《高分子材料成型加工基础》课程结构改革

2015-03-23张世杰黄军左

河南化工 2015年12期

关键词：教学改革

张世杰，黄军左

(广东石油化工学院化学工程学院，广东茂名　525000)

•化工教育•

《高分子材料成型加工基础》课程结构改革

张世杰，黄军左

(广东石油化工学院化学工程学院，广东茂名525000)

摘要：为培养应用型人才，考虑对目前高分子材料科学与工程本科专业的专业课程体系进行重新构建。以《高分子材料成型加工基础》为课程龙头，将关系密切的《高分子成型设备》、《塑料配混技术》、《高分子助剂》等课程并入其中，并将与成型相关的《高分子物理》、《高分子流变学》、《高分子材料》和《模具设计》等内容进行穿插介绍，构建起新型的《高分子材料成型加工基础》课程体系，以适应社会对应用型人才培养的需要。

关键词：高分子材料成型加工；教学改革

1课程背景

高分子材料作为最重要的材料品种之一，在人类社会中占有无可取代的地位。高分子材料优异性能的体现，依仗于选用合适的材料并选用适当的成型加工方法。目前很多国内高校都开设了高分子材料与工程专业，其中绝大多数学校的教学重点都偏向于高分子材料成型加工，尤其是塑料成型加工。在现有的专业课程体系中，均开设有《高分子化学》、《高分子物理》、《高分子材料成型加工基础》、《高分子助剂》、《高分子材料》、《高分子成型设备》、《塑料模具设计》、《高分子流变学》等课程。但在课程讲授过程中发现，目前的专业课程体系存在以下明显缺陷：《高分子材料成型加工基础》、《高分子成型设备》和《塑料模具设计》的不少内容发生重叠，由不同的教师向学生重复讲授。例如：教师在讲授《高分子材料成型加工基础》时不可避免会介绍到《高分子成型设备》和《塑料模具设计》的相关内容[1-4]。这种情况下，学生反映：不少内容听教师讲授多次，非常重复；同时由于不同课程的讲授存在时间差，例如《成型加工基础》已经开始讲授到注射成型工艺，而《塑料成型设备》还没有介绍到相关内容，这种情况也会给学生的学习带来难度[5-6]。

同时根据目前的就业实际，本科生在企业中主要从事成型类相关职位，岗位对于成型工艺的要求较高，而对于成型设备要求相对较低，只要掌握关键成型部件结构、原理和各成型部件间的配合协调就可以了[7-8]。现在工业化分工非常缜密，即使成型设备出现故障，也会有专业维修人员处理，而不需要成型相关人员动手。

为解决旧有课程体系存在的问题，同时进一步提高毕业生的就业能力，教育部质量工程提出了应用型人才培养模式改革的要求。

2教改思路

针对固有课程体系存在的不足，本人考虑对课程体系进行调整：以《高分子材料成型加工基础》为主干，将《高分子成型设备》、《塑料配混技术》、《高分子助剂》进行适度精简后完全并入其中，在相关章节中专门设立介绍成型设备、配混技术和高分子助剂的部分；同时将《高分子物理》、《高分子流变学》、《高分子材料》、《塑料模具设计》中与成型关系密切的内容，在《高分子材料成型加工基础》课程讲授中进行穿插介绍。下面将通过对挤出成型和注射成型的介绍，对教改思路进行说明。

2.1　挤出成型教改

在挤出成型章节的讲授中，介绍以下成型设备知识：挤出机的各系统组成、基本机构和基本功能，其中重点介绍挤出系统(机筒、螺杆)并包括使用维护和更换、传动系统(减速机构)包括保养、各种常见挤出产品的成型机头和定型机构(包括管材、板材、薄膜等)[9]。在挤出成型工艺的授课中，精简挤出原理方面的授课量，减少对于理论性方面的介绍，使学生重点掌握对挤出成型影响显著的各种因素。在授课过程中广泛采用视频、动画等手段调动学生的积极性，条件允许的情况下可以将一些课时安排在实验室进行，让学生能够具体接触挤出成型生产线，加深对知识的理解深度。同时在授课中穿插介绍《高分子物理》、《高分子助剂》、《高分子材料》、《塑料模具设计》等相关内容。

例如：介绍挤出PVC异型材的尺寸控制，由于高分子的离模膨胀现象，从原理角度对该现象的解释就会涉及《高分子物理》中高分子熔体的弹性[10-11]，以及机头不同部位温度差异对于高分子熔体弹性回复的影响，另外如果考虑选用改变原料的配方组成、降低树脂基体的相对分子质量(涉及《高分子材料》)，选用不同的助剂(如填充剂品种和用量，涉及《高分子助剂》)，以上措施均能明显改善离模膨胀现象，降低产品尺寸控制的难度。同时改变成型机头的结构尤其是平直流道部分的长度，改变成型辅机(如定型冷却结构、牵引机构)，也会在一定程度上发挥改善作用，这些内容会涉及《高分子成型设备》方面的内容[12]。

2.2　注射成型教改

在注射成型章节的讲授中，除了介绍注射成型工艺，还需要介绍注射机的基本构成，包括喷嘴、螺杆、机筒、锁模系统，成型模具，模温控制系统。要注射出一个合格制品，必须将成型工艺、材料、模具设计、注射机结合起来进行综合性讲授，才能使学生对注射成型产业有系统性认识，获得较强的应用性能力，满足工业界对人才的要求。

现以聚氯乙烯材料的注射成型为例，进行深入介绍。聚氯乙烯(PVC)材料由于本身耐热性较差，容易热分解，所以加工难度较大。如果要对其进行注射成型：①需要设计高耐热的PVC配方，向其中加入热稳定剂(涉及《高分子助剂》知识)，如果涉及性能改善方面，则会牵扯到《高分子材料》和《塑料配混技术》知识；②选用合适的注射机，特殊的螺杆设计、防腐蚀处理和直通型喷嘴，涉及《塑料成型机械》知识；③确定注射成型工艺，选择合适的加热温度、注射速度、注射压力和时间、保压压力和时间；④设计适用的注射模具，包括流道、浇口、型腔设计和模架选择，其中会涉及《模具设计》、《塑料成型机械》和《高分子流变学》知识。教师只有综合开展以上四方面知识的介绍，才能改善授课效果，提高学生的应用能力。

3结语

《高分子材料成型加工基础》作为一门涉及多学科知识的综合性课程，具有很强的实用性和学科交叉性[13]。如果能够基于应用型人才培养模式下进行课程体系的调整和建设，对于学生实践能力提升、就业能力增强均具有明显的促进作用。但也要求教师对于高分子材料科学多门课程具有较强的驾驭、组织能力以及丰富的工程实践，这方面也是我们努力的方向。

参考文献：

[1]周达飞,唐颂超.高分子材料成型加工[M].北京:中国轻工业出版社,2000:100-102.

[2]何曼君,陈维孝,董西侠.高分子物理[M].上海:复旦大学出版社,1990:243-246.

[3]徐佩弦.塑料制品与模具设计[M].北京:中国轻工业出版社,2006:10-15.

[4]徐德增.高分子材料生产加工设备[M].北京:中国纺织出版社,2009:111-113.

[5]黄丽.高分子材料[M].北京：化学工业出版社,2005:3-5.

[6]方海林.高分子材料加工助剂[M].北京:化学工业出版社,2007:17-20.

[7]张桂云.高分子成型加工课程教学改革初探[J].广东化工,2010,37(6):159-160.

[8]聂恒凯,徐冬梅,柳峰.高分子材料加工(塑料成型工艺方向)专业教学改革的探讨[J].教育与职业,2011(3):125-126.

[9]杨芳,刘钰馨.《高分子材料成型加工原理》课程教学改革探索[J].广西师范学院学报,2010,27(4):120-122.

[10]李泽清.浅谈《塑料成型工艺学》课程教学的改革与实践[J].科技文汇,2009,62(8):89-91.

[11]唐颂超.高分子材料成型加工课程建设与教学改革[J].化工高等教育,2008(1):25-27.