材料化學(xué)專業(yè)高分子材料成型加工原理課程教學(xué)改革探索

朱 科

（渭南師范學(xué)院，陜西渭南 714099）

1 教學(xué)計(jì)劃與教學(xué)內(nèi)容改革

高分子材料成型加工原理課程主要內(nèi)容是高分子材料加工的流變特性，高分子材料加工過程中的物理和化學(xué)變化，添加劑和配方開發(fā)的作用，材料的混合和分散機(jī)理，成型加工的設(shè)備，原理和工藝及其對(duì)最終產(chǎn)品性能的影響等，整體內(nèi)容非常復(fù)雜。因此，高分子材料和工程專業(yè)的學(xué)生必須具有一定的專業(yè)知識(shí)，并對(duì)理論有很好的理解能力，同時(shí)要具備一定的實(shí)踐能力。因此，本課程主要關(guān)注高分子材料—成型和材料加工—產(chǎn)品特性這一主線，將材料化學(xué)專業(yè)高分子材料成型加工的教學(xué)內(nèi)容主要分為三個(gè)方面[2]：①確定高分子材料的組成、類型、功能和選擇高分子材料的配制原理、組成分析、影響高分子材料性能的物理和化學(xué)因素；②高分子材料成型設(shè)備、成型原理、成型工藝和適應(yīng)性，成型工藝對(duì)各種高分子材料產(chǎn)品的成型工藝和方法；③材料成型工藝中的變化，成型工藝條件對(duì)產(chǎn)品材料特性的影響以及控制，改性和應(yīng)用等。對(duì)于上述內(nèi)容，重要的是了解成型和加工工藝，高分子材料的加工與高分子材料、成型工藝和產(chǎn)品特性三個(gè)方面相互關(guān)聯(lián)。如何掌握上述教學(xué)基礎(chǔ)，使學(xué)生能夠充分了解高分子材料，成型加工和材料產(chǎn)品的特性和關(guān)系，使學(xué)生能夠理解并得出結(jié)論，是這門課程的目的。

2 教學(xué)方法的改革

材料化學(xué)專業(yè)高分子材料成型加工原理課程是一門綜合的實(shí)踐課程。該課程機(jī)要求學(xué)生正確理解高分子材料的結(jié)構(gòu)和特性，熟悉加工過程的變化，并掌握成型工藝的原理和生產(chǎn)管理因素，以開發(fā)合理的配方并選擇合適的工藝，用于從高分子材料制造產(chǎn)品的設(shè)備、加工技術(shù)和加工方法。目前，該課程的教學(xué)方法主要以課堂教學(xué)為基礎(chǔ)，但單靠課堂教學(xué)無(wú)法達(dá)到教學(xué)目的。同時(shí)，這會(huì)使學(xué)生感到教學(xué)過程很無(wú)聊、導(dǎo)致教學(xué)動(dòng)機(jī)低下和工作中教學(xué)困難。因此，如何將無(wú)聊，深入和復(fù)雜的專業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷦?dòng)有趣的知識(shí)，是提高教學(xué)效率所需要面對(duì)的挑戰(zhàn)。

2.1 充分利用多媒體教學(xué)方法，以免分散學(xué)生的注意力

與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相比，多媒體教學(xué)使用了大量的圖像、視頻以及語(yǔ)音信息，并且集合了互聯(lián)網(wǎng)上的很多資源，可以激發(fā)學(xué)生興趣，并提高教學(xué)效果。教師創(chuàng)建的電子教學(xué)程序不僅簡(jiǎn)潔，易于理解和組織，而且還具有大量動(dòng)畫效果，例如高分子材料熔體的流變現(xiàn)象，管道高分子材料流體的流動(dòng)以及塑料成型加工等，動(dòng)畫充滿活力，將空洞的解釋轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^的圖像，可以極大地加深和增強(qiáng)教學(xué)效果。因此，根據(jù)所選的教程，使用Power Point 創(chuàng)建適當(dāng)?shù)亩嗝襟w課程，拍攝各個(gè)工廠和成型車間的真實(shí)照片，并從互聯(lián)網(wǎng)上收集和組織與該課程相關(guān)的圖像和視頻，將這些圖像組合的同時(shí)，將視頻選擇性地集成到課程中，以反映課程中的教學(xué)思想和教師的設(shè)計(jì)，增加課堂上的信息量，使學(xué)生了解從外觀到實(shí)質(zhì)的高分子材料成型加工原理，并提高教學(xué)效果。例如，在解釋加工過程中高分子材料熔體流動(dòng)不穩(wěn)定性和熔體破裂的現(xiàn)象時(shí)，僅用語(yǔ)言描述理論解釋是非常抽象的。因此，在教學(xué)過程中，將添加適當(dāng)?shù)膭?dòng)畫演示以清楚地描述當(dāng)高分子材料熔體處于高剪切應(yīng)力或高剪切速率時(shí)，高分子材料流體具有高黏度。在高剪切速率下，彈性變形增加。當(dāng)存儲(chǔ)的彈性能達(dá)到或超過黏度時(shí)，阻滯的流動(dòng)會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)不穩(wěn)定，液體在流動(dòng)過程中會(huì)滑動(dòng)并在液體中彈性恢復(fù)，最終導(dǎo)致熔體破壞。由于音頻和視頻的結(jié)合，老師及時(shí)提供了語(yǔ)言解釋，將不穩(wěn)定的流動(dòng)和融化破壞現(xiàn)象從間接變?yōu)橹苯?，從抽象變?yōu)榫唧w。教學(xué)內(nèi)容從復(fù)雜變?yōu)楹?jiǎn)單易懂，從而增強(qiáng)了學(xué)生的專業(yè)知識(shí)，并取得了良好的教學(xué)效果。

2.2 增強(qiáng)參與度，增強(qiáng)啟發(fā)式教學(xué)方式

啟發(fā)式教學(xué)是由教師根據(jù)情況設(shè)計(jì)的，從知識(shí)點(diǎn)和核心主題的各個(gè)方面入手，從而使學(xué)生能夠通過獨(dú)立思考，類比分析和教師主導(dǎo)的歸納充分發(fā)揮自己的主觀能力，逐步解決教師提出的問題，朝著既定目標(biāo)發(fā)展，以掌握知識(shí)的基礎(chǔ)并形成正確的概念，在教學(xué)新知識(shí)時(shí)，還可以提高學(xué)生的獨(dú)立思考能力和研究能力[1]。啟發(fā)式教學(xué)可刺激教室環(huán)境并增加學(xué)生的教學(xué)興趣，是一種有效的教學(xué)方法。在關(guān)于高分子材料成型加工原理的課堂教學(xué)中，教師在每個(gè)班級(jí)中預(yù)先提出了三個(gè)到五個(gè)問題，并使用要素來(lái)識(shí)別主題，與學(xué)生積極互動(dòng)并進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)。

2.3 建立興趣小組，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)主題，以促進(jìn)課程教學(xué)

高分子材料成型加工技術(shù)涵蓋廣泛學(xué)科，與此相關(guān)的化學(xué)和物理已成為現(xiàn)階段研究的熱點(diǎn)[2]。各種加工條件和添加劑會(huì)影響材料的形狀、結(jié)構(gòu)和特性，進(jìn)而會(huì)影響材料的形狀和產(chǎn)品的質(zhì)量。學(xué)生必須掌握形成和加工各種高分子材料的原理。課堂講課和教學(xué)實(shí)驗(yàn)很難取得好的結(jié)果。因此，在教學(xué)中創(chuàng)建高分子材料成型加工興趣小組，并進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)合理論課程，學(xué)生將對(duì)設(shè)備，工藝流程和制造要素有一定的了解，取得良好的教學(xué)效果。另外，在高分子材料成型加工原理課程教學(xué)的過程中，還結(jié)合了教師的研究工作。

2.4 積極進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)

除了教學(xué)教科書外，教師還應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生以實(shí)習(xí)形式進(jìn)入高分子材料成型加工的生產(chǎn)車間。通過觀察成型過程，進(jìn)一步加深對(duì)書中介紹的理論知識(shí)的理解，以便學(xué)生掌握。例如，在殼型材料實(shí)習(xí)期間，學(xué)生參與了色母料制備、配方、工程，從設(shè)計(jì)，成型材料結(jié)構(gòu)和建模到產(chǎn)品質(zhì)量控制的一系列相互聯(lián)系的環(huán)節(jié)，特別是從過程控制的角度來(lái)看對(duì)產(chǎn)品性能的影響。培養(yǎng)嚴(yán)格而務(wù)實(shí)的學(xué)生，并為他們將來(lái)的工作打下良好的基礎(chǔ)。在高分子材料成型加工原理課程教學(xué)過程中，培訓(xùn)內(nèi)容根據(jù)主線進(jìn)行組織，依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行教學(xué)改革和研究，注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，使學(xué)生真正受益于教學(xué)，提高學(xué)生在研發(fā)、實(shí)際生產(chǎn)甚至制造的綜合運(yùn)用能力。

3 課程的改革

3.1 優(yōu)化課程體系

在開始課程之前，先安排學(xué)生在高分子材料公司訪問，以便學(xué)生了解該課程，并體驗(yàn)高分子材料成型加工在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，獲得實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)的具體而直觀的體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生對(duì)這一專業(yè)的熱愛，并為開設(shè)本課程奠定基礎(chǔ)。在課程框架內(nèi)，專業(yè)基礎(chǔ)課程的培訓(xùn)將幫助學(xué)生在初始階段理解高分子材料并形成一般的知識(shí)結(jié)構(gòu)，可以具體化和豐富他們的知識(shí)。

3.2 選擇合適的教材

高分子材料成型與加工課程的教學(xué)時(shí)間短，選擇正確的教科書尤為重要。如何與時(shí)俱進(jìn)，充分體現(xiàn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的新成就，而又要貫徹少而精的原則，已成為必須認(rèn)真對(duì)待的問題。選擇合適的教材尤為重要，教材要側(cè)重于高分子材料成型加工的工程學(xué)觀點(diǎn)，并根據(jù)高分子材料的概念和加工高分子材料的原理討論形成過程。教材要結(jié)構(gòu)清晰，實(shí)用性強(qiáng)，理論與實(shí)踐相結(jié)合，滿足培養(yǎng)高級(jí)應(yīng)用專家的教學(xué)目標(biāo)。

3.3 制作電子教學(xué)材料

高質(zhì)量的課程演示軟件可以加深教學(xué)者對(duì)知識(shí)的理解，增加課堂信息并改善教學(xué)成果。電子教學(xué)課程的內(nèi)容可以不斷更新和改進(jìn)，使學(xué)生了解高分子材料成型加工，并加深他們對(duì)知識(shí)的理解和掌握。使用啟發(fā)式討論，問題和其他互動(dòng)教學(xué)方法，進(jìn)一步動(dòng)員教學(xué)者的教學(xué)熱情，并提高對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。在創(chuàng)建電子教學(xué)課程時(shí)，有必要突出重點(diǎn)和復(fù)雜點(diǎn)，指出問題，并在板上講授指導(dǎo)性思想和一些不便的內(nèi)容，例如定義、概念，圖表和視頻，然后結(jié)合電子教學(xué)工具來(lái)加深理解，提高教學(xué)效果[3]。

3.4 注意課堂教學(xué)

高分子材料成型加工課程的內(nèi)容太抽象，知識(shí)點(diǎn)分散，僅將傳統(tǒng)的教學(xué)方法添加到電子教學(xué)程序中無(wú)法滿足當(dāng)前的教學(xué)需求。在教學(xué)時(shí)，使用場(chǎng)景設(shè)置、視頻播放、問題指導(dǎo)等方法來(lái)整合教學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生分析和討論關(guān)鍵的教學(xué)要點(diǎn)和困難，并回答學(xué)生在課堂上不理解的問題，可以創(chuàng)建一個(gè)活躍的教學(xué)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的教學(xué)興趣，并促進(jìn)對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解和吸收。課堂教學(xué)應(yīng)以明確的目標(biāo)組織每節(jié)課，教會(huì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題，以激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性并改變被動(dòng)教學(xué)。

3.5 給予良好的教學(xué)評(píng)價(jià)

有效的教師反饋有助于改善教學(xué)質(zhì)量，提高教學(xué)質(zhì)量，課程評(píng)估方法是教師反饋的重要組成部分。好的評(píng)估方法不僅可以客觀公正地評(píng)估學(xué)生的表現(xiàn)，而且可以提高他們的興趣和動(dòng)力。根據(jù)高分子材料成型加工課程的理論和實(shí)踐模塊，對(duì)不同的教學(xué)評(píng)估采用了不同的教學(xué)方法。理論內(nèi)容可以通過課外活動(dòng)、課堂表現(xiàn)和考試來(lái)評(píng)估；實(shí)際內(nèi)容可以通過小組討論、小組報(bào)告、論文和考試進(jìn)行評(píng)估。鼓勵(lì)學(xué)生研究和參考資料，全面分析各種信息，加深和擴(kuò)大他們的知識(shí)，并組織各種討論，以充分展示不同學(xué)生的專業(yè)知識(shí)[5]。將教師反饋中反映的問題與學(xué)生的觀點(diǎn)相結(jié)合，完善教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)持續(xù)改進(jìn)教學(xué)。

4 結(jié)束語(yǔ)

高分子材料成型加工對(duì)于材料科學(xué)專家來(lái)說是一門重要的專業(yè)課程。如何利用課堂時(shí)間并運(yùn)用科學(xué)有效的教學(xué)方法，使學(xué)生快速理解和掌握課程知識(shí)的基本要素，是一個(gè)挑戰(zhàn)，需要教師不斷對(duì)教學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新，以提高教學(xué)效果，培養(yǎng)出合格的材料人才。