摘 要：“聚合物材料成型加工”實驗課程是材料類專業(yè)的必修實驗課程之一，其教學(xué)質(zhì)量及教學(xué)安排將會影響同學(xué)們在未來工作中的實驗思維與動手能力，對同學(xué)的綜合實驗素質(zhì)有著至關(guān)重要的作用。聚合物材料成型加工實驗課程在實際開展中存在著實驗動手能力弱、缺乏實驗室安全培訓(xùn)、實驗設(shè)備數(shù)量不足、實驗課程考核方式單一等問題。對實驗課程教學(xué)實驗過程中存在的問題進(jìn)行探討與分析，針對問題優(yōu)化課程的內(nèi)容并開展較為合理的課程計劃，探索實驗課程多元的考核方式，激發(fā)同學(xué)們的聽課興趣，培養(yǎng)理論與應(yīng)用結(jié)合的高綜合素質(zhì)人才。

關(guān)鍵詞：聚合物成型加工；教學(xué)改革；安全培訓(xùn)；實驗設(shè)備；考核方式

中圖分類號：TQ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Teaching Reform and Exploration of the Experimental Course

of "Polymer Material Forming and Processing"

Xiang Li

School of Materials Science and Engineering，Guizhou Minzu University GuizhouGuiyang 550000

Abstract：The experimental course of "polymer material molding and processing" is one of the compulsory experimental courses for materials majors.Its teaching quality and teaching arrangement will affect students' experimental thinking and practical ability in future work.It plays a vital role in the comprehensive experimental quality of students.In the actual development of polymer material molding and processing experimental courses，there are problems such as weak experimental ability，lack of laboratory safety training，insufficient number of experimental equipment，and single evaluation method of experimental courses.The problems existing in the experimental course teaching experiment process are discussed and analyzed.Optimize the content of the course according to the problem and carry out a more reasonable course plan.Explore the multiple assessment methods of experimental courses，stimulate students' interest in listening to the lectures，and cultivate highquality talents who combine theory and application.

Keywords：polymer molding；experimental course；teaching reform；safety training；experiment apparatus；assessment method

1 概述

聚合物是由相對分子質(zhì)量較高的分子聚集組合而成的化合物，亦稱高分子化合物，高分子化合物聚集態(tài)結(jié)構(gòu)是其成型加工多樣性的本質(zhì)原因，溫度是聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變最主要的因素，通過溫度可以調(diào)控聚合物的形狀、流動性及形變行為等。聚合物成型與加工是將各種添加劑、改性劑、助劑等材料轉(zhuǎn)變成可使用材料或產(chǎn)品的一種技術(shù)手段，想要實現(xiàn)這樣的轉(zhuǎn)變，需要采取適當(dāng)?shù)姆椒?，結(jié)合相關(guān)的表征揭示不同方法對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。這門技術(shù)的基本任務(wù)是探究制備的產(chǎn)品與諸多影響因素之間的關(guān)系，其中的影響因素包括材料本身的物化性能、制備設(shè)備本身的結(jié)構(gòu)、材料的流動及形變行為、制備過程中的各種參數(shù)等?！熬酆衔锍尚团c加工”課程是材料大類的本科教育階段必修課程之一，該門課程對聚合物（主要為塑料、橡膠、纖維）的應(yīng)用與推廣有著關(guān)鍵性的作用，目前聚合物已經(jīng)廣泛運(yùn)用于軍事、科技、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。由于聚合物成型與加工技術(shù)的不斷發(fā)展與改進(jìn)，制備的產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)的效率、成本都得到不斷優(yōu)化。

“聚合物材料成型加工實驗”課程是材料類相關(guān)專業(yè)的必修實驗系列課程［1］，通常在“有機(jī)化學(xué)”“材料分析方法”“材料科學(xué)基礎(chǔ)”“高分子化學(xué)”“高分子物理”“儀器分析”“高分子材料成型加工基礎(chǔ)”等課程之后開設(shè)的實驗課程，該實驗系列課程是“聚合物成型與加工”基礎(chǔ)理論的延伸，對復(fù)合材料專業(yè)的同學(xué)們提升綜合能力起到促進(jìn)作用［2］。該實驗課程主要探究聚合物材料常用的加工成型方法、加工工藝的過程以及加工成型的基本原理［3］。

2 “聚合物材料成型加工”實驗課程中存在的問題

2.1 缺乏實驗室安全培訓(xùn)

隨著各個高校辦學(xué)規(guī)模日益擴(kuò)大，學(xué)校的實驗室的使用頻率也逐步提升，實驗室安全問題也逐漸凸顯，在新聞報道中時?？吹桨踩鹿?，引發(fā)全社會的高度關(guān)注，學(xué)校的實驗室安全狀況必須引起足夠的重視并加強(qiáng)實用且高效的實驗室安全教育培訓(xùn)。有效保障實驗室操作人員的人身安全，在確保安全的情況下再追求科研成果，從本質(zhì)上提升實驗室參與人員的安全意識、理念及思維，讓所有進(jìn)入實驗室的人員都清楚身處實驗室應(yīng)該如何保障自身的安全。因此，實驗室的安全培訓(xùn)尤為重要，實驗室安全培訓(xùn)內(nèi)容主要包括危險化學(xué)試劑、消防安全、電氣安全、壓力容器安全、安全管理等。實驗室具有潛在危險的實驗試劑及設(shè)備，存放著部分易燃易爆的化學(xué)試劑，可能會引起爆炸、火災(zāi)、中毒等事故［4］。而在給同學(xué)們講授實驗課程的時候之前，發(fā)現(xiàn)同學(xué)們?nèi)狈镜膶嶒灣ＷR與實驗室安全培訓(xùn)，對危險化學(xué)試劑、消防安全、電氣安全的了解較為欠缺，安全意識淡?。?］。此外，在教師已經(jīng)進(jìn)行講解并演示后，同學(xué)們也感覺無從下手。實驗室一旦出現(xiàn)安全事故，不僅會對師生的個人生命安全造成嚴(yán)重威脅，還會造成學(xué)校的實驗儀器等財產(chǎn)的不可逆損失［68］。

2.2 實驗動手能力弱

“聚合物材料成型加工”實驗課程屬于實踐類的課程教學(xué)，是材料類相關(guān)專業(yè)的必修實驗課程。實驗課程是一個手、腦協(xié)作的過程，不僅需要同學(xué)們做好前期的文獻(xiàn)調(diào)研、計算配比、鼓風(fēng)干燥等工作，而且實操過程中要規(guī)范操作、討論協(xié)作、仔細(xì)觀察、積極思考、合理改進(jìn)實驗、記錄數(shù)據(jù)，還需要在實驗后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)可視化、撰寫實驗報告等過程。但由于本科教學(xué)中每一學(xué)期并未安排課程配套實驗，僅僅只有大一、大二理論課程后才開設(shè)少部分的實驗課，就“聚合物材料成型加工”實驗課程而言，幾乎每年實驗課程中都出現(xiàn)不少同學(xué)的基本操作能力較弱且不規(guī)范，甚至有少部分同學(xué)出現(xiàn)了危險操作導(dǎo)致輕微受傷，大部分的同學(xué)因不規(guī)范操作引起了實驗數(shù)據(jù)偏差較大甚至數(shù)據(jù)嚴(yán)重錯誤，嚴(yán)重影響了整個實驗的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。面對實驗儀器，理論闡述勉強(qiáng)過關(guān)，但實際操作卻無從下手，即使實驗儀器附帶著使用說明，同學(xué)們也反映看不懂，更不能正確、熟練地操作儀器。更有甚者，剛進(jìn)入實驗室就打起了退堂鼓，害怕并逃避實驗。此外，由于實驗設(shè)備、實驗經(jīng)費(fèi)、實驗場地的限制，諸多經(jīng)費(fèi)有限的高校并沒有開設(shè)多門課程的配套實驗，導(dǎo)致同學(xué)們平時接觸的實驗課程較少，對實驗課程比較生疏，實驗動手能力較弱，不利于同學(xué)們綜合能力的發(fā)展［910］。

2.3 實驗設(shè)備數(shù)量不足

化工、材料類的不少實驗表征設(shè)備均為高精密的儀器，購置成本高的同時維護(hù)成本也極高，例如，透射電子顯微鏡的購置成本接近千萬，而儀器出現(xiàn)故障后修護(hù)成本也是一筆不小且不確定的開支，這些開支包括出現(xiàn)故障后修改儀器的支出及因配件為進(jìn)口的，等待維修的時間也會大大增加設(shè)備運(yùn)行的成本，這會大大增加高校的經(jīng)費(fèi)支出。對于少數(shù)學(xué)科建設(shè)經(jīng)費(fèi)充足的高校而言，實驗設(shè)備的數(shù)量對實驗課程的開展的影響較小，但國內(nèi)絕大多數(shù)的高校用于購置實驗課程設(shè)備的經(jīng)費(fèi)均比較緊張，由于實驗設(shè)備經(jīng)費(fèi)緊張導(dǎo)致實驗課程的開展較為困難，諸多高校甚至連專業(yè)最核心課程的基本實驗設(shè)備都沒有，或者擁有基本實驗設(shè)備但缺乏專業(yè)、有效的維護(hù)，導(dǎo)致設(shè)備長期處于關(guān)停檢修狀態(tài)。以高分子科學(xué)與工程專業(yè)為例，聚合物的成型與加工是該專業(yè)最重要的實驗課程之一，而聚合物的成型與加工的實驗課程中最核心的設(shè)備為擠出機(jī)和注塑機(jī)，諸多高校的高分子材料與科學(xué)專業(yè)由于經(jīng)費(fèi)限制導(dǎo)致最核心的擠出機(jī)與注塑機(jī)都無法配備，這嚴(yán)重阻礙了實驗課程的開展與持續(xù)。此外，聚合物的成型與加工的實驗課程通常需要教師講述、演示、實操來教授課程內(nèi)容，每一位同學(xué)均需要進(jìn)行實際的操作。然而因?qū)嶒炘O(shè)備數(shù)量少、價格高、維修費(fèi)用昂貴等因素，往往采取教師講述演示加同學(xué)分組協(xié)作操作的方式進(jìn)行，但分組會出現(xiàn)僅有部分同學(xué)進(jìn)行了實操，部分同學(xué)只能進(jìn)行干燥、計算、搬運(yùn)、稱量等前期準(zhǔn)備工作。分組還會導(dǎo)致部分同學(xué)對實驗過程及儀器使用理解不深，影響整體的教學(xué)效果的同時也會影響部分同學(xué)的積極性［1112］。

2.4 實驗課程考核方式單一

現(xiàn)行的考核方式通常為實驗課考勤與實驗報告，二者的占比通常為考勤占30%、實驗70%；考勤占40%、實驗60%；考勤占50%、實驗50%等，但大多都是實驗報告占的權(quán)重更大。

這樣的考核方式可能會導(dǎo)致同學(xué)們輕實驗操作、重實驗報告的心理，部分同學(xué)存在僥幸心理，做實驗過程中早退，嚴(yán)重影響實驗效果。由于實驗課程的內(nèi)容、過程相似，同學(xué)們實驗參與度不一，采用單一的考核方式作為同學(xué)的最終實驗成績是不合理的，不合理的實驗考試方式將會導(dǎo)致部分學(xué)生的積極性，實驗報告出現(xiàn)大量重復(fù)的情況，無法有效地反映出同學(xué)們的溝通協(xié)作能力、本專業(yè)實驗知識的掌握程度及相互之間的團(tuán)隊合作能力，顯現(xiàn)不出同學(xué)綜合能力之間的差異，最終的評分都在平均分上下輕微浮動，而且單一的考核方式很難評價每一位同學(xué)對該門實驗課程的真實掌握情況，局限了對同學(xué)們的考核范圍與開合深度，不利于同學(xué)們綜合能力的評價［1316］。

3 “聚合物材料成型加工”實驗課程改革措施

針對“聚合物材料成型加工”實驗課程中出現(xiàn)的問題，進(jìn)行教學(xué)總結(jié)并提出對應(yīng)的改革措施，探究本門課程在教學(xué)過程中的改革，改善實驗教學(xué)的效果與提高實驗課程質(zhì)量，希望為社會培養(yǎng)創(chuàng)新、實踐能力更為出色的人才。

3.1 加強(qiáng)實驗室安全培訓(xùn)

每一位即將進(jìn)入實驗室進(jìn)行操作的人員（科研人員、教師、實驗室管理員、學(xué)生等）均需要重視實驗室安全問題，并需要在進(jìn)入實驗室之前進(jìn)行實驗室安全培訓(xùn)及考試，培訓(xùn)及考試合格者方能進(jìn)入實驗室進(jìn)行實操。針對本門課程課程，在動手實操之前需要對同學(xué)們進(jìn)行實驗室安全培訓(xùn)，實驗過程中也要不斷穿插安全教育及提醒，此外超過40人以上的實驗課程，應(yīng)該配備2位長期做實驗的教師，在一位教師講解演示過程中，另一位教師可以時時觀察并提醒同學(xué)們規(guī)范實驗操作，以防止出現(xiàn)安全事故。

3.2 增加相應(yīng)配套的實驗課程

對于材料類相關(guān)專業(yè)而言，開設(shè)配備實驗的課程通常有“材料科學(xué)基礎(chǔ)”“材料分析方法”“化工原理”“高分子化學(xué)”“高分子物理”“有機(jī)化學(xué)”“無機(jī)化學(xué)”“分析化學(xué)”“材料的成型與加工”等，這些課程在培養(yǎng)方案中均應(yīng)配套相應(yīng)的實驗，在條件允許的情況下，增加專業(yè)課程的配套實驗，在專業(yè)培養(yǎng)方案中應(yīng)詳細(xì)注明專業(yè)課程配套的實驗課課時，并依照培養(yǎng)方案開設(shè)相應(yīng)的實驗課程。

3.3 增加必要的實驗設(shè)備數(shù)量

每一所高校的科研設(shè)備采購經(jīng)費(fèi)都不太一樣，不能期待每一所高校完善地配備所有實驗所需設(shè)備，但是大部分實驗課程共用設(shè)備數(shù)量應(yīng)該增加，如水浴鍋、油浴鍋、電子天平、鼓風(fēng)干燥箱、真空干燥箱等。此外，專業(yè)實驗必要的設(shè)備數(shù)量也應(yīng)增加，以“高分子化學(xué)實驗課”為例，必要的設(shè)備包括基本的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)儀器（燒杯、量筒、滴液漏斗、玻璃棒、冷凝管、三口燒瓶等）與設(shè)備（機(jī)械攪拌器、磁力攪拌器、旋轉(zhuǎn)黏度儀、電爐等），這些必要的實驗儀器數(shù)量應(yīng)該配備充足。

3.4 改革單一的考核方式

合理的考核方式利于同學(xué)們綜合能力的培養(yǎng)，以衡量同學(xué)們對該門實驗課程的真實掌握情況（包含對自主設(shè)計實驗的能力、實驗原理的掌握、實驗過程的規(guī)范操作、實驗后數(shù)據(jù)處理及實驗報告的撰寫）為主要的考核內(nèi)容。考核的方式分為考勤（占20%）、實驗過程提問實驗原理（占20%）、操作規(guī)范性（占30%），實驗報告（占30%，包括實驗流程設(shè)計的合理性、實驗原理闡釋的準(zhǔn)確性、數(shù)據(jù)分析與處理的正確性）。

結(jié)語

“聚合物材料成型加工”實驗課程目前存在的問題比較突出，課程的改革也是該門課程持續(xù)開展的重要途徑，對于實踐教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)的同學(xué)們實驗動手能力弱、缺乏實驗室安全培訓(xùn)、實驗設(shè)備數(shù)量不足、實驗課程考核方式單一等四個較為突出的問題，提出了加強(qiáng)實驗室安全培訓(xùn)、增加相應(yīng)配套的實驗課程、增加必要的實驗設(shè)備數(shù)量、改革單一的考核方式等四個對應(yīng)的建議改革方案，增加實驗課程、增加設(shè)備數(shù)量會增加學(xué)校的課程教學(xué)成本，改革單一的考核方式也會增加科任教師的教學(xué)投入時間，但為了更好的實驗課程效果，需要學(xué)校給予必要的支持。此外，不斷的教學(xué)探索、改革是實驗課程更健康有序的關(guān)鍵因素，通過對“聚合物材料成型加工”實驗課程進(jìn)行不斷改革，以滿足當(dāng)下社會對創(chuàng)新、實踐、動手能力強(qiáng)，綜合素質(zhì)高的應(yīng)用人才的需求。

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基金項目：貴州民族大學(xué)2021年度校級基金項目（自然科學(xué)類）GZMUZK［2021］YB02，聚合物成型加工工程教育部重點實驗室開放課題資金資助

作者簡介：向力（1991— ），男，貴州六盤水人，博士，副教授，研究方向：聚合物材料結(jié)構(gòu)與性能。