（1） 专业与年级要求

本实验课程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) 掌握塑料拉伸试件的测量方法

(2) 掌握材料试验机的使用方法

(3) 了解塑料拉伸强度和断裂伸长率的意义

(4) 掌握通过应力-应变曲线类型来判断不同聚合物的类型

(5) 掌握学习影响塑料拉伸强度的影响因素

1. 高分子拉伸实验是高分子专业的经典传统实验，是必修实验课程

高分子材料的力学性能是其质量好坏的重要指标，特别是拉伸强度、断裂伸长率、屈服应力、屈服伸长率和弹性模量等。拉伸强度的高低很大程度上决定了材料的使用范围，拉伸实验是检验材料力学性能的至关重要手段。因此，高分子拉伸实验是高分子专业的必修实验课程。通过对聚合物基体材料进行改性以提高其强度或韧性从而拓宽其使用范围是当前高分子材料发展的主流趋势，而设计出同时满足增强和增韧的高分子材料改性则是未来发展的趋势。因此，让学生深入理解高分子材料结构与力学性能间的关系至关重要。通过“以学生为中心”的情景体验式的虚拟仿真实验平台可以增强学生真实的学习体验，激发学生探索未来的兴趣，拓展学生视野，激发创新精神，为国家培养工程型、创新性高分子材料人才。

2. 单纯的高分子材料拉伸实验使学生对材料的力学性能理解停留在表面，无法认识其内部结构的变化，而虚拟仿真平台能填补此空白

高分子材料的结构决定其力学性能。通过增强或者增韧改性，让学生认识材料结构、成分变化对其性能的影响是高分子实验课程的重要目标。单纯的高分子材料拉伸实验使学生对材料的拉伸强度、断裂伸长率等力学性能仅停留在表面的理解，无法认识其内部结构的变化，无法深入理解高分子材料结构与力学性能间的关系。本课程的虚拟仿真平台以大型纤维企业的实际生产线为模型，包含从原料选择到高分子材料成型以及力学性能测试的全过程。一方面，学生能自主设计实验方案并安全实施，通过分析实验结果研究加工工艺及其参数对性能的影响等高分子材料工程问题，提高学生解决复杂工程问题的能力。同时培养学生的观察能力、创新能力、表达能力，以及分析实验数据和撰写科学报告的能力。另一方面，虚拟平台的具象化、情景式模式能让学生观察到高分子拉伸过程中微观结构的变化，帮助学生深入理解高分子结构与力学性能间的关系。

因此，高分子拉伸实验虚拟仿真平台作为传统实验教学的补充，其建立具有必要性和重要性。

1. 教学方法高效

本课程的虚拟仿真平台高度还原大型纤维企业的实际生产线，采用文字、图片、视频、问题导向、阶段测试等方式带领学生情景式体验从原料选择到高分子材料成型以及力学性能测试的全过程。这种逼真的实验环境是提高学生实验兴趣、提高实验效率的重要因素。另外，通过设计新颖巧妙和具有较高思维价值的实验环节有效提高学生的创新力和解决复杂工程问题的能力。

2. 教学目标明确

课程设计支撑毕业要求通用标准的问题分析、研究、设计/开发解决方案等指标。希望通过本项目的学习，一方面可以让学生巩固并加深对高分子材料成型原理，加工工艺及加工设备等的理解，掌握高分子材料共混的工艺设计和优化，同时，培养学生的综合能力。

3. 教学内容适中

在规定的实验课时内既要考虑实验内容的广度，还要考虑深度以及进度的弹性，让学生在有限的课时内有新的收获、新的感受和新的发展。本课程按重要性进行分类，合理分配时间，以模块化方式让学生能循序渐进地掌握各个知识点。在初阶学习模块讲解高聚物的基础知识、高聚物制备的设备和改性的相关工艺，单元小结处设计考核试题用于检验学生专业知识的功底，占总体时间的30%。中阶练习和高阶探索模块用于提高学生能力的部分，其中高聚物的制备和拉伸过程中影响因素对拉伸结果的探索各占25%，拓展实验和实验分析各占10%。

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1-5的达成。

(1) 掌握塑料拉伸试件的测量方法

(2) 掌握材料试验机的使用方法

(3) 了解塑料拉伸强度和断裂伸长率的意义

(4) 掌握通过应力-应变曲线类型来判断不同聚合物的类型

(5) 掌握学习影响塑料拉伸强度的影响因素

本实验课程依据学生最终的实验报告进行成绩评定，实验报告包含虚拟平台的交互性操作以及实验结果与讨论。

（1） 学生交互性操作，共16步（占总成绩60%）

教师在虚拟仿真平台的后台可以实时看到每位学生的交互性操作，根据步骤的完成度给分。系统会根据学生的实验操作过程和实验数据生成学生实验报告，占总成绩的60%。此报告的内容对应于最终实验报告的实验原理和步骤部分（占总成绩20%）以及原始数据和数据处理部分（占总成绩20%）。具体评分细节见下表。

（2） 实验结果分析与讨论（占总成绩40%）

学生完成上述交互性步骤后会得到实验结果。根据每位学生选择参数的不同，将产生不同的实验结果。学生需要对所得实验结果进行分析与讨论，呈现与最终的实验报告中，占总成绩的40%。