高分子材料加工新技術范文

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關鍵詞：高分子材料；成型；控制

0 前言

作為一種實際應用效果良好的材料，高分子材料在近期得到了廣泛的應用。研究高分子材料成型及控制，能夠更好地提升其實踐水平，從而有效保證高分子材料的整體效果。本文從概述高分子材料的相關內容著手本課題的研究。

1 概述

現階段我國在高分子合成材料方面取得了很大的進步，相關行業的生產活動也在不斷發展壯大，高分子材料成型加工技術被運用與汽車等工業生產活動之中。高分子合成材料行業已經發展成為我國的重要經濟類產業，是國民經濟的重要組成部分。由于高分子材料的特性，必須加強對高分子材料的系統性研究，了解高分子材料的成型過程以及控制對策，為高分子材料工業的發展提供依據，是我國科研工作的重要任務。高分子材料成型加工技術屬于一門重要的科學，國內外著名的專家學者都對其予以高度關注，將與化學、物理等方面的專業內容融入到高分子材料成型加工技術中，為研究工作的開展提供科學依據。

2 高分子材料的基本成型方法

2.1 擠出成型

高分子材料的基礎成型是通過螺桿旋轉加壓的方式，不間斷的將已經成型的材料由有機筒擠出來，擠入到機頭中去，熔融物料通過機頭口模成型為與口模形狀相仿的型坯，然后借助相應的牽引工具把成型的材料不斷的在模具中提取出來，并對其進行冷卻處理，進而得到相應的形狀。擠出成型是一項系統性的工程，由入料、塑化、成型以及定性等過程，每個環節都對高分子材料的成型起到關鍵性的作用。

2.2 吹塑成型

吹塑就是通過中空吹塑的方式來實現的，主要是依靠氣體的壓力，來促使處于閉合狀態的熱熔型胚發生鼓脹，進而形成中空制品的技術過程。吹塑成型是高分子材料成型的另一種主要方式，具有發展快、效率高的特點。吹塑成型的主要加工模式是擠出、注塑和拉伸，是目前常用的三種吹塑方法。

2.3 注塑成型

一般情況下，我國高分子材料加工行業普遍采用的成型方法是注塑成型，其面對的生產對象大都是空間感強、立體式的材料形狀，在塑料生產方面具有諸多的優勢，受到了企業的廣泛關注和應用。注塑成型方式應用的范圍相對較廣，成型操作所需時間短、多樣的花色、生產效率高等等優點，是高分子材料成型最具實用性的方法。

3 現階段高分子材料成型技術的優化與創新分析

3.1 聚合物動態反應加工技術及設備

現階段，通過對國內外高分子材料成型技術的研究，大都采用反應加工設備來開展工作，但是，該反應加工設備的原理是在原有的混合、混煉設備上進行完善與優化所生產的產品，其還存在多方面的問題，處于不成熟階段，傳熱、混煉過程等都是其中的典型問題。另一方面，設備引進和使用投資大、能耗高，噪音污染嚴重、密封困難。

利用聚合物動態反應加工技術及設備來創新與優化高分子材料成型加工工作，相較于傳統的技術有了很大的進步，加工原理以及設備的組成都有所不同。此種技術的應用，其核心內容是將電磁場條件下的機械振動廠投入到高分子材料的機頭擠出操作中，能夠實現對化學反應、生成物的聚合結構、制品的各項變化等的控制，起到了良好的應用效果。

3.2 新材料制備新技術

信息與科學技術的不斷發展，在各個領域都得到了廣泛的應用，為了優化和升級高分子材料成型加工技術，可將信息存儲光盤應用到加工技術中，利用盤基來直接實現反應成型技術的構建，整個成型技術形成動態式、鏈條式的操作流程，樹脂的生產與加工、儲備與運送，再到盤基的成型，探索出酯交換的鏈條式生產與加工技術，能有效控制能源的使用率、提高成品的質量。

新材料制備新技術的出現，為高分子材料加工行業的發展提供了發展契機，動態全硫化制備技術也是其中的代表，是我國科學技術不斷發展的重要體現，新技術的應用與振動力場具有密切的聯系，可以更為直觀有效的控制硫化的整個過程，能很好的應對硫化過程中所遇到與相態有關的反轉類問題。針對此項技術，科學家應致力于研究與技術相匹配的更具全面化的設備，為我國高分子材料加工水平提供技術支撐。

4 高分子材料在成型過程中的控制

近年來，我國由于綜合國力的提升，在科學領域取得了一項又一項矚目的成績，其中高分子材料在成型過程中的控制是研究的主要課題之一。高分子材料在一定條件下極易發生結構上變化，溫度、外力等都是影響高分子材料所形成的聚合物的結構與形態，同時在外部條件的影響下，高分子材料還會發生聚集形態上的變化，一系列的問題都是現階段科學家研究的主要問題。通過不斷的研究，科學家得出了一系列的成果，實現對新型高分子材料的開發，形成了多元化的高分子材料群體，并投入實際的應用之中，促進了高分子材料工業的發展。通過研究，科學家發現，大部分聚合物多相體系存在不相溶的現象，制約著成型過程中的控制工作，為了改善此類情況，可以適當的融入第三組分。在聚合物生產與加工的過程中，所研制出的產品會處于溫度不穩定的環境中，由于制品極易受到溫度的影響而發生形態和結構上的變化，進而影響其性能，應加強對制品溫度的控制。由于制品的溫度會隨著時間推移為發生動態上的變化，可見，了解在非等溫場條件下，聚合物、共混物制品溫度與時間的變化關系是非常關鍵的，并對變化的規律進行總結，可為成型過程中的形態結構控制提供依據。

5 結語

本文以高分子材料成型方法和控制進行了具體性的分析，我們可以發現，高分子材料的多項優勢決定了其在實踐中的應用地位，有關人員應該從其客觀實際需求出發，充分利用自身有利條件，研究制定最為符合實際的成型及控制實施方案。

參考文獻：

[1]楊帆.淺析高分子材料成型加工技術[J].應用科學，2011（08）：66-68.

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【摘要】構建適應經濟發展方式轉變和產業結構調整要求的現代職業教育體系，必須探討“中高本銜接”高級技術型人才培養模式。本文以高分子專業（廣東省中高銜接的試點專業）為例，探討 “3+2”中高職教育“寬口徑銜接”的人才培養模式，及高職本科“對口銜接”的人才培養模式，為滿足區域產業需求，促進產業升級培養高級技術型專業人才。

【關鍵詞】 中高職“寬口徑銜接”模式、高職本科“對口銜接”模式、高分子專業

【中圖分類號】G640 【文獻標識碼】

[作者簡介]吳麗旋（1965- ），女，廣東人惠州人，廣東輕工職業技術學院，副教授，碩士，研究方向為高分子材料加工技術和職業教育；王玫瑰（1965- ），女，廣東省汕頭人，廣東輕工職業技術學院副院長，教授，碩士，研究方向為高分子材料加工技術和職業教育

[課題項目]本文系廣東省高等教育教學改革工程項目“高職教育高分子材料加工技術專業標準與課程標準的建設與實踐研究”的階段性研究成果。（課題編號：gzzd2011016，課題主持人：王玫瑰）

中圖分類號： G712， 文獻標識碼： A

一、 中高職、本科教育銜接的現狀分析

（一）廣東省中高職招生方面銜接現狀

到2009 年底，廣東省中職畢業生升學的途徑主要有兩條：一是3+X 考試，與高考相似，為中職畢業生專門設置。1995年由廣東省統一組織單獨命題考試， 實行“3+1” 考試模式，“3” 為語文、數學、英語三科， “1” 為專業技能課程。從1998開始，普通高等院校高職班面向中等職業學校的招生考試由原來的“3+1” 改為“3+證書”[1] “證書” 為廣東省職業技能證書。 二是成人高考，這是中職畢業生主要選擇的升學方式。

從2010年開始廣東省實施“3+2”中高職教育，到2012年，有32所高職院校與149所中職學校對接， 開展對口自主招生三二分段中高職銜接培養技能型人才招生試點工作[2]。廣東輕工職業技術學院高分子專業作為2012年試點專業，面向廣東省石油化工職業技術學校化工大類專業的中職畢業生，實行自主招生三二分段“寬口徑”專業銜接。

（二）中高職專業設置方面的銜接現狀

廣東省中等職業學校專業設置多為文科、計算機、汽車等辦學要求沒那么高的專業，沒有圍繞產業結構和人才需求的變化設置專業，已不能滿足廣東省經濟建設和社會發展對各級各類人才的需求，實現職業教育更好地服務地區經濟社會發展。廣東省是塑料大省，產值位居全國第一，從業人員超過50萬主要以農民工為主體。由于高分子專業涉及面廣，專業知識有一定的深度，本科院校開設較多；廣東地區有四所高職院校開設了高分子材料加工相關專業；而廣東省中職學校沒有高分子專業，不能適應塑料產業升級的需要。

（三）高職、本科專業設置方面的銜接現狀

雖然廣東省有27 所高職和100 所中職的10個專業大類參與中高銜接三二分段一體化人才培養模式改革試點，但是目前還沒有進行高職、本科一體化人才培養模式；雖然本科院校有設置高分子專業，但是以“學術目的為主”的學科型的本科。2011年第二次修訂的《國際教育標準分類法》將高等教育分為兩個階段，第一階段序數為5，相當于專科、本科和碩士生教育；第二階段序數為6，相當于博士生教育。第一階段又分為理論型5A和實用型、技術型5B。其中5A又分為5A1和5A2，前者按學科分設專業，后者按行業分設專業[3]，見圖1。

第三級教育（中學后教育）

圖1 國際教育標準分類法

參照該分類框架，我國大部分研究者將5A和5B分別對應普通高等教育和高等職業教育。一般而言，5A1系列的高校在我國被認為包括“985”大學、部分“211”大學， 5A2則包括一部分“211”大學以及大量地方本科大學，人才規格由高到低有碩士、本科和專科；5B則是指高職高專院校，也包括碩士、本科、專科層次院校，但目前我國只有專科層次院校。在我國，研究者和普通大眾通常以人才培養目標和課程內容為標準來區分三類高校：5A1高校培養學術型人才，教學內容一般以純理論知識為主；5A2高校培養技術型人才，教學內容包括理論知識和實踐知識，教學注重理論與實踐的相互轉化；5B高校則培養技能型人才，教學內容包括理論知識和實踐知識，但偏重實踐性技能。毫無疑問，5A1與5B的人才類型界限比較明確，5A2與5B的界限則不太明顯，但基于我國地方大學培養的主要是本科層次人才，而高職高專院校培養的主要是專科層次人才。在普通高等教育系統，很多高校都是按學術型人才模式進行培養，即便是本應定位培養技術型人才的5A2類高校也都有意無意地按學術型人才方向去辦學，導致學術型人才過剩而技術型人才匱乏，高校人才培養與市場需求間極不匹配。

二、 中高職教育“寬口徑”銜接及高職本科“對口銜接”的必要性（一）能夠滿足區域產業需求，促進產業升級

隨著廣東省“三促進一保持以及產業和勞動力雙轉移戰略的實施，對人才結構和素質也產生了新的需求。與社會經濟發展聯系密切的廣東職業教育迎來前所未有的機遇和考驗，實現中高本教育的有效銜接成為一個亟待解決的問題。國家推進中高等職業教育管理體制改革的國家的利好政策推動了中高職的銜接，在政策支持下，廣東省職業教育得到快速發展，中高職銜接也幾經波折并逐漸優化。廣東省是塑料大省，從業人員超過50萬主要以農民工為主體，初、中級層次人員嚴重缺失，亟需進一步提升從業人員技能水平，由于高分子專業涉及面廣，專業知識有一定的深度，本科院校開設較多；廣東地區有四所高職院校開設了高分子材料加工相關專業；而廣東省中職學校沒有高分子專業，所以，與廣東省石油化工職業技術學校化工類專業“3+2”合作，通過中職學校招生，實行“寬口徑”專業銜接。

高分子材料加工技術相關產業是廣東省支柱產業，廣東省“十二五”優先發展產業LED、新材料技術、航空航天、新能源汽車、生物制藥等產業與高分子材料加工相關，又由于高分子加工專業涵蓋了化工、機電、控制及高分子材料等相關專業知識，具有一定的寬泛性和專精要求，培養目標的定位要隨著相關產業的發展不斷更新。從廣東省的人才培養來看，開設有高分子相關專業的本科院校偏重于科研，實訓時間及條件嚴重不足，對加工生產線缺乏總體認識；而高職院校由于學制短了一年，在基礎理論方面和思維提升鍛煉方面存在不足，工作中自主創新能力和自我提升空間不足。因此，目前的教育培養的人才出現了“本科的學生深入不下去，高職學生提升不上來”的尷尬局面，使技術型人才匱乏；教育發展的規律及生產力發展都要求雙方改革目前的人才培養模式，實施資源互補，專業“對口銜接”協同培養新型高級技術型人才。

（二）發揮中高本教育資源效益，構建廣東特色現代職業教育體系

廣東省2012 年度教育工作會議提出，今年廣東將進一步構建適應經濟發展方式轉變和產業結構調整要求，中高等職業教育縱向銜接、職業學歷教育和職業培訓橫向貫通的現代職業教育體系。中高打通以后，從職業教育整體發展的角度出發，以國家職業標準為依據，構建專業課程新體系，實現專業課程內容和職業標準對接。面向廣東省石油化工職業技術學校等中職學校化工大類的中職畢業生，實行自主招生三二分段試點，打通中職學生繼續深造的通道，探索中高銜接培養應用型人才新路子，構建廣東特色現代職業教育體系，增強職業教育吸引力和實現職業教育優秀人才梯隊建設。

本科院校具有雄厚的學科優勢及師資等資源，高職院院校具有豐富的校企合作等資源。根據國家、省教育規劃改革文件精神，選擇石油化工特色院校廣東石油化工學院的高分子材料與工程專業合作，協同培養高分子材料與工程專業高級技術型人才，既符合教育改革的大方向要求，在獲得政策支持的基礎上也充分發揮了兩種類型院校的資源優勢，實現資源共享，為打造新型辦學模式、最終實現培養高質量的高級技術型人才的目標提供有效途徑與措施。探索高職、應用本科對口銜接，培養高級技術型人才新路子，構建廣東特色現代職業教育體系，增強職業教育吸引力和實現職業教育優秀人才梯隊建設。

三、 中高職教育“寬口徑”銜接及高職本科“對口銜接”的可行性

1.國家推進中高等職業教育管理體制改革為“中高本”銜接提供了契機

2011年教育部出臺了《關于推進中等和高等職業教育協調發展的指導意見》政策推動了中高職的銜接，廣東省教育廳以“通知”或者“意見”的形式，也出臺了一系列中高銜接執行條例；2012年廣東省出臺《廣東省人民政府辦公廳轉發省教育廳關于以協同創新為引領全面提高我省高等教育質量若干意見的通知》（粵府辦[2012]103號）文件，要求優化高等教育結構，大力發展應用型本科教育和高職高專教育。在政策支持下，廣東省職業教育得到快速發展，廣東中高職銜接漸成體系；高職院校也開始與應用型本科合作，專業對口銜接，協同培養高級技術型人才，充分發揮了兩種類型院校的資源優勢，實現資源共享，打造新型辦學模式。

2.產業結構和人才需求的變化對“中高本銜接”提出了要求

廣東省是塑料大省， 截止2009年，廣東省規模以上企業3796家，中小企業星羅棋布，從業人員超過50萬，年產值2372億元，產值位居全國第一；廣東同時也是高分子材料加工新技術發源地。塑料企業行業調研表明，高分子行業的從業人員涵蓋了初級、中級、高級等幾個層次，初、中級層次人員嚴重缺失，主要以農民工為主體，亟需進一步提升從業人員技能水平。另外，另外，教育部的數據顯示，1997年～2005年，小學一年級新生入學人數持續九年走低，已從2574萬人降低到1694萬人，此后四年，該數據保持在1700萬人左右。高中畢業生的生源逐漸減少，未來高職的主要生源是中職生，中高職如何銜接，研究相應的人才培養方案日顯迫切。

“十二五”時期是廣東省全面建設更高水平小康社會，向基本實現社會主義現代化目標邁進的關鍵時期，是深入實施《珠江三角洲地區改革發展規劃綱要（2008-2020年）》，加快轉變經濟發展方式的攻堅時期。高分子材料加工技術相關產業是廣東省支柱產業，廣東省“十二五”優先發展產業LED、新材料技術、航空航天、新能源汽車、生物制藥等產業與高分子材料加工相關，又由于高分子加工專業涵蓋了化工、機電、控制及高分子材料等相關專業知識，具有一定的寬泛性和專精要求，培養目標的定位要隨著相關產業的發展不斷更新，這要求高校提供大批本科層次的高級技術型人才，因此，通過開展應用型本科院校和高職院校協同培養的改革，形成四年的高級技術型人才培養，滿足廣東省產業結構和人才需求的變化。

3.國家示范性重點專業為“中高本銜接”提供了保障

高分子材料加工技術專業始創于1960年，辦學歷史長，基礎扎實，是國家示范性建設重點專業，通過幾年的努力，形成了一支結構合理、業務水平高、勤奮務實，勇于創新的專兼并舉的教師隊伍；建立了以小型生產為依托，融教學、生產、研究、技能培訓和職業技能鑒定功能“五位一體”的綜合化實訓基地，這些教育資源為“中高本銜接”提供有力保障。

4.職業資格標準實施為“中高本”課程銜接提供了依據

中高本教育銜接模式的核心是課程體系一體化，而中高本一體化課程設計的關鍵是根據產業行業的需求，認真分析職業崗位的要求，按照企業職業分類和職業標準研究技術型人才由初級到高級的職業能力標準和層次結構，構建中職、高職、本科院校整體育人的職業教育人才培養體系，明確區分中、高職、本科培養技術人才的目標差異。[4]由中國輕工業聯合會牽頭，聯合多家高職院校、相關企業，制訂的《塑料制品配料工》、《塑料成型制作工》國家職業標準，已上報勞動部審批，每個工種均分為初級、中級、高級、技師4個等級，為合理構建中高本專業課程標準提供了依據。

四、 中高職教育“寬口徑”銜接人才培養模式的實踐

（一）中高職“寬口徑”專業銜接

根據“3+2”中高職教育銜接模式的一體原則，無論中職教育，還是高職教育，都是為區域經濟或者行業培養高素質高技能型人才，兩所院校的培養目標、課程改革與設置要一體化。專業是中高職銜接的必要條件，只有中高職專業建設規范化，才能促進中高職課程的有效銜接[5]。本案例，選擇廣東輕工職業技術學院高分子專業與廣東省石油化工學校化學工藝專業、石油化工專業進行三二分段“寬口徑”銜接，以期達到優化中職學校布局和專業結構，為經濟發展加力。

（二）“3+2”分段人才培養模式的銜接

人才培養模式的有效合理銜接，是中高等職業教育銜接的源頭，也是確定課程內容的基礎。根據高分子專業教學指導委員會、相關院校的代表到我校參加《材料類專業中高銜接專業標準與課程標準研討會》的研討意見，再結合與中職學校化工大類專業寬口徑銜接的特點，高分子專業三二分段五年制的人才培養模式按2+0.5+0.5+1.5+0.5形式進行，具體見圖1：

圖1高分子專業三二分段五年制的人才培養模式

中職學校公共基礎課、職業基礎課一般安排在第一至第三學期完成，職業技術課與專業綜合實踐課一般安排在第三至第四學期完成，銜接課程安排在第五學期，第六學期頂崗實習。高職學校公共基礎課、職業基礎課一般安排在第七學期完成，職業技術課與專業綜合實踐課一般安排在第八至第期完成，頂崗實習與畢業設計安排在第十學期進行。

五、 高職、本科教育“對口”專業銜接人才培養模式的實踐

圍繞廣東經濟發展方式轉變、產業結構調整、社會發展需求以及雙方辦學現狀等方面，廣東石油化工學院和廣東輕工職業技術學院開展了一系列的調研和論證。廣東石油化工學院現有的“高分子材料與工程”和廣東輕工職業技術學院現有的“高分子材料加工技術專業”具有較強的辦學實力和良好的發展前景，其專業群建設基礎扎實，并可依托雙方的校外實訓基地、廣東輕工職業技術學院現有的省級工程中心（廣東高校高分子材料加工工程技術開發中心）開展高級技術技能型人才培養采用“2+1+1”的“對口銜接”協同培養模式，即：第1～4學期在廣東石油化工學院就讀，主要由廣東石油化工學院教師承擔教學任務；第5～6學期在廣東輕工職業技術學院就讀，主要由廣東輕工職業技術學院教師承擔教學任務；第7～8學期在企業進行頂崗學習，由廣東石油化工學院教師、廣東輕工職業技術學院教師以及企業兼職教師共同承擔教學任務。

參考文獻

（1）謝文靜. 廣東省高職院校達標性考試加開放式招生模式的思考. 高教探索，2008 （4）

（2）賴紅英， 廣東中高職銜接試點再擴大， 中國教育報， 2012-5-15.

（3）方澤強，分類視角下高職本科與應用型本科探略，職業技術教育，2012（13）

（4）呂江毅，劉敏杰，“3+2”中高職教育銜接模式研究，教育與職業，2012（11）

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關鍵詞：高分子材料,；材料成型； 控制技術

中圖分類號： TB324文獻標識碼：A 文章編號：

前言

隨著現代社會科技水平的提高和科技工作者的努力，高分子材料成型技術得到了飛速的發展，在現代化的工業建設中起著越來越重要的作用。下面通過簡要敘述高分子材料成型的基本原理、高分子材料成型過程中的控制。探析高分子材料成型及其控制技術。

1.高分子材料成型的基本原理及問題

通常，在傳統的高分子工業生產中,高分子材料的制備和加工成型是兩個截然不同的工藝過程。制備過程主要是化學過程：單體、催化劑及其他助劑通過反應堆或其他合成反應器生成聚合物。聚合反應往往需要幾小時甚至數十小時, 部分聚合反應還需要在高溫、高壓或真空等條件下進行。聚合反應結束后再分離、提純、脫揮和造粒等后處理工序。制備過程流程長、能耗高、環境污染嚴重,增加了制造成本。合成的聚合物再通過加工成型,得到制品。一般采用擠塑、注塑、吹塑或壓延等成型工藝,設備投資大。此外,加工過程中,聚合物需要再次熔融,增加了能耗。高分子材料反應加工是將高分子材料的合成和加工成型融為一體,賦予傳統的加工設備(如螺桿擠出機等)以合成反應器的功能。單體、催化劑及其他助劑或需要進行化學改性的聚合物由擠出機的加料口加入,在擠出機中進行化學反應形成聚合物或經化學改性的新型聚合物。同時,通過在擠出機頭安裝適當的口模,直接得到相應的制品。反應加工具有應周期短(只需幾分到十幾分鐘)、生產連續、無需進行復雜的分離提純和溶劑回收等后處理過程、節約能源和資源、環境污染小等諸多優點。

高分子材料的性能不僅依賴于大分子的化學和鏈結構,而且在很大程度上依賴于材料的形態。聚合物形態主要包括結晶、取向等, 多相聚合物還包括相形態( 如球、片、棒、纖維及共連續相等) 。聚合物制品形態主要是在加工過程中復雜的溫度場與外力場作用下原位形成的。

高分子反應加工分為兩個部分：反應擠出和反應注射成型。目前國內外研究與開發的熱點集中在反應擠出領域。高分子材料的反應擠出通常包括兩個方面：一是將反應單體、對話及核反應助劑直接引入螺桿擠出機,在連續擠出的過程中發生聚合反應,生成聚合物；二是將一種或數種聚合物引入螺桿擠出機, 并在擠出機的適當部位加入反應單體、催化劑或反應助劑, 在連續擠出的過程中,使單體發生均聚或與聚合物共聚,或使聚合物間發生偶聯、接枝、酯交換等反應, 對聚合物進行化學改性或形成新的聚合物。反應加工過程中涉及的化學反應有自由基引發聚合、負( 或正) 離子引發聚合、縮聚、加聚等多種反應類型, 與傳統反應需數小時或十幾小時相比,其反應時間往往只有幾分鐘或幾十分鐘。

高分子材料的合成和制備一般是由幾個化工單元操作組成的,高分子反應加工把多個單元操作熔為一體,有關能量的傳遞和平衡,物料的輸運和平衡問題,與一般單個化工單元操作截然不同。由于反應加工過程中發生的化學反應(聚合)多為放熱反應,傳統聚合過程是利用溶劑和緩慢反應解決傳熱與傳質問題的,而在聚合反應加工過程中,物料的溫度在數分鐘內將達到 400-800℃,若不將反應過程中產生的熱及時的脫除,物料將發生降解和炭化。傳統的加工過程是通過設備給聚合物加熱,而聚合反應加工中是需要快速將聚合生成的熱量通過設備移去,因此,必須從化學工程和工程熱物理學兩個方面開展相應的基礎研究。

高分子材料的物理機械性能、熱性能、加工性能等均取決于其化學結構、分子結構和凝聚態的形態結構,而高分子材料的形態結構則與加工工藝有著密切的關系。

流變學是研究物體流動和變形的科學,高分子材料流變學是其成型加工成制備的理論基礎。伴隨化學反應的高分子材料的流變性質則有其自身的規律和特點。因此, 研究反應加工過程中的化學流變學問題將為反應加工過程的正常進行和反應產物加工成制品提供重要的理論基礎。

2高分子材料成型過程中的控制

一般說來，在六七十年代主要重視的是單一聚合物在通常加工過程中的形態；到了七八十 年代以通常聚合物共混物相形態形成規律以及單一聚合物在特殊加工條件下形態成為主要研究對象；九十 年代以來,主要從控制聚合物形態規律出發, 研究新型聚合物、新型加工過程中聚合物形態形成、發展及調控, 通過新型形態及特殊形態的形成,獲得性能獨特的單一或多相高分分子材料。

我國是自 20 世紀 80 年代以來,對聚合物及其共混物在加工中形態發展和控制給予了高度重視。方向上大體是與國際同步的。近年來,我們國家主要研究內容涉及高分子材料加工過程中形態控制的科學問題,包括高分子在復雜溫度、外力等各種外場作用下聚合物形態結構演化、形成規律以及在溫度、壓力等各種極端狀態下高分子聚集態結構的特點。在已取得的理論成果知道下,開發了多種新型高分子材料,有的產生了良好經濟效益。多數聚合物多相體系不相溶,給共混物加工中形態控制和穩定帶來困難。通常是加入第三組分改善體系的相容性。聚合物加工中制品處于非等溫場中,制品溫度對其形態及性能有很大影響。但在通常聚合物加工中制品溫度控制非常盲目,原因是很難知道不同制品位置溫度隨時間的變化關系。關鍵是要弄清楚聚合物及其共混物在非等溫場作用下制品溫度隨時間變化關系。研究微纖對基體聚合物結晶形態、結構的影響,發現不僅拉伸流動行式成核和纖維成核,而且發現纖維在拉伸流動場作用下輔助成核。將導電離子組裝到微纖中, 使微纖在體系中形成導電三維網絡結構,從而顯著降低體系的導電逾滲值和獨特的 PTC(電阻正溫度效應)和 NTC(電阻負溫度效應)效應。

高分子材料的形態與物理力學性能之間有密不可分的關系,這是高分子材料研究中的一個永恒課題。與其他材料相比, 高分子材料的形態表現出特有的復雜性：高分子鏈有復雜的拓撲結構、共聚構型和剛柔性,可以通過現有的合成方法進行分子設計和結構調整；高分子長鏈結構使得其熔體有粘彈性；高分子的馳豫時間很寬,并在很小的應變作用下出現強烈的非線。

3高分子材料的發展趨勢

高分子材料的高性能化：現有的高分子材料雖已有很高的強度和韌性,某些品種甚至超過鋼鐵,但從理論上推算,還有很大的潛力。另外,為了各方面的應用, 進一步提高耐高溫、耐磨、耐老化等方面的性能是高分子材料發展的重要方向。改善加工成形工藝、共混、復合等方法, 是提高性能的主要途徑。

高分子材料的功能化：高功能化主要是指具有特定作用能力的高分子材料。這種特定作用能力, 即“特定功能”是由于高分子上的基團或分子結構或兩者共同作用的結果。這類高分子材料又稱為功能高分子。例如, 高吸水性材料、光致抗蝕材料、高分子分離膜、高分子催化劑等,都是功能化方面的研究方向。

高分子材科的生物化：生物化是高分子材料發展最快的一個方向。各種醫用高分子就屬于這一范疇。有人認為,除人腦僅 1.5kg 重的大腦外,其他一切器官均可用高分子材料代替。此外, 生命的基礎,細胞、蛋白質、胰島素等也均屬于高分子。生物化于是成為高分子科學的一個最主要發展方向。如合成或模擬天然高分子,使之具有類似的生物活性,代替天然的組織或器官。

結束語

綜上所述，在科技日益進步的今天，我國必須走具有中國特色的發展高分子材料成型加工技術與裝備的道路，把握技術前沿，培育自主知識產權。促進科學研究與產業界的結合，加快成果轉化為生產力的進程，加快我國高分子材料成型加工高新技術及其產業的發展是必由之路。

參考文獻：

[1] 高分子材料的發展方向.國家自然科學基金委員會.高分子材料科學.科學出版社，1994.

[2] 史玉升,李遠才,楊勁松.高分子材料成型工藝[M].化學工業出版社，2006.

篇4

［關鍵詞］高等職業教育 區域經濟 湖南科技職院

［中圖分類號］G710 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1009－5349（2012）06－0184－02

引言

與經濟和社會發展聯系最為緊密的高職教育，應該發揮自身優勢和特色為振興區域經濟服務。湖南高職院校作為湖南高等教育的重要組成部分，只有主動參與市場競爭，培養和提升自身的核心競爭力，才能獲得生存和發展的主動權，才能彰顯其市場競爭能力。本文以區域經濟下的高等職業教育發展為研究對象，選取湖南科技職業學院的具體建設為例，研究高等職業教育應如何建設自身以與區域經濟形成良性互動。

一、高等職業教育與區域經濟的相互關系

（一）區域經濟影響高等職業教育的發展

高等職業教育的辦學規模、發展速度、辦學質量無不受到區域經濟的制約，其發展在很大程度上取決于社會經濟所提供的剩余產品、自由勞動力及其勞動崗位。高等職業教育的硬軟設施都要依靠社會經濟的發展水平，是經濟發展自身的需求。在經濟落后地區，一方面硬件條件無法得到保障，另一方面，經濟落后同樣影響到師資水平、教學質量，影響大眾及相關部門對職業教育的重視和投入。

（二）區域經濟發展要以高等職業教育為持續的推動力

以培養應用型高級技術人才為目標的職業教育，是不斷提高生產力的關鍵力量，為經濟建設開發、儲備大量人力資源，成為經濟騰飛的不竭動力。我國在由為別人打工的制造大國向自我發展的工業大國轉型的過程中，依靠技術的進步帶動國家的發展是必然選擇。實現從勞動力大國向技術強國的跨越，都必須依靠職業教育，培養高級技術人才。

（三）高等職業教育要適應并促進區域經濟的發展

隨著我國經濟產業結構的持續優化升級，一方面出現了一批以高新技術為核心的新興行業，電子、信息、新材料等，另一方面傳統農業、手工業也要求實現現代化的發展模式。出現了由勞動密集型產業向技術密集型的轉化，以此擴大、提高生產力，這些變化都要求大量的高素質人力資源。

二、湖南科技職業學院高分子材料加工技術專業建設

（一）專業建設背景及基礎

湖南擁有中意電器、湖南神塑、時代新材、金德管業、長豐集團等678家塑料加工規模企業。此外，2009年的《湖南省輕工業振興實施規劃》已經將“塑料加工”等五大輕工產業列為重點建設行業。并在2010年，中國第一個輕工業示范產業園——“中國（湖南）輕工產業園”在湖南湘陰奠基，此工業園也已將“塑料加工”列為重點發展產業之一，預計年產值將超過1000億。從國內、省內的行業發展情況分析可知，經濟的發展及人才的缺乏為重點建設高分子材料加工技術專業提供了廣闊的發展空間、產業平臺和就業保障。湖南科技職院高分子材料加工技術專業于1982年開始第一次招生，2009年本專業被評定為湖南省精品專業，2010年本專業教學團隊獲得“省級優秀教學團隊”榮譽稱號，學院目前是湖南省唯一的擁有塑料行業職業技能鑒定資格單位。

（二）深化人才培養模式改革

1.深入調研，適時調整專業人才培養目標、培養方案

以積極適應省內塑料加工產業結構及技術升級需要為基礎，本專業通過對省內部分規模企業的調研，針對省內行業企業人才需求變化，適時調整人才培養目標：立足湖南省塑料產業經濟，培養具備現代塑料注射、擠出加工技術，塑料配混、改性及塑料測試技術，使其掌握基本的塑料二次加工技術，并注重培養學生的企業生產管理及品質控制能力、較強的團隊合作、溝通交流能力，具備一定創新意識、創業能力的高素質、高級技能型專業人才。專業人才培養方案制訂過程如下圖所示。

2.深化“專業+公司”“三年九段、工學交替”人才培養模式的改革

為真正落實人才培養改革方案，更好地提高學生職業能力素質，學院充分利用校內實訓基地的生產性塑料加工設備，將企業建在學校內，成立長沙科創塑料科技有限公司，形成“校中廠”，創造真實職業環境，實現“專業+公司”培養模式。通過在校外實訓車間建立“廠中校”，改革僅僅依托校企聯盟，進一步深化工學結合、工學交替的人才培養模式，逐步實施“三年九段”教學模式，完善“三年九段”教學管理體制。通過廠中校、校中廠，實現教師與企業內部領導地共同管理，實現技術開發與教學的雙向互動。“三年九段、工學交替”人才培養模式如下圖所示。

3.以職業核心能力為導向，構建知識、能力、素質遞進的專業模塊化課程體系

由于職業能力是一個由基本素質能力專業基礎能力專業核心能力職業綜合能力逐步形成的過程，所以在兼顧學生職業能力的拓展與終身發展能力的基礎上，將工作崗位所需各項能力歸納為基本素質能力、專業基礎能力、專業核心能力與職業綜合能力，對課程體系進行整合與規劃，建構以職業核心能力為導向，校企合作開發的，基于學生認知規律與職業發展規律、能力遞進的課程體系和模塊化專業課程。知識、能力與素質遞進模塊化課程體系如下圖。

三、結語

區域經濟背景下的高等職業教育的發展建設，主要是以專業建設為核心，以辦學體制、人才培養模式、課程體系、質量監督體系、教師團隊等方面為重點建設，既能滿足社會崗位需要，又能實現勞動者價值的特色專業，使教育與經濟更好地實現良性互動。而在發展高職教育建設的過程中社會各界對職業教育整體認識不足、相關部門缺乏投入等，高等職業教育的基礎能力需大力加強，發展面臨諸多困難。這些問題亦當引起我們的重視，使我們在學習、工作中不斷地發現解決問題，使我們所做的理論研究不至于淪為紙上談兵，而真正為現實服務。

【參考文獻】

[1]馬樹超.積極探索校企的新模式[J].求是雜志,2006(5):

62-65.

[2]顧建軍.試論職業教育課程改革的理念轉變[J].教育與職業,2006(4):34-37.

[3]秩尚,郭齊家,余博主編.中華人民共和國職業教育法實務全書[M].北京:北京廣播學院出版社,1996(6):453.

篇5

關鍵詞：工程碩士；材料工程；培養模式

中圖分類號：G643 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）01-0274-02

一、現有專業學位工程碩士研究生培養存在的問題

全日制專業學位碩士研究生培養的目標是以企業需求和職業崗位為導向，培養具有掌握扎實的理論基礎和系統的本學科專業知識，具有綜合運用能力的研究生[1，2]。應突出研究生畢業后能夠從事某一類專業或某種具體職業崗位所需要的職業知識和職業技能的職業特點。事實上，西部院校受傳統教育觀念、師資結構和學術研究生培養模式的影響，專業學位研究生教育基本沿襲了學術性學位研究生教育的培養模式，和東部等先進院校相比，更沒有很好地體現出自身的培養目標和特點。例如，在人才培養方案、課程體系和課程設置、教學學時、教學大綱等方面基本和學術研究生的相同或類似，使得學生從事工程實踐的時間較短，學生的工程技術能力沒有得到充分有效的培育和錘煉，導致專業學位工程碩士研究生教育成為帶著“學術化”影子的培養模式，使得專業學位研究生培養模式重點不明晰[3，4]，在很大程度上制約了研究生培養的質量。因此，為了培養掌握扎實的基礎理論和寬廣的專業知識，具有較強的解決實際問題的能力，能夠承擔專業技術或管理工作，具有良好的職業素養的高層次應用型專門人才，迫切需要培養單位對專業學位碩士研究生的培養模式進行探索與實踐。

二、提高材料工程專業學位研究生培養質量的措施

（一）優化人才培養方案，加強課程體系建設

專業學位碩士研究生的人才培養方案應更加突出行業、企事業單位的職業性質和特點的要求[5]。按照行業特點或職業需要優化人才培養方案，構建課程體系。在課程設置中盡可能體現出與學術型碩士研究生的區別，在課程設置上突出實用化、工程化、技術化和職業化特點，改變課程設置僵化、強調統一、靈活性差等缺點。

1.課程體系的構建要打破原有全日制學術型研究生課程體系的框框，在重視基礎理論能力培養的同時，要適度增加通用型理論課程模塊，即“大學科、大平臺”課程。材料工程專業學位研究生應掌握各種材料的制備技術、材料的各種分析手段和表征方法，以及工程技術與實踐能力。因此，作為專業學位課，我們設置了《材料工程案例分析》、《材料制備技術》和《材料現代分析方法》三門課程。其中，《材料工程案例分析》是一門綜合性工程技術性很強的課程，內容涉及金屬材料、無機材料、高分子材料以及復合材料在實際工程應用中的特點及技術指標要求，例如金屬材料的失效原因分析及采取的措施；電子陶瓷材料在高溫燒結時顏色變黑的原因；鈦酸鋇本應為絕緣材料，但添加稀土元素變為半導體材料；等等。與其他基礎課程相比，與企業生產實踐的聯系更為密切，重點在于培養學生分析和解決實際工程技術問題的能力。《材料制備技術》涉及各種材料的制備原理、制備方法與應用特點，是材料工程研究生必須掌握和了解的基礎理論知識。《材料現代分析方法》是一門重要的工具課，既涉及到基礎理論知識，又側重于方法的具體實踐應用，是必須掌握的專業學位課程。其內容包括X-射線衍射、掃描電鏡、透射電鏡、能譜分析、光電子能譜、原子力顯微鏡、差熱分析、紅外光譜、核磁共振、激光粒度分析、比表面測試等各種表征和分析測試方法。這些核心課程的設立將奠定專業學位研究生解決實際工程和技術問題的理論基礎。

2.根據培養方向不同，靈活設置研究生課程模塊，即“小方向”課程。例如，根據材料工程方向發展的特點和結合材料學院的科研基礎，材料工程專業碩士研究生的培養方向主要有材料加工成型與模具設計、電子功能材料與器件、新能源材料與電源技術、高分子材料合成與改性等四個方向。在這四個方向上可靈活設置專業方向模塊課程，即每個方向設置兩門任選課程。材料加工成型與模具設計方向主要課程有《材料成型技術與模具》和《材料表面工程技術》，電子功能材料與器件方向主要有《先進無機材料與物理性能》和《光電轉換材料與器件》，新能源材料與電源技術方向主要有《電化學原理及測試技術》和《新型能源材料》，高分子材料合成與改性方向主要有《高分子材料選論》和《有機波譜分析》。按不同的培養方向靈活設置研究生課程，可為專業學位研究生提供更大的自主選擇性，有利于培養其職業素養，提高學習效率。

3.除了專業學位課和選修課外，為了提高研究生的解決實際工程和技術問題的能力，強化專業實踐能力，作為必修課程，設置了《材料科學與工程實驗》和《專業實踐》這兩門課程，以更好地凸顯專業學位研究生職業取向和過硬的專業實踐的特色。同時，還設置了學術講座、知識產權、信息檢索、技術經濟分析等課程，以期全面培養專業學位研究生的信息獲取能力和企業技術管理等能力。

總之，課程設置要聯系企業實際需求，考慮專業學位碩士研究生學習工作和研究背景等實際因素，根據企業技術創新的需求，整合教學資源，開發出一套以因材施教、體現學科前沿和實踐性的專業學位研究生課程體系，不斷提高研究生解決實際技術問題的科研攻關能力。比如，在材料工程專業學位碩士研究生的培養過程中，我們讓研究生學習典型的數據處理軟件Origin和CAD、ProE等工程制圖軟件，而該類實用工程軟件的學習無疑將提高專業學位研究生的實踐技能。

（二）加強師資隊伍建設

專業學位研究生的碩士論文選題應來自于企業和科研課題，工程背景明確，應用性強。因此，專業碩士研究生導師要求雙導師制。一位是校內的導師，另一位是企業導師。學校導師主要負責研究生的課程學習、開題報告、學位論文理論部分的指導等；企業導師負責專業學位研究生的選題、工作安排、專業實踐能力的培養、學位論文實踐部分的指導等。學校、企業導師要共同制定研究生培養方案，從而保證專業學位研究生培養的質量。在實際操作中，要注意以下問題：

1.在導師遴選上，既要對導師的學歷、職稱、科研成果等進行量化評定，又要從工程實踐經驗、基礎理論和指導能力及精力等方面對導師進行全方位綜合測評。只有達到要求的校內外導師才有資格被聘為專業學位研究生導師。此外，要弱化對導師學歷的要求，強化對導師工程實踐能力和專業技術能力的要求。

2.加強專業學位研究生導師素質建設。隨著專業學位碩士生規模的不斷擴大，現有校內導師有相當數量是從學校到學校的年輕導師，他們雖然學歷高，但大多缺乏實際工程經驗。為此我們有計劃地選派年輕教師到設計院、高新技術企業去掛職鍛煉。同時，通過承擔企業的橫向研究，使年輕教師了解工程實際，參加企業的產品開發、設計、技術改造以及企業的運行、營銷和管理，從而了解企業的需求。同時，在穩定現有導師資源的同時，我們從企業聘請或引進有工程技術背景的技術人員和專家作為專任的專業學位研究生指導教師，根據學科方向相近或相似的原則，成立3～5人由校內和校外導師組成的導師指導團隊，這樣可有效發揮各自導師的作用。

3.聘請企業專家擔任相關課程任課教師。例如，《材料工程案例分析》這門學位課，可以聘請行業技術專家以專題講座形式講授新技術、新工藝和新設備，分析企業面臨的技術難題或企業實際發生的技術難題如何攻關解決等，強化研究生解決實際工程技術問題的意識和能力；加大實踐領域專家承擔專業課程教學的比例，明確實習實踐導師和論文導師的職責。

（三）深化校企合作，建立研究生聯合培養基地

結合專業和行業的特點，選擇條件好的企事業單位、科研院所等共建研究生聯合培養實習實踐基地，強化產學研用人才培養鏈條。材料學院已與行業部門共建實習實踐基地十多個。2012年，桂林電子科技大學材料學院和桂林電器科學研究院有限公司共建了研究生聯合培養基地，該基地被批準為省級研究生聯合培養基地。上級有關部門撥專款用于該基地的建設。材料學院的專業學位研究生可方便地到該基地實習實踐，企業的導師和校內導師組成導師指導團隊共同指導專業學位研究生。同時，聯合培養基地拿出專項資金用于改善研究生的實習實踐條件以及資助專業學位研究生的科研課題。經過實踐發現專業學位研究生的工程實踐能力和職業技能明顯提高。目前已基本形成了培養單位和行業部門良性互動的包括課堂實踐、科研實踐和企業實踐的實踐教學體系。

三、結語

材料工程專業學位碩士研究生具有職業教育的背景，職業知識和職業技能的培養是非常重要的。因此，應不斷地在研究生培養方案、課程體系建設、雙導師隊伍建設、研究生專業實踐基地建設等方面進行探索與實踐，以保障專業學位研究生培養質量的穩步提高。

參考文獻：

[1]吳啟迪.抓住機遇 深化改革 提高質量 積極促進專業學位教育較快發展[J].學位與研究生教育，2006，（5）.

[2]周遠清.積極發展專業學位研究生教育培養更多高層次應用型專門人才[J].學位與研究生教育，2001，（5）.

[3]劉國瑜.論專業學位研究生教育的基本特征及其體現[J].中國高教研究，2005，（11）.

篇6

關鍵詞：材料力學；國內外；新材料

材料力學，也就是研究構成工程器件物質內部受力情況的一門學科。其研究特點是將宏觀的問題放到微觀世界去解決，從而搭建解決材料變形、扭轉等一系列問題。首先，力學知識最先起源于人類對自然現象的觀察和生產勞動過程中的經驗積累。而材料力學的起源如果要追溯則應追溯到古代房屋建筑上去。在古中國的宮殿建筑中，由于那是皇權的象征，所以材料的選用在符合審美的需求的基礎上最重要的是要使材料在預定年限內不會出現斷裂。只是很可惜，在古中國沒有形成一套完整的系統。而在西方世界的意大利，意大利科學家為了解決建筑船舶和水閘所需要的梁的尺寸問題，進行了一系列實驗，并于1638年提出梁的強度計算公式。但是受到材料力學的發展限制，他所得到的答案并不完全正確。后來英國科學家胡克發表了重要的胡克定律，這才奠定了材料力學的基礎。自從18世紀起，材料力學才開始沿著科學的方向發展。

一、材料力學在國內外的發展

新材料是指新出現或正在發展中的、具有傳統材料所不具有的優異性能的材料。它主要包括電子信息、光電、超導材料；生物功能材料；能源材料和生態環境材料；高性能陶瓷材料及新型工程塑料；粉體、納米、微孔材料和高純金屬及高純材料；表面技術與涂層和薄膜材料；復合材料；智能材料；新結構功能助劑材料、優異性能的新型結構材料等。新材料產業包括新材料及其相關產品和技術裝備。與傳統材料相比，新材料產業技術高度密集、更新換代快、研究與開發投入高、保密性強、產品的附加值高、生產與市場具有強烈的國際性、產品的質量與特定性能在市場中具有決定作用。新材料的應用范圍非常廣泛，發展前景十分廣闊，其研發水平及產業化規模已成為衡量一個國家經濟發展、科技進步和國防實力的重要標志。

二、在國內外的發展

綜觀全世界，新材料產業已經滲透到國民經濟、國防建設和社會生活的各個領域，支撐著一大批高新技術產業的發展，對國民經濟的發展具有舉足輕重的作用，成為各個國家搶占未來經濟發展制高點的重要領域。主要發達國家都十分重視新材料產業投入和發展。

1.美國政府在1991至1995年的《國家關鍵技術報告》中就將材料科學與技術列為重要的研究領域。自1996年以后，該計劃的制定方式有所變化，由DARPA（國防高級研究計劃局）提出年度修改方案交國會審議，近年有關材料的立項列入到《國防領域的研究、開發、實驗及評估計劃》中的61101E子項（國防研究科學，該子項包括信息科學、電子科學和材料科學三大領域）和62712E（材料與電子技術，該子項包括材料加工技術、微電子器件技術、低溫電子器件技術和軍用醫療與損傷技術四個領域）中，主要預算合計為15億美元左右。在新材料的單項方面，美國2000年制定的國家納米技術計劃被列為第一優先科技發展計劃。

2.德國自1994年就啟動了跨世紀國家級新材料研究計劃，實施周期為1994―2003年。該計劃目標是通過產品創新和技術創新，在新材料制造裝備、加工和應用三個方面確保德國的國際領先地位；進入21世紀后，德國在9大重點發展領域均將新材料列為首位，通過開發新材料以確保資源和環境；德國還將納米技術列為科研創新的戰略領域。3、日本一直十分重視材料技術的發展，把開發新材料列為國家高新技術的第二大目標，認為新材料技術是推動21世紀創新和社會繁榮的主導力量。在日本新的5年“科學技術基本計劃”，重點發展的材料技術包括：分析和控制微粒、分子、原子、電子等微觀結構技術；高純化和功能組合技術；功能性結構材料技術；使材料具有特殊功能的表面處理技術；應用計算機設計和制造材料的技術等。

二、新材料的應用和成就

1.促進了一批新材料產業的形成和發展，初步形成了完整的新材料體系一是在電子信息材料領域形成了直徑200毫米（8英寸）硅單晶拋光片、純鎵和高純鎵、水平砷化鎵晶片等半導體材料產業，以及新型超長余輝發光材料和制品、氮化鎵基高度發光材料與發光器件、彩色終端顯示用熒光粉、納米級摻稀土基因――氧化硅玻璃復合光放大功能材料、偏光片彩色感光材料等顯示發光材料產業；二是在電池和電池材料方面形成了包括鋰離子電池、方型鋰離子電池、鋰離子電池極板材料、鋰離子電池用六氟磷酸鋰、鎳氫動力電池正極新材料、動力電池儲能材料等在內的完整產業鏈； 三是在稀土永磁材料的研究開發與應用上，發明了在國際上處于領先水平的釹鐵氮新型永磁材料；四是在稀土提取及相關產品方面形成了我國的特色產業，如高純稀土金屬鈰、釷、高純氧化銪、重稀土金屬、稀土復合氧化物燃燒催化劑等；五是在新型高分子材料方面形成了改性MC尼龍管材和管件、特種工程塑料聚醚酮樹脂、光盤級聚碳酸酯、特性氨綸纖維、高分子功能材料熱縮細管與母排保護套管等產品系列。

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關鍵詞：3D打印；CAD；模具制作；模具修改的新方法

1 問題的提出

伴隨生產制造業的發展，模具的需求量越來越大，但模具的生產制造過程過長一直沒有得到很好地解決。而3D打印恰巧是一種快速成型技術，恰具有快速、高效、便捷等特點。它是伴隨著現代CAD/CAM技術 、分層制造、機械工程、激光、計算機數控、精密伺服驅動以及新材料等多方面技術突破的基礎上集成發展起來的。3D打印可以在醫療、建筑、制造等多行業發揮重要作用，有人說3D打印技術是一項革命性的技術，因為3D打印技術配合三維建模軟件可以大大提高模具的生產效率、縮短模具制造的生產周期和降低資源損耗。

1.1 3D打印的原理

生活中普通的打印是對將墨水印在承印物上，而3D打印是一種立體打印技術，根據美國材料與試驗協會（ASTM）2009年成立的3D打印技術委員會公布的定義，3D打印是一種與傳統的材料加工方法截然相反，它是基于三維CAD模型數據，通過增加材料逐層制造的方式制造模型。就像將一層層材料用粘黏劑粘起來一樣，不過其制作材料和粘黏劑都是特殊的材料，他的材料能夠液化、粉化、成絲或其它多種形態，打印時又能快速的硬化。現在多采用金屬、塑料和陶瓷等特殊處理的材料。其采用直接制造的模型是通過計算機模擬軟件建立與物理實體模型一致的三維數字模型，打印機使用一些特定的材料對材料的層疊，形成所需的模型。

1.2 打印制造過程

1.2.1 建立三維模型

首先通過對產品的可行性分析，確定產品的工藝方案，并對模型做出初步的設計。瓶子由瓶身、瓶肩和瓶身以及瓶底組成。以三維軟件建立圖形時先從瓶口開始，建立立體的三維實際模型。然后在實際模具中去除改瓶身的形狀的部分，即可所得制造該形狀瓶子的簡易模具。

首先建立模具的三維模型。3D模具是基于計算機建模軟件的技術生成的，可以通過SolidWorks、UG NX、AutoCAD、Pro/Engineer等三維建模軟件進行3D模具設計，solidwords功能強大，簡單易學但是組件繁多，軟件較大。UG主要適合于大型的汽車、飛機廠建立復雜的數模，對曲面渲染較好，Pro/Engineer主要適合于快速建立較為簡單的數模。AutoCAD可用于二維和三維圖像的繪制，應用領域廣泛。在這里我們使用AutoCAD建立有一個高130mm，底面直徑60mm，瓶口直徑20mm的簡易吹塑模型。下面是簡單的步驟：

（1）打開AutoCAD ，新建文件，從瓶口開始建立，在命令欄輸入命令pline選擇多段線工具（或菜單欄-繪圖-多段線[P]），隨機選擇一點，建立塑料瓶基本圖形。輸入下列括號內的命令：

首先建立瓶口（@10，0）、（@0，-10）

然后建立瓶口的曲面 （a） 、（@10，-10）、 （a）、 （@10，-10）

最后完成整個曲面 （0，120）、（c）

對該圖形進行“旋轉”360度。輸入命令（revolve）、（360）以左側為軸建立飲料瓶實體。

（2）建立一個高長寬為140、70、70（mm）的長方體。輸入命令（box）任選一點，輸入（70，140，70），建立長方形。

（3）通過輸入（3dmove）三維移動（3drotate）三維旋轉等命令將飲料瓶放入長方體內。

（4）使用差集。選擇對象為長方體，減去對象為建立的飲料瓶。輸入（SUBTRACT），空格，選擇長方形，空格，選擇模型，空格，形成中空的塑料瓶。

（5）輸入命令（slice）選擇該模型，空格，輸入xy，以模型中心為軸心進行剖切。

（6）另存為**.stl文件。建立模型完畢。如圖1所示。

1.2.2 打印三維模具

根據實際情況，采用的打印機型號為MAKERBOT REPLICATOR 2 3D為例進行打印，該打印機選用PLA材料，基本原理是將絲狀的熱熔性材料加熱融化，同時打印噴頭在計算機的控制下，根據截面輪廓信息，將材料選擇性地涂敷在工作臺上，快速冷卻后形成一層截面。一層成型完成后，機器工作臺下降一個高度（即分層厚度）再成型下一層，直至形成整個實體造型。成型材料種類多，成型件強度高、精度高，主要適用于成型小塑料件。

將設計好的3D模型輸入3D打印機，打印機軟件會自動分析模型，將模型根據分辨率進行分割成層，然后根據你的參數設置選擇合適的打印速度形成相應精度的模型，將模型進行打印層疊。3D打印機是3D打印過程的重要一環，也是將它與現階段的模具車間加工修改所不同的一個方面。它是將大型機床簡化并與計算機新技術、新材料復合成的機械制造設備。它可以快速生成模具--將模具打印出來。將模具拿去進行試驗加工，對其中出現的問題進行分析，對相對應的模型進行修改。3D打印技術在本環節實現快速修改的性能。避免對模具進行修模再制造然后再試這樣一個“漫長”過程。

1.2.3 模具生產制造和產品制造

3D模具試驗結果吻合產品要求后，就可以將3D模型傳輸到車間進行生產和裝配，進行大批量的生產。在實際的模型制作過程中，我們使用的可能是一些金屬材料或者陶瓷材料對模型進行打印，打印精度可以設置更高。

2 結束語

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摘　要：北京化工大學通過構建“三層次四模塊”實踐教學體系，形成了一個資源集中、層次清晰和分工明確的分布共享式的全校實驗教學平臺；通過對學生在整個四年學習期間實踐教學進行統籌安排，保證了本科人才實踐創新能力培養的四年不斷線；通過強化教學、科研、生產三者間的良性互動，探索出解決實踐教學難點問題的有效方法；通過開展多層次課外科技活動，取得了明顯成效。

關鍵詞：實踐教學；創新能力

本科人才培養是研究型大學建設過程中的基礎性、戰略性工作，實踐創新能力是本科人才培養質量的關鍵性指標。實踐教學作為創新人才培養中的重要環節，對于提高學生的綜合素質、培養學生的實踐創新能力具有不可替代的重要作用。北京化工大學根據自身特點，以實踐教學改革為切入點和突破口，在創建高水平研究型大學過程中對學生實踐創新能力培養作了積極的探索。

一、轉變觀念專題研討，構建“三層次四模塊”實踐教學體系

重視實踐教學環節是我校的優良傳統。為了貫徹教育部4號文件精神，加強對學生創新精神和實踐能力的培養，建立與研究型大學目標定位相適應的實踐教學體系，學校從轉變觀念入手，早在2001年就召開了實踐教學工作專題會議，對全校實驗與工程實踐教學體系、教學實驗室的改革與建設，以及與之相適應的運行機制的建立等，進行了一系列的專題研討。通過廣泛的討論與研究，進一步鞏固了實踐教學在高校創新人才培養中的重要地位，構建了“三層次四模塊”的實踐教學新體系。“三層次”是指校級基礎課程教學實驗中心、院級學科實驗平臺、系級專業(跨專業)特色方向教學實驗室和實習與創新基地。“四模塊”是指實驗教學模塊、工程基礎訓練模塊、生產過程實踐模塊和素質拓展與社會實踐模塊。該體系的構建遵循以下原則：打破原有實驗室設置和學院、專業及課程、本科生與研究生之間的界限，整個實踐教學形成一個體系，與學生培養目標相一致，在拓寬學生知識面的同時拓寬學生實踐和創新能力的培養。校級基礎課程教學實驗中心在按學生受益面大、對學生科學創新思維與科學創新能力培養中作用較大的公共基礎實驗組建；院級學科(跨學科)平臺按學科或專業大類公共實驗教學要求組建；系級專業(跨專業)特色方向教學實驗室和實習與創新基地按各專業特色實驗和實習要求組建。所有實踐教學工作必須隸屬于一個實踐教學基層單位，不同的實踐教學基層單位原則上不開設相同的實驗項目。實驗室不隸屬于某個教研室，教學實驗不附屬于課程進行設置。至此，學校先后建成了9個校級教學實驗中心、1個校級機械工程訓練中心、5個學科實驗平臺，建設了化工仿真實習基地、高分子材料加工實習基地和污水處理實習基地等1O個校內實習場所以及化工、生物、機械、電子和數學建模等5個創新基地、22個專業實驗室。目前，一個比較科學合理的實踐教學體系已日趨完善，實際效果顯著。我校獲得的國家和北京市精品課程中的有關本科教學實驗全部來自校級教學實驗中心；“大學化學實驗”2005年被評為國家級精品課程；化工教學實驗中心主任楊祖榮教授榮獲第二屆國家教學名師；有3項實踐教學項目獲國家級教學成果獎，有11項實踐教學項目獲得了北京市級教學成果獎。該體系通過對實驗室的總體布局規劃，構建了一個資源集中、層次清晰和分工明確的分布共享式的全校實驗教學平臺，大幅度調整與更新了實驗教學內容，實現了資源共享和整合優化，在時間和空間上擴大了實驗室服務范圍，為學生提供了更多進入實驗室鍛煉的機會，進一步加強了學生實踐和創新能力的培養。

二、實踐教學四年不斷線，全過程提高學生實踐創新能力

實踐教學是創新人才培養過程中貫穿始終、不可缺少的重要組成部分，是培養學生理論聯系實際、提高綜合素質與創新能力的重要手段。學校不斷完善實踐教學體系，拓寬實踐教學范疇，整合實踐教學資源，對學生在整個四年學習期間實踐教學進行統籌安排，通盤考慮，由淺入深、由易到難，形成完整的實踐教學體系，保證了本科人才實踐創新能力培養的四年不斷線。學校首先將“實踐教學四年不斷線”的育人理念通過培養方案與教學計劃落實于學生培養全過程，明確規定理工科學生4年內集中安排的實踐教學環節有實驗、課程設計、金工實習、電子實習、認識實習、生產實習、畢業實習等。共40周，經、管、文、法專業的實踐教學環節均在20周以上。為了給學生提供盡可能多的實踐機會，學校還采取增加教學流動編制政策鼓勵，教師采取多種形式開放實驗室。實驗室開放面向全校本科生，采取了全面開放、定時開放、預約開放等多種多樣的開放形式，保障了實驗時間。實驗內容的開放可以分為：學生選擇指定實驗內容的實驗、學生自立題目或自行設計的實驗、學生參加教師的科研課題、學生自立科研課題的實驗、學生參加有關競賽的實驗(實踐)訓練等。運行模式采用以學生為主體，教師啟發指導的方式。近幾年，由于各實驗室采取了適合各自特點的開放形式，實驗室開放取得了很好的效果。此外，學校還在一年級新生中開設新生研討課，采用小組互動、小組探討的形式，建立基于教師指導下的探索研究學習模式。通過新生研討課，架設起學生與教授之間互動的橋梁，幫助新生盡快適應研究性的學習環境，了解科學研究的基本方法，培養探索、研究和批判的精神。同時為學生創造一個在合作環境下進行探究式學習的機會，激發學生探究未知世界的興趣，訓練交流表達能力，引導學生自主學習。在二、三年級學生中實施大學生科研訓練計劃。在教師指導下，以學生為主體開展初步的科學研究活動。培養學生的科研意識和素養，提高創新能力。促進科研資源為本科人才培養服務，實現本科人才培養與科學研究的有機結合。學校設立了大學生科研訓練基金，每年投入50萬元資助近300個項目。針對四年級學生，學校加大了畢業環節管理力度，對不同科類畢業環節進行分類指導，嚴格選題、中期檢查、評閱、答辯等各個環節的質量標準，提高畢業論文(設計)質量。學校最近幾年建立的化工、生物、機械、電工電子、數學建模等創新基地，為學生在畢業環節前進入實驗室從事科研活動提供了更好的條件，并取得了良好的效果。學校還充分利用北京文化、科技、藝術類活動和大型展覽會多的優勢，為學生提供套票，讓學生參加或參觀有關的展覽會，組織學生參加社會實踐、志愿者服務、素質拓展及掛職鍛煉等活動，增強學生對未來事業發展和社會環境的了解，提高學生思想素質和業務水平，培養學生交流、溝通能力和團隊協作精神，促進學生知識、素質和能力的協調發展。這些各具特色的實踐教育形式，融合了學術培養與認知發展功能，貫通了課內與課外各種教育活動，覆蓋了校內和校外的時空資源，為學生的全面成長提供了廣闊的平臺。

三、產學研相互促進，全方位提高學生實踐創新能力

產學研結合教育是以培養學生實踐創新能力為重點，充分利用學校與企業、科研單位等多種不同的教育

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環境和教育資源以及在人才培養方面的各自優勢，把以課堂傳授知識為主的學校教育與直接獲取實際經驗、實踐能力為主的生產、科研實踐有機結合的教育形式。學校堅持走教學、科研、生產良性互動的道路，依托大化工學科理論基礎厚實和科技成果產業化程度高的優勢，密切學校與企業的合作，強化教學、科研、生產三者間的相互滲透。經過長期的辦學實踐，探索出解決實踐教學難點問題的有效方法，為提高本科生實踐創新能力摸索出一條新路。

學校以科研項目為依托，不斷更新實踐教學內容、實驗方法與手段，不僅為學生實踐能力和創新能力的培養提供了必要條件，而且也派生出一批綜合性、研究型的實驗項目，并且研制出技術含量高的實驗教學儀器設備。例如，擁有“物理化學”和“大學化學實驗”等國家級精品課程的國家級優秀基地(工科基礎課程化學教學基地)，改革原有的四大化學實驗教學模式，構建以培養學生能力為核心的新體系。以化學研究為主線，按照“化合物制備分離成分分析結構鑒定性質測試”來組織實驗教學；從科研課題中提煉形成了11個大學化學綜合與研究性實驗項目，有效地培養了學生的工程實踐能力。

學校利用校辦產業的技術和設備優勢，建立產學研結合的具有學校特色的校內實習基地。2000年，學校在建設國家級大學科技園時就考慮使科技園成為學生的實習園、教師的科研園和高新技術的示范園，真正成為“教學、科研、生產”三結合的實體。目前在大學科技園內建有10個校內實習基地，有效地改善了實習條件，為實踐教學提供了基本保障。例如，高分子材料加工成型實習基地擁有1．8萬平方米的生產基地，該基地引進了以研制開發新型塑料、橡膠制品為主的成套國際先進設備，建立了健全的現代企業管理制度，并根據實踐教學需要，同時建成了可容納200余位師生實習的教學用房和生活用房，為實踐教學提供了優質的服務。另外，學校在建設公共服務設施時，也盡可能考慮實踐教學的需要。例如，在學校建設中水處理站時，兼顧環境工程專業的校內實習需要，增加部分設備和場地，解決了學生校外實習難的問題。

學校以科技服務贏得企業支持，建立了穩定的校外實習基地。學校內部的工程實踐條件無論多好，都不能取代社會、工廠和企業的教育功能。首先，學生在工廠和企業可以深切地感受到大生產的氛圍；其次，學生可以通過企業了解技術、產品、生產、管理和市場的關系；再次，為適應市場競爭，企業需要不斷更新設備、工藝和發展新技術。學生看到的是發展更為迅速的物質形態和管理形態。基于此，學校主動去營造各種機會，建立起校企“雙贏”的合作機制，這是建設實踐教學體系的最佳模式和有效途徑。學校利用科研項目多、成果轉化率高的優勢，積極為校外實習基地所在單位提供科技服務，主動積極地做好工作，爭取建立穩定的長期合作關系，以保證實踐教學的需要。目前學校擁有燕山石化公司、華北制藥集團、大連化學工業公司、西安儀表廠、紅梅企業集團等80多個校外固定實習基地。

四、開展多層次的課外科技活動，學生實踐創新能力見成效

課外科技創新和學科競賽也是實踐教學的一種形式，是實現創新教育的有效載體，對于促進教學和科研相結合，激勵學生的學習積極性，培養大學生的創新能力、協作精神和理論聯系實際能力具有積極意義。我校歷來重視學生課外科技活動的開展，成立了學生課外科技活動指導小組，采取學生獨立立項、參與教師科研、學生導師制、提前進入畢業課題等方式，開展多層次、全方位的課外科技文化活動。其中有“科技學術月”、“科技文化節”、“挑戰杯學生課外科技學術作品競賽”、“數學建模大賽”、“電子設計競賽”、“大學生英語競賽”、“化學實驗競賽”、“物理實驗競賽”、“網頁設計大賽”、“創業設計大賽”、“機械創新設計大賽”、“形象設計大賽”等幾十種競賽活動。“十五”期間，我校學生在公開刊物上發表學術論文累計達280篇；在全國和北京市“挑戰杯”大學生課外科技學術作品競賽中獲得全國二等獎1個、三等獎2個、銅獎1個，獲北京市特等獎1個、一等獎1個、二等獎1個、三等獎17個；數學建模競賽、電子設計競賽中有8個隊獲全國一等獎，10個隊獲全國二等獎，40個隊獲北京市一、二等獎。2002年我校學生在全國高校4448個數學建模參賽隊中獲得最高獎“高教社杯”。

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1光電子技術的發展現狀

1.1國內發展現狀

1995年光電子技術總產值約10億美元，2001年中國光電子產業產值超過800億元，目前繼續高速發展中。近年來，中國光電子技術的研究水平已大體上趨于與國際同步發展的態勢，整機系統以及器件的生產、制造等相關產業如雨后春筍般涌現，并呈現出一定的發展勢頭，我國光電子信息產業鏈基本形成。

近幾年，由于光電子技術研究開發體系的不完整，促使訓練一批高水準的光電子技術研究開發隊伍成為迫在眉睫的任務。二十世紀以來，中國科學院建立了半導體研究機構，武漢郵電科學研究院建立信息發展研究部，中國科學院在長春建立了光學精密研究所，一些大學，如清華大學、吉林大學、天津大學、東南大學、南開大學、華中科技大學等也先后建立了光電子技術研究所，并同時組建起高水平的研究開發隊伍。截止到2016年，各高等院校及研究機構已經在光電子材料、制作技術、器械等方面取得了突破，并有了顯著進展。

1.2國外發展現狀

在國內外光電子產業中，對于光通訊產業來說，在2003年其增長速率跌落到谷底，與此同時，其回升斜率緩慢，但是，光電子技術、光顯示技術以及光存儲技術在各個產業中慢慢顯露頭角，應用范圍越來越廣，在照明裝置及各類信號指示器中，半導體發光二極管取得了極高的使用率，若照這樣發展下去，人類有望在固態照明的新領域開拓出一片綠洲。

光電子產業中，以美國和歐洲的發展為領頭羊，美國和歐洲在光電子產業中的發展決定了整個產業的走向。發達國家早就已經意識到，光電子產業是一個朝陽產業，人類對其認識還尚處在皮毛階段，光電子技術的發展空間廣闊，可以滲透到各行各業并發揮出色。在二十世紀初，發達國家的科學家們就開始進行大量的基礎研究工作。世界光電子技術產業的布局目前由傳統的儀器設備和元器件，向高技術為主的產業技術轉換的趨勢。就目前來說，從技術高新、競爭激烈度和推動作用大致分為：現在技術，如激光和液晶技術；未來技術，如太陽能技術和LED技術。液晶技術又可以細分為顯示屏的尺寸，顯示屏的分辨率及刷新頻率；激光技術里有固體、氣體，輸出功率等指標。不過，LED技術目前只有亮度這一單一技術指標。對于未來技術中的太陽能來說，關鍵之處在于高效的把太陽光線聚集到足夠小的體積內，并且，用高分子材料作大口徑聚焦鏡不單是空間重量問題，也是技術加速降低成本的關鍵。

2光電子技術應用與推廣

近幾年，光電子技術如洪水猛獸，迅猛發展，越來越多的領域意識到其重要性及不可替代性。同時，光電子技術憑借其普適性，不僅在微加工這類基礎工業中發揮出色，更是在微機電系統、系統集成這種精密系統中起到了關鍵作用。特別突出的是，光電子技術在激光產業、LED產業、太陽能產業有著重要的作用。

2.1激光產業

2.1.1科學技術

激光具有很好的相干性、方向性、單色性和高能量密度，正是因為這些特點，在各個學科領域，激光都或多或少有所涉及，并形成了新的學科。如：激光材料加工、激光信息存儲與處理、激光光譜學、激光醫學及生物學、激光印刷、軍用激光技術、激光核聚變及激光化學等，激光的應用在一定程度上促進了這些領域的科學技術進步與發展。

2.1.2國民產業

激光現在我國正逐步成型，其中包括激光音像、激光加工、激光醫療、激光全息及激光印刷設備等，這些產業對我國經濟增長起到了舉足輕重的作用。例如，目前為止生產激光音像設備的企業舉國上下已有400多家，1998年激光產業已逐漸發展成為年產值90億元以上的新興產業。又如，將激光全息技術做一個拓展，應用于裝飾裝修業及全息模壓防偽商標，不僅生活得到了極大的便利，相關國民產業也得到了迅猛的發展。

2.1.3醫療產業

激光醫療技術在醫療衛生方面現已起到不可或缺的作用。對眼科來說，屈光性角膜切除術、虹膜切除術、鞏膜切除等手術均需要激光設備方可實施。激光在醫療診斷方面也效果出色，如激光熒光光譜測量技術被利用于診斷腹內腫瘤，激光多普勒技術用于探測細胞的流動及軌跡。

2.2太陽能產業

2.2.1太陽能發電

二十世紀末，由于各國工業水平的提高，能源的需求量也日漸增加，因此，人類開始進入了能源短缺的時期。能源是否高效，是否清潔成為了能源能否為人類長期使用的先決條件。目前，人類能源供應主要還是以煤炭為主，而煤炭是不可再生資源，消耗殆盡是遲早的事。為此，各大能源科研機構絞盡腦汁想找出新的可替代能源。而太陽能光伏發電不失為一種極好的替代選擇。只要在光伏發電中應用光電子技術，使用得當的話，光伏發電的轉換效率可以得到很大的提高，前景廣闊。太陽能發電的方式通常有兩種，其一是半導體或金屬材料的溫差發電，真空器件中的熱電子和熱電離子發電，堿金屬熱電轉換，以及磁流體發電等；另一種方式是將太陽熱能通過熱機（如汽輪機）帶動發電機發電，與常規熱力發電類似，只不過是其熱能不是來自燃料，而是來自太陽能。

2.3LED產業

2.3.1交通燈

適用于交通管制的信號燈，現已由LED制成。LED信號燈占到整個LED市場的10%。LED主要有以下兩個優點：一是壽命長，由于交通信號燈需要在戶外使用，易損耗，而壽命長的LED燈可以保證使用多年而不需要更換。與交通信號燈易損壞完美的契合。二是節能環保，LED耗電相當低，直流驅動，超低功耗，電光功率轉換接近30%，在相同照明效果條件下比傳統光源節能近80%。

2.3.2景觀燈

在照明領域里，景觀燈占據LED材料應用一席之地，原因是，在光強相同的條件下，它所消耗的電能僅有普通白熾燈的百分之十，相比于一些大功率的射燈、氣體燈，電能的節約效果越發明顯。

3結論

作為時下新興的一門朝陽學科，光電子技術憑借其在能源，材料，基礎技術等方面的杰出表現，成功的被大家公認為最有前途的新技術。若加以有效的發展及應用，必將有效的推動社會科技的進步及經濟的發展

參考文獻

[1]呂晶晶.淺談光電子技術的應用[J].科技資訊，2010（30）：6.

[2]李強.光電子技術及產業發展[J].中國新技術新產品，2008（15）：97.

[3]于靜，車俊鐵，張吉月.太陽能發電技術綜述[J].世界科技研究與發展，2008（01）：56-59.

作者單位

湖北省黃石市第二中學湖北省黃石市435003

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1建立規整的實踐教學體系

天津理工大學材料成型專業的培養目標是以金屬材料、復合材料和高分子材料成型專業技術為重點，以材料成型專業工藝及材料成型專業模具的設計制造為主要方向。要求學生經過四年的專業學習，掌握材料加工成型理論、材料成型專業計算機模擬技術、材料成型專業過程中控制和檢測技術以及成型模具的開發技術。實驗教學不僅能夠提高學生理論聯系實際能力和動手能力，更重要的是提高學生利用所學的專業知識分析問題和解決問題的綜合能力、培養學生創新意識的重要環節。為了保證專業基礎課、專業限選課所設置的實驗課能按教學大綱的要求開出并落實，材料成型專業應該建立有相關功能的專業實驗室，“材料性能測試實驗室”、“材料成型工藝與設備實驗室”、“模具設計與制造綜合實驗室”和“材料成型計算機模擬實驗室”。具體任務分別是:“材料性能測試實驗室”主要使學生在材料科學、材料工藝、材料性能等基礎課學習階段，完成材料基礎力學性能測試和分析，包括拉伸、壓縮、沖擊、磨損、杯突等等;“材料成型工藝與設備實驗室”主要使學生在材料成型專業工藝、成型設備與控制、材料成型專業過程與原理等專業課學習階段，完成不同材料成型專業所涉及的設備參觀演示和成型過程實踐操作;包括“模具設計與制造綜合實驗室”主要使學生在材料成型專業與模具設計、模具CAD/CAM、模具制造等專業課學習階段，完成不同材料成型專業所涉及的模具認識，包括拆裝、測繪、模擬、比較等;“材料成型計算機模擬實驗室”主要使學生在材料成型專業計算機模擬技術、測試技術、控制技術、ANSYS有限元分析等專業課學習階段，完成不同材料成型專業所涉及的工程模擬分析。

2在實踐教學環節開展虛擬制造實驗

基于上述認識，材料成型專業的實驗教學的改革不是坐等之事。使用復雜、價格昂貴材料成型專業設備只有少數學校有條件為學生提供演示機會，而在虛擬實驗中則可以輕而易舉地實現。實踐證明［2－4］，虛擬實驗技術已經在很多學科的教學實踐中得到應用，所以，虛擬實驗技術可以作為材料成型專業實驗教學改革的方向。

2．1虛擬實驗的基本概念和特點

虛擬實驗技術是基于原型專業知識體系，采用虛擬現實技術(Virtua1Reality，VR)在計算機系統實現虛擬實驗環境。實驗者通過計算機界面進行操作控制，可以像在真實的環境中一樣完成各種預定的實驗項目［5］，從而體驗實踐過程。低端的虛擬實驗主要實現樹狀知識的結構，高層則可實現浸入式交互作用，或者實現虛擬制造。與傳統實驗相比虛擬實驗具有以下顯著特點:

(1)先進性:實驗教學是幫助學生驗證專業理

論的正確性和探索未知領域的活動。如果實驗設備落后，反映到材料成型專業的實驗教學上，就是很難使學生在實驗教學環節得到應有的收獲。這就要求必須向學生提供基礎的、流行的、先進的實驗設備。而虛擬實驗充分利用先進的計算機技術來實現、提升和完善材料成型專業所需實驗設備的功能，具備精確性和科學性的同時，還有可操作性。

(2)開放性:通過虛擬實驗系統，學生可以自行建造材料成型專業所需的實驗設備和實驗環境，可實現傳統實驗無法達到的功能。虛擬實驗采用軟硬件結合的方法，學生根據實驗目的選擇復雜系統的材料成型專業設備，按照需要配置功能，從根本上克服在材料、設備、數量上的限制，學生可以在虛擬實驗室根據內容進行驗證、設計、綜合、創新等多種類型的實驗。

(3)實用性:由于虛擬實驗系統所建立的模型具有科學性和準確性，好的虛擬實驗系統的模擬結果和工程實際應該是一致的。在這樣的虛擬現實環境中，學生可以進行各種材料成型專業過程的工藝設計、過程監測、質量評價和結果分析等。

(4)成本低:由于在虛擬實驗室里“儀器設備”由軟件“隨意”實現，所以可在一定程度上解決了因設備缺乏、經費短缺、維護不當等諸多因素對實驗的制約。

2．2材料成型專業虛擬實驗建設思路

目前，虛擬實驗技術的種類也很多［5－8］，天津理工大學材料成型專業的虛擬實驗開發工作包括兩部分:構建多媒體虛擬實驗室平臺和相關課程課件開發。使用Authware軟件構建多媒體虛擬實驗室網絡拓撲示意圖如圖1所示，由于Authware具有容易使用，不用寫程序，編輯環境強，管理機制高效等優點，為非計算機專業的教師使用提供了方便;再搭配由3DMax、Photoshop、Flash等制作動畫的軟件制作的多媒體課件，將會使制作出來的作品達到非常好的效果。在Authware軟件構建的多媒體虛擬實驗平臺上運行的、由3DMax、Photoshop、Flash開發的課件包括以下兩種:

(1)基于靜態演示的虛擬實驗

基于靜態圖像的虛擬實驗是將多個不同距離和不同方位的靜態圖像按照相互關系有機地連接起來，形成空間的整體。觀察時可以任意轉動或改變視點，可以根據真實物體影像采用計算機生成圖像的方式來建立三維模型，具體實例見圖2。靜態圖像對圖像的分辨率、質量、復雜度、真實性的要求都不是很高，不需要特殊的專用設備，在微機上通過相應的“按鈕”即可體驗實驗對象，操縱虛擬的物體。材料成型專業認知虛擬實驗內容見表1。

(2)基于動態交互的虛擬實驗

基于動態交互的虛擬實驗是一種真實和虛擬結合的模式，通過虛擬實驗平臺提供操作、控制、分析、觀察和實驗設置和實驗選擇的虛擬環境，并對真實的實驗環境實施控制，具體實例見圖3。材料成型專業的可用于動態交互虛擬實驗內容見表2。

3虛擬實驗在實驗教學中的重要意義

虛擬實驗技術的應用，首先要求教師要“改變”實驗教學觀念，實驗教師由演示者向指導者、創新者轉換。要求教師善于運用實驗教學策略，鼓勵學生將自主設計、自主探索和實驗探究相結合。學生只有把握先進的學習技能，見多識廣，才能更好地培養自己的實際綜合素質［5－9］。

3．1實驗教學經費的節約

利用虛擬實驗教學系統，可以彌補因為實驗設備、實驗場地、教學經費等方面的不足，豐富實驗資源。例如:虛擬的熱處理實驗，可以避免大量的能源消耗和實驗操作所帶來的危險;虛擬的鋼板軋制工藝實驗，可免除學員操作失誤而造成的材料浪費。虛擬實驗環境可以獲得和真實實驗一樣的感受，豐富了學生感性認識，加深對教學內容的理解。

3．2實驗教學手段多樣化

教師利用虛擬實驗，實現靈活機動的教學。通過虛擬實驗教學，學生可以靈活控制學習時間，不受實驗室開放的影響，不受書本的約束，自主地選擇自己所需的實驗內容。同時，實驗考核也可多樣化。利用虛擬實驗系統，將實驗設備、教學內容(包括理論教學)、教師輔導和學習者的思索、實驗操作等融為一體，克服了實驗教學長期受到課堂限制的因素。教師可以組織各種實時或非實時的分布式教學，回答學生問題。學生可通過自行完成各項實驗內容，提交實驗報告。

3．3實驗內容與技術發展同步化

傳統實驗教學多為驗證性實驗，總是滯后于學科發展。虛擬實驗技術的發展，給實驗教學改革注入了新的活力。不但可以營造一個與技術發展同步的實驗環境，還可以具有適當的超前性。在材料成型虛擬實驗，過程中，可以突破物理上時間和空間的限制。以前因時空限制而無法實現的實驗項目，現在可以通過虛擬技術進行模擬實驗［10］。

3．4虛擬實驗利于學生的興趣和能力培養

在傳統的模具實驗中，由于受到設備缺乏，或數量、精度等等條件限制，在實驗過程中總有一些學生不主動，或袖手旁觀，或不屑一顧。由于虛擬實驗利用多媒體技術來模擬真實實驗過程［10］，使得整個實驗過程具有游戲的特征，可以激發學生濃厚的學習興趣。其次，在虛擬實驗中，整個實驗過程必須個人獨立完成，學生可以很方便地通過改變實驗參數分析不同的實驗結果。有興趣的學生還可以再做或多做，充分調動每個學生的學習興趣。這有利于培養學生的科學意識和創新精神。

3．5從宏觀模擬向微觀模擬轉化

隨著專業學習的深入，以及對新材料、新工藝、新產品、高精度、低成本的現代制造模式的深入了解，可以把虛擬實驗技術的學習上升為虛擬制造技術學習。例如，金屬成型過程中，通過掌握材料成型機理、過程變化，在計算機上實現材料成型過程參數控制，實現最優設計與制造［11］，也就是說通過計算機模擬，一方面要研究和建立微觀組織優化設計的考慮晶粒尺寸大小及分布，再結晶晶粒尺寸、再結晶程度等因素的目標函數，另一方面要研究和優化影響終鍛件力學組織性能的狀態變量和過程變量。適用的優化準則對材料最終的力學性能和微觀組織性能具有重要的影響，通過優化坯料形狀或預成形模具形狀、模具速度使最終鍛件具有良好的尺寸精度、少無飛邊和所期望的微觀組織。

4材料成型專業開展虛擬實驗存在的問題

虛擬實驗作為一門應用技術，雖然已經出現多年，但對天津理工大學材料成型專業而言，還是一個新生事物，在專業教學中開展虛擬實驗還存在以下幾方面的問題:

(1)虛擬實驗技術是一個新生事物，引入教學過程，還沒有引起各方面的足夠重視。

(2)虛擬實驗技術在材料成型專業的應用還很少見報道，所以還缺乏現成的虛擬實驗教學軟件，建立材料成型專業虛擬實驗數據庫的任務很重。

(3)在教學過程中還缺少創新思維，虛擬實驗教學效果還有爭議。