《功能材料綜合實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)改革的研究

1、    功能材料綜合實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的研究    楊菁菁 周仕龍 周健 朱云峰 楊潤(rùn)苗【摘 要】分析傳統(tǒng)功能材料專業(yè)實(shí)踐課程教學(xué)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)，介紹我院該課程教學(xué)改革與實(shí)踐，通過功能材料綜合實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系的改革和完善，使得該專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)更突出專業(yè)特色，貼近功能材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不僅提高了教學(xué)質(zhì)量，學(xué)生的工程素質(zhì)也得到一定程度的提高。【關(guān)鍵詞】功能材料；綜合實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革： g642.307 ： a ： 2095-2457（2018）21-0062-002doi：10.19694/ki.issn2095-2457.2018.21.028【abstr

2、act】analyzing the characteristic and trend of development on traditional teaching of comprehensive experiment of functional material.this paper introduces the reform and practice of the course at this college.through the reform and perfection of the course that makes the professional experiment teac

3、hing more close to the materials science and technology development，it is not only improving the education quality but also improving students ability of engineering practice.【key words】functional material；comprehensive experiment；reform0 引言隨著科技生產(chǎn)的不斷進(jìn)步，功能材料不斷向高性能化、高功能化、復(fù)合化、精細(xì)化和智能化方向發(fā)展?，F(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)要求聚合物具有

4、更為優(yōu)秀的物理、化學(xué)功能和生物功能等，用傳統(tǒng)的高聚物進(jìn)行功能化改性制得的具有特殊功能的復(fù)合材料，在電子學(xué)、光學(xué)、生物學(xué)和機(jī)械等許多領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景，已成為各國的研究熱點(diǎn)，它可滿足各個(gè)領(lǐng)域?qū)δ懿牧系男枨?。我院功能材料（功能高分子材料方向）專業(yè)是一個(gè)新專業(yè)，實(shí)踐教學(xué)管理還在不斷改進(jìn)和探索發(fā)展中，可塑性很強(qiáng)，有較大的提升空間，專業(yè)在課程設(shè)置和培養(yǎng)模式等方面能夠適應(yīng)市場(chǎng)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，開設(shè)的功能材料綜合實(shí)驗(yàn)課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不斷更新，能夠適時(shí)創(chuàng)建適應(yīng)新時(shí)期需求的人才培養(yǎng)模式和方案，使新專業(yè)煥發(fā)出生機(jī)和活力。本課程教學(xué)目標(biāo)是：（1）培養(yǎng)功能材料專業(yè)學(xué)生材料的配方設(shè)計(jì)及使用相關(guān)儀器設(shè)備制備功能化改

5、性材料的能力；（2）培養(yǎng)學(xué)生使用高精尖的測(cè)試儀器對(duì)改性后的材料進(jìn)行性能測(cè)試、結(jié)構(gòu)分析及表征能力；（3）培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)市場(chǎng)需求和產(chǎn)品性能特點(diǎn)的功能材料的研發(fā)能力，以期達(dá)到學(xué)校本科工程技術(shù)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)1。1 功能材料專業(yè)實(shí)踐課程的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)目前，部分高校的傳統(tǒng)功能材料專業(yè)沒有將實(shí)驗(yàn)課程作為一個(gè)獨(dú)立學(xué)科而是從屬于某一學(xué)科進(jìn)行研究和教學(xué)，還有些高校功能材料專業(yè)沒有突出功能化特點(diǎn)，開設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較單一陳舊，設(shè)計(jì)制備的材料結(jié)構(gòu)多樣化，功能新穎化程度不突出。因此，在傳統(tǒng)功能材料專業(yè)人才培養(yǎng)模式下培養(yǎng)的學(xué)生知識(shí)面窄，知識(shí)結(jié)構(gòu)不夠合理，研發(fā)能力較弱，缺乏創(chuàng)新意識(shí)，體現(xiàn)不出功能材料專業(yè)的特點(diǎn)，已經(jīng)不能適

6、應(yīng)新時(shí)代的要求?，F(xiàn)已有大量高校功能材料專業(yè)為了配合經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)迎合企業(yè)的生產(chǎn)需要，在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，更加重視實(shí)踐教學(xué)，引入功能化改性實(shí)驗(yàn)課程體系，功能材料制備時(shí)用到的新材料合成制備知識(shí)，加工課程及分析測(cè)試技術(shù)不再分門別類，這些課程的界限逐漸模糊，課程體系建立時(shí)已作為一個(gè)整體考慮，同時(shí)開設(shè)生物材料，納米材料等相關(guān)理論課程，系統(tǒng)介紹功能化高分子材料的特點(diǎn)與應(yīng)用，以此形成整體理論及實(shí)踐教學(xué)體系。這就將功能材料專業(yè)課程體系的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與我國原有的專業(yè)設(shè)置和課程設(shè)置情況相結(jié)合，并在這個(gè)背景下，更加突出功能化特點(diǎn)2-3。實(shí)踐教學(xué)是進(jìn)行科學(xué)研究和提高技術(shù)水平的重要手段。開展實(shí)踐教學(xué)能夠直接檢驗(yàn)理論教學(xué)

7、成果，增加學(xué)生的理論學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生綜合素質(zhì)和實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí)和解決實(shí)際問題的能力，為盡快培養(yǎng)出功能材料領(lǐng)域中社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展急需的高素質(zhì)人才，實(shí)踐教學(xué)的改革和發(fā)展是當(dāng)務(wù)之急。2 我院功能材料綜合實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的整體思路2.1 首先建立高分子材料改性綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程新體系功能材料是在高分子改性材料的基礎(chǔ)上建立起來的，與高分子改性材料的發(fā)展密切相關(guān)，是改性高分子材料的延續(xù)和升級(jí)。我院將傳統(tǒng)的高分子材料成型加工實(shí)驗(yàn)，材料性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)，材料分析實(shí)驗(yàn)等合并，打破實(shí)驗(yàn)課程之間的界限，建立新的實(shí)踐課程體系：高分子材料改性綜合實(shí)驗(yàn)課程。通過該課程培養(yǎng)學(xué)生自主設(shè)計(jì)制備常用高分子改性

8、材料的能力3。例如高分子材料改性綜合實(shí)驗(yàn)課程中的碳纖維增強(qiáng)pa66復(fù)合材料的制備實(shí)驗(yàn)，不是生搬硬套傳統(tǒng)的教學(xué)方法，制定好實(shí)驗(yàn)方案，讓學(xué)生按部就班的配料稱料，按照儀器的操作說明制備改性材料即可。而是引導(dǎo)學(xué)生首先應(yīng)用基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)的知識(shí)結(jié)合傅里葉紅外光譜儀、色譜儀等測(cè)試手段對(duì)改性聚合物基體原料結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證分析，得知pa66是由己二胺和己二酸縮聚得到，具有良好的韌性和耐磨性，但其剛性不足，限制了它的應(yīng)用，需要增強(qiáng)改性；運(yùn)用助劑的知識(shí)可選擇碳纖維作為增強(qiáng)材料，但由于碳纖維與機(jī)體材料相容性不好，先選用表面改性劑對(duì)其進(jìn)行表面處理，提高碳纖維與基體材料的相容性，進(jìn)而制備出碳纖維分散均勻且剛性較高的pa66復(fù)合

9、材料；然后靈活運(yùn)用學(xué)?，F(xiàn)有儀器設(shè)備，對(duì)改性材料力學(xué)性能，耐熱性能等進(jìn)行測(cè)試分析4-6。這就在實(shí)驗(yàn)中夯實(shí)了學(xué)生的理論基礎(chǔ)，熟悉了測(cè)試儀器的應(yīng)用領(lǐng)域和操作方法，參與了配方設(shè)計(jì)的全過程，讓學(xué)生切實(shí)掌握高分子改性材料的制備和測(cè)試方法。2.2 以高分子材料改性綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為依托，制備功能化高分子改性材料功能材料不同于傳統(tǒng)意義上的高分子材料，要突出材料功能化特點(diǎn)，需在高分子改性材料的基礎(chǔ)上加入功能化助劑。學(xué)生在先行學(xué)好高分子材料改性的方法，相關(guān)儀器設(shè)備的操作及有獨(dú)立分析材料改性效果能力的基礎(chǔ)上，結(jié)合理論學(xué)習(xí)，通過添加功能化助劑，調(diào)整其在改性高分子材料中的配比，來實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料功能化的目標(biāo)3。上例中通過高分

10、子材料改性綜合實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，學(xué)生掌握了碳纖維增強(qiáng)pa66復(fù)合材料的制備方法，在此基礎(chǔ)上引入功能化填料或者基團(tuán)，可以制備碳纖維增強(qiáng)尼龍基導(dǎo)熱復(fù)合材料，在增強(qiáng)后的pa66基體中加入導(dǎo)熱填料石墨獲得聚合物功能基材料，實(shí)現(xiàn)聚合物材料的功能化改性。這樣在前期傳統(tǒng)高聚物材料改性方法學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上引入功能化的概念，與高分子改性材料制備實(shí)驗(yàn)有效銜接，更容易讓學(xué)生理解和掌握功能材料的配方設(shè)計(jì)理念，制備方法的選擇以及材料性能的鑒定方法。2.3 進(jìn)一步采用“科學(xué)研究滲入實(shí)驗(yàn)教學(xué)”的教學(xué)模式將教師的科研成果和企業(yè)需求引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中，可保持實(shí)驗(yàn)課題的前瞻行，提升學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)研究的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)分析

11、和解決實(shí)際生產(chǎn)問題的能力。功能材料改性的研究源于生產(chǎn)實(shí)際，功能材料的發(fā)展離不開市場(chǎng)的需求。因此高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容要與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，要緊跟功能材料科學(xué)發(fā)展的腳步。我院功能材料綜合實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)一方面把教師的最新科研成果充實(shí)到實(shí)驗(yàn)中去，設(shè)計(jì)出與科研課題相結(jié)合的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，通過這些內(nèi)容的引入，可以始終保持實(shí)驗(yàn)課題研究的前瞻性和先進(jìn)性，使學(xué)生可以接觸到本專業(yè)的最前沿領(lǐng)域，擴(kuò)大學(xué)生知識(shí)面，同時(shí)激發(fā)學(xué)生開展科研性實(shí)驗(yàn)的興趣以及提高他們的理論知識(shí)水平，培養(yǎng)他們創(chuàng)新性科學(xué)研究的意識(shí)7。另一方面將企業(yè)需要解決的問題引入學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，使得學(xué)生能盡早的了解行業(yè)的發(fā)展和企業(yè)的需求，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)興趣，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，

12、積極主動(dòng)地去學(xué)習(xí)，幫助其盡早做出合理的人生規(guī)劃，為學(xué)生畢業(yè)就業(yè)和畢業(yè)后盡快適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。3 總結(jié)為了更好貼合功能材料領(lǐng)域市場(chǎng)發(fā)展需要，功能材料綜合實(shí)驗(yàn)課程改革應(yīng)該在夯實(shí)學(xué)生高分子材料改性實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的基礎(chǔ)上更加突出材料功能化改性特點(diǎn)，同時(shí)引入教師研究成果和企業(yè)需求，培養(yǎng)學(xué)生制備功能化改性材料的能力，為學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)提高及今后的就業(yè)打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，以期達(dá)到學(xué)校培養(yǎng)工程技術(shù)應(yīng)用型本科人才的教學(xué)目標(biāo)?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1楊菁菁，周健，周仕龍，等.“高分子材料改性綜合實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)的改革與實(shí)踐j.江蘇理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，21（6）：146-148.2任德財(cái)，趙冬梅，杜宇虹，等.高分子材料與工程專業(yè)的綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)j.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2015，13（1）：112-114.3郝智，伍玉嬌，羅筑，等.高分子材料與工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)與課程體系的改革j.廣州化學(xué)，2013，41（17）：206-218