《功能材料综合实验》课程教学改革的研究

杨菁菁 周仕龙 周健 朱云峰 杨润苗

【摘 要】分析传统功能材料专业实践课程教学的特点及发展趋势，介绍我院该课程教学改革与实践，通过功能材料综合实验课程教学体系的改革和完善，使得该专业的实验教学更突出专业特色，贴近功能材料科学技术的发展，不仅提高了教学质量，学生的工程素质也得到一定程度的提高。

【关键词】功能材料；综合实验；教学改革

中图分类号： G642.307 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）21-0062-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.21.028

【Abstract】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 teaching 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；Reform

0 引言

隨着科技生产的不断进步，功能材料不断向高性能化、高功能化、复合化、精细化和智能化方向发展。现代的科学技术要求聚合物具有更为优秀的物理、化学功能和生物功能等，用传统的高聚物进行功能化改性制得的具有特殊功能的复合材料，在电子学、光学、生物学和机械等许多领域具有广阔的发展前景，已成为各国的研究热点，它可满足各个领域对功能材料的需求。

我院功能材料（功能高分子材料方向）专业是一个新专业，实践教学管理还在不断改进和探索发展中，可塑性很强，有较大的提升空间，专业在课程设置和培养模式等方面能够适应市场和区域经济发展的需求，开设的功能材料综合实验课程实验内容不断更新，能够适时创建适应新时期需求的人才培养模式和方案，使新专业焕发出生机和活力。本课程教学目标是：（1）培养功能材料专业学生材料的配方设计及使用相关仪器设备制备功能化改性材料的能力；（2）培养学生使用高精尖的测试仪器对改性后的材料进行性能测试、结构分析及表征能力；（3）培养学生适应市场需求和产品性能特点的功能材料的研发能力，以期达到学校本科工程技术应用型人才的培养目标[1]。

1 功能材料专业实践课程的特点及发展趋势

目前，部分高校的传统功能材料专业没有将实验课程作为一个独立学科而是从属于某一学科进行研究和教学，还有些高校功能材料专业没有突出功能化特点，开设的实验内容较单一陈旧，设计制备的材料结构多样化，功能新颖化程度不突出。因此，在传统功能材料专业人才培养模式下培养的学生知识面窄，知识结构不够合理，研发能力较弱，缺乏创新意识，体现不出功能材料专业的特点，已经不能适应新时代的要求。

现已有大量高校功能材料专业为了配合经济发展趋势，同时迎合企业的生产需要，在理论学习的基础上，更加重视实践教学，引入功能化改性实验课程体系，功能材料制备时用到的新材料合成制备知识，加工课程及分析测试技术不再分门别类，这些课程的界限逐渐模糊，课程体系建立时已作为一个整体考虑，同时开设生物材料，纳米材料等相关理论课程，系统介绍功能化高分子材料的特点与应用，以此形成整体理论及实践教学体系。这就将功能材料专业课程体系的创新设计与我国原有的专业设置和课程设置情况相结合，并在这个背景下，更加突出功能化特点[2-3]。

实践教学是进行科学研究和提高技术水平的重要手段。开展实践教学能够直接检验理论教学成果，增加学生的理论学习兴趣，提高学生综合素质和实践动手能力，培养学生的自主创新意识和解决实际问题的能力，为尽快培养出功能材料领域中社会和经济发展急需的高素质人才，实践教学的改革和发展是当务之急。

2 我院《功能材料综合实验》课程教学改革的整体思路

2.1 首先建立高分子材料改性综合设计性实验教学课程新体系

功能材料是在高分子改性材料的基础上建立起来的，与高分子改性材料的发展密切相关，是改性高分子材料的延续和升级。我院将传统的高分子材料成型加工实验，材料性能测试实验，材料分析实验等合并，打破实验课程之间的界限，建立新的实践课程体系：高分子材料改性综合实验课程。通过该课程培养学生自主设计制备常用高分子改性材料的能力[3]。

例如高分子材料改性综合实验课程中的碳纤维增强PA66复合材料的制备实验，不是生搬硬套传统的教学方法，制定好实验方案，让学生按部就班的配料称料，按照仪器的操作说明制备改性材料即可。而是引导学生首先应用基础理论学习的知识结合傅里叶红外光谱仪、色谱仪等测试手段对改性聚合物基体原料结构进行验证分析，得知PA66是由己二胺和己二酸缩聚得到，具有良好的韧性和耐磨性，但其刚性不足，限制了它的应用，需要增强改性；运用助剂的知识可选择碳纤维作为增强材料，但由于碳纤维与机体材料相容性不好，先选用表面改性剂对其进行表面处理，提高碳纤维与基体材料的相容性，进而制备出碳纤维分散均匀且刚性较高的PA66复合材料；然后灵活运用学校现有仪器设备，对改性材料力学性能，耐热性能等进行测试分析[4-6]。这就在实验中夯实了学生的理论基础，熟悉了测试仪器的应用领域和操作方法，参与了配方设计的全过程，让学生切实掌握高分子改性材料的制备和测试方法。

2.2 以高分子材料改性综合设计性实验为依托，制备功能化高分子改性材料

功能材料不同于传统意义上的高分子材料，要突出材料功能化特点，需在高分子改性材料的基础上加入功能化助剂。学生在先行学好高分子材料改性的方法，相关仪器设备的操作及有独立分析材料改性效果能力的基础上，结合理论学习，通过添加功能化助剂，调整其在改性高分子材料中的配比，来实现复合材料功能化的目标[3]。上例中通过高分子材料改性综合实验课程的学习和训练，学生掌握了碳纤维增强PA66复合材料的制备方法，在此基础上引入功能化填料或者基团，可以制备碳纤维增强尼龙基导热复合材料，在增强后的PA66基体中加入导热填料石墨获得聚合物功能基材料，实现聚合物材料的功能化改性。这样在前期传统高聚物材料改性方法学习的基础上引入功能化的概念，与高分子改性材料制备实验有效衔接，更容易让学生理解和掌握功能材料的配方设计理念，制备方法的选择以及材料性能的鉴定方法。

2.3 进一步采用“科学研究渗入实验教学”的教学模式

将教师的科研成果和企业需求引入實验教学内容中，可保持实验课题的前瞻行，提升学生开展实验研究的积极性，培养学生的综合实验分析和解决实际生产问题的能力。

功能材料改性的研究源于生产实际，功能材料的发展离不开市场的需求。因此高校实验教学内容要与实际应用相结合，要紧跟功能材料科学发展的脚步。我院《功能材料综合实验》课程教学一方面把教师的最新科研成果充实到实验中去，设计出与科研课题相结合的学生实验，通过这些内容的引入，可以始终保持实验课题研究的前瞻性和先进性，使学生可以接触到本专业的最前沿领域，扩大学生知识面，同时激发学生开展科研性实验的兴趣以及提高他们的理论知识水平，培养他们创新性科学研究的意识[7]。另一方面将企业需要解决的问题引入学生实验中，使得学生能尽早的了解行业的发展和企业的需求，激发学生的专业知识学习兴趣，明确学习目标，积极主动地去学习，帮助其尽早做出合理的人生规划，为学生毕业就业和毕业后尽快适应企业生产打下基础。

3 总结

为了更好贴合功能材料领域市场发展需要，功能材料综合实验课程改革应该在夯实学生高分子材料改性实验训练的基础上更加突出材料功能化改性特点，同时引入教师研究成果和企业需求，培养学生制备功能化改性材料的能力，为学生的专业素养提高及今后的就业打好坚实基础，以期达到学校培养工程技术应用型本科人才的教学目标。

【参考文献】

[1]杨菁菁，周健，周仕龙，等.“高分子材料改性综合实验”课程教学的改革与实践[J].江苏理工学院学报，2015，21（6）：146-148.

[2]任德财，赵冬梅，杜宇虹，等.高分子材料与工程专业的综合性实验设计[J].实验科学与技术，2015，13（1）：112-114.

[3]郝智，伍玉娇，罗筑，等.高分子材料与工程实验教学与课程体系的改革[J].广州化学，2013，41（17）：206-218.

[4]杨明山，郭正虹.高分子材料改性[M].北京：化学工业出版社，2013.

[5]吴培熙，张留城.聚合物共混改性[M].北京：中国轻工业出版社，1996.

[6]倪利勇，顾晓勤，鄢奉林，等.面向应用型人才培养的工程材料课程实验改革与实践[J].轻工科技，2014，（7）：196-197.

[7]马雪刚，张志明.高分子专业实验的整合与综合设计[J].广州化学，2014，52（5）：134-135.