聚合物成型原理与技术课程论文

聚合物成型原理与技术课程论文（精选7篇）

聚合物成型原理与技术课程论文 篇1

征

张攀

(复合新技术国家重点实验室，材研1201 班，学号1049721200287)

摘要：本文针对磁流变液中羰基铁粒子容易发生氧化，分散稳定性差的应用瓶颈技术难题，利用聚醚型聚氨酯为基体，将与聚乙二醇具有良好相容性的复合磁性粒子作磁性粒子均匀分散在基体中，制备较高磁流变效应，高稳定性及抗老化性的磁流变弹性体。通过高倍光学显微镜对其粒子表面化学改性对磁流变效应的影响进行研究，不同磁场强度下对剪切模量与磁场的关系进行的测试研究，以及湿热老化实验对抗老化性能研究。结果表明复合粒子制备的磁流变弹性体具有更大的磁流变效应，用复合粒子制备的样品比碳基铁粉制备的样品抗老化性能更好。

关键词：磁流变弹性体；复合磁性粒子；磁流变效应；抗老化性能

中图分类号： 文献标识码：A

文章编号：1671-4431(2012)11-1111-11

Preparation and Characterization of Polyurethane-Based Magnetorheological Elastomer Composites

Pan Zhang(State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing,class 1201,Student ID

1049721200287)

Abstract: This article is about using the polyether type polyurethane as the base body to solve the application bottlenecks technical problems of magneto-rheological fluid, which is prone to oxidation and has poor dispersion stability.Making use of the composite magnetic particles that have a good compatibility with polyethylene glycol as the magnetic particles to disperse homogeneous and obtain higher magnetorheological effect, high stability and aging resistance magnetorheological elastomer.The products were characterized by means of the high-power optical microscope to study the relationship between surface modification of the particles and the MR effect, The link between shear modulus and magnetic field was characterized in different magnetic field strength, as well as the ageing resistance was characterized by the hot and humid aging test.The results demonstrate that the use of composite particles to prepare magnetorheological elastomer has larger magnetorheological effect, and the samples prepared by composite particles have better anti-aging properties than the carbon-based iron powder samples.Keywords: magnetorheological elastomer;composite magnetic particles;magnetorheological effect;anti-aging properties

磁流变弹性体出现的较晚，是磁流变材料家族的新成员。当初由于磁流变液自身材料存在颗粒易沉降、稳定性差和颗粒磨损等问题，研究人员采用向磁流变液中添加各种稳定剂等添加成分的方法来这些问题，后来使用海绵材料来吸附磁流变液，最终发展出使用橡胶等高分子材料作为固态基体来取代磁流变液的油基或水基的液态基体，才制备出了磁流变弹性体材料。本文针对磁流变液长期物理化学稳定性以及易沉降等问题，研究一种新型磁控智能材料—磁流变弹性体。它是将复合磁性粒子分散于聚醚型聚氨酯弹性体中形成特定结构后固化制备而成的。由于颗粒固定在基体中，因而不存在颗粒沉降问题。而且在很宽的磁场范围内，其机械和流变性质能够迅速、灵敏的变化。最后对其磁流变效应和抗老化性能进行研究和分析。磁流变弹性体的研究

1.1 磁流变弹性体介绍

磁流变弹性体是磁流变材料家族的新秀。为了解决磁流变液的易沉降、稳定性差和颗粒易磨损等缺点，人们添加各种稳定剂等添加成分直到使用海绵材料来吸附磁流变液。最终发展到使用高分子聚合物(如橡胶等)来取代磁流变液的油基或水基的液态基体。磁流变磁流变弹性体弹性体兼有磁流变液、磁性橡胶和弹性体的优点，又克服了磁流变液易沉降、稳定性差、颗粒易磨损等缺点，故在动力系统的半主动隔振器、噪声控制、抗冲击以及电磁传感器等多个研究领域具有广阔的应用前景。近年来，磁流变弹性体的制备、机理和应用受到越来越多的重视，成为磁流变材料研究的一个热点。针对磁流变液长期物理化学稳定性以及易沉降等问题，一种新型磁控智能材料一磁流变弹性体应用而生。聚醚型聚氨酯弹性体是一种既具有塑料高硬度，又具有橡胶高弹性的高分子合成材料。

对于磁流变弹性体，由于铁磁性颗粒是固化在弹性体基体里，其移动受到了限制，在加磁场前后不会发生相变现象。它工作在材料的屈服强度之前，通过用磁场改变材料的模量和阻尼来实现智能控制。磁流变弹性体的绝对磁流变效应和相对磁流变效应一般是指其模量随磁场的变化的绝对值或相对值。磁流变弹性体的具有磁场可控的力学性能，它对磁场的响应可逆、迅速(在毫秒级)。磁流变弹性体的绝对和相对磁流变效应一般是指其(剪切或压缩)模量随磁场变化的绝对值或相对值。

磁流变弹性可分为两类:一种是定向的磁流变弹性体，另一种是各向同性的磁流变弹性体。定向的磁流变弹性体中粒子沿预加外场方向排列形成链状或柱状结构，在基体硫化后他们被固定在其位置上。各向同性磁流变弹性体中粒子均匀分布，可认为是各向同性的。1.2 磁流变弹性体的制备

作为一种新兴的智能材料，所报道的磁流变弹性体的制备方法有很多种，总结磁流变弹性体的制备方法，按材料加工时的基本状态划分，可将制备工艺分为两大类:机械共混法和液态混合法。

机械共混法，是指现在普遍采用的工业橡胶标准制备工艺，其主要原料是天然橡胶和各种合成橡胶，采用塑炼、混炼、压延和硫化等工序生产出弹性体成品。在混炼过程中加入铁磁性颗粒，并在硫化过程中施加外部磁场形成有序结构。另一方面是使用热塑性橡胶，在热塑状态下加入铁磁性颗粒，在磁场下冷却固化。

液态混合法是采用液体状态的橡胶基体和铁磁性颗粒混合后，形成流体混合物，可以在磁场下硫化，形成有序结构;上述两种方式是现在制备磁流变弹性体的主要方式。1.3 磁流变弹性体的组成

磁流变弹性体主要由基体材料和分散其中的磁性粒子组成。基体材料的选择除流变学性质的要求外，磁导率也要尽可能低。据报道，目前已有多种材料被用作基体材料，有硅橡胶，聚乙烯醇，白明胶，硬质天然和合成橡胶和聚氨酯橡胶。磁性粒子选择的标准与磁流变液相似，要求颗粒具有高导磁率，低剩磁和高饱和磁化强度。常用的磁性颗粒主要是球形的羰基铁粉，尺寸在微米到纳米级的。另外也使用较大尺寸的不规则纯铁粉。

磁性粒子对磁流变弹性体性能的影响磁性粒子的尺寸及种类对磁流变弹性体的性能都有较大的影响。在外加磁场下，磁流变弹性体中掺杂的磁性粒子间相互吸引作用引起磁流变弹性体模量的变化，由此获得磁流变效应。为了得到高磁流变效应的磁流变弹性体，磁性粒子必需具有高磁导率，低剩磁和高饱和强度。常用的磁性粒子是球形的碳基铁粉，具有高磁导率和低剩磁及高饱和磁化强度，其饱和磁化强度Ms=2.0T。高磁导率和高饱和磁化强度的粒子间吸引作用强，因而带来高磁流变效应。高剩磁粒子在磁场撤去后，相互间仍具有很强的作用力，在宏观上表现为具有较高的剪切模量，导致磁流变弹性体的有效作用区间降低，且会降低磁流变弹性体的使用寿命。使用尺寸较大的粒子能获得稳定和高度磁化的材料，而且粒子的团聚是可逆的。纳米级粒子容易团聚且一旦团聚后不能再次分离。为了获得显著的磁流变效应，粒子应足够大以便支持足够多磁畴。1.4 磁流变弹性体的应用

自从磁流变液问世以来，其独特的磁流变效应在许多领域得到应用，如汽车工业，抗震和吸振器。这些应用已逐渐工业化和商业化。美国Lord公司专业研究，生产和销售磁流变液以及一系列基于磁流变液的应用装置，如刹车，离合器和阻尼器。但是磁流变液同时存在许多缺陷，阻碍它的应用，如沉降，环境污染和密封问题。磁流变弹性体是磁流变液的固态类似物，它的磁流变效应表现在磁控剪切模量上，利用这种独特的性质，弹形体有希望在减振器，硬度可调防震垫，汽车悬架和可变阻抗面。但这些应用还处于探索阶段。

（1）汽车减震一可变刚度的轴衬：美国福特汽车公司的Waston首先在应用上做了开创性的工作，己申请了使用磁流变弹性体的汽车悬架套筒专利。该套筒用于车轮轴控制臂与汽车车身武汉理工大学硕十学位论文的连接。该套筒刚度的调节是基于汽车驱动系的状态，以降低悬架变形并改善乘坐舒适性。实验发现，该套筒在轴向和径向都具有刚度、阻尼和力的可控特性，且能迅速对磁场做出响应。在正弦激振、频率为0.5-20Hz、振幅峰2峰值为0.06-1.0mm等实验条件下，刚度和阻尼随着控制电流增大而增加，且大致成线性关系;最大电流(5A)时刚度和阻尼比零电流时增加了25%。当输入阶跃电流时，套筒建立稳定输出力的响应时间约为9.5ms。Ginder等利用磁流变弹性体的力学性能可由磁场控制，设计出了能在轴向和径向实现不同的刚度控制的磁流变弹性体轴衬。

（2）可调频式吸振器：磁流变弹性体调频动力吸振起原理与结构示意图如图1-4所示。图中1为动力吸振器的振子，2为磁流变弹性体，3为导磁骨架，4为励磁线圈。整个导磁骨架构成一个C型回路，骨架由工业纯铁制成;线圈与电流可控的直流电源相接，产生的磁场通过导磁骨架垂直穿过磁流变弹性体;磁流变弹性体作为吸振器的弹性元件，位于C型缺口与吸振器的振子之间，与骨架和振子固接。

图1-4磁流变弹性体调频动力吸振器原理

中国科技大学的邓华夏、龚兴龙等人设计了一种磁流变弹性体移频式吸振器及其控制方法。该发明吸震效果好，消耗能量少，减振频率宽，质量和体积较小，结构简单，控制方法容易。孙红灵、龚兴龙等人设计了一种磁流变弹性体主动吸收系统及控制方法。

九江学院的游世辉等人设计了一种磁流变弹性体橡胶空气弹簧。弹簧由磁流变弹性体及其上下连接的上支板和下支板和控制系统组成，控制系统包括气压调节系统和实时刚度调节系统。解决了橡胶空气弹簧能自动实时调节变化高度和刚度的问题，提高汽车的减震性能，改善乘坐舒适性和操纵平稳性。可广泛应用于各种机动车的悬架减振系统。

（3）主动减噪系统：Mehdi Farshad将硅橡胶为基体的磁流变弹性体用于窗口、墙、屋顶的主动减噪系统。其基本原理为:通过电磁机理，使装有MR的盘子发生振动从而抵消噪声源产生的振动。具有主动减噪功能的窗口由主动和被动两部分组成，被动窗口的功能隔热和被动隔音，其中的橡胶部分主要是起密封作用。而主动窗口中的磁流变弹性体除了起到密封作用还起到磁致伸缩作用。其中电磁铁用来作用于磁流变弹性体以产生磁弹波或振动。主动窗口的行为可以通过传感器，反馈系统，控制系统来调节。

实验结果表明很小的电脑输入就可以产生200Hz以下的机械振动。这一系统在智能墙，屋顶，房间及其它开口处的减噪方面将发挥重要的作用。

（4）磁流变弹性体同时被应用于一些军方项目上，例如美国军方正在研究将磁流变弹性体用于导弹攻击核潜艇水下发射时的抗冲击性能。潜艇在水下进行导弹潜射时，发射舱需要经受来自导弹和水流共同作用的冲击载荷，而且不同的型号的导弹由于其尺寸和重量的差异对舱体的冲击也各不相同。导弹发射舱内所用的传统的抗冲击材料只在应付固定型号导弹时才有效，而磁流变弹性体可以通过磁场改变刚度，使之可以适用于不同型号的导弹发射所产生的冲击，如图 1.6 所示为导弹潜射示意图。

图 1.6 俄亥俄级导弹攻击核潜艇

1.5 磁流变弹性体研究中存在的问题

从磁流变弹性体产生至今，对其材料研究已经取得了很大的成就，但在磁流变弹性体的材料选择、制备方法、性能评估和工程应用等领域内还有很多问题值得深入研究和探讨。首先是磁流变弹性体在制备过程中的各种目标性能之间存在矛盾。因为磁流变弹性体的性能很大程度上取决于基体材料的选取，如果想要制备高磁流变效应的材料，就要选择较软的高分子聚合物基体，此时制备出的磁流变弹性体其机械性能必然不佳，从而限制了材料的应用。相反，若想得到具有较强机械性能的磁流变弹性体，就要选择硬度较高的材料(例如天然橡胶、顺丁橡胶以及聚氨酯等)作为基体，此时制备出的材料在满足较高机械性能的同时却不能达到较高的磁流变效应，同样限制了材料的应用范围。因此，想要制备出同时具备高磁流变效应和高机械性能的磁流变弹性体，就需要为其选择更为合适的基体材料，并采用更先进的制备方法。其次，对磁流变弹性体内部磁性颗粒分布规律与材料性能之间的关系没有比较深入地研究。磁流变弹性体性能是外场可控的，这一特性是因其内部磁性颗粒有序结构的存在引起的，这种磁致变化特性与材料所用的基体无关。所以要想从理论上指导磁流变弹性体的制备，就必须了解磁性颗粒的分布规律和磁流变弹性体性能之间的关系。因为磁流变弹性体和磁流变液的流变性能具有一定的相似性，所以较为简单的方法就是将应用于磁流变液的力学模型加以修正后推广到磁流变弹性体的性能分析。但因为磁流变弹性体和磁流变液所用的基体性能差别太大，所以在建模时需要特别考虑基体对磁性颗粒运动规律的影响，以及基体与颗粒间的相互作用。磁流变弹性体性能表征方法

2.1 粒子表面化学改性对磁流变效应的影响

图4-3磁流变弹性体的高倍光学显微镜图像，复合粒子(a)和羰基铁粉(b)为改善金属铁粒子与基体的相容性，并尽可能减少其在固化过程中引起的不均匀分布，我们用第三章制备的PED3A@Fe复合粒子作为磁性粒子，制备磁流变弹性体。图4-3是样品B1(a)和样品A1(b)的形貌，用高倍光学显微镜观察得到。由图可见，由羰基铁粉制备的磁流变弹性体B1的微观结构中，含有不少几十微米左右的空隙，这可能是由于粒子与硅橡胶基体之间相容性不好，使铁粒子容易脱落后留下的空穴。而由复合粒子制备的样品A1，如图a所示，空隙较少，粒子分散比较均匀。这说明使用复合粒子能够改善磁流变弹性体中磁性粒子与基体间的相容性。可能是因为复合粒子表面接枝的聚醚基团与聚氨酯基体存在相互作用力(化学键力或范德力)，使得基体能完全润湿复合粒子。

图4-4不同磁场强度下的磁流变弹性体剪切模量与频率的关系，磁场强度:0T和0.6T;(空心点为复合粒子样品

B1(a，b)，实心点为羰基铁粉样品A1(c，d))图4-4为相应的磁流变弹性体A1(c，d)和B1(a，b)的剪切模量与磁场的关系，A1中的磁性粒子是碳基铁粉，表面未经处理;样品B1中掺杂的磁性粒子是PED3A@Fe复合粒子。从图中数据可以看出，样品A1在无外加磁场时的剪切模量(e)比样品B1(a)高出0.02MPa左右;施加0.6T的外加磁场时，样品的B1剪切模量比样品A1高0.08MPa左右。从数值上看，B1的绝对磁流变效应是A1的4倍。显然，磁性粒子的表面改性有利于提高磁流变弹性体的磁流变效应。其机理可能是复合粒子表面包覆的PED3A中伸展在粒子表面的聚醚基团与聚醚型聚氨酷基体中的软链段的分子相同，由分子相似相容的原理可知，两者间存在范德华力的作用，这种作用力不仅改善了粒子与基体的相容性，同时还起到润滑剂的作用。当对磁流变弹性体施加定向的磁场时，从微观上看基体中的磁性粒子需要沿磁场方向排列，‘润滑剂’的存在使的复合粒子比拨基铁粉易于沿磁场方向移动，因此磁流变效应相对较高。另外一方面，由于碳基铁粉与基体间的相容性不好，两者间存在间隙，在施加磁场时会使磁能损失，减弱其磁流变效应。2.2 抗老化性能研究

湿热老化试验是一种人工模拟环境试验。它是用湿热试验设备产生一定的湿热环境条件模拟产品在储存、运输和使用中可能遇到的湿热环境条件，以考核产品的湿热环境适应性。人工加速湿热老化试验一般有两种方法:一种是采用恒温恒湿试验方法:一种是采用交变温湿度循环方法试验。将A1、B1两种样品放于表面皿中，敞口置于电热恒温水槽中，水槽升温至80℃，恒温加热72h后测试样品的储能模量G’及损耗因子tanδ。其中G’反映材料变形时能量储存的大小即回弹能力，tanδ反映材料变形时损耗能量的能力。具体数值如图4-9所示

图4-9磁流变弹性体老化前后的储能模量与剪切频率的关系

A1老化前(b)及老化后(d)和(a)B1老化前及老化后(c)

图4-10磁流变弹性体损耗角与剪切模量的关系 A1老化前(b)及老化后(d)和B1老化前(a)及老化后(c)从图4-9可以看出，磁流变弹性体样品A1和B1经过加速老化试验后，储能模量G尹都发生了很大的变化。A1的储能模量G’从3.8MPa下降到2.3MPa，下降了1.5MPa左右。B1的储能模量G’从3.5MPa下降到2.4MPa，下降了1.1MPa。这说明经过老化试验后，A1和B1的性能都受到严重破坏。从数值上比较，A1比B1下降的要多0.4MPa。这说明B1比A1的抗老化性能有一定的提高。聚合物基体中掺杂铁粒子会严重削弱其抗老化性，主要原因是铁粒子对氢过氧化合物很强的催化效应，加速基体的氧化，同时掺杂铁粒子会带入大量的氧气存在于粒子与基体的间隙中，也会使基体氧化。要提高磁流变弹性体的抗氧化能力需要从两方面手:一是使铁粒子表面不与空气接触，消除其催化效应;二是去除粒子与基体的间隙。样品B使用复合粒子作磁性粒子，同时解决这两个问题，复合粒子表面的包覆层起到了隔绝空气的作用，而表面接枝的聚醚基团与基体中软链段相互吸引，使粒子与基体紧密接触。因此样品B比样品A的抗氧化能力强。图4-10中列出的样品老化前后的损耗因子的变化，也证实使用复合粒子的样品B1比使用拨基铁粉的样品A1的抗氧化能力。从图中可以看出，A1和B1老化后，tanδ都变大。因为在湿热环境下，聚合物基体迅速氧化，同时水分子渗透进入基体中，使基体发生溶胀，溶胀使基体大分子结构间距增大，刚性基团的活性增加，因而使基体增塑，水分子向基体内部的扩散使内部产生裂纹、微小裂缝或其他类型的变化，水分子助长裂纹的扩散，使基体破裂，导致断链。聚合物基体分子链的断裂导致其在动态应变下的内摩擦变强，内耗变大因此损耗因子变大。样品A1比B1的相对变化值要大，是因为B1减弱了铁粒子对基体的加速氧化作用。因此使用PED3A@Fe复合粒子制备磁流变弹性体在一定程度上提高了整体的抗氧化能力。结论与展望

3.1 结论

（1）用高倍光学显微镜观察发现使用复合粒子能够改善磁流变弹性体中磁性粒子与基体间的相容性。得到磁性粒子分散良好的聚氨酯弹性体。

（2）在不同磁场强度下研究磁流变弹性体剪切模量与频率的关系实验中，用聚醚型聚氨酯为基体制备的磁流变弹性体与复合磁性粒子具有很好的相容性，提高了磁流变弹性体的磁流变效应。

（3）湿热老化试验表明聚合物基体中掺杂铁粒子会严重削弱其抗老化性，而使用复合磁性粒子制备的磁流变弹性体在一定程度上提高了整体的抗老化能力。3.2 展望

近年来关于如何提高磁流变弹性体性能以及磁流变弹性体材料性能分析的研究比较少。本文主要以实验方法，从基体材料选取以及制备方法改进的角度出发，研究如何制备高磁流变效应、高机械性能和高耐久性能的磁流变弹性体；通过实验对磁流变弹性体的疲劳和老化等耐久性能进行了研究和讨论；着重分析了磁流变弹性体在不同温度环境下的性能并给出相关的力学模型；利用磁流变液和磁流变胶的特性制备出分别含有磁流变液和磁流变胶的夹杂型磁流变弹性体。

参考文献

聚合物成型原理与技术课程论文 篇2

关键词：卓越计划,高分子材料,成型加工,课程改革

高分子材料成型加工原理课程是高分子专业必修的一门专业基础课,通过本课程的学习,学生应该掌握聚合物的加工流变性质,加工过程中聚合物的理化变化,重要的成型方法和原理、工艺及设备,能够根据制品的性能要求进行配方设计,为学生今后从事高分子制品的研发、生产及设计工作打下了坚实的理论基础。为了落实“卓越计划”,推动教育改革,培养创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量人才[1],进行了高分子材料成型加工原理课程教学改革,探索了教学改革方法,从而提高了教学质量。

1 课程背景简述

成型加工在材料研究领域中占据比较重要的地位,沈阳建筑大学的高分子专业的培养方案中将这门课程安排在第七学期,总学时为56学时,分为理论和实验两部分,其中理论学时为48学时,实验学时为8学时。要在48学时的课堂教学中讲授完各类高分子材料的基本概念、加工原理及加工工艺等比较困难,且学生到了大四阶段课堂到课率低,学习效果差,点名和组织课堂纪律占据很多时间,使得原本就紧缺的学时更雪上加霜。另外,多年来我国高等教育形成重理论轻实践、重学术轻应用、重分数轻能力[2]的局面,使得学生缺乏创新意识,为了提升教学效果,激发学生的学习兴趣,教学改革势在必行。

2 课程改革实践

2.1 理论教学与实践教学结合

“卓越计划”旨在强调实用性、先进性、实践性和知识性[3],因此《高分子成型加工原理》课程采用理论教学与实践教学结合的方式授课,重点培养学生理论结合实践的能力。在课堂教学中讲解具体的生产实例,必要的章节安排了加工实验,我校高分子实验室有一台小型注塑机和挤出机,为本课程的现场教学提供了方便,教师先介绍机器主体结构特点及功能,再进行操作演示,最后让学生亲自动手操作,如制品出现缺胶、表面有气泡等缺陷时,教师加以适当的引导,充分发挥学生的想象力来分析出现残次品的原因,然后调节工艺参数,重新操作,直至得到一个良好的注塑制品。通过完整的注射成型工艺操作,培养了学生基本操作技能、观察问题及分析解决问题的综合能力。对于实践性较强的工艺和技能,将实践环节从校内延伸到校外,在校外建立多处实习实践基地,组织学生去实习参观,委托企业工程技术人员为师生示范讲解,不仅弥补了任课教师在实践方面的经验缺乏,还充分利用了学校和企业不同的资源优势,使学生对高分子材料先进的生产技术和设备、工艺流程和测试方法有全面的了解,还能提高学生及早对社会和生产的适应能力。这就要求制定实验教学计划时要充分考虑专业培养计划、专业实验室条件、学科科研方向等情况,建议在不降低理论教学水平的基础上,加大实验和实践教学的份量,才能真正达到提升人才培养质量、推动教学改革和创新的专业培养目标。

2.2 多媒体辅助教学与传统教学结合

高分子成型加工原理抽象、工艺流程复杂,成型设备种类繁多,单凭传统的教学方式很难使学生充分掌握,甚至有可能使学生产生厌学的情绪,采用多媒体与传统教学手段相结合进行教学,能够充分发挥两种教学手段的优势,达到最佳的教学效果。在多媒体中加入生产实例的视频、成型加工的设备模型、加工工艺的动画模拟等信息,将抽象的理论清晰直观的展现出来,加强了学生对学习内容的理解,同时降低了学习难度;借助生动形象的多媒体画面激发了学生的学习兴趣,显著改善了教学效果,还弥补了教学设备的不足。

2.3 课堂讲授与分组讨论结合

课堂上单纯的采用传统的“教师讲、学生听”的“满堂灌”式教学,学生只是被动接受,缺乏主动性[4,5]。本着“精讲多练”的授课精髓,采取课堂讲授与分组讨论相结合的教学方法,适时地启发、提问、讨论等授课方式,可直接观察到学生的行为表现,及时掌握并解决学习中存在的问题,加强了教师和学生之间的互动。如在讲授塑料中空吹塑成型方法时,向学生提问:矿泉水瓶由哪种材料制成的?引导学生看矿泉水瓶的底部三角标示,讲解三角标示及数字的意义;继续提问:矿泉水瓶采用哪种加工方法成型?这种方法属于一次成型还是二次成型?先让学生对这些问题分组展开讨论,然后每组代表进行阐述、表达和论证,最后,教师针对学生回答问题的情况进行总结和补充。实践证明,课堂上不断设疑和释疑的授课方式,学生带着问题听课思维能始终保持活跃状态,调动了课堂气氛,使学生深入、准确地掌握课程内容和专业知识,还培养了学生逻辑思维训练和语言表达能力。

2.4 阶段性考核与终结性考核结合

课程考核的目的是检验学生学习效果,督促学生全过程主动学习。很多课程采取传统的“期末一考定成败”的考核评价机制,以至出现“考前背笔记,考后全忘记”的高分低能现象[6,7]。采取平时形成性和期末终结性考核相结合的多元化评价体系,综合确定学生的最终考试成绩,其中形成性考核的内容包括课堂出勤及讨论问题、期中考试、课程设计实验,期末闭卷考试,各部分按照一定比例加权。考核内容和所占比例可以根据班型,学生层次等具体情况适当调整,建议适当加大平时考核比例,但期末考试成绩的比例不能太少,以防部分同学在平时成绩获得高分后不认真备考,需要求学生期末考试成绩达到一定分值才能通过。实践证明这种综合性考评方式不仅能督促学生上课积极性,还能减轻学生的备考压力,对学业的评定也更为客观合理。

3 课程改革顺利实施的保障

3.1 合理制定教学计划,保障理论教学与实验教学同步

许多高校将理论教学与课程实验分别进行,造成理论授课与专业实验脱节,未能充分发挥课程实验的教学效果。为了使理论授课和课程实验进度同步,在教学计划制定、授课进度安排、实验设备调试等方面需要综合考虑,确保理论教学与实践教学同步,真正达到理论联系实践的教学目标。

3.2 加强师资队伍建设,不断提升教师的教学能力

任课教师的教学水平是教学质量的根本保证,要不断组织教师进行培训、开展学术交流讲座,教师才能掌握科学、先进的教学理念和教学方法,授课中要适时的引入近年来国内外高分子成型加工的最新技术、最新工艺及最新科研成果,作为教学内容的补充,使学生掌握学科领域最前沿、最新颖的专业知识,真正发挥教师的传帮带作用。此外,要注重与企业交流,鼓励任课教师深入相关企业锻炼学习,熟练掌握生产中急需的核心技术和相关技能,掌握企业对人才需求状况,在教学相长和解决企业技术难题的同时强化自身的实践经验。

3.3 保障教师工作量计算合理,充分调动教师的积极性

课程改革需要教师投入更多的时间和精力,如章节测验、多媒体制作、试卷批阅等工作大幅度的增加了任课教师的工作强度,制定健全合理的的教学工作量管理制度尤为重要。为了支持并鼓励广大教师进行教学改革,我校对改革课程和未参加教改的课程工作量计算方法有别,考试改革课程的工作量在原有教分的基础上增加20教分,一定程度上认可了教师的辛苦付出,充分调动了教师积极探索教学改革方法的热情。

3.4 制定合理考评细则,保障成绩评价公平合理

平时成绩的评定标准很难界定,如平时课堂上与老师的互动、随堂测试的严重抄袭等都给成绩的评定带来很大困难,所以必须制定公平合理的评分细则,这也是本次教改课程一直研究的主要问题。课程讨论的题目、内容、要求及分组情况等,要在第一次课就要进行统筹安排,便于学生课堂外有充分的准备时间;且在随堂讨论中要做到人人参与、主动参与。此外,为了充分体现公平性,要求任课教师做好各项考核内容的记录,并定期上报阶段性成绩。

4 结语

针对建筑类高校高分子专业高分子成型加工课程的特点,笔者对该课程从教学内容、教学方法、考评环节等多方面进行了系统全面的改革实践与探索,已充分证明该课程改革方法能够激发学生学习的兴趣,明显提高课堂教学效果。教学改革任重道远,在今后的教学中要继续积极探索与实践,找出更科学合理、行之有效的教学改革方法,以贯彻落实“卓越计划”的教育教学改革和创新的培养目标、大力培养工程科技创新人才。

参考文献

[1]教育部.教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见[R].教高[2011]1号,2011:1.

[2]杨芳,刘珏馨.《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(自然科学版),2010(4):119-122.

[3]黄海静,卢峰.建筑学专业“卓越工程师教育”培养模式构件[J].室内设计,2012(5):58-61.

[4]马海燕.《高分子材料成型加工原理》教学计划改革研究[J].科技信息,2012(2):171.

[5]李宝銘,张星,郑玉婴.高分子材料成型与加工课程建设初探[J].化工高等教育,2010(3):39-42.

[6]张娇霞,宋家乐,李世云.《聚合物加工原理》课程教学改革探讨[J].广州化工,2013(10):220-221.

聚合物成型原理与技术课程论文 篇3

【关键词】逻辑设计；目标定位；教学内容；模式手段

一、微机原理与接口技术课程目标与定位

1.课程目标

（1）知识目标：建立微机系统的整体概念，了解计算机逻辑编程结构及工作原理，理解课程的主要概念、基本原理和技术要点，拓宽计算机应用的领域和范围的思路和概念；掌握80x86处理器指令系统和汇编语言程序设计方法；熟悉微机接口部件的基本原理，掌握运用主要接口部件进行应用设计的方法。

（2）能力目标：具有运用微机软、硬件技术开发应用系统的初步能力；掌握运用主要接口部件进行应用设计的方法；知道这门学科的研究范围、分析框架、研究方法、学科进展和未来方向；提高分析问题、解决问题的思维和实践能力。

（3）素质目标：具有查找、翻译专业外文文献，收集和提炼科研信息的能力；撰写读书报告或综述，并提高学员的主动学习能力和培养其初步的科研能力。培养沟通能力和团结协作能力；建立科研的基本思路和方法；培养对科学工作的严肃态度、富于逻辑性的思维方式和实事求是的科学精神。

2.课程定位

《微机原理与接口技术》课程旨在强化计算机硬件基础，培养硬件设计与应用开发能力，是学生学习和掌握计算机硬件基础知识、汇编语言程序设计及常用接口技术的基础课程。本课程强调理论与实践并重，培养学生分析问题、解决问题的能力。在硬件设计方面，主要培养学生的硬件设计能力，达到能设计接口电路的水平；在应用开发方面，主要培养学生汇编语言程序设计能力，达到能编写接口程序和设备驱动程序的水平。通过课程学习，为学生后续学习《ARM技术应用》、《嵌入式系统设计》、《PROTEL版图设计》、《嵌入式产品制作实践》等专业课程奠定坚实的基础。

二、微机原理与接口技术课程教学内容

1.教学内容选取依据

《微机原理与接口技术》是我校计算机应用技术专业学生必修的一门重要的专业基础课，通过学习和掌握计算机硬件基础知识、汇编语言程序设计及常用接口技术，提高学员微型计算机应用与开发能力。课程的任务是使学生从理论和实践上掌握现代微型计算机的基本组成、工作原理及典型接口技术，建立微机系统的整体概念，具有运用现代微机技术进行软、硬件系统开发的能力。

2.教学具体内容安排

微机系统基本知识，MPU的功能结构与工作模式，存储器技术，8086 CPU指令系统，汇编语言程序设计，输入输出接口技术，常用可编程接口芯片知识，微机总线技术，人机交互设备及接口，微机应用系统。

三、微机原理与接口技术课程教学模式与手段

1.教材编写的原则

（1）高质量原则。课程主要教材应选用近三年国家推荐使用的新版优秀教材或规划教材。教材的章节和内容要编排合理，重点突出，详略得当，应方便学生学习、阅读和理解。

（2）实用性原则。教材的内容要突出实用性，应具有丰富的实例，章节内应该有配套的练习题。

（3）系统性原则。教材应注重本课程内容的系统性、连贯性和衔接性。

（4）先进性原则。教材内容中应包含体现本学科发展的一些前沿领域和知识。

（5）根据学生的基础确定教学与教材内容的原则。

2.教学模式

在《微机原理与接口技术》的教学中，采用“项目驱动”的教学模式。建设知识点和实验的项目库，结合项目库中的项目讲解课程的重点、难点，提高学生的专业技能。

另外，通过“项目驱动”的方式，驱动学生的主动学习、自主学习，让学生在项目实现过程中学习项目开发的规范，体验团队协作过程，积累项目开发的经验，不断提高实践和创新能力，支撑课赛结合的创新实践能力培养。

3.教学方法

本课程教学中应注意理论与实践的结合，加强课前、课后的答疑辅导，注意学生应用能力的培养，使学员通过对微机工作原理、汇编语言程序设计及接口技术的理解，树立微机系统的整体观念，进而掌握运用现代微机技术进行软、硬件系统开发的初步能力。

（1）以学员为主体，注重启发和引导式教学

本门课程的基本理论具有较强的逻辑性，且相互之间具有较强的联系，因此课堂教学中要以学生为主体开展启发和引导式教学，鼓励学生主动学习、主动思考和主动构建知识结构。同时在课堂上倡导以问题为中心的教学方式，侧重应用实例的讲解，加强教学互动，提升学生的学习兴趣和积极性。

（2）优化实验内容，开展任务驱动型的实验教学模式

本着培养和提高学员应用能力的原则，在本课程的实验教学中应通过循序渐进的实验内容安排，不断对他们提出更高要求，避免学生在实验中“浅尝辄止”。同时实验教学要符合本课程的知识体系结构要求；符合学生的技能训练目标；兼顾学生学习兴趣和保证实验效果。

（3）开展第二课堂

让学有余力、学习兴趣大、应用能力较强的学生参与课外课程学习活动，也可以让学员参与部分初步的科学探讨工作。指导教师介绍他们阅读相关的专业文献或翻译英语专业文献。在整个课外指导过程中，要注意培养学员的科研思维、方法、能力和创新意识。

4.教学手段

（1）充分利用多媒体教学条件

通过教师生动的表达和对课堂的整体把握，再结合多媒体直观的展示，使得课堂教学内容更加丰富，更有利于调动学生的积极性，进一步提高了教学效果。

（2）充分发挥网络教学优势

利用学校良好的网络环境，通过课程网站提供的教学大纲、考试大纲、实验大纲、电子教案、教学视频、习题作业等教学资源，方便学生自主学习。

（3）不断提高课件制作水平

结合新的教育理念，采用先进的课件制作技术，发挥多种制作工具的优势，提高课件的信息量和互动性，提高学生的学习积极性和学习效果。

5.课程资源的开发与利用的计划和建议

（1）加强《微机原理与接口技术》课程的网络资源和素材库的建设。素材库分为图片库、文本库、视频库、动画库和音频库等。

（2）准备开设个性化的网上教学资源库或教学网站，展示自己制作的教学资源、教学课件等。也可以鼓励学习兴趣大、学有余力的学生参与教学课件的制作。

参考文献

[1]俞仲文,刘守义,朱方来.高等职业技术教育实践教学研究[M].北京:清华大学出版社,2004,5．

[2]姜大源.工学结合职业教育课程开发的实践与理论.

聚合物成型原理与技术课程论文 篇4

马嘉赛

（中国矿业大学理学院

江苏徐州 221116）

摘要：激光原理与技术课程教学中所用教学方法尤为重要，本文从实际生产生活应用与激光原理与技术之间、教学内容与学生学习思维方式之间的渗透及关联，以及教学手段对学生的影响几个方面来阐述如何在激光原理与技术教学中进行科学性教学。

关键词：渐入渗透式教学

激光原理与技术

我们的前辈们总结出许多良好的学习方法。一个是按部就班渐进式学习的方法；另外一个是渗透式方法。按部就班地学习方法很简单，就是由一而二，由二而三，在前面的基础上学习新的东西。而渗透式方法是指一开始处于不懂的状态，但经过了一个长期的接触，经过时间推移不知不觉逐渐就已懂了，并学到了许多东西。这两种方法各有特色，对于我们的课程，可以采用这两种方法的结合。我们通过学习的最终目的就是吸收消化更多知识，掌握更多原理、本质及方法，将整个学习过程构筑成一个整体。

激光原理与技术课程是一门传统的大学物理类或光学工程类专业课程，也是不少信息类工科学科的必修科目之一。对这门物理/光学专业的必修课，随着教育改革的不断深化，拓宽学生的知识面与积极性也逐步变成教改工作的重要内容之一。一方面，在课堂上要巩固和深化学生所学到的激光理论的基础知识，为后续课程的学习提供必要的理论基础和依据；另一方面，在课堂之外的实际应用中，要训练和培养学生运用激光原理的知识来解决实际问题的能力，并在解决实际问题的过程中，凸显创新能力。对于过去那种按部就班填鸭式的教学方式，已经因为其明显弊端而必须淘汰。本文将从如下几方面探讨如何在激光原理与技术的教学中运用良好的教学方法。

1现实生活中的应用及激光原理与技术课程之间的联系 激光原理与技术这门课程研究的对象是激光产生的原理、激光的各种特性、激光器的构建以及激光调制技术。在课程学习中，大量的物理公式的推导不可避免，但纯粹的推导往往令人厌烦，使学生在学习中感到痛苦不堪。因此在授课过程中，若插入现实生活中的例子以及科技前沿的内容，就显得趣味横生，极大激发起学生的学习兴趣。譬如在讲“激光器的应用”一部分内容时，将激光在现实中的实际应用联系起来，举个例子，用于医学的激光美容整形，立刻就凸显出激光在生产生活中的重要作用。现代人的生活讲求实效，一个专业或学科能有多大的作为，很大程度上取决于它在实际生产生活中带来的功效。譬如在讲“光线传播的矩阵表示”时可以引入蝴蝶效应来讲解，既讲明了一步步相互推递的关联依赖性，又提高了学生的兴趣。另外，在讲解激光产生的原理部分时，适当插入一些激光产生的背景知识内容，使学生对一些问题的来龙去脉有更清晰的了解，更能够启发学生的发散性思维。教学过程与学习方法的关联

本门课程中既有广泛深入的激光物理知识，又有大量的公式及其推导，所以是一门物理和数学高度结合的课程。激光物理概念的形成、物理规律的掌握离不开数学的方法与思维，而学生分析和解决物理问题能力的培养也离不开数学。因此，在教学过程中，要充分发挥数学逻辑思维和方法在分析、处理、解决物理问题中的作用；在学习方法上，引导学生自觉地、有针对性地将激光原理问题和数学方法有机地结合起来，既能从物理公式中深刻领悟物理问题的内涵与实质，又能运用数学的方法解决这些问题。书本上的知识是抽象出激光问题的实质来进行教学，具有广泛的普遍性，它研究的是客观物质世界的基本规律，是以实验为基础的，所以其所有结论均必须受到物理实验的检验。因此，在教学时，讲授过程中必须遵循物理原理和条件的制约，使学生在学习时能够相互对接，这一点必须充分认识到。在针对学生的学习与探索过程中，要引导学生创新价值成果，体验创新的过程和喜悦，形成积极的创新意识，开拓自我思路并正确理解物理世界。所以课堂教学不能纯理论化，必须处理好“教与学”的关系，遵循“教”服务于“学”的原则，既要重视物理原理知识，又要将实际应用结合。教学中要时刻把握以学生学会、学懂为第一要义，决不可本末倒置，出现教师压倒一切，不遵循知识体系逐步构建的现象，影响学生知识结构的平衡。所以《激光原理与技术》这门课，要想上好，除了扎实的专业基础知识以外，还必须遵循“教与学”的相互渗透，惟有如此，才能让学生充分学好本门课程。3课程内容和思维方式的渗透

本门课程的思维方式是建立在激光理论概念及其原理基础上的一系列理论方法。它的核心思想是源于对激光产生及其系统的分析，基本方法是建立在以激光谐振腔描述的振荡过程、原理、定律或定理。在教授方法上，有演绎法、类推法、图解法等。由于前后知识是相互关联、相互渗透的，因此掌握方法与掌握专业知识同等重要，在讲授知识时，要有意的把所运用的方法介绍给学生，并注重对其物理直觉思维的培养。而直觉思维必须经过一定的培养与训练，因为只有经过长期训练和多方面熏陶，才能在科学探索中凭借高度的直觉思维能力获得巨大的发现。比如在粒子数反转的导出公式时遇到的一些近似，为什么做这样的近似而不是那样的近似，就有直觉思维和经验。我们在教学中努力培养和训练学生的直觉思维，让学生明白直觉思维在激光物理学发展过程中的重要性，鼓励学生大胆猜测，养成善于提出问题、敢于发表见解的好习惯，从而建立宽广、扎实的知识基础，形成合理的知识结构。4教学手段的推广

逆向与快速成型课程设计(sx) 篇5

逆向与快速成型课程设计说明书

设计人： 宋 旭

指导老师： 李庆 王炳森

班级： 计辅

3072

2009年9月10号

一、课程设计的作用和目的

课程设计是学生学习逆向工程课程后进行的一项综合训练，其主要目的是通过课程设计使学生巩固、加深在课程中所学到的知识，提高学生综合运用这些知识去分析和解决问题的能力，为今后学习专业技术知识打下必要的基础。这周的课程设计让我们直观的了解逆向与快速成型这项技术的原理与操作方法，达到会使用快速成型机，会操作的目的，并且能做出产品。

二、模型的建立

项目名称：电话机机座的设计。

我们已经得到电话机下部的3D数据（IGES格式），以及上部的产品图片。

通过使用UG5.0软件，建立上部模型。

1.使用取边命令取得如图所示蓝线，再使用N边曲面建立面。

2.拉伸刚才建立好的曲面，得到下图的实体。

3.隐藏刚才做好的实体，同样的方法做出内侧的实体。

4.取消隐藏后，布尔运算求差。

5.将部分实体隐藏或者删除后，将实体上部边缘取边，并以YZ面为投影面投影。在坐标原点，XZ平面画矩形做扫面截面，通过扫掠做出话机上部的长凹槽。

6.取边拉伸实体，并且拔模，最后和实体布尔运算求差。

7.移动坐标系到中间孔的上方，建立基准平面，拉伸实体后拔模，并且与原实体进行求差运算。

8.拉伸4个螺丝柱至下表面，求和后进行整体处理（细节修改，倒圆角，隐藏多余线面）。

三、与快速成型机连接

保存后，导出 STL文件。

用快速成型机软件载入此STL文件。

四、机器的操作

1、连接快速成形机，使软件读取系统预设参数

2、初始化：三维打印机——执行初始化操作。

3、调试：手动控制三维打印机/快速成型系统。开温控，主喷头的温度升到大约245度左右，副喷头温度大约在230度左右。温度升起来以后才可以进行主副材料的试喷。

4、载入STL文件，进行自动布局，并对其进行校验及修

5、选着零件在工作台上放置的表面，进行适当的模型变形。选着成型方向有几个原则：

6、开始打印模型。

7、后处理：打印完成，取出模型，用锉刀和砂子进行打磨，并用爽身粉和CA-50胶水混合的溶液进行涂覆，用细砂纸进行打磨。注意:

1、打印之前一定要把温度升起以后，方可进行其他操作。

2、分层参数尽量选着适中，以免做出不合格的模型。

五、感想体会

开学伊始，我们便开始了一周的逆向与快速成型课程设计，对于步入大三的我们来说，运用建模软件来构建模型应该是小菜一碟的事情，然而一个暑假让我竟然忘记了太多，那些软件陌生了，于是我慢慢开始，又一次来熟悉UG。

这次的课程设计并不难，我们第一次接触到快速成型机，操作并不觉得难度多大，利用它，我们可以加工出来我们可以想象的到的，用软件可以做出来的任何东西。真正有些难度的问题都集中在建模上了，那些面的生成，如何扫掠，都是有技巧，有讲究的。

聚合物成型原理与技术课程论文 篇6

关键词：聚合物,成型加工,教学模式,教学改革

一、前言

目前, 全球聚合物材料年产量达数亿吨, 在人们的生活和生产中具有不可替代的作用。聚合物制品的性能取决于聚合物本身的性质和成型工艺等。聚合物成型加工是获取高分子材料制品、体现材料特性和开发新材料的重要手段, 是高分子材料学科的重要组成部分, 这其中包含了许多高分子物理和高分子化学的相关问题, 而且与生产实践密切相关。为了使学生能够全面了解和把握聚合物的成型加工技术, 《聚合物成型加工》课程涵盖了诸多内容, 包括影响聚合物性能的物理化学因素、添加剂、配方设计、聚合物流变学、聚合物共混与制备、成型加工设备、成型工艺等内容, 是一门理论性和实践性紧密结合的课程。[1]

如何在教学过程中将基础理论和生产实践相结合, 用理论知识来解决生产中遇到的问题, 或通过实践中的具体例子来丰富和解释课程中的理论问题, 使学生通过对本课程的学习真正掌握相关专业知识, 具有高分子材料及其制品设计、生产和研究的科学思维以及创新研究素质, 是本课程教学的核心问题。

鉴于上述特点, 要学好本课程, 就要求学生对高分子化学与高分子物理、成型加工的设备与工艺有一定的感知, 讲授内容要有直观性。传统单一板书的授课方式已经难以满足该课程的教学要求, 不易达到优秀的教学效果。[2]

针对这些问题, 本课程在教学过程中对教学方法、教学模式进行了有益的改革与探索。将课堂讲授、动画仿真、实践教学、课外科研、生产实习相结合, 形成了一套课内课外联动以提高教学质量和学习效果的新模式。

二、课堂教学改革

在课堂教学方面, 首先要让学生明确聚合物成型加工是一门综合性和实用性很强的学科, 近年来发展迅速, 新技术和新产品层出不穷, 社会和企业对相关人才的需求十分迫切, 学好该课程对学生的未来大有裨益, 从而激发学生学习的主动性和积极性。在教学过程中, 一方面要重视对基础理论知识的讲解, 让学生“知其然”又“知其所以然”, 例如在讲解压延薄膜时要让学生知道薄膜存在各项异性, 更要让他们知晓为何会产生各项异性, 如何削弱或者利用各项异性设计想要的产品;另一方面, 教师在课程教学中应注意结合成型加工领域的研究前沿和最新发展动态, 介绍先进的成型加工设备、工艺和科技成果, 丰富和活化教学内容, 使教学内容与时代的步伐接轨, 让学生能够掌握更多、更新的专业知识。

根据聚合物成型加工涉及的主体内容和本学科特色, 该课程以“材料—设备—工艺—制品”为主线、以培养学生扎实的工程素养为目标来组织教学内容。在教学过程中, 从高分子材料的加工原理出发, 以成型加工的工程观点为着眼点, 剖析各种聚合物材料或制品适合的成型加工方法, 比较不同成型加工方法之间的共性和区别, 使原本宽泛的课程内容集中化、系统化, 便于学生归纳、总结和掌握抽象概念以及所涉及的实质问题。

在教学过程中, 加强互动式教学[3], 通过教师与学生双方平等交流、探讨甚至辩论, 加深学生对知识和现象的理解, 进而激发教学双方的主动性、积极性和探索性, 提高教学效果。考虑到本课程信息量大、知识点多, 本课程教学还采用先进的技术手段辅助教学, 使课程内容形象直观准确, 在有限的课时内对课程全面系统、深入简出地讲解, 让学生更容易的接收和理解。例如, 采用多媒体授课可以根据需要随时由理论知识切换到相关的生产现场, 既延伸了课堂又增强了授课的说服力, 使同学们认识到理论来源于实际而又指导实际的事实, 认识到学习本课程的价值和意义。在多媒体课件中增加了丰富的图片和三维动画, 可以对学生原本陌生的加工设备、成型工艺、加工原理进行形象的演示, 其效果远胜于教师的板书和口授。多媒体教学所选取的图片和动画素材源于国内外相关的精彩报告、精品课件以及在生产现场拍摄的与课程内容相关的聚合物成型加工过程, 内容包括压制成型、挤出管材、注射成型、吹塑薄膜、二次成型 (“注—拉—吹”工艺) 、压延薄膜等, 实现了课程的多媒体化、可视化, 使学生对聚合物材料成型加工艺有了实际的感性认识, 对成型加工过程有了“身临其境”的效果。

另外, 课堂教学还充分利用学校的中试车间资源, 将与成型加工设备相关的课堂由教室延伸到车间, 教师与学生面对真实设备 (如挤出机、吹膜机、注射剂等) 一起学习其结构、组合、工作原理等。该尝试很好的克服了理论课程讲授时学生对所讲理论缺乏感性认识;成型工艺试验时学生对所做实验缺乏理论认知等矛盾。

三、课外教学改革

虽然上述课堂教学改革探索收到了良好的效果, 但仍然未能真正实现教学目标, 并且容易使学生眼高手低, 实际工作时不能学以致用。《聚合物成型加工》是一门实践性很强的专业课程。因此, 有必要对该课程开设配套的实验和实践教学。让学生在实验室和工厂中真实地了解和直观认识成型设备、工艺流程和制品的后处理与性能, 开发学生的创新与创造力, 培养学生用知识武装自己、解决实际问题的能力。

为此, 江南大学通过开设为期两周的聚合物成型工艺实验、组织课外科研兴趣小组、组织学生参加高分子成型加工生产实习等课外环节, 提高学生对《聚合物成型加工》的理解和学以致用的能力。

首先, 围绕“材料—设备—工艺—制品”这条课程主线, 将聚合物材料的选择、制备、成型加工以及性能测试等方面有机地联系起来, 开设了一系列综合性成型工艺实验, 包括包括聚丙烯的挤出和注塑、聚乙烯的挤出吹膜、聚氯乙烯的开炼机和密炼机混炼、聚氯乙烯混合物的压制成型等试验项目, 这些实验涵盖了《聚合物成型加工》课程的主要成型工艺。例如, 在聚合物的注射成型实验中, 要求学生根据原料的结构与物性, 优化成型加工工艺参数 (温度、压力、保压时间) , 并对注塑制品的冲击/拉伸/弯曲/热变形温度等性能进行测试。通过理论学习与实验实践的交叉和对“材料—设备—工艺—制品—性能”之间关系的分析与构建, 让学生系统有效地掌握所学知识, 并获得灵活应用知识的能力, 为下一步毕业设计和就业奠定良好的基础。

其次, 本专业教师以开展国家级、省级、校级大学生创新实践活动为契机, 积极组织学生参与聚合物制备、改性、制品设计等方面的创新课题。学生则分组参与自行设计或者与导师共同商定的课题研究, 全面参与研究方案的制定、原材料的选择、共混配方与工艺的优化、制品的制备、制品的设计与性能测试、结果的总结汇报等过程。在专业导师的指导下, 通过兴趣小组开展创新课题实践, 不仅加深了学生对本课程内容的理解和掌握, 还培养了科研创新的能力、分析问题的能力、解决问题的能力、团队协作的能力以及查阅文献和撰写报告的能力。举办课外兴趣小组活动五年多来, 不少兴趣小组对自己的创新成果申请专利或者撰写论文, 取得较好的效果, 学生参与踊跃, 目前兴趣小组对学生的覆盖面达80%以上。

此外, 学校和学院加强与周边高分子材料企业的联系和交流, 建立了10个实习实践基地, 涉及聚合物成型加工的各个领域, 包括橡胶模压成型、聚丙烯注射成型、多层挤出成型等。本专业每年由学院组织、专业老师带队, 带领本专业相关年级全体学生深入到企业一线, 参观学习聚合物成型加工的生产过程, 听取工厂技术人员的相关介绍, 实地了解成型设备、工艺流程、质量控制及生产线管理等, 使学生对工业化生产有具体、直观的认识, 真正将基础理论与实际应用结合起来, 让学生掌握科学的方法, 培养科学的思维, 成为真正社会和企业所需要的有创造力的有用人才。

四、结语

综上所述, 《聚合物成型加工》具有很强的工程应用性, 学习该课程时要求学生建立起大工程的整体观。要达到这样的教学水平和目标, 既要充分利用现代化的教学手段丰富课堂教学内容, 又要借助课外资源充分调动学生参与实验实践的积极性, 将理论学习与实践教学紧密结合, 发挥其协同效应。通过近年来对本课程教学改革与探索, 发现课内课外联动的教学模式能较好的适应本课程的教学要求, 具有更好的教学效果。

参考文献

[1]周达飞, 唐颂超.高分子材料成型加工 (第二版) [M].北京:中国轻工业出版社, 2006.

[2]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.

聚合物成型原理与技术课程论文 篇7

关键词 数字媒体技术；计算机动画；教学内容；实验环节

中图分类号：G642 文献标识码：B 文章编号：1671-489X(2011)03-0031-03

Teaching Practice and Discussion on Course of Computer Animation Theory and Technology//An Weihua

Abstract This paper firstly presents the characteristics of digital media technology, and the significance of computer animation theory and technology course in this major. Then, based on the author’s teaching experience, we deeply analyze the course detail, such as course orientation, teaching content and experimental procedure. Finally, the teaching effect and improvement directions are summarized.

Key words digital media technology; computer animation; teaching content; experimental procedure

Author’s address College of Information Science, Beijing Language and Culture University, Beijing, China 100083

1 引言

数字媒体技术[1]是以信息科学和数字技术为主导，以大众传播理论为依据，以现代艺术为指导，将信息传播技术应用到文化、艺术、商业、教育和管理领域的科学与艺术高度融合的综合交叉学科。随着信息技术和计算机网络的发展，数字媒体技术已经渗透到人们的日常生产和生活中，并对人们的生活方式、意识形态以至民族传统文化产生重要影响。目前，与数字媒体相关的行业已经非常广泛，包括影视、出版、新闻、展览、移动通信、数码产品、娱乐游戏、广告等行业。

为了适应数字媒体技术的发展所产生的各种社会需求，国内各个院校已经相继开办数字媒体技术专业。具体来讲，该专业具有下面一些特点。

1）该专业的知识结构非常丰富，并且具有交叉性。媒体技术方面，它融合了计算机图形图像、数字音视频处理、人机交互、二维三维动画、网站开发等多项技术；艺术设计方面，它包括美术基础、色彩素描、平面立体设计、视听语言等内容。

2）该专业的培养目标强调创新能力的培养[2]。因为数字媒体内容的消费是一种精神的消费，这就需要数字媒体产品具有优秀的创意。

3）该专业的定位面向实践和应用。该专业需要为学生提供尽量多的实践机会，这样才能使学生具有扎实的理论基础和丰富的、创新的定位，面向实践和应用。

由此可见，数字媒体技术专业的知识面广，社会需求丰富，特点鲜明。因此，各个学校都根据自己的教学资源和教学特色进行课程设置，选择性地重点突出一个或几个方面，而没有追求大而全的办学模式。

2 计算机动画原理与技术课程的重要性

在数字媒体技术的众多应用领域中，动漫产业最为成熟[3]。因此，很多高校的数字媒体技术专业都将动画技术作为一项重要的教学内容，纷纷开设相关课程。为了完善数字媒体技术专业的课程体系，提高学生的专业综合素质，北京语言大学信息科学学院数字媒体技术专业的教师经过反复调研和讨论，决定将动画技术作为该专业的一项重要技能进行培养，同时将“计算机动画原理与技术”课程设定为核心课程。该课程的开设具有重要意义。

1）从就业需求的角度讲，该课程对于锻炼学生的专业素质，提高学生的就业能力具有重要作用。当前，国家不断加大力度发展文化创意产业，这其中非常重要的一点就是动漫产业的发展[4]。我国已经先后建立众多动漫游戏产业发展基地。可见，社会发展对动漫人才的需求非常迫切。

2）从课程体系的角度讲，该课程对完善数字媒体技术专业的课程体系结构具有重要作用。数字媒体技术专业所教授的基础内容包括图形学、图像处理、视音频等内容。“计算机动画原理与技术”是在此基础上开设的高层次理论和实践课程，能够使学生更深入地掌握矢量媒体的基本原理和实践技能，同时能够为后续的程序开发类课程（计算机游戏、虚拟现实、人机交互技术等课程）打下坚实的基础。

3）从人才培养的角度讲，该课程的指导思想有别于艺术院校和社会培训机构。目前，很多艺术院校和培训机构在动漫方面的培养只是注重软件的应用，而不注重基本原理以及高层次开发能力的培养。这就给学生的职业发展造成诸多问题。例如：学生对动画的基本原理和开发方法不够熟悉，很难在相关领域进行深入发展；学生的综合能力不强，就业面窄。然而，该课程能够将软件应用和软件开发能力紧密结合起来，让学生不但掌握动画创作能力，还具备相关领域的软件研发能力。这样就提高了学生的综合素质和竞争力。

综上所述，该课程的根本作用在于，适应社会对高水平动漫人才的需求，提高学生的综合素质，培养学生的动画创作能力和软件开发能力，使学生在计算机动画领域的应用能力和实践能力得到全面发展。为了实现课程的目标，笔者对北京地区的多所高校进行调研，对动画技术课程的教学内容和实验大纲进行充分的对比，最终形成该课程的具体教学思路。本文的工作就是在此基础上形成的。

3 计算机动画原理与技术课程的教学实践

3.1 课程定位

目前，很多院校开设的动画类课程主要重视艺术的训练和软件的操作，并没有开设专门的原理技术类课程[5]。计算机动画原理与技术课程正是弥补这方面的不足而开设的。该课程的主要目标是，不但使学生对计算机动画的发展、本质特征、表现技术以及制作流程有一个较全面的了解，而且使学生对计算机动画的低层运动控制与高层运动控制技术的基本概念、基本理论有深入认识和理解；通过编程实践，使学生掌握常用动画技术的编程技巧；通过创作软件的操作，使学生对动画软件的组成和功能有一个系统的认识。为此，本课程的定位具有下面几个特点。

1）本课程重视动画原理技术的分析。本课程将着重讲解各种动画的实现技术，例如关键帧插值技术、过程动画技术、分形技术等。对这些技术的理解，能够帮助学生深入理解动画软件的各个模块，从而能够深入掌握动画软件的创作技巧。

2）本课程重视实践能力的培养。这里的实践不但包括软件的操作，而且包括编程的内容。学生通过自己编写程序，实现3Ds Max软件中的功能，这样更能深入掌握这些动画技术。

3）本课程体现最新动画技术的发展。为了让学生的知识结构能够紧跟技术发展，本课程在教学内容的安排上将体现最新动画技术的进步和发展，扩大学生的知识视野。

4）本课程的教学方法体现启发性，重视知识、能力、素质的协调发展。本课程所有作业都具有开放性，教师安排作业的框架性要求，学生自己决定作业的具体内容，这样不但能够锻炼学生的实践能力，而且能够培养创新能力。

3.2 教学内容

北京语言大学信息科学学院数字媒体技术专业将“计算机动画原理与技术”课程设置在大三上学期，每周4学时，共18周，总计72学时。其中，理论教学36学时，实验环节36学时。在授课方式上，理论教学和实验环节全部在机房进行，通过边讲解边实践的方式，来加深学生的理解。本节重点介绍理论教学课程的内容。

该课程在理论教学的安排上突出各种计算机动画技术的讲述。借助相关动画软件的演示，该课程将介绍这些动画技术是如何在实践中应用的。该课程还将分析这些动画技术的发展前景。下面理论教学内容的具体进度[6]。

1）动画概述（1周，2学时）：主要讲述动画的发展历史、制作方法的变革等内容，同时强调计算机在动画发展中的重要作用。

2）传统动画与计算机动画（1周，2学时）：主要讲述传统动画与计算机动画在制作流程上的区别，计算机二维动画与三维动画的区别，常用动画软件等内容。

3）计算机动画的图形基础（2周，4学时）：主要讲述与计算机动画相关的图形学技术，包括矩阵运算、三维变换、坐标系变换、投影变换等内容。

4）几何造型技术（3周，6学时）：主要讲述三维模型在计算机中的存储原理，具体包括参数造型、多边形网格造型、分形造型、样条线技术等。

5）OpenGL编程技术（6周，12学时）：主要讲述这种编程语言的各种语法规则，为学生的编程实验打下基础。

6）各种动画技术的原理（这部分是关键内容）（4周，8学时）：主要讲述插值动画技术、变形动画技术、轨迹动画技术、粒子系统、关节动画与过程动画等。

7）动画技术的最新发展动向（1周，2学时）：主要介绍最新影视作品中所采用的新技术，包括运动跟踪技术、表情识别技术等。

3.3 实验环节

本课程实验环节的定位在于，使学生加深对理论的理解和增强实践能力，而不在于让学生制作出优美的动画片，因为后者是其他课程的内容。为此，该课程设计了两大类上机实验。

第一大类是3Ds Max软件的操作（共10周，20学时），主要内容包括三维物体和场景的建模、材质和贴图的应用、各种动画控制技术（关键帧、运动约束、粒子系统、动力学模拟）、渲染环境设置等。这部分实验的目的是使学生通过软件操作理解相关动画原理，并掌握动画的创作流程和创作技巧。

第二大类是基于OpenGL语言的编程实践（共8周，16学时），主要内容包括二维变形动画、关键帧动画等效果的实现。这部分实验的目的是使学生具备一定的动画程序开发能力。

3.4 考核方式

本课程的考核重点在于，学生对理论知识的掌握效果以及相应的实践能力。为此，具体的考核方式包括4个环节：1）课堂表现（10%），根据学生的课堂表现进行评价，包括学生的积极性、互动性等；2）实验成绩（20%），通过观察学生实验的积极性，检查实验项目完成情况，进行评价；3)）创新能力（20%），根据学生课外作业的创意和完成情况进行评价，这些课外作业是开放性的，教师只给出一个框架要求，学生自己确定实践的内容和细节；4）期末考试（50%），重点考查学生对理论知识的理解情况和综合应用能力。

4 教学效果分析

本课程已经在信息科学学院数字媒体技术专业讲授2个学期。从教学效果来看，学生对计算机动画原理有了深入的认识，对3Ds Max等动画软件的模块划分有了全面的理解，对学生在动画软件操作技巧的学习方面起到辅助作用。另外，学生的编程实践能力得到锻炼和加强。

另一方面，由于该课程是一门较新颖的课程，其他高校很少开设，因此能够借鉴的经验较少，而且该课程的教学周期还很短。这些都使得该课程还存在一些不完善的地方。首先，课程的理论内容较多，时间紧凑，学生对有些难点知识的消化理解不够。为此，今后希望对教学内容有所调整，突出重点内容的讲解，将一些非重点内容改为课下自学形式。其次，计算机动画原理与技术课程与计算机图形学课程具有非常密切的关系。后者主要解决虚拟对象的建模、存储、绘制等问题；前者主要解决虚拟对象的运动问题。在教学过程中发现，这两门课程在教学内容上有一些重复的地方。今后需要深入讨论，使这两门课程的教学达到很好的衔接。

5 总结与展望

本文详细分析“计算机动画原理与技术”课程在数字媒体技术专业中的重要作用。在对北京地区各高校相关专业调研的基础上，本文总结出该课程的定位，以及教学内容、实验环节、考核方式等方面的内容，从而积累丰富的教学经验，取得良好的教学成果。在今后的教学过程中，需要进一步发扬这些教学经验，并根据专业的发展目标对该课程进行不断改进，如进一步强调理论联系实际的能力，与相关企业合作，让学生进一步认识该课程在相关行业中的重要作用。

参考文献

[1]牟昱,叶福军.浅谈数字媒体技术专业的学习与就业[J].科教文汇,2010(01):184

[2]田茵.数字媒体技术专业特色教育的研究与实践[J].科技信息:科学·教研,2007(3):144-145

[3]邬厚民.浅析美国动漫产业的文化与现状[J].中国科技信息,2009(11):215-218

[4]刘骏.我国高等院校动画教育探讨[J].新课程学习:学术教育,2010(08):118-119

[5]苏鑫,任世杰,吴成.影视动画实验室课程建设探索[J].科技信息,2010(14):734