（1）专业与年级要求

    本项目主要应用于高分子材料与工程，材料科学与工程，功能材料，应用化学、化学等专业的四年级学生。

（2）基本知识和能力要求

项目对应的核心知识点来自《高分子材料加工原理》、《高分子材料加工工艺及设备》等课程，学生应熟练掌握这些课程的相关内容。

1．学生应熟悉纺丝工艺流程方式和特点，了解熔体纺丝路线所需要的关键设备。

2．学生应掌握纺丝温度、冷却温度和纺丝速度等纺丝关键工艺参数的设计。

3．掌握聚酯切片的特性黏数、分子量分布系数、含水率、螺杆挤出机温度、纺丝温度、冷却温度和纺丝速度等主要工艺参数对纤维成型的影响规律。

高速化是纤维成型加工技术进步的重要标志，超高速纺丝是高分子材料中的高端加工，其设备与技术涉及材料、机械、化工、环境等多个学科的交叉。聚酯超高速纺丝借助超高的成型速度，可使大分子链达到高度取向，制成具有实用价值的高取向丝，大大缩短生产流程，显著提高纤维生产效率，是纤维材料加工的重要发展方向。本实验的开设填补了学生在极限加工条件下纤维成型实践的空白，有利于提高学生的科研探索精神。同时，本团队几十年来积极开展聚酯纤维熔体高速纺丝领域的应用基础和技术开发，为本项目的开发提供了先进的技术支撑。

实验方案设计思路：

高速化是纤维成型加工技术进步的重要标志，超高速纺丝是高分子材料中的高端加工，其设备与技术涉及材料、机械、化工、环境等多个学科的交叉，开设超高速纺丝实验是培养高分子材料高端制造人才的必要环节，由于设备制造精度高，工艺要求严，无法提供条件进行实体实验，学生“看多练少”、工程实训能力不足，所以本实验的开设填补了学生在极限加工条件下纤维成型实践的空白，提升了学生创新、实践能力和科研探索精神。

（1）突出技术方法的探究性

学生自主设计工艺，设计合理工艺参数进行仿真实验，根据结果优化工艺，这一探究过程体现了面向工程问题探索最优工艺的工程实践能力和创新能力的培养，解决了传统实验下学生在标准答案的工艺参数指导下做重复实验，缺乏探究性的问题。

每位同学设置的参数不同，得到的结果也将不相同，这种一人一机的设置激发学生的探索精神，避免了传统实验下学生过度依赖标准答案的弊端。

（2） 强调知识体系的系统性

本实验涵盖了从实验预习、纺丝工艺单因素探究、多因素探究到性能检测和优化的完整过程中的典型环节，技术系统完整。实验从原料选择到纤维成型以及性能测试，内容系统完整。

本实验需要掌握超高速纺丝技术的大量知识点、探究超高速纺丝工艺设计方法、学习面向实际工程问题的分析能力，从而达到全面系统地培养学生知识体系和实践能力的目的。

教学方法：

以探究式教学作为实验的主基调，采用启发式教学，激发学生采用更合理的实验方案，得到最优实验结果。

（1）基于“探究式”实验过程设计。探索性实验过程不再强调标准答案的参数和结果，促进学生通过所学知识设计不同工艺参数从而得出不同的结果，并进一步优化获得更理想的工艺方案。这种探索方式必然促进理论和实践的紧密结合，让学生能够更好的学以致用。

（2）“以学生为中心”情景模拟，启发式教学。本实验采用一人一机的方式，学生根据学到的知识，自主分析和解决问题，激发学生采用更合理的试验方案，获得最佳的试验结果。这些方法使得“以学生为中心”的教学理念得以开展。

（3）采用反思式教学方法对实验效果进行总结。学生在练习的每一个环节里犹如“教师”随时陪伴左右，提高学习的效果。

（4）科研反哺教学，培养学生的科技创新能力。科研项目与科研实训相结合。实施教授全员授课制，将学科前沿、创新训练和科研成果融入教学，培养学生的科技创新能力。

评价体系：

本实验完整的超高速纺丝过程有利于考核知识掌握的系统性；系统后台根据学生的实验次数和优化结果进行评价以考核工艺方法的探究能力；学生根据实验结果进行分析，并提出优化方案，教师根据学生的实验结果进行分析并调整教学方案。

对传统教学的延伸与拓展：

 本实验建设的目的不是替代传统教学模式，而是传统教学模式的延伸，起到示范辐射作用。采用信息化手段和虚拟仿真技术，通过虚实结合的实验手段，实时、精准、直观地体现每一步骤的设计效果。从而缩短了实验期，降低实验成本，提升学生的自主学习能力，实现信息技术与特色专业教育实验的有机融合，提高实践教学质量和育人水平。在任何有网络的地方，学生都可以对本项目的内容随时进行学习和复习，有效克服了传统教学中受时间和场地的局限，具有很强的灵活性和实践性。实验项目在满足了本校实验教学要求外，还面向全国高校和企事业单位开放共享，为相关的学生学习和操作人员培训提供了仿真应用平台，取得了较好的社会效益和示范引领作用。

本项目主要用于支撑高分子材料与工程专业得《高分子材料加工实验》这门课程，同时应用于材料科学与工程等几个专业的《毕业实习》课程。根据 《高分子材料加工实验》教学大纲要求，学生学完本门课程需要达到以下4个课程目标，即：

课程目标1、巩固聚合物加工原理，加工工艺及设备等课程的基本原理和概念的理解，能够熟练掌握高分子材料配方、混合、制备、成型加工工艺过程，掌 握高分子材料合成与成型加工工艺原理；掌握高分子材料的分子量、流动行为、力学性能、热性能等分析测试方法；熟练操作高分子材料成型设备及分析测试仪器，能够规范地完成实验操作。

课程目标2、能应用工程数学方法处理实验数据，获得实验参数；采用图、 表的形式规范地表达实验结果；能够有条理、有逻辑地表达和完成实验报告。

课程目标3、能运用高分子材料工程的思维方法，根据实验目的，选用合适的研究方法，设计实验方案并实施，通过分析实验结果研究材料与加工工艺及其参数对性能的影响等高分子材料工程问题，取得有效实验数据并进行分析。

课程目标4、能够团队合作完成实验任务；能够主动承担或积极配合解决实验过程中出现的情况，顺利完成实验。

学生在完成本项目后需要达到以下教学目标以支撑课程目标1-3的达成。

(1) 通过纺丝工艺模块，培养学生对纺丝关键工艺参数设计（包括纺丝温度、冷却温度和纺丝速度）及熟悉聚酯超高速纺丝原理、工艺流程和特点。通过该模块的学习，培养学生的观察、发现问题和思维创新能力。

(2) 通过实验探究模块，以平行分组的方式，探究纺丝温度、冷却温度和纺丝速度等主要工艺参数对聚酯超高速纺丝多因素影响规律，通过多因素筛选确定 超高速纺丝最佳工艺参数。通过该模块的学习，培养学生设计/开发解决方案的能力。

(3) 拓展实验模块，选择聚酯切片的特性黏数、分子量分布系数、含水率；基于由探究模块得到的最 佳纺丝工艺参数，设定纺丝温度、冷却温度、纺丝速度，同时，根据最佳纺丝温度测算并设定螺杆各区温度，并根据专业常识设定其它工艺参数，模拟生产现场，制备出合格的纤维。通过该模块的学习，培养学生 研究、设计/开发解决方案以解决实际问题的能力。

(4) 能够根据实验结果进行分析并提出工艺优化方案。通过该模块的学习，培 养学生表达能力和归纳处理、分析实验数据及撰写科学报告的能力。