學(xué)生服務(wù)。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的素質(zhì)直接影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，為適應(yīng)教學(xué)需要，我院對(duì)實(shí)驗(yàn)室人員進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，力爭實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐教學(xué)并重，還設(shè)立了實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)驗(yàn)室開放基金和實(shí)驗(yàn)室自制儀器等項(xiàng)目，以支持專業(yè)教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員從事教學(xué)和科研，鼓勵(lì)并資助教師對(duì)一些設(shè)備進(jìn)行開發(fā)利用，充分調(diào)動(dòng)了實(shí)驗(yàn)室工作人員使用大型儀器和參與科研的積極性，既提高設(shè)備的利用率，又發(fā)揮了實(shí)驗(yàn)室工作人員的主觀能動(dòng)性。另外，為實(shí)現(xiàn)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的可持續(xù)發(fā)展，我校著力加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)，制定了人員培訓(xùn)計(jì)劃及具體措施，積極支持實(shí)驗(yàn)室人員參加各種專業(yè)知識(shí)和大型儀器的培訓(xùn)，以改善其知識(shí)結(jié)構(gòu)、提高人員素質(zhì)和水平，逐步形成一支熱愛實(shí)驗(yàn)教學(xué)教育理念、科研能力強(qiáng)、經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)熟悉、勇于創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍。

高分子材料與工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)立足現(xiàn)代教育技術(shù)平臺(tái)，在教學(xué)體系、內(nèi)容、考核制度和管理保障體系等方面進(jìn)行改革。應(yīng)始終以培養(yǎng)高素質(zhì)的人才為宗旨，樹立以生為本的思想，以培養(yǎng)人的創(chuàng)造能力為核心；尊重和煥發(fā)學(xué)生在教學(xué)過程中的主體意識(shí)和主動(dòng)精神，建立以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，給學(xué)生更多的參與機(jī)會(huì)；把教學(xué)過程作為加強(qiáng)多種素質(zhì)訓(xùn)練的過程，全面提高學(xué)生分析和解決問題的能力、創(chuàng)造能力等，使學(xué)生在活動(dòng)中增強(qiáng)能力并形成良好的心理品質(zhì)。只要我們?cè)鷮?shí)進(jìn)行改革，隨著實(shí)驗(yàn)教學(xué)作用的充分發(fā)揮，素質(zhì)教育的實(shí)施會(huì)卓有成效，就有望培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙長生，顧宜.高分子材料與工程專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀[J].塑料工業(yè)，2008，3（1）：70-71.

[2]劉玉蘭，彭永利，孫勇，等.材料類實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2011，（28）：5-55.

[3]顧景梅，鄒玉紅，馬小隆，等.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室在培養(yǎng)高素質(zhì)人才中的作用[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2009，（2）：35-37.

篇8

1生物醫(yī)用復(fù)合材料組分材料的選擇要求

生物醫(yī)用復(fù)合材料根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，由基體材料與增強(qiáng)材料或功能材料組成，復(fù)合材料的性質(zhì)將取決于組分材料的性質(zhì)、含量和它們之間的界面。常用的基體材料有醫(yī)用高分子、醫(yī)用碳素材料、生物玻璃、玻璃陶瓷、磷酸鈣基或其他生物陶瓷、醫(yī)用不銹鋼、鈷基合金等醫(yī)用金屬材料；增強(qiáng)體材料有碳纖維、不銹鋼和鈦基合金纖維、生物玻璃陶瓷纖維、陶瓷纖維等纖維增強(qiáng)體，另外還有氧化鋯、磷酸鈣基生物陶瓷、生物玻璃陶瓷等顆粒增強(qiáng)體。

植入體內(nèi)的材料在人體復(fù)雜的生理環(huán)境中，長期受物理、化學(xué)、生物電等因素的影響，同時(shí)各組織以及器官間普遍存在著許多動(dòng)態(tài)的相互作用，因此，生物醫(yī)用組分材料必須滿足下面幾項(xiàng)要求：(1)具有良好的生物相容性和物理相容性，保證材料復(fù)合后不出現(xiàn)有損生物學(xué)性能的現(xiàn)象；(2)具有良好的生物穩(wěn)定性，材料的結(jié)構(gòu)不因體液作用而有變化，同時(shí)材料組成不引起生物體的生物反應(yīng)；(3)具有足夠的強(qiáng)度和韌性，能夠承受人體的機(jī)械作用力，所用材料與組織的彈性模量、硬度、耐磨性能相適應(yīng)，增強(qiáng)體材料還必須具有高的剛度、彈性模量和抗沖擊性能；(4)具有良好的滅菌性能，保證生物材料在臨床上的順利應(yīng)用。此外，生物材料要有良好的成型、加工性能，不因成型加工困難而使其應(yīng)用受到限制。

2生物醫(yī)用復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用

2.1陶瓷基生物醫(yī)用復(fù)合材料

陶瓷基復(fù)合材料是以陶瓷、玻璃或玻璃陶瓷基體，通過不同方式引入顆粒、晶片、晶須或纖維等形狀的增強(qiáng)體材料而獲得的一類復(fù)合材料。目前生物陶瓷基復(fù)合材料雖沒有多少品種達(dá)到臨床應(yīng)用階段，但它已成為生物陶瓷研究中最為活躍的領(lǐng)域，其研究主要集中于生物材料的活性和骨結(jié)合性能研究以及材料增強(qiáng)研究等。

Al2O3、ZrO3等生物惰性材料自70年代初就開始了臨床應(yīng)用研究，但它與生物硬組織的結(jié)合為一種機(jī)械的鎖合。以高強(qiáng)度氧化物陶瓷為基材，摻入少量生物活性材料，可使材料在保持氧化物陶瓷優(yōu)良力學(xué)性能的基礎(chǔ)上賦予其一定的生物活性和骨結(jié)合能力。將具有不同膨脹系數(shù)的生物玻璃用高溫熔燒或等離子噴涂的方法，在致密Al2O3陶瓷髖關(guān)節(jié)植入物表面進(jìn)行涂層，試樣經(jīng)高溫處理，大量的Al2O3進(jìn)入玻璃層中，有效地增強(qiáng)了生物玻璃與Al2O3陶瓷的界面結(jié)合，復(fù)合材料在緩沖溶液中反應(yīng)數(shù)十分鐘即可有羥基磷灰石的形成［2］。為滿足外科手術(shù)對(duì)生物學(xué)性能和力學(xué)性能的要求，人們又開始了生物活性陶瓷以及生物活性陶瓷與生物玻璃的復(fù)合研究，以使材料在氣孔率、比表面積、生物活性和機(jī)械強(qiáng)度等方面的綜合性能得以改善。近年來，對(duì)羥基磷灰石(HA)和磷酸三鈣(TCP)復(fù)合材料的研究也日益增多［3，4］。30%HA與70%TCP在1150℃燒結(jié)，其平均抗彎強(qiáng)度達(dá)155MPa，優(yōu)于純HA和TCP陶瓷，研究發(fā)現(xiàn)HA-TCP致密復(fù)合材料的斷裂主要為穿晶斷裂，其沿晶斷裂的程度也大于純單相陶瓷材料。HA-TCP多孔復(fù)合材料植入動(dòng)物體內(nèi)，其性能起初類似于β-TCP，而后具有HA的特性，通過調(diào)整HA與TCP的比例，達(dá)到滿足不同臨床需求的目的。45SF1/4玻璃粉末與HA制備而成的復(fù)合材料，植入兔骨中8周后取出，骨質(zhì)與復(fù)合材料之間的剪切破壞強(qiáng)度達(dá)27MPa，比純HA陶瓷有明顯的提高。

生物醫(yī)用陶瓷材料由于其結(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn)，其力學(xué)可靠性(尤其在濕生理環(huán)境中)較差，生物陶瓷的活性研究及其與骨組織的結(jié)合性能研究，并未能解決材料固有的脆性特征。因此生物陶瓷的增強(qiáng)研究成為另一個(gè)研究重點(diǎn)，其增強(qiáng)方式主要有顆粒增強(qiáng)、晶須或纖維增強(qiáng)以及相變?cè)鲰g和層狀復(fù)合增強(qiáng)等［3，5～7］。當(dāng)HA粉末中添加10%～50%的ZrO2粉末時(shí)，材料經(jīng)1350～1400℃熱壓燒結(jié)，其強(qiáng)度和韌性隨燒結(jié)溫度的提高而增加，添加50%TZ-2Y的復(fù)合材料，抗折強(qiáng)度達(dá)400MPa、斷裂韌性為2.8～3.0MPam1/2。ZrO2增韌β-TCP復(fù)合材料，其彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性也隨ZrO2含量的增加而得到增強(qiáng)。納米SiC增強(qiáng)HA復(fù)合材料比純HA陶瓷的抗彎強(qiáng)度提高1.6倍、斷裂韌性提高2倍、抗壓強(qiáng)度提高1.4倍，與生物硬組織的性能相當(dāng)。晶須和纖維為陶瓷基復(fù)合材料的一種有效增韌補(bǔ)強(qiáng)材料，目前用于補(bǔ)強(qiáng)醫(yī)用復(fù)合材料的主要有：SiC、Si3N4、Al2O3、ZrO2、HA纖維或晶須以及C纖維等，SiC晶須增強(qiáng)生物活性玻璃陶瓷材料，復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度可達(dá)460MPa、斷裂韌性達(dá)4.3MPam1/2，其韋布爾系數(shù)高達(dá)24.7，成為可靠性最高的生物陶瓷基復(fù)合材料。磷酸鈣系生物陶瓷晶須或纖維同其它增強(qiáng)材料相比，不僅不影響材料的增強(qiáng)效果，而且由于其具有良好的生物相容性，與基體材料組分相同或相近，不會(huì)影響到生物材料的性能。HA晶須增韌HA復(fù)合材料的增韌補(bǔ)強(qiáng)效果同復(fù)合材料的氣孔率有關(guān)，當(dāng)復(fù)合材料相對(duì)密度達(dá)92%～95%時(shí)復(fù)合材料的斷裂韌性可提高40%。

2.2高分子基生物醫(yī)用復(fù)合材料

篇9

關(guān)鍵詞：教學(xué)―科研一體化；實(shí)踐能力；創(chuàng)新精神

中圖分類號(hào)：G647 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）15-0008-02

一、引言

高校本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)是鞏固理論知識(shí)、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和高素質(zhì)工程技術(shù)人員的重要環(huán)節(jié)，然而傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多以基礎(chǔ)教學(xué)為主，即使是和專業(yè)知識(shí)最為緊密相關(guān)的專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐內(nèi)容也僅涉及到基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)操作、簡單合成方法和成形工藝實(shí)驗(yàn)，學(xué)生完全不能觸及本專業(yè)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域，更無法拓展對(duì)本專業(yè)深層次、系統(tǒng)地了解。實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏引導(dǎo)性，無法激發(fā)學(xué)生自主探索和創(chuàng)新意識(shí)。為了改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，各個(gè)高校開展了對(duì)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)模式的改革和探索，并取得了一定的成效[1-4]。

本校高分子材料與工程專業(yè)經(jīng)過幾十年地發(fā)展，已形成了相對(duì)穩(wěn)定的科研團(tuán)隊(duì)，如生物醫(yī)用高分子材料、光電高分子材料、3D打印材料、凝膠高分子材料等，引領(lǐng)著本專業(yè)的不同發(fā)展領(lǐng)域。如何在公共實(shí)驗(yàn)室資源有限的條件下，按照學(xué)校發(fā)展和人才培養(yǎng)的總體需求，將科研項(xiàng)目和科研室納入本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，建立教學(xué)―科研一體化的綜合實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理體系，以科研帶動(dòng)教學(xué)，使大學(xué)生都能涉及本專業(yè)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域，了解本專業(yè)最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，從而激發(fā)潛能和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，是解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)最積極有效的途徑。

二、存在的問題分析

1.教學(xué)內(nèi)容設(shè)置缺乏引導(dǎo)性、自主性和創(chuàng)新性。由于實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的滯后性，高校本科教學(xué)中設(shè)置的實(shí)驗(yàn)多以基礎(chǔ)性和驗(yàn)證性為主。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置總是選取固定的幾個(gè)實(shí)踐操作項(xiàng)目讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容局限且簡單[5-7]。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容缺乏引導(dǎo)性、自主性和創(chuàng)新性的培養(yǎng)，因此將本專業(yè)各科研實(shí)驗(yàn)室研究項(xiàng)目納入到本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是目前迫在眉睫的事情。

2.實(shí)驗(yàn)室設(shè)置缺乏系統(tǒng)規(guī)劃。由于缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，目前大部分高校的公共實(shí)驗(yàn)室和專業(yè)教師的科研室相對(duì)分散，科研室相對(duì)獨(dú)立，大部分本科生很少接觸到教師的科研項(xiàng)目和科研實(shí)驗(yàn)室，無法觸及專業(yè)精密儀器和設(shè)備及專業(yè)發(fā)展的前沿領(lǐng)域。將科研實(shí)驗(yàn)室納入到本科教學(xué)中，依據(jù)科研項(xiàng)目設(shè)計(jì)綜合性、設(shè)計(jì)性、探索性等可行的教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提高科研實(shí)驗(yàn)室專業(yè)精密儀器和設(shè)備利用率，提高學(xué)生對(duì)本專業(yè)研究領(lǐng)域的認(rèn)識(shí)，從而引導(dǎo)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。因此，系統(tǒng)規(guī)劃基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室和科研室的布局，起到了優(yōu)勢互補(bǔ)和綜合利用的最佳效果[8]。

3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏有效的管理和考查機(jī)制。目前，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)以學(xué)分制作為對(duì)學(xué)生的考查機(jī)制，學(xué)生按照規(guī)定時(shí)間參加安排的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，并完成實(shí)驗(yàn)指定的內(nèi)容即可獲得學(xué)分。實(shí)驗(yàn)教師往往在實(shí)驗(yàn)前安排好所有的實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，學(xué)生被動(dòng)的按要求做完實(shí)驗(yàn)，既沒有對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容做相關(guān)了解，也沒有進(jìn)行前期的查閱資料等準(zhǔn)備工作，更無法談及探索和創(chuàng)新精神。無需思考和挑戰(zhàn)的實(shí)驗(yàn)考查機(jī)制無法達(dá)到自主性和創(chuàng)新性的培養(yǎng)。

三、解決措施

1.建立教學(xué)―科研一體化的綜合實(shí)驗(yàn)室。本著以科研帶動(dòng)教學(xué)、教學(xué)和科研相互促進(jìn)的理念，并結(jié)合本專業(yè)的研究領(lǐng)域采用統(tǒng)籌的思想規(guī)劃教學(xué)和科研實(shí)驗(yàn)室的安排，形成教學(xué)和科研室的有利結(jié)合。學(xué)校正在籌劃整體搬遷事宜，新的實(shí)驗(yàn)大樓已準(zhǔn)備就緒，借搬遷的好時(shí)機(jī)系統(tǒng)籌建和規(guī)劃的教學(xué)―科研一體化的綜合實(shí)驗(yàn)室如圖1所示。公共實(shí)驗(yàn)室和科研室設(shè)置在同一區(qū)域，既方便教師科研實(shí)驗(yàn)時(shí)高效利用公共實(shí)驗(yàn)室資源，又利于學(xué)生對(duì)專業(yè)研究領(lǐng)域的認(rèn)識(shí)和了解，也解決了科研室科研項(xiàng)目轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目提供的容納空間。

2.建立教學(xué)―科研一體化實(shí)踐項(xiàng)目計(jì)劃。科研項(xiàng)目納入本科實(shí)踐環(huán)節(jié)，應(yīng)制訂完善的科研教學(xué)實(shí)踐項(xiàng)目計(jì)劃：（1）對(duì)科研項(xiàng)目納入教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容要進(jìn)行科學(xué)的論證和認(rèn)定，重點(diǎn)考察實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡拿鞔_性、實(shí)驗(yàn)裝備的利用性、實(shí)驗(yàn)效果的顯著性、能力培養(yǎng)的遞進(jìn)性和激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)的能動(dòng)性，尤其要考察是否代表本領(lǐng)域最精簡、核心和是否具有完整系統(tǒng)性的引導(dǎo)項(xiàng)目。（2）科研教學(xué)實(shí)踐項(xiàng)目申請(qǐng)，鼓勵(lì)專業(yè)教師及其研究生對(duì)研究領(lǐng)域的科研項(xiàng)目進(jìn)行提煉，制訂適合本科教學(xué)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒎桨浮⒖尚行院蛣?chuàng)新性等進(jìn)行充分論證，由院學(xué)術(shù)委員會(huì)審核通過后進(jìn)行實(shí)施。（3）根據(jù)科研項(xiàng)目的變化積極更新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。國家級(jí)、省級(jí)等縱向和校企聯(lián)合的橫向科研項(xiàng)目代表當(dāng)前該學(xué)科發(fā)展的最新方向和社會(huì)的最新需求，應(yīng)根據(jù)在研的科研項(xiàng)目及時(shí)更新科研教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

3.完善實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐教學(xué)監(jiān)督、管理和考核評(píng)價(jià)體系。一方面，對(duì)納入到教學(xué)實(shí)踐中的高校科研室進(jìn)行考核和績效評(píng)估，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室管理體制及運(yùn)行機(jī)制改革；另一方面，強(qiáng)化對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)，必須整改對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的考查機(jī)制。完善教學(xué)―科研綜合實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐教學(xué)監(jiān)督、管理和考核評(píng)價(jià)體系，應(yīng)從以下三方面入手。（1）實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐教學(xué)監(jiān)督、管理和考核體系的設(shè)計(jì)。①學(xué)校應(yīng)建立合理、高效的激勵(lì)機(jī)制，鼓勵(lì)科研實(shí)力強(qiáng)的專業(yè)教師將科研項(xiàng)目成果濃縮為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，應(yīng)用于本科教學(xué)；②教務(wù)管理人員制訂教學(xué)監(jiān)督、管理措施，切實(shí)落實(shí)科研項(xiàng)目在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)施和運(yùn)行；③制訂出合理的考核體系和獎(jiǎng)勵(lì)措施，實(shí)施平時(shí)常規(guī)檢查與年終考核相結(jié)合的績效評(píng)估機(jī)制。（2）科研教師的考核與績效評(píng)估。①為了激勵(lì)科研教師向本科教學(xué)的傾斜力度，把實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與教師的科研方向結(jié)合起來，與實(shí)驗(yàn)室績效評(píng)估結(jié)果結(jié)合起來，績效高的研究室加大投入力度；②為了鼓勵(lì)專業(yè)教師科研成果為本科實(shí)踐教學(xué)服務(wù)，學(xué)校除了在工作量上考慮專業(yè)教師本科實(shí)踐教學(xué)方面付出的詼外，把此項(xiàng)工作作為職稱評(píng)審的重要方面。（3）學(xué)生實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的考查機(jī)制。科研實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)學(xué)生的綜合素質(zhì)要求較高，需制訂合理的考查機(jī)制才能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。學(xué)生實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的考查包括前期準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)進(jìn)展和實(shí)驗(yàn)完成情況三個(gè)部分。前期準(zhǔn)備方面的考核包括對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡恼J(rèn)知、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備等；實(shí)驗(yàn)進(jìn)展情況方面的考核包括分析問題和解決問題的能力；實(shí)驗(yàn)完成方面的考查包括對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和處理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫等。分別從實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備報(bào)告、實(shí)驗(yàn)進(jìn)展報(bào)告、實(shí)驗(yàn)結(jié)果報(bào)告和實(shí)驗(yàn)室制定的成績考核辦法四個(gè)方面進(jìn)行成績考核。

四、結(jié)語

高校科研項(xiàng)目和科研實(shí)驗(yàn)室納入本科實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，在提升大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力素質(zhì)培養(yǎng)的同時(shí)，也給實(shí)驗(yàn)室科學(xué)規(guī)劃和實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理帶來了新的問題。專業(yè)教師、教務(wù)管理人員和實(shí)驗(yàn)管理部門必須對(duì)教學(xué)―科研一體化綜合實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理體系進(jìn)行積極探索，充分整合教學(xué)、科研資源，加強(qiáng)科研成果向日常教學(xué)的滲透，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]賀建武，麻朋友，陳斌，等.地方高校教學(xué)型實(shí)驗(yàn)室開放管理存在問題及對(duì)策[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2014，33（4）：240-242.

[2]皮之軍，李建海，于敏，等.開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的研究與探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010，5（27）.

[3]宋國利，蓋功琪，蘇冬妹.開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的研究與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，2（29）：240-242.

[4]鄧小青.普通高校實(shí)驗(yàn)室全面開放而要解決的三大問題[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2015，32（9）：226-229.

[5]武曉峰，高曉杰.高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)發(fā)展報(bào)告[M].北京：清華大學(xué)出版社，2014.

[6]何晉漸，徐靜波.高校實(shí)驗(yàn)室資源共享機(jī)制的探索與研究[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2010，13（6）：132-135.

篇10

摘要:

以超臨界乙醇為反應(yīng)溶劑，對(duì)廢舊輪胎的胎側(cè)膠進(jìn)行脫硫再生實(shí)驗(yàn)研究。考察反應(yīng)溫度、壓力和時(shí)間對(duì)脫硫效果的影響，對(duì)脫硫后凝膠的物理性能和溶膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征分析，并討論添加脫硫劑對(duì)脫硫胎側(cè)膠的影響。研究發(fā)現(xiàn)，超臨界乙醇中不同種類橡膠脫硫難易程度不同，脫硫后溶膠高分子平均相對(duì)分子質(zhì)量高，主鏈結(jié)構(gòu)完整，凝膠產(chǎn)物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度升高。分析表明，影響主鏈斷裂的主要因素是反應(yīng)溫度，超臨界乙醇脫硫過程中添加脫硫劑可以進(jìn)一步促進(jìn)交聯(lián)鍵的斷裂。

關(guān)鍵詞:

超臨界乙醇;廢舊輪胎橡膠;脫硫再生;脫硫劑

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，廢舊輪胎的產(chǎn)生量逐年增加，已被世界公認(rèn)為嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境的“黑色污染”。硫化后的輪胎橡膠高分子鏈段由線型結(jié)構(gòu)變成三維立體交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，輪胎從而具有了優(yōu)異的物理和力學(xué)性能。然而，硫化之后的橡膠在使用性能得到提升的同時(shí)，其回收處理的難度也隨之加大。由于硫化后的橡膠在溶劑中只能溶脹，不能溶解，加熱不能熔化，一般方法難以回收處理。而廢舊輪胎回收處理不當(dāng)，會(huì)帶來巨大的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。因此，有效地循環(huán)利用廢舊輪胎橡膠對(duì)于建設(shè)節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)具有重要意義。廢舊輪胎通常的處理方法包括焚燒法、制取膠粉和脫硫再生。焚燒廢舊輪胎在獲得熱能的同時(shí)，會(huì)排放大量的二氧化碳?xì)怏w，形成溫室效應(yīng)。雖然制取膠粉過程相對(duì)更為環(huán)保，但因膠粉的再硫化性能差，所以應(yīng)用范圍有限。而經(jīng)過脫硫再生處理的廢舊輪胎橡膠，其產(chǎn)品應(yīng)用范圍更廣，附加值更高，是一種較為經(jīng)濟(jì)有效的再利用途徑。廢舊橡膠脫硫常見方法包括物理法［1］、化學(xué)法［2］和生物法［3］。其中化學(xué)脫硫法研究最為廣泛，是較為成熟的脫硫方法。傳統(tǒng)的化學(xué)脫硫法如油法、水油法都有工業(yè)化應(yīng)用，低壓及常壓脫硫法正在推廣，而力化學(xué)法脫硫也逐漸成為近年來研究的熱點(diǎn)［4～6］。利用超臨界流體和脫硫劑共同作用對(duì)廢舊輪胎橡膠進(jìn)行脫硫，是橡膠再生的一種新工藝。在前期的工作中，本團(tuán)隊(duì)使用超臨界二氧化碳輔以脫硫劑已經(jīng)成功脫硫胎面膠［7］，脫硫后溶膠平均相對(duì)分子質(zhì)量達(dá)20000以上，凝膠交聯(lián)密度最多下降75%。但是上述的這些脫硫方法大都需要大量的有機(jī)溶劑和脫硫助劑，這些物品的生產(chǎn)和使用過程都有一定的致毒性，危害人體健康，并會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。此外，超臨界二氧化碳中脫硫，未反應(yīng)的脫硫劑殘留在橡膠內(nèi)部，會(huì)導(dǎo)致再硫化橡膠性能的下降［8］。因此，避免在超臨界流體脫硫輪胎橡膠過程中使用脫硫劑及各種脫硫助劑，無論是對(duì)于提高再生膠性能，還是降低脫硫過程對(duì)人員及環(huán)境的危害，都具有十分重要的意義。超臨界乙醇具有良好的溶解性和擴(kuò)散性［9］，在化學(xué)反應(yīng)中既可作為溶劑，又可作為反應(yīng)物參與反應(yīng)，且低毒，常溫下容易與反應(yīng)物分離，是一種理想的脫硫反應(yīng)溶劑。利用超臨界乙醇處理高分子化合物已得到了廣泛研究，如利用超臨界乙醇降解PET［10］和聚碳酸酯［11］，采用超臨界乙醇選擇性地?cái)嚅_交聯(lián)PE的交聯(lián)鍵［12］和分解輪胎橡膠可以得到可萃取的小分子物質(zhì)［13］等。Kershaw［13］利用超臨界乙醇裂解輪胎橡膠制取小分子油狀產(chǎn)物，然而產(chǎn)率較低，裂解后的橡膠仍保持大分子結(jié)構(gòu)，而大分子結(jié)構(gòu)的橡膠正是脫硫所希望得到的產(chǎn)物。因此，超臨界乙醇用于廢舊輪胎橡膠的脫硫再生，將是一種安全、可靠的脫硫反應(yīng)溶劑。本文利用超臨界乙醇對(duì)廢舊輪胎的胎側(cè)膠進(jìn)行脫硫?qū)嶒?yàn)研究，考察在不同的工藝參數(shù)條件下廢舊輪胎橡膠的脫硫效果，分析輪胎橡膠脫硫前后物理性能和化學(xué)結(jié)構(gòu)的改變情況，研究額外添加脫硫劑對(duì)超臨界乙醇中脫硫胎側(cè)膠的影響。

1實(shí)驗(yàn)部分

1．1實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)用橡膠:廢舊鄧祿普轎車輪胎胎側(cè)膠，輪胎型號(hào)為215/60R1695H;無水乙醇:分析純，北京化工試劑廠;脫硫劑(選用二苯基二硫醚，簡稱DD):分析純，上海安耐吉化學(xué);丙酮和氯仿:分析純，北京化工試劑廠，用于萃取;甲苯:分析純，北京化工試劑廠，用于平衡溶脹測試。

1．2實(shí)驗(yàn)方法

1．2．1胎側(cè)膠脫硫?qū)嶒?yàn)的前處理:將胎側(cè)膠置于丙酮-氯仿混合液中(V(丙酮)∶V(氯仿)=3∶7)，用索氏萃取器萃取12h(萃取溫度80℃)，除去胎側(cè)膠中殘余的硫化助劑和填充油。萃取后的胎側(cè)膠置于真空干燥箱中干燥至恒量(干燥溫度50℃)，然后將胎側(cè)膠切割成若干橡膠塊(20mm×5mm×5mm)作為后續(xù)脫硫?qū)嶒?yàn)用的橡膠試塊。

1．2．2脫硫試驗(yàn):脫硫反應(yīng)裝置示意如Fig.1所示。高壓反應(yīng)釜(型號(hào):GSH2型，威海行雨化工試驗(yàn)器械有限公司制造)的容積為100mL，工作溫度300℃，工作壓力20MPa。實(shí)驗(yàn)中將胎側(cè)膠置于反應(yīng)釜中部的不銹鋼網(wǎng)上，乙醇置于反應(yīng)釜底部。反應(yīng)釜密封后用壓縮機(jī)輸入氮?dú)猓錆M后排出，此過程重復(fù)5次，以除去反應(yīng)釜中的空氣。之后，用電加熱爐將反應(yīng)釜加熱至預(yù)設(shè)反應(yīng)溫度，此溫度下對(duì)應(yīng)的釜內(nèi)飽和壓力即為預(yù)設(shè)反應(yīng)壓力。當(dāng)反應(yīng)溫度和壓力達(dá)到預(yù)設(shè)值后開始計(jì)時(shí)，反應(yīng)完成后將反應(yīng)釜從爐內(nèi)取出冷卻至室溫，然后打開反應(yīng)釜取出脫硫后的橡膠試塊。

1．2．3胎側(cè)膠脫硫?qū)嶒?yàn)的后處理:脫硫后的橡膠試塊真空干燥至恒量。如果脫硫過程中使用了脫硫劑，將干燥后的橡膠用丙酮萃取2d，丙酮與橡膠的質(zhì)量比為m(丙酮)∶m(橡膠)=20∶1，每天更換新的丙酮溶液，然后再干燥至恒量。萃取的目的是除去橡膠試塊中未反應(yīng)的脫硫劑。然后將橡膠試塊用氯仿萃取3d，氯仿與橡膠的質(zhì)量比為m(氯仿)∶m(橡膠)=50∶1，每天均更換新的氯仿溶液。最后，將溶于氯仿的橡膠(以下稱為“溶膠”)和不溶于氯仿的橡膠(以下稱為“凝膠”)分別干燥至恒量。溶膠量(W)由式(1)計(jì)算:W=m1m2×w(1)式中:m1———溶膠質(zhì)量，g;m2———胎側(cè)膠質(zhì)量，g;w———橡膠成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1．3測試與表征

1．3．1傅里葉變換紅外光譜分析(FT-IR):設(shè)備型號(hào)為EQUINOX55(德國Bruker)，波數(shù)為400～4000cm－1。

1．3．2凝膠滲透色譜分析(GPC):設(shè)備型號(hào)為TDA302(美國Viscotek)，四氫呋喃(THF)作為流動(dòng)相。

1．3．3差示掃描量熱分析(DSC):設(shè)備型號(hào)為DSCQ2000(美國TA)，升降溫速率10℃/min。

1．3．4熱重/微商熱重分析(TG/DTG):設(shè)備型號(hào)為SETSYS16/18(法國SETARAM)，升溫速率10℃/min。

1．4胎側(cè)膠成分分析

輪胎常用的橡膠成分為天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠和丁基橡膠。在前期的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，丁基橡膠在輪胎內(nèi)側(cè)表面層，與輪胎中其余種類橡膠相比，胎側(cè)膠中丁基橡膠含量少。由于丁基橡膠容易脫硫軟化甚至分解，實(shí)驗(yàn)中將丁基橡膠層切除。Fig.2(a)為胎側(cè)膠的熱重分析曲線，由圖可知輪胎中橡膠成分的熱失重溫度段在300～500℃之間。根據(jù)TG曲線中的失重比可知，橡膠成分約占胎側(cè)膠總質(zhì)量的60%。DTG曲線中377℃附近的峰對(duì)應(yīng)的是天然橡膠的失重，455℃附近的峰對(duì)應(yīng)的是丁苯橡膠或順丁橡膠的失重。Fig.2(b)為胎側(cè)膠的DSC曲線。天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度分別約為－73℃，－57℃和－105℃。DSC曲線中在－68℃和－101℃處的玻璃化轉(zhuǎn)變說明胎側(cè)膠的成分以天然橡膠和順丁然橡膠為主。本文脫硫的胎側(cè)膠中橡膠分含量約占總量的60%，其成分為天然橡膠和順丁橡膠。

2結(jié)果與討論

2．1工藝參數(shù)條件對(duì)脫硫效果的影響

對(duì)廢舊輪胎的胎側(cè)膠在超臨界乙醇中進(jìn)行脫硫?qū)嶒?yàn)研究，每次實(shí)驗(yàn)取胎側(cè)膠4g，單個(gè)工藝參數(shù)變化時(shí)，其余工藝參數(shù)分別固定為反應(yīng)溫度255℃，壓力8MPa，時(shí)間1h。反應(yīng)溫度對(duì)脫硫溶膠量和凝膠交聯(lián)密度的影響見Fig.3。從圖中可以看出，溶膠量隨著反應(yīng)溫度的升高而增大。當(dāng)反應(yīng)溫度低于240℃時(shí)，溶膠量低于15%;反應(yīng)溫度高于240℃后，溶膠的產(chǎn)生速率明顯加快，270℃時(shí)達(dá)到56%，之后繼續(xù)提高反應(yīng)溫度溶膠量基本保持不變。在乙醇的臨界溫度前后溶膠的產(chǎn)生速率顯著變化表明，超臨界態(tài)乙醇可以促進(jìn)硫化膠交聯(lián)結(jié)構(gòu)的分解，產(chǎn)生更多的溶膠。溶膠的相對(duì)分子質(zhì)量隨反應(yīng)溫度的升高逐漸減小(Tab.1)，平均相對(duì)分子質(zhì)量分布逐漸增大，可見更高的反應(yīng)溫度不僅使交聯(lián)鍵斷裂，同時(shí)部分高分子主鏈也發(fā)生了斷裂。反應(yīng)壓力對(duì)脫硫溶膠量和凝膠交聯(lián)密度的影響見Fig.4。從圖中可以看出，隨著反應(yīng)壓力的增大，溶膠量先減小后增大。當(dāng)反應(yīng)壓力為3MPa時(shí)，溶膠量達(dá)到39%，但此時(shí)脫硫后凝膠的交聯(lián)密度反而比原胎側(cè)膠高(Fig.4)。分析其中原因:由于胎側(cè)膠中含有順丁橡膠，順丁橡膠中的丁二烯不飽和結(jié)構(gòu)在高溫下會(huì)轉(zhuǎn)化為交聯(lián)結(jié)構(gòu)［14］。溶膠平均相對(duì)分子質(zhì)量隨反應(yīng)壓力的變化如Tab.2所示。當(dāng)反應(yīng)壓力為3MPa時(shí)，平均相對(duì)分子質(zhì)量最低，這是由于臨界壓力以下乙醇滲透能力有限，脫硫反應(yīng)從橡膠試塊表面向內(nèi)部逐層進(jìn)行，外層橡膠降解形成溶膠，而內(nèi)層橡膠交聯(lián)密度反而增大。反應(yīng)壓力超過6.38MPa后，乙醇進(jìn)入超臨界態(tài)，溶膠量開始顯著增加，這進(jìn)一步說明溶膠量的增大是在超臨界乙醇的作用下產(chǎn)生的。由于超臨界乙醇良好的滲透性，脫硫反應(yīng)在橡膠試塊表面和內(nèi)部同時(shí)進(jìn)行，脫硫后凝膠的交聯(lián)密度比原胎側(cè)膠低。反應(yīng)時(shí)間對(duì)脫硫溶膠量和凝膠交聯(lián)密度的影響見Fig.5。從圖中可以看出，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，溶膠量逐漸增大。反應(yīng)時(shí)間0.5h時(shí)，溶膠量為26%;反應(yīng)時(shí)間延長到1h，溶膠量達(dá)37%。反應(yīng)時(shí)間1h之內(nèi)，溶膠量和反應(yīng)時(shí)間幾乎呈線性關(guān)系，之后繼續(xù)延長反應(yīng)時(shí)間溶膠量變化不大。溶膠平均相對(duì)分子質(zhì)量隨反應(yīng)時(shí)間延長而逐漸減小(Tab.3)，說明反應(yīng)時(shí)間越長主鏈斷裂越多。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中取較短的反應(yīng)時(shí)間反而可以兼顧脫硫產(chǎn)物的產(chǎn)量和質(zhì)量。從Fig．3和Fig．5可以看出，在本文的實(shí)驗(yàn)條件下，反應(yīng)溫度對(duì)溶膠量的影響最大，反應(yīng)時(shí)間的影響最小。如果以溶膠量作為判斷脫硫效果的指標(biāo)，提高反應(yīng)溫度最有效，而延長反應(yīng)時(shí)間并不能使溶膠量顯著增加。根據(jù)Horiks方程［15］可以分析脫硫過程中交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)斷裂方式，結(jié)果如Fig.6所示。圖中虛線表示脫硫過程中溶膠全部是由主鏈斷裂形成，實(shí)線表示溶膠全部由交聯(lián)鍵斷裂形成。在不同的反應(yīng)壓力和時(shí)間下，分析結(jié)果都位于虛線以上，表明溶膠的產(chǎn)生主要源于高分子主鏈的斷裂。而當(dāng)反應(yīng)溫度為210℃時(shí)，分析結(jié)果位于實(shí)線和虛線之間，說明溶膠的形成是由主鏈和交聯(lián)鍵的斷裂共同決定。當(dāng)反應(yīng)溫度為270℃時(shí)，溶膠量是由主鏈斷裂起主導(dǎo)作用。因此，脫硫過程中反應(yīng)溫度決定了交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的斷裂方式，隨著反應(yīng)溫度升高，主鏈斷裂逐漸占據(jù)主導(dǎo)，更容易形成溶膠［16］。

2．2脫硫前橡膠和脫硫后凝膠的性能分析

2．2．1脫硫后凝膠的熱失重分析:原胎側(cè)膠和脫硫后凝膠的熱失重分析如Fig.7所示。從圖中可以看出，反應(yīng)溫度255℃和270℃脫硫后凝膠的熱失重曲線和原胎側(cè)膠相比，主要失重段均在300～500℃，表明脫硫后凝膠具有和原胎側(cè)膠相同的熱穩(wěn)定性。隨著反應(yīng)溫度的升高，溶膠量增加，凝膠中的橡膠分減少，300～500℃的熱失重量也逐漸減少。脫硫后凝膠的熱失重段稍向高溫偏移，說明相對(duì)胎側(cè)膠，凝膠橡膠分中天然橡膠的比重下降，順丁橡膠的比重上升［17］。DTG分析表明377℃和455℃的峰面積比逐漸減少，同樣說明凝膠的橡膠分中天然橡膠的比重下降［18］。可見在超臨界乙醇中，天然橡膠比順丁橡膠更容易脫硫。

2．2．2脫硫后凝膠的DSC分析:不同反應(yīng)溫度下凝膠組分的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)如Fig.8所示。和原胎側(cè)膠相比，脫硫后的凝膠在－65℃處(天然橡膠)的玻璃化轉(zhuǎn)變消失，說明天然橡膠實(shí)現(xiàn)完全脫硫，此時(shí)凝膠中的橡膠分是順丁橡膠。對(duì)于脫硫后凝膠，隨著交聯(lián)密度降低，高分子鏈段的束縛減小，凝膠的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度理應(yīng)降低，而實(shí)驗(yàn)中凝膠的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度反而升高。分析其中原因:順丁橡膠丁二烯形成的交聯(lián)結(jié)構(gòu)在受熱之后會(huì)形成環(huán)狀硫結(jié)構(gòu)附在主鏈上［19］，使主鏈移動(dòng)性降低，導(dǎo)致反應(yīng)后凝膠的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度大幅上升。

2．3脫硫前后溶膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)分析

脫硫前橡膠和不同溫度下脫硫產(chǎn)物溶膠的FT-IR分析如Fig.9所示。835cm－1(順式雙取代碳-碳雙鍵上C－H鍵面外變形振動(dòng))，890cm－1(3，4-聚異戊二烯的亞乙烯基的C－H面外變形振動(dòng))和1372cm－1(甲基的對(duì)稱變形振動(dòng))處是天然橡膠的特征峰［20］，3種樣品中這些特征峰的強(qiáng)度基本相同，說明真空熱解和脫硫產(chǎn)生的溶膠中都含有天然橡膠，且在超臨界乙醇中脫硫后天然橡膠的雙鍵結(jié)構(gòu)保持完整。699cm－1和970cm－1(反式雙取代碳-碳雙鍵上C－H鍵面外變形振動(dòng))處是順丁橡膠的特征峰［20］，說明真空熱解和脫硫產(chǎn)生的溶膠中都含有順丁橡膠。1305cm－1(碳-碳單鍵上C－H鍵的彎曲振動(dòng))處峰形在脫硫后發(fā)生變化，說明胎側(cè)膠在超臨界乙醇中脫硫破壞了橡膠高分子主鏈中的碳-碳單鍵。

2．4脫硫劑對(duì)脫硫的影響

在反應(yīng)體系中添加不同質(zhì)量比(m(脫硫劑)/m(胎側(cè)膠))的二苯基二硫醚作為脫硫劑，不同溫度下進(jìn)行脫硫反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)壓力為8MPa，時(shí)間為1h，胎側(cè)膠質(zhì)量為4g。Fig．10為不同反應(yīng)溫度下脫硫劑添加量對(duì)溶膠量的影響。從圖中可以看出，反應(yīng)溫度為255℃時(shí)，隨著脫硫劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0%增大到20%，溶膠量由38%增加到55%，表明反應(yīng)體系中添加脫硫劑可以顯著增加溶膠量。當(dāng)反應(yīng)溫度為270℃時(shí)，在反應(yīng)體系中添加不同質(zhì)量比的脫硫劑后，溶膠量變化不明顯，添加二苯基二硫醚對(duì)脫硫效果的影響有限。反應(yīng)溫度和脫硫劑添加量是影響脫硫效果的2個(gè)重要因素，隨著反應(yīng)溫度升高，脫硫劑添加量對(duì)溶膠產(chǎn)量的影響降低。脫硫前橡膠和不同脫硫劑添加量下脫硫產(chǎn)物溶膠的FT-IR分析如Fig.11所示。隨著脫硫劑的添加，B和C中699cm－1和970cm－1處順丁橡膠的特征峰增強(qiáng)，添加脫硫劑后更多的順丁橡膠發(fā)生脫硫。835cm－1，890cm－1和1372cm－1處天然橡膠的特征基團(tuán)結(jié)構(gòu)保持完整，表明脫硫劑的添加沒有破壞天然橡膠高分子結(jié)構(gòu)的完整性。570cm－1處的弱峰是硫-硫單鍵的特征峰［21］，添加脫硫劑反應(yīng)后變?nèi)酰逍伟l(fā)生變化，說明脫硫劑使交聯(lián)鍵的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，反應(yīng)體系中添加脫硫劑可以促進(jìn)交聯(lián)鍵的斷裂。添加脫硫劑的脫硫反應(yīng)的過程如Fig.12所示。由紅外分析可知，添加脫硫劑后溶膠的交聯(lián)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，這表明脫硫劑與交聯(lián)鍵反應(yīng)，斷開交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。而橡膠脫硫過程中，伴隨著交聯(lián)鍵的斷裂，通常部分主鏈也會(huì)斷開。

3結(jié)論

(1)超臨界乙醇可以有效地脫硫胎側(cè)膠，脫硫后溶膠高分子結(jié)構(gòu)完整，凝膠玻璃化轉(zhuǎn)變溫度大幅上升。超臨界乙醇中脫硫胎側(cè)膠時(shí)，天然橡膠比順丁橡膠更容易脫硫，天然橡膠可以完全脫硫;添加脫硫劑可以進(jìn)一步促進(jìn)交聯(lián)鍵的斷裂，實(shí)現(xiàn)順丁橡膠的完全脫硫。

(2)對(duì)脫硫反應(yīng)影響最顯著的因素是反應(yīng)溫度，調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度可以控制交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的斷裂方式。脫硫過程中隨著反應(yīng)溫度升高，主鏈斷裂逐漸占據(jù)主導(dǎo)。

參考文獻(xiàn):

［1］董誠春．用微波脫硫法從三元乙丙橡膠中制取再生膠的實(shí)驗(yàn)［J］．世界橡膠工業(yè)，2004，31(9):27-30．

［2］邵景春，趙素和，將廣明，等．5種脫硫劑對(duì)廢胎面膠粉脫硫效果的比較［J］．合成橡膠工業(yè)，2012，35(1):49-53．

［3］姜廣明，趙素合，羅婧源，等．氧化亞鐵硫桿菌脫硫天然橡膠粉及其填充膠的性能［J］．合成橡膠工業(yè)，2010，33(4):271-275．

［4］張新星，盧燦輝，梁梅．廢舊輪胎橡膠的常溫應(yīng)力誘導(dǎo)固相力化學(xué)脫硫化研究［J］．高分子材料科學(xué)與工程，2006，22(6):118-121．

［10］王漢夫，孫輝，鄭玉斌，等．PET在超臨界甲醇和乙醇中的降解［J］．吉林大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，2000，(4):79-82．

［11］周晴，黃婕，倪燕慧，等．聚碳酸酯在超臨界乙醇中的降解［J］．華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，32(9):1025-1029．

［17］譚亮紅，歐陽振中，周淑華，等．TG在膠料組分分析中的應(yīng)用［J］．橡膠工業(yè)，2004，51(4):233-235．

［18］李秀貞．熱重法定量分析某些并用橡膠的并用比［J］．特種橡膠制品，1992，13(4):46-50．