以交通为特色的高分子材料专业建设探索

章家立 陈 凤 史怡伟 王洪林 张润泽

摘要：为培养高分子材料与工程专业的学生的工程能力，开拓轨道交通应用领域，构建以交通为特色的高分子材料专业，探索交通运输领域高分子材料专业人才培养模式。实践证明：改革教学方法多样化、加强实训基地的建设和重视教师的行业段练是提高学生的工程应用能力和创新能力最重要的保证。

关键词：交通；高分子材料；工程应用；人才培养

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）22-0139-02

一、前言

交通拥堵已成为世界主要国家存在的交通主要问题。为解决交通拥堵和提高客运运输能力他们正在寻求新的交通政策和解决办法，其中最重要方法就是发展轨道交通。因为轨道交通具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和用地等特点，主要包括干线铁路、地铁、轻轨、有轨电车等轨道交通系统。预计到2020年，我国城市化水平将超过50%，城市轨道交通累计营业里程将达到7395千米。发展轨道交通，必须要克服车辆的走行性能、轻量化、集电性能、环保、空气力学以及其他诸如改善车内环境、提高乘车舒适度、提高耐候性和耐火性等方面的技术，而车辆的轻量化在解决其他各项技术方面起着至关重要性，高速列车的轻量化必须大量采用高分子材料及复合材料。随着科学技术的不断进步，具有质轻、高强度以及易成型等特点的集结构功能一体化的新型高分子材料，尤其是高分子复合材料越来越多地应用在现代轨道交通领域。

另外，随着轨道交通的发展，尤其是铁路的提速，噪音污染对于人类的威胁也越来越大，甚至危及生命，因此，控制振动、降低噪音已成为急需解决的重大问题。在众多的阻尼防噪材料中，其中以高分子阻尼降噪材料阻尼耗能的作用更为突出。高分子材料阻尼特性一直以来是一项重要的研究课题，同时高阻尼聚合物也是目前发展高性能减震降噪材料的重点发展方向。因为高分子材料具有以下特点：（1）利用其玻璃态转化区的粘性阻尼部分，将机械能或声能部分转变为热能逸散掉，通过阻尼制振降低车厢结构共振区的振动，从而减小车内噪声。（2）利用小分子和极性高聚物之间会形成可逆的氢键，氢键在振动下会不断断裂和形成新键，最终将机械能转化为热能而耗散。（3）将不同的阻尼材料交替层状排列，利用多层杂化材料叠加来有效地拓宽材料的有效阻尼温域，通过控制复合材料的层状结构和数量将可获得更高阻尼值。这些特性是其他材料无法达到的。发展高分子交通材料对于发展交通具有非常重要的应用价值。在当今经济发展的中国，开设具有交通特色的高分子材料专业，培养更多掌握高分子材料的基本知识和应用技术的人才具有划时代的意义。

二、高分子专业特色

作为以交通为特色的一所大学，专业设置必须具有交通的特点。学校在“十三五”规划中，就明显地突出了交通的特色，确立了学校的发展目标，将其定为“以交通为特色，轨道为核心”发展理念，而且强调其他所有的专业建设必须紧紧围绕着这个目标，包括学科建设和人才引进。作为与轨道交通有着非常紧密联系的高分子材料专业更要凸现交通特色。我们在专业建设方面紧紧围绕交通的特色，包括本科的课程设置、学科专业方向和人才引进。在课程设置方面我们更多地注重学生的实际能力的培养，以轨道交通为靶向，为交通运输行业提供掌握高分子材料基础知识和实际应用人才。在学科建设方面首先以高分子材料基础理论建立学科平台，尤其是硕士学位硕士点，目前，该专业有专材料科学与工程和化学两个一级硕士学位硕士点来支撑；其次，按照学校的发展定位凝练学科特色，突出交通，以教授为学科带头人，形成专业团队，在高分子材料与工程专业主要体现在以下几个方面：（1）根据聚合物的流变学原理，利用共混的手段，将两种或多种聚合物进行共混改性，以改善单一高分子材料性能，获得更加广泛的交通应用材料。同时通过改性可获得较窄的玻璃化转变温度，以形成寬温域、宽频率阻尼高分子材料。（2）利用接枝共聚的化学方法，将具有一种较长链段或带有功能基团的单体接枝到聚合物主链上，使聚合物能形成多个侧链或者交联，获得新型功能性交通材料；同时还可以通过改性使侧链与侧链之间产生纠缠，实现阻尼增强的效果。（3）运用复合的方式，选择一种较强的力学强度和较高损耗因子聚合物，通过与一些补强材料或添加第二相粒子，以形成各类具有高性能的复合材料，同时达到应用的需要。（4）利用有机硅独特的结构，其兼备了无机材料与有机材料的性能，即具有表面张力低、粘温系数小、压缩性高、气体渗透性高等基本性质，并具有耐高低温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异特性，制备硅氧键（-Si-O-Si-）为骨架组成的聚硅氧烷。这类材料应用领域不断拓宽，而且形成了化工新材料界独树一帜的重要产品体系。

三、高分子专业培养模式

1.明确交通特色的培养目标。在科技发展的今天，材料已成为三大支柱产业（材料、能源、信息）之一，材料的发展水平已作为评价一个国家综合实力的重要标志。高分子材料与工程是材料科学与工程的一个分支，它在实际生活中得到广泛的应用。另外，高分子材料易于改性，赋予新功能性，这就使得高分子材料的应用进一步拓展。社会更加急需掌握高分子材料与工程理论知识和专业技能的专业人才。作为工科性质的大学，培养具有一定的实际操作能力，能以理论指导实践、应用于实践，服务于地方经济建设的高分子材料与工程专业技术人才是十分重要的责任。而作为交通特色的大学，高分子材料专业人才的培养必须适应当今轨道交通的需求，专业培养模式应该是“强化基础，注重交通，突出创新”。

2.以科学研究强化专业建设内涵。专业建设内涵主要包括课程设置、教材建设和师资队伍等内涵建设。课程体系是实现培养目标最直接的体现，是形成人才知识结构和提高能力的主要来源，是提高人才培养素质的核心，也是教学改革的重点。根据我们高分子专业的培养目标，合理地设置课程，才能高效地促进专业发展，在此，我们按照三个模块来进行选择和设置课程，基础理论模块按照国家教资委的要求设置基础理论课程，选择“十二五”规划或获奖教材，系统传授基础理论课程，在大一和大二上完成基础理论课程，为专业基础理论及专业研究方向提供理论指导；专业基础模块体现高分子专业特色设置课程，选择丰富经验的教师授课，尤其具有专业特长高级职称教师，在高分子专业上传授高分子专业基础课；专业方向模块突出交通特色，发挥专业研究方向的优势让学生有选择性进入不同方向的导师团队，团队的导师必须具有行业经历，尤其在专业方向上进行过专业生产实践，承担过或正在承担企业项目，在校内进行专业方向模块训练，这样可以做到形式不单一，课程内容不重复。在丰富教学内容的同时，又加强了师资队伍的建设。

3.以实践教学促进专业建设。高分子材料与工程专业与大部分工科专业有着相同的特点，重视工程实践，该专业是在大量的科学实验和工程实践基础上发现并总结出来的，运用科学分析方法探索其内在的作用机理，采用数学、物理、化学理论与模型计算归纳形成理论体系，并在理论指导下，将科学研究应用于生产实践，使理论体系进一步得以检验并逐步完善，实际上高分子专业形成过程是经过实践到理论再实践的发展过程。针对这一特点，我们在设置课程的同时有意侧重实践课程教学，尤其是交通特色的高分子材料实践教学，培养学生在交通领域具有创新意识、創新能力和实践能力。

高分子专业教学实践分为校内和校外实践。在校内主要包括专业基础实验教学、专业实验、开放实验、课程设计、计算机模拟实践和毕业教学环节等实践教学部分。而在校外主要包括认识实习、生产实习以及毕业实习等实践环节。校内实践是校外实践的基础，相互衔接，在专业基础实验教学中要积极有效地开展研究型、设计综合型实验教学，鼓励学生利用业余时间参加开放实验活动，注重培养学生的动手能力和科研能力。校外实践注重实训基地的建设，形成良性互动，学生在生产实习中得到锻炼，企业在学生的生产实践中发现人才，能为企业使用，学校提高了声誉，企业也大大地降低了生产成本，两个实践模式的有效结合，提高了学生的动手能力，加强了学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，为今后从事本专业研究与生产奠定良好的基础。此外，我们还探索了一条校企合作培养的模式，在学生和企业中产生很好的效应。也就是利用毕业实习阶段，将有意愿到企业就业的同学以企业工程师为导师，在企业中完成毕设，打破了原来学生必须在学校的导师指导下完成毕业设计的模式。

四、结语

高分子材料应用非常广泛，从国家发展规划就不难发现，在“十三五”规划中，新材料就已经成为重大科技项目之一，为在新材料、新技术、新工艺方面有重大突破，就需要更多更优秀的材料从事者。尤其是轨道交通轻量化的发展，对于材料的要求就越来越高，特别是高分子材料和复合材料，因为他们具有非常显著的优势。这就要求高等教育必须培养更多掌握高分子交通材料的优秀人才，因此，改革高分子材料与工程专业的教育教学，使之适应当今轨道交通发展。教学改革必须更加注重高分子材料与工程专业学生的工程应用能力的培养、办学质量和人才培养质量。提倡一种“强化基础，注重交通，突出创新”的培养模式，以适合当代轨道交通发展的需要。

参考文献

[1]杨军.轨道交通用高分子材料研究进展[Z].第十三届全国橡胶工业信息发布会，2012：29-46.

[2]辛长征，杨秀琴，王利娜.高分子材料与工程专业人才培养模式探索[J].纺织教育，2010，25（3）：16-19.