工程教育认证下聚合物制备工程教学

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[摘要]工程教育认证主要倡导学生中心、产出导向、持续改进三个基本理念。本文介绍了聚合物制备工程课程的建设与教学改革做法，从教学目标、教学内容，教学方法和手段，持续改进等方面深程度对课程进行改革与实践，积极探索以学生为主体的教学新模式。

[关键词]工程教育认证；聚合物制备工程；课程教学研究

1准确定位培养目标，合理制定课程教学目标和教学内容

工程教育认证专业培养目标是对本专业毕业生在毕业后五年左右能够到达的职业和专业成就的总体描述，毕业要求不仅要符合学校、专业办学定位，还要适应社会经济发展，同时还要兼顾学生可持续发展。江南大学高分子材料与工程专业始创于1997年，可追溯至1960年原无锡轻工业学院的塑料加工专业，1999年招收第一届本科学生，2003年获得学士学位授予权，同年获得材料学硕士点，2006年和2010年分别入选江苏省特色专业和国家特色专业，2012年材料学入选江苏省“十二五”高等学校重点专业，专业根据学校总体办学定位和轻工行业发展对高分子材料与工程专业人才的特殊需求，以涂料科学与技术、功能高分子材料与高分子材料加工为特色方向，将人才培养定位为：培养具有良好思想素质、人文社科素养和职业道德，系统掌握高分子材料与工程专业基础知识与实践技能，具备科学创新思维、不断学习和适应发展的能力，具有安全与环保意识和国际视野，能够在材料、化工、机械等相关领域，从事科学研究、技术开发、工程设计、生产及经营管理等工作的高层次工程技术人才。工程教育专业认证制度在以学生为中心、以产出为导向和质量持续改进三大基本理念指导下，从工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人和团队、沟通、项目管理和终身学习十二个方面开展学生毕业能力达成度的工程教育专业认证。在聚合物制备课程中，重点承担《工程教育认证标准》中的工程知识、问题分析、设计/开发解决方案3项能力的培养，根据毕业要求分解的指标点，在教学大纲中制定了课程支撑的主要教学目标和教学内容：(1)理解高聚物制备工程的基本概念、一般过程和方法，掌握常见高聚物的聚合方法、合成工艺和生产实践；(2)掌握不同类型聚合机理和不同聚合实施方法的工艺特点，能够确定聚合反应体系、聚合条件、聚合反应器和聚合工艺流程；(3)能够对高聚物化学组成、分子结构、生产成本、性能和应用领域、使用安全和环境等因素进行综合分析和判断，科学合理设计高聚物制备方法和工艺，分析和解决实际工程问题；(4)掌握高聚物聚合方法和技术的发展趋势和研究进展，能够对高聚物制备方法和生产工艺进行优化和改进。在教学内容方面既注重基础知识，又注意引入介绍先进的聚合物制备工程的新理论、新技术和新方法。以聚合物制备工程的工程观点为着眼点，以宽专业为目标，在原有课程体系的基础上，对课程知识体系进行合理优化，根据本专业特色，融入聚合反应工程、涂料化学、功能高分子材料、感光高分子等以及与聚合物制备工程相关的生产管理、环保、安全、法规等相关知识，注重课程建设的综合性、交叉性、适应性。

2构建学生中心的教学体系，积极改进教学方法和手段

工程教育认证指导强调以学生为中心，注重培养学生的工程意识和解决复杂问题的能力。课堂教学是学生学习知识，提高综合能力素质的重要环节，因此教师在教学实施过程中如何充分发挥学生的主动积极性，激发学生的学习兴趣，提高学生专业能力成为一个急需解决的问题。聚合物制备工程是典型的以基础理论和工程实践紧密结合为特征的课程，我们主要采用启发式教学、案例式教学和课堂讨论的教学方法，根据课程内容灵活运用多媒体课件、视频及实物等教学手段进行课堂授课，以学生为主体，引导学生进行自主学习。在教学过程中，将高分子化学基础理论与聚合物实际生产和工业应用例子相结合，引导学生进行分析和讨论，做到“知其然，知其所以然”，启发学生运用理论知识解决复杂问题的能力。如在讲解溶液聚合内容时，结合目前环保对涂料、胶粘剂行业对有机挥发物含量(VOC)的限制，要求合成的丙烯酸酯聚合物具有高固体份、低粘度(即分子量足够低)，而对于电子材料行业干膜用丙烯酸酯光致抗蚀剂要求分子量足够高，面对工业实际问题，要求学生综合运用学过的理论知识从单体、引发剂、溶剂、链转移剂方面及聚合工艺(温度、单体滴加方式等)方面综合考虑调控聚合物的分子量。另外，结合自己科研方面了解到国外干膜用丙烯酸酯光致抗蚀剂研究给学生介绍相关美国专利提出通过控制聚合工艺一釜合成两种分子量的丙烯酸树脂的新技术，通过以上案例介绍，学生表现出浓厚兴趣、积极参与课堂讨论，甚至课后查阅相关文献与老师讨论交流。又如在讲授乳液聚合成核机理，通常胶束的尺寸为7~10纳米，单体液滴的尺寸为几个微米，因此胶束成为聚合的主要场所；如果控制乳化剂的量抑制胶束的产生，同时采用超声等分散设备将单体液滴的尺寸进一步降低到50~500纳米范围，那么聚合的场所主要发生在哪里呢？学生通过讨论得出在这种情况下，单体液滴成为聚合的主要场所(即细乳液聚合机理)。结合目前细乳液研究进展，单体液滴可以作为纳米反应器，合成复合胶体粒子，如将无机纳米粒子、聚合物分别分散溶解在单体液滴里，经细乳液聚合就可以合成有机无机纳米复合粒子和两种聚合物杂化的胶体粒子，该方法有效解决了无机纳米粒子在聚合物中的分散与相容性难题，以及两种聚合物不相容、宏观相分离问题。通过以上案例讨论使学生深入理解掌握了乳液、细乳液聚合机理，同时能够根据特定要求设计制备一些复杂结构的胶体粒子。此外，聚合物制备工程强调聚合物合成过程中的聚合稳定性和单体转化率，在授课过程中对于本体、溶液聚合中易发生的“爆聚”及悬浮、乳液聚合过程中的残渣及残余单体对于实际工业的危害必须加以强调，这些问题不仅影响生产、产品质量还涉及到安全、环保及工人健康问题，使学生充分认识到实际工业制备聚合物过程中聚合稳定性的重要性，培养学生具备较好的工程意识和工程思维。总之，通过采用启发式教学、案例式教学和课堂讨论的教学方法，学生不仅较好的掌握了聚合物合成的基本理论、技术，还能够根据要求设计合成特定结构的高分子聚合物及初步具备分析解决复杂高分子工程问题的能力。

3质量持续改进

工程教育专业认证强调教学质量持续改进，要求建立持续有效的质量改进机制、质量监控与反馈机制。聚合物制备工程的教学质量考核从课程教学环节(出勤、课堂提问、小组讨论和平时作业等)、期末考试环节(基础知识、制备工艺和技术、设计合成等题型)、学生评价和教学质量鉴定(教学指导委员会专家)等多个方面开展，同时实施包含企业、学校、家长、教师和学生共同参与的质量跟踪管理体系；我们依据课程具体支撑的毕业要求指标点进行课程教学目标达成度评价，分析教学目标、任务是否满足毕业要求的达成，根据分析结果找出教学任务的不足之处，并提出持续改进措施，促进教学质量和学生学习效果的持续提高。

4结语

在工程教育专业认证背景下，聚合物制备工程课程强调以学生为中心、以培养学生工程意识、专业能力导向和教学质量持续改进三大理念为指导，从课程目标、教学大纲及教学内容，教学模式、方法和质量改进机制三个方面论述聚合物制备工程课程教学改革，提高学生对聚合物制备工程理论、技术、工艺和方法知识点的掌握，使学生具有工程意识和思维，能够运用学习的知识解决复杂工程问题的能力。

参考文献

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[2]樊一阳，易静怡．《华盛顿协议》对我国高等工程教育的启示[J]．2014(8)：45-49．

[3]王孙禺，孔钢城，雷环．华盛顿协育的借鉴意义[J]．高等工程教育研究，2007(1)：10-15．

作者：张胜文 李小杰 东为富 单位：江南大学化学与材料工程学院