工程教育認證下聚合物制備工程教學

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[摘要]工程教育認證主要倡導(dǎo)學生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進三個基本理念。本文介紹了聚合物制備工程課程的建設(shè)與教學改革做法，從教學目標、教學內(nèi)容，教學方法和手段，持續(xù)改進等方面深程度對課程進行改革與實踐，積極探索以學生為主體的教學新模式。

[關(guān)鍵詞]工程教育認證；聚合物制備工程；課程教學研究

1準確定位培養(yǎng)目標，合理制定課程教學目標和教學內(nèi)容

工程教育認證專業(yè)培養(yǎng)目標是對本專業(yè)畢業(yè)生在畢業(yè)后五年左右能夠到達的職業(yè)和專業(yè)成就的總體描述，畢業(yè)要求不僅要符合學校、專業(yè)辦學定位，還要適應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展，同時還要兼顧學生可持續(xù)發(fā)展。江南大學高分子材料與工程專業(yè)始創(chuàng)于1997年，可追溯至1960年原無錫輕工業(yè)學院的塑料加工專業(yè)，1999年招收第一屆本科學生，2003年獲得學士學位授予權(quán)，同年獲得材料學碩士點，2006年和2010年分別入選江蘇省特色專業(yè)和國家特色專業(yè)，2012年材料學入選江蘇省“十二五”高等學校重點專業(yè)，專業(yè)根據(jù)學?？傮w辦學定位和輕工行業(yè)發(fā)展對高分子材料與工程專業(yè)人才的特殊需求，以涂料科學與技術(shù)、功能高分子材料與高分子材料加工為特色方向，將人才培養(yǎng)定位為：培養(yǎng)具有良好思想素質(zhì)、人文社科素養(yǎng)和職業(yè)道德，系統(tǒng)掌握高分子材料與工程專業(yè)基礎(chǔ)知識與實踐技能，具備科學創(chuàng)新思維、不斷學習和適應(yīng)發(fā)展的能力，具有安全與環(huán)保意識和國際視野，能夠在材料、化工、機械等相關(guān)領(lǐng)域，從事科學研究、技術(shù)開發(fā)、工程設(shè)計、生產(chǎn)及經(jīng)營管理等工作的高層次工程技術(shù)人才。工程教育專業(yè)認證制度在以學生為中心、以產(chǎn)出為導(dǎo)向和質(zhì)量持續(xù)改進三大基本理念指導(dǎo)下，從工程知識、問題分析、設(shè)計/開發(fā)解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具、工程與社會、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個人和團隊、溝通、項目管理和終身學習十二個方面開展學生畢業(yè)能力達成度的工程教育專業(yè)認證。在聚合物制備課程中，重點承擔《工程教育認證標準》中的工程知識、問題分析、設(shè)計/開發(fā)解決方案3項能力的培養(yǎng)，根據(jù)畢業(yè)要求分解的指標點，在教學大綱中制定了課程支撐的主要教學目標和教學內(nèi)容：(1)理解高聚物制備工程的基本概念、一般過程和方法，掌握常見高聚物的聚合方法、合成工藝和生產(chǎn)實踐；(2)掌握不同類型聚合機理和不同聚合實施方法的工藝特點，能夠確定聚合反應(yīng)體系、聚合條件、聚合反應(yīng)器和聚合工藝流程；(3)能夠?qū)Ω呔畚锘瘜W組成、分子結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)成本、性能和應(yīng)用領(lǐng)域、使用安全和環(huán)境等因素進行綜合分析和判斷，科學合理設(shè)計高聚物制備方法和工藝，分析和解決實際工程問題；(4)掌握高聚物聚合方法和技術(shù)的發(fā)展趨勢和研究進展，能夠?qū)Ω呔畚镏苽浞椒ê蜕a(chǎn)工藝進行優(yōu)化和改進。在教學內(nèi)容方面既注重基礎(chǔ)知識，又注意引入介紹先進的聚合物制備工程的新理論、新技術(shù)和新方法。以聚合物制備工程的工程觀點為著眼點，以寬專業(yè)為目標，在原有課程體系的基礎(chǔ)上，對課程知識體系進行合理優(yōu)化，根據(jù)本專業(yè)特色，融入聚合反應(yīng)工程、涂料化學、功能高分子材料、感光高分子等以及與聚合物制備工程相關(guān)的生產(chǎn)管理、環(huán)保、安全、法規(guī)等相關(guān)知識，注重課程建設(shè)的綜合性、交叉性、適應(yīng)性。

2構(gòu)建學生中心的教學體系，積極改進教學方法和手段

工程教育認證指導(dǎo)強調(diào)以學生為中心，注重培養(yǎng)學生的工程意識和解決復(fù)雜問題的能力。課堂教學是學生學習知識，提高綜合能力素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)，因此教師在教學實施過程中如何充分發(fā)揮學生的主動積極性，激發(fā)學生的學習興趣，提高學生專業(yè)能力成為一個急需解決的問題。聚合物制備工程是典型的以基礎(chǔ)理論和工程實踐緊密結(jié)合為特征的課程，我們主要采用啟發(fā)式教學、案例式教學和課堂討論的教學方法，根據(jù)課程內(nèi)容靈活運用多媒體課件、視頻及實物等教學手段進行課堂授課，以學生為主體，引導(dǎo)學生進行自主學習。在教學過程中，將高分子化學基礎(chǔ)理論與聚合物實際生產(chǎn)和工業(yè)應(yīng)用例子相結(jié)合，引導(dǎo)學生進行分析和討論，做到“知其然，知其所以然”，啟發(fā)學生運用理論知識解決復(fù)雜問題的能力。如在講解溶液聚合內(nèi)容時，結(jié)合目前環(huán)保對涂料、膠粘劑行業(yè)對有機揮發(fā)物含量(VOC)的限制，要求合成的丙烯酸酯聚合物具有高固體份、低粘度(即分子量足夠低)，而對于電子材料行業(yè)干膜用丙烯酸酯光致抗蝕劑要求分子量足夠高，面對工業(yè)實際問題，要求學生綜合運用學過的理論知識從單體、引發(fā)劑、溶劑、鏈轉(zhuǎn)移劑方面及聚合工藝(溫度、單體滴加方式等)方面綜合考慮調(diào)控聚合物的分子量。另外，結(jié)合自己科研方面了解到國外干膜用丙烯酸酯光致抗蝕劑研究給學生介紹相關(guān)美國專利提出通過控制聚合工藝一釜合成兩種分子量的丙烯酸樹脂的新技術(shù)，通過以上案例介紹，學生表現(xiàn)出濃厚興趣、積極參與課堂討論，甚至課后查閱相關(guān)文獻與老師討論交流。又如在講授乳液聚合成核機理，通常膠束的尺寸為7~10納米，單體液滴的尺寸為幾個微米，因此膠束成為聚合的主要場所；如果控制乳化劑的量抑制膠束的產(chǎn)生，同時采用超聲等分散設(shè)備將單體液滴的尺寸進一步降低到50~500納米范圍，那么聚合的場所主要發(fā)生在哪里呢？學生通過討論得出在這種情況下，單體液滴成為聚合的主要場所(即細乳液聚合機理)。結(jié)合目前細乳液研究進展，單體液滴可以作為納米反應(yīng)器，合成復(fù)合膠體粒子，如將無機納米粒子、聚合物分別分散溶解在單體液滴里，經(jīng)細乳液聚合就可以合成有機無機納米復(fù)合粒子和兩種聚合物雜化的膠體粒子，該方法有效解決了無機納米粒子在聚合物中的分散與相容性難題，以及兩種聚合物不相容、宏觀相分離問題。通過以上案例討論使學生深入理解掌握了乳液、細乳液聚合機理，同時能夠根據(jù)特定要求設(shè)計制備一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)的膠體粒子。此外，聚合物制備工程強調(diào)聚合物合成過程中的聚合穩(wěn)定性和單體轉(zhuǎn)化率，在授課過程中對于本體、溶液聚合中易發(fā)生的“爆聚”及懸浮、乳液聚合過程中的殘渣及殘余單體對于實際工業(yè)的危害必須加以強調(diào)，這些問題不僅影響生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量還涉及到安全、環(huán)保及工人健康問題，使學生充分認識到實際工業(yè)制備聚合物過程中聚合穩(wěn)定性的重要性，培養(yǎng)學生具備較好的工程意識和工程思維?？傊ㄟ^采用啟發(fā)式教學、案例式教學和課堂討論的教學方法，學生不僅較好的掌握了聚合物合成的基本理論、技術(shù)，還能夠根據(jù)要求設(shè)計合成特定結(jié)構(gòu)的高分子聚合物及初步具備分析解決復(fù)雜高分子工程問題的能力。

3質(zhì)量持續(xù)改進

工程教育專業(yè)認證強調(diào)教學質(zhì)量持續(xù)改進，要求建立持續(xù)有效的質(zhì)量改進機制、質(zhì)量監(jiān)控與反饋機制。聚合物制備工程的教學質(zhì)量考核從課程教學環(huán)節(jié)(出勤、課堂提問、小組討論和平時作業(yè)等)、期末考試環(huán)節(jié)(基礎(chǔ)知識、制備工藝和技術(shù)、設(shè)計合成等題型)、學生評價和教學質(zhì)量鑒定(教學指導(dǎo)委員會專家)等多個方面開展，同時實施包含企業(yè)、學校、家長、教師和學生共同參與的質(zhì)量跟蹤管理體系；我們依據(jù)課程具體支撐的畢業(yè)要求指標點進行課程教學目標達成度評價，分析教學目標、任務(wù)是否滿足畢業(yè)要求的達成，根據(jù)分析結(jié)果找出教學任務(wù)的不足之處，并提出持續(xù)改進措施，促進教學質(zhì)量和學生學習效果的持續(xù)提高。

4結(jié)語

在工程教育專業(yè)認證背景下，聚合物制備工程課程強調(diào)以學生為中心、以培養(yǎng)學生工程意識、專業(yè)能力導(dǎo)向和教學質(zhì)量持續(xù)改進三大理念為指導(dǎo)，從課程目標、教學大綱及教學內(nèi)容，教學模式、方法和質(zhì)量改進機制三個方面論述聚合物制備工程課程教學改革，提高學生對聚合物制備工程理論、技術(shù)、工藝和方法知識點的掌握，使學生具有工程意識和思維，能夠運用學習的知識解決復(fù)雜工程問題的能力。

參考文獻

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作者：張勝文 李小杰 東為富 單位：江南大學化學與材料工程學院