聚合物成型工艺学信息化教学_陈玉龙.pdf

第 43 卷 第 1 期 高 师 理 科 学 刊 Vol.43 No.1 2023 年 1 月 Journal of Science of Teachers College and University Jan.2023 文章编号：1007-9831（2023）01-0099-04 聚合物成型工艺学信息化教学 陈玉龙1，贾迎春2，金杨福1，钱欣1（1.浙江工业大学 材料科学与工程学院，浙江 杭州 310014；2.杭州科技职业技术学院 商务管理学院，浙江 杭州 311402）摘要：聚合成型工艺学是高分子材料与工程专业的一门重要专业课，具有很强的理论性和实践性探讨了该门课程在传统教学过程中存在的问题，并从教学体系构建，课前课中课后全过程信息化建设以及虚拟仿真实验的引入等多方面对其进行信息化教学探索，显著提升了教学效果对信息化教学过程中，教师的主导性地位，学生抽象思维能力的培养以及考核方式等方面的问题进行了思考，并提出了改进方案 关键词：聚合物成型工艺；信息化教学；教学体系构建；虚拟仿真实验 中图分类号：O69G642.0 文献标识码：A doi：10.3969/j.issn.1007-9831.2023.01.022 Informatization teaching of polymer processing and molding technology CHEN Yulong1，JIA Yingchun2，JIN Yangfu1，QIAN Xin1（1.School of Materials Science and Engineering，Zhejiang University of Technology，Hangzhou 310014，China；2.School of Business Administration，Hangzhou Polytechnic，Hangzhou 311402，China）AbstractAbstract：Polymer processing and molding technology is an important professional course of polymer materials and engineering，which has strong theoretical and practical significance Discusses the problems existing in the traditional teaching process of the course，and explores its informatization teaching from many aspects，such as the construction of teaching system，the informatization of the whole teaching process，and the introduction of virtual simulation experiments to the course，which significantly improves the teaching efficiencyThe dominant position of teachers，the cultivation of students abstract thinking ability and the assessment methods in the process of informatization teaching were deeply thought，and the continuous improvement plans were proposed KeyKey wordswords：polymer processing and molding technology；informatization teaching；teaching system construction；virtual simulation experiments 聚合物成型工艺学是一门关于聚合物产品生产工艺的学科，其核心任务是研究如何将塑料、橡胶、合成纤维等高分子材料转变成制品，以及实现这种转变的方法和所获得产品的质量与材料性质和工艺技术因素间的关系本课程是高分子材料与工程专业本科生继高分子物理、高分子化学、高分子材料与改性原理等专业基础课之后学习的一门重要专业课课程学习既要掌握高聚物流变学等较为艰深的理论知识，也需掌握聚合物的配方设计以及挤出、注塑、模压等成型加工工艺相关工程知识，是一门理论性和应用性都很强的课程然而，在传统高分子专业本科课程的教学中，教学观念陈旧、教学方法呆板，关于高分子材料的制备和加工成型等内容的教学很多是在脱离实际环境下进行的，学生只能凭想象被动接受，很难激发学生的学习兴趣和获取知识的欲望，教学效率低下，无法使学生真正掌握本门课程的知识要点并将之有效应用于解决高分子材料制备和加工相关的复杂工程问题1-2 收稿日期：2022-06-23 基金项目：浙江工业大学教学改革项目（JG201906）作者简介：陈玉龙（1987-），男，福建宁德人，讲师，博士，从事高分子材料的结构与性能研究E-mail： 100 高 师 理 科 学 刊 第 43 卷 随着信息技术的迅速发展，人们的生活方式和学习方式正被改变在高等教育领域，互联网、大数据、虚拟现实等信息技术也在引发和推动教学思想、教学体制、教学过程、教学方式与方法的根本性变革3-4 信息技术与教育教学的深度融合也成为了推进教育现代化的关键途径，给学校教育既带来了机遇，也带来了挑战5-6近几年，在聚合物成型工艺学课程教学中，通过信息化教学探索，取得了较好的教学效果本文分析了以往聚合物成型工艺学课程教学存在的问题，提出了若干信息化教学措施，并进行了相应的教学探索和思考 1 教学存在的问题 聚合物成型工艺学的主要教学内容包括高聚物流变学、物料的配制与混合分散原理以及挤出、注塑、压延、涂覆、吹塑、发泡、热压等多种成型方法，不仅涉及一些晦涩难懂、学生闻之色变的基础理论知识（如高聚物流变学），还需熟悉不同高分子材料及助剂的性质并能灵活应用高分子物理、高分子化学、高分子材料及改性原理等课程知识进行配方设计，掌握多种成型设备的加工原理与加工工艺长期以来，该课程主要采用教师讲授、学生听和记的呆板、不生动的教学方式，很难调动学生学习的主动性和积极性7 尽管随着时代的发展，多媒体教学手段已被广泛应用于课堂教学中，大大提高了有限学时内授课的信息量，丰富了教学内容8但师生在长期的教学实践中，早已习惯传统的教学模式，教师单向灌输、学生被动接受知识的局面仍未改变虽然通过在课堂上播放生产现场视频等方式可提高学生的兴趣和注意力，但学生在观看过程中只停留在表面现象，缺乏深度思考，教学效果仍不理想 近年来，大量高校已将学习通等信息化教学平台引入课堂教学，在一定程度上提高了课堂上师生沟通的效率9然而，当前许多教师对信息化教学平台的应用仍十分低效，仅限于课堂签到、发布课堂练习和课后作业等简单操作，教师仍是根据课前预设进行程式化教学，并未脱离传统的教学模式，学生仍是以被动应付为主此外，学习通平台的使用虽然便于管理课堂，但对课程教学的介入仍浮于表面，只起到一定点缀作用 高分子材料与工程专业是一门新兴的且不断向前发展的学科，近年来更是不断涌现反应挤出、3D 打印、静电纺丝、超临界 CO2微孔发泡等新型成型加工技术10然而，当前大学教师由于科研压力较大，在教学方面投入不足，课件长期没有更新，导致教学内容严重滞后于时代的发展11此外，该门课程通常在本科四年级的第一学期开设，该学期学生不仅要上课，还要复习考研或参加求职活动，导致学生上课缺乏积极性，更不会主动搜索并分析整合不断更新的知识信息 2 教学实践 2.1 构建科学合理的教学体系 信息技术的发展拓展了教学时空，改变了知识传播的渠道，学生可以从多种渠道获取不断加速更新的知识然而，面对日益膨胀、纷繁芜杂的知识信息，如果没有一个合理的教学体系，学生很容易在探寻知识的过程中迷失方向，进而丧失主动获取、整合信息的动力和兴趣为此，本课程根据教学大纲对课程知识点进行了梳理，制定了详细的教学计划，认真规划了每一章的知识点以及不同知识点之间的内在联系，厘清了各章的重点和难点，同时根据教师掌握的最新文献资料，对高分子成型加工的发展方向，特别是前沿领域刚发展出来、具有广阔应用前景的一些新型加工方法和技术进行展望，鼓励和指导学生充分利用图书馆和互联网查找相关书籍和文献资料，培养学生主动搜寻、整合有效信息的能力，使之能够在课程教学大纲的基础上接触更广泛的知识和研究成果，从而能够适应今后从事相关专业工作所面临的知识快速更新的要求 2.2 教学全过程的信息化建设 近年来，浙江工业大学正在大力推广学习通、校友邦等信息化教学平台在课堂教学模式改革与创新、实习实践过程管理等方面的应用，旨在优化教育教学模式，弥补传统教学方法的某些缺陷与不足，达到提高教学效率、教学质量、人才培养质量的目的课程主要借助学习通移动教学平台，构建了课前课中课后闭环、全过程信息化的教学模式 第 1 期 陈玉龙，等：聚合物成型工艺学信息化教学 101 在课前，教师根据教学计划，推送经过筛选后的教学资料（包括但不限于课件、参考书、视频、动画、音频等），同时设置若干思考题，引导学生通过阅读书籍或查阅文献资料等复习相关背景知识，了解本课程的主要教学内容以及相关拓展知识在课堂上，根据具体教学情境选择适当的教学方法和策略；对于重点和难点知识，以教师讲授为主，并辅以学生相互讨论交流；对于挤出、注塑、吹塑、压延等工艺过程和设备，仅凭教师口头讲授过于抽象，则利用多媒体教学，融入大量动画、图像和视频，使教学内容更加接近真实情境，生动、易被学生接受；通过借助学习通平台，发布“主题讨论”“随堂练习”等，调动学生的积极性和注意力，及时检验学生的学习效果；进行一定的知识拓展，在课堂讲授一些高分子成型方面的新方法和新工艺，包括反应挤出、3D 打印、静电纺丝、超临界 CO2微孔发泡等新型成型加工技术在课后，针对几个重要的前沿研究领域，布置相关开放性题目，引导学生通过自主查阅文献资料，完成一篇调研报告，并制作成 PPT，在课堂上进行分享，培养学生收集资料、归纳总结和表达知识的能力；针对学生的作业、文献调研报告等进行及时的测评和反馈，掌握每名学生的学习动态，做到精准教学通过教学全过程信息化管理，不仅发挥了教师的主导作用，也调动了学生学习的主动性和积极性 2.3 将虚拟仿真实验引入本课程教学 作为一门实践性很强的课程，仅通过课堂教学很难让学生对各类成型加工方法和设备形成较感性的认识本专业虽然开设了高分子专业实验、认识实习、生产实习等实践性课程，能够对部分成型加工设备进行实地观察和操作，也开设了聚合物模具及 CAE 技术，能够利用计算机仿真模拟软件辅助模具设计、模拟材料实际成型过程，但这些课程开设的时间与本课程并不同步，且只涉及部分成型加工设备，导致在讲授本课程时学生对相关设备了解较少，教学内容过于抽象，教学效果欠佳 为此，近年来正在积极开展虚拟仿真实验教学项目建设，已建成“超临界 CO2发泡制备轻质聚合物电磁屏蔽材料虚拟仿真实验”这一综合性研究型创新实验该虚拟仿真实验采用 3D 模型构建了虚拟实验室，在实验室中模拟实际场景中应有的实验原料（聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯树脂，碳纳米管、石墨烯等填料，抗氧剂等加工助剂）、仪器设备（HAAKE 转矩流变仪、双螺杆挤出机、超临界 CO2输送装置、高压发泡釜、矢量分析测量仪、扫描电子显微镜等大型仪器），也包括实验室必备的消防安全设施、应急喷淋装置、实验室管理规定、高温高压安全警示警告牌等，仿真模拟了实验过程中物料颜色和形态变化，特别模拟了复合材料在发泡过程中外部体积膨胀及内部微孔形成的过程通过该虚拟仿真实验的学习，可以让学生对新型复合材料超临界 CO2微孔发泡制备、加