张声春,赵学娟,张克杰,杭祖圣

(南京工程学院 材料科学与工程学院,江苏南京 211167)

随着新一轮科学技术革命和工程教育的改革,以新科学技术、新产业、新经营业态为主要特征的新时代经济迅速发展,产业的转型升级与新旧经济动能的转换正在不断推进,工程教育领域需要加快改革和创新以适应当前的形势。在此历史背景下,新工科应运而生,2017年9月,先后提出复旦共识、天大行动和北京指南[1]。

在新工科建设上,各专业类型的高等院校都应承担各自的职责,地方高等院校的建设要对区域性经济的发展以及产业的转型升级起到一定的支持和引导作用[2]。主动对接当前地方经济社会发展的需要和企业科技创新的要求,把握行业内外专门人才的需求和发展方向,充分利用当地资源,发挥自身的优势,凝练办学特点,深化产教结合、校企合作、协同育人,增强大学生的专业能力和创造能力,培养大批具备较强的行业知识、 工程理论实践能力能服务于本地行业发展的应用型与技术专业型、技能型人才。顺应产业转型升级和技术日新月异的新经济形态,培养具备将知识转化为工程实践能力,既懂技术又会管理,还能创新的现代一流的工程应用型人[3]才。

为了适应长三角地区特别是江苏省对产业经济发展和新兴产业转型升级及企业科技新的需要,适应战略性重点新兴产业发展的需要,高分子材料成型加工专业课程的教学应以满足产业发展需求为导向,基于此,本文对高分子材料成型加工专业课程的教学内容、课程框架、 教学理念和方法以及其实验性教学等多个方面开展了深入系统的讨论,进行了有益的探索。

1 对标新工科建设,课程存在的主要问题

高分子材料成型加工专业课程主要致力于把商用聚合物转化成实用材料或者实用制品的成型工程技术。该课程的主要教学内容是塑料、化学纤维和橡胶等的成型加工方法,以及材料性质、工程技术因素和产品质量之间的关系问题。作为一门独立的工程技术学科,它在聚合物的应用及其应用推广和开发方面具有十分重要的意义。本课程是高分子材料学与工程专业必修的主干课程,课程存在的主要问题有如下几点。

一是不适应长三角地区特别是江苏省区域经济发展和产业转型升级和企业技术新的要求。现在高分子材料成型加工课程教学注重学科和专业导向, 未充分注重产业需求导向。在高分子材料成型加工课程教学中,注重专业的需要,有关注到区域经济发展和产业转型升级的需要,但没有紧跟地区行业人才需求方向,没有充分利用地方资源优势。

二是不适应区域战略性新兴产业发展的需求。在江苏省战略性新兴产业发展规划中,对于高分子材料产业方面的内容,高分子材料成型加工课程中会涉及一些,但是不够深入和细化,没有系统地讲解。例如对于汽车轻量化热塑性复合材料, 在高分子材料成型加工课程的合成树脂原料、 配方设计和成型方法中都有涉及,但是不够系统。

三是教学内容方面,存在着教学内容更新缓慢、理论与实践脱节的问题。因此,在新工科建设背景下,分子材料与工程专业的建设仍然需要以社会发展需求为教育导向,紧密结合我国社会主义经济发展的需要,围绕工程专业教育的创新理念来布局一种全新的专业结构,在培养过程中采用产学融合培养模式,教学过程中实现教材与课程之间的产学深度融合。此外,部分教材内容难以反映高分子原物质材料转化为最新的原物质材料、技术和装置,对于绿色环境保护等思维还没有一个很好的体系,不能充分体现建筑工程科学技术和经济发展的思维。

2 介绍区域行业特点,增强专业认同感

高分子材料行业在江苏省具有重要的影响力和地位,例如三大合成材料之一的塑料,江苏省目前塑料制品的产量在全国范围内仅次于广东省和浙江省,2018年塑料制品总生产量达到469 万吨,其中塑料薄膜、泡沫塑料、 人造革合成革分别为130 万吨、16.9 万吨和31.1 万吨。江苏省也是化学纤维产量大省,全国化学纤维产量排名仅次于浙江省,全国产量最高的10 家化学纤维公司有4 家在江苏省[4]。

在江苏省战略性新兴产业发展规划中,高分子材料行业重点发展的有通用塑料高性能化改性、 新型结构功能一体化改性塑料、阻燃改性高分子材料、农作物纤维复合材料、汽车轻量化热塑性复合材料、新型聚氨酯材料、新型聚烯烃树脂、聚苯醚类树脂等[5]。

在课程教学中充分分析区域相关行业的总体发展状况,使广大学生对相关专业具有高度认同感,激起学生对专业学习的强烈兴趣,提升了广大学生学习专业的积极性和动力,提高了学生不断获取专业知识的学习自觉性和学习主动性。

3 合理调整充实教学内容,衔接区域行业发展需求

高分子材料成型加工课程按照塑料、 化学纤维和橡胶等不同聚合物品种的各种成型加工方法,在塑料的成型加工部分,又按照不同的成型方法,例如挤出成型、注射成型、压延成型和塑性成型等分别加以介绍。我们在教学过程中讲授这些成型方法以后,又以产品为主线,引导学生主动学习,例如结合区域内塑料薄膜产品,讲解薄膜有挤出、压延、拉幅薄膜和流涎薄膜等不同方法,各种不同的成型方法工艺特点也不同,产品性能特点也不同。江苏双星彩塑新材料股份有限公司是国内重要的聚酯薄膜生产企业,有工业基材膜、包装膜、聚酯功能膜材料、光学膜、太阳能电池背材膜等众多品种规格。一方面使学生对教学内容融会贯通,另一方面结合产业,使学生体会到书本的知识是如何应用到实际产业产品的。

学院所在的江苏省是全国汽车零部件产量最大的省份,全省汽车零部件制造企业超过2 000 家。结合区域战略性新兴产业发展规划项目,进行了汽车轻量化的热塑性复合材料专题教学项目的研究,热塑性复合材料是一种环保、节约能源,可再生利用的新型材料,将这种热塑性复合材料应用于汽车行业,代替传统材料,能够促进部件的减重,达到了实现汽车轻量化的主要目的。随着复合材料技术的飞速发展及汽车复合材料应用技术的不断完善,汽车复合材料的工艺技术将不断改进和提高,以适应汽车配套所要求的高效率、低成本、绿色环保生产,学生需要学习掌握热塑性复合材料结构工艺设计方法。

多数高分子材料成型加工教材,在化学纤维成型部分,通常介绍化学纤维常规成形方法:熔体纺丝、湿法纺丝和干法纺丝,品种主要是聚酯纤维、聚丙烯腈纤维和粘胶纤维,对于新型的纤维莱赛尔(Lyocell)一般不介绍,但是预计该新型品种将来会有飞速发展,江苏淮安天然丝纺织科技有限公司在国内首次实现这种新型纤维长丝产品的突破[6]。预计莱赛尔纤维将来产量会达到涤纶纤维的产量,1990年我国涤纶产量约100 万吨,2020年产量为4 900 多万吨[7]。回顾化学纤维发展历程,展望新型莱赛尔纤维的前景,可有效启发学生的创新创业思维。

4 改革教学模式与策略,提高自主学习能力

实施教学改革,通过引入启发式、 互动案例教学法、讨论式等多种互动式教学手段,使传统的理论教学更加生动,进一步调动了学生在课堂上学习的主动性和积极性,加强学生对知识点的理解。合理地利用信息技术,借助多媒体、网络等信息技术,让课程的教学变得更加有趣、形象和灵活。鉴于这门课程中涉及的一些新装置结构比较复杂新技术的一些加工过程的讲解比较烦琐, 在备课时我们会特别注重对相关图片、 示意书、流程动画和视频等信息的搜集,利用多媒体技术做出形象的课堂教学材料,运用网络技术与学生进行多种形势的教学互动。

强化理论与实践教学,进行实验室现场操作、社会实践调研,对接地区产业需要,根据地区产业发展,强化对大学生工程理论实践与创新能力的培养。积极探索推进课堂教学、 实际教学和创新能力融为一体的课程构建模式,努力以丰富课程内涵促进教学效果提升,以课程构建促进产学研结合,以课程变革来完善对人才的培养。高分子材料成型加工课程在教学中注重以行业产业的需求为导向,进而大大提高教学质量与教学效果,增强学生的专业素质与综合能力。提升大学生对高分子材料和其制品的设计、 生产与研究方面的科学性思维和创新性研究的能力。提升大学生在实际操作中的自主动手能力与解决实际问题的意识与能力,从而更好地适应当今行业的发展[8]。

5 结语

针对高分子材料成型加工专业课程特点,围绕适应长三角地区特别是江苏省经济社会发展和新兴产业转型升级及企业科技创新的要求,为适应战略性重大新兴产业发展的市场要求,在高分子材料成型加工专业课程的教学中应注重以满足产业发展需求为目标导向。研究在高分子材料成型加工专业课程的教学内容、课程结构、 教学理念及思想等方面进行一些有益的探索。尝试一种课堂教学和创新能力整合为一体化的课程建设模式, 以丰富的课程内涵、 促进教学效果的提升,以课程建设促进产学研的结合,以课程变革来完善培养人才,进而提升教学质量与课堂教学效果,增强大学生对行业背景知识的掌握,提升工程理论与实践的能力,培养满足行业未来发展要求的技能型专业人才。