緩沖材料的制備與測試實驗教學探索

針對緩沖材料實驗課程以往教學過程中存在的問題，提出了針對性的課程教學方法和實踐環節的改革模式，從綜合能力培養的角度，對緩沖材料性能實驗課教學改革進行了探索性嘗試，收到了較好的教學效果。

緩沖材料 實驗教學 教學改革

實驗教學一直以來都是高等教育人才培養的一個重要環節。實驗教學因其直觀性、實踐性、科研性及綜合性等特點，決定了它在高校的整個教學體系中占有十分重要的地位。隨著我校材料工程省級實驗教學示范中心的建設，在實驗課程教學中創新教學模式和教學方法，體現學生在教學中的積極性、主動性和創造性顯得尤為重要。因此，我們對緩沖材料實驗教學模式、教學內容及教學方法進行一些探索，并取得初步成效，對改革中出現的一些問題進行了總結，希望能為相關實驗教學提供借鑒。

一、緩沖材料實驗課教學特點及現狀

在《運輸包裝》和《包裝綜合實驗》課程的教學過程中，為進一步鞏固學生所學理論知識，同時掌握緩沖材料的實驗方法，培養學生動手實踐操作能力和創新意識，緩沖材料實驗課是一個不可缺少的重要教學環節。通過實驗使學生了解緩沖包裝材料的分類，掌握緩沖材料的靜態特性、動態特性的表示方法與獲取方法，具備緩沖系數曲線的識讀能力。重點為緩沖材料的靜態特性、動態特性的表示方法，緩沖系數曲線，為緩沖包裝設計提供重要依據。但在實際教學過程中，由于緩沖材料實驗課程的枯燥乏味、且多為驗證型實驗，導致學生大多處于被動狀態，依賴性強，缺失發現問題、解決問題能力。在這種背景下，老師如何能在有限的時間激發學生實踐的積極性與創造性成為實驗課教學過程中無法回避的一個問題。因此，緩沖材料試驗課程教學的方法和模式值得認真探討與研究。

二、緩沖材料實驗教學體系改革的思路

1.采取兩階段循序漸進的教學方法

原來的緩沖材料實驗課程是針對學生初學運輸包裝原理的情況，在“緩沖包裝設計”章節講解結束后，安排課內實驗4學時，訓練如何進行緩沖材料的性能測試等。受到學時的限制，實驗測試所需緩沖材料由老師提供，學生進行驗證，忽略培養學生的創新意識，對學生只是“授之以魚”，而不是“授之以漁”。因此，我們在實施緩沖材料實驗課程教學中嘗試采取了兩階段循序漸進的教學模式，在課時安排中，第一階段即驗證性實驗安排在《運輸包裝》的課內實驗里進行，時間安排在第5學期，總學時為4學時，這個階段的實驗測試材料由教師提供，要求學生掌握基本的緩沖包裝材料測試方法及原理，如緩沖材料的靜態壓縮試驗、動態緩沖特性試驗、振動傳遞特性試驗等試驗方法和實驗操作規范，了解實驗設備操作流程，為下階段實驗打下基礎；第二階段，即學生自行設計實驗階段安排在《綜合實驗課程》里，綜合實驗課程是針對大四的學生開設綜合性實驗教學環節。通過學生自行對某產品的銷售包裝和運輸包裝進行設計，針對產品的消費層面、銷售地域、運輸和流通的環境，施加的防護技術等影響因素提出明確的防護要求，并能獨立組織相應的系列實驗予以測試、驗證及獲得實驗結果，逐漸形成“以包裝測試意識培養為主線，以學生為主體、教師為主導，夯實測試理論基礎，建立包裝標準、法規觀念，強化包裝工程檢測能力”的實驗教學理念。這個階段的學生已經完成了多數專業課程的學習，在設計實驗方案時可以更加合理。實驗方式為開放性實驗，允許學生學生根據自己的學習計劃，個人的條件和需要，選擇實驗內容和安排實驗時間，充分發揮學生的主動性。緩沖材料實驗是綜合實驗課程中的一項重要的實驗項目，學生在材料選擇上，可以是常見的緩沖材料，通過設計實驗環節進行比對，選擇適合的緩沖材料；也可制備緩沖材料，如用紙漿、竹纖維等材料發泡制作緩沖材料，測試其力學性能，根據產品，確定脆值，合理選擇緩沖材料，從而展開緩沖包裝設計。材料制備過程中要求學生討論影響纖維發泡效果的各因素，包括纖維原料處理、發泡劑、膠粘劑、增塑劑、及干燥時間等方面因素對試樣緩沖性能的影響，并確定適宜工藝條件，確定合適的配比，獲得具有良好緩沖性能的材料，達到緩沖包裝材料的使用要求。通過兩個階段的實驗，學生能熟練掌握緩沖包裝材料性能測試儀器使用方法及其測試步驟，學會綜合評價緩沖材料性能，達到增強學生對所學緩沖材料理論知識的理解，具有實驗設計和提高動手能力的目的。

2.突出綜合能力培養

在實驗教學過程中，從操作技能的掌握程度和理論知識的應用能力兩方面全面考核評價學生的實驗成績。考核內容包括設計方案、實驗組織和大綱確定，實際操作、結果分析以及對理論掌握的程度等，重點把握方案討論、方案驗收、數據分析和驗收的環節中對學生的啟發和引導，并著重考查學生所學知識的綜合運用能力和創新能力，以達到多方位、多角度全面地考查和評價學生的目的。

鼓勵學生參加學科競賽，為學生提供施展才華的平臺與空間，激發和調動學生學習與參與實踐的積極性，充分發揮學生的主體作用。通過學科競賽結果，反饋出學生對知識理解程度，及綜合設計能力，檢驗教學效果，從而推動教學改革，提高教學質量，培養學生綜合素質。如學生參加包裝結構設計大賽，作品為易碎品的防護包裝設計，首先需要選擇緩沖材料，如瓦楞紙板、發泡塑料等材料，通過測試實驗獲得緩沖性能，設計緩沖包裝結構，制成樣品盒進行跌落實驗，檢查內裝物破算程度，再改進設計方案等。隨著實驗課程的開設以及學科競賽的開展都為學生提供了很好的展示自己動手能力的平臺，培養了學生的創新意識，增強了學生的團隊合作精神。

3.開放實驗室

由于運輸包裝實驗室場地、儀器設備臺套數的限制，每個實驗小組一般為3～5名學生，學生多、場地小，很難保證每一名學生都能操作實驗設備。為了使每一個學生都有動手機會，提高實驗設備使用率，我們開放了運輸包裝實驗室。老師將課題任務布置后，學生自行設計實驗方案，實驗方案一經通過，學生根據自己的時間合理安排實驗，完成運輸包裝的設計。整個實驗過程，強調學生的主動性，自主性，引導學生自制緩沖材料，激發學生的學習興趣，開放實驗室，給他們足夠的空間，進而培養他們的創新意識，對提高本專業的教育質量有非常重要的意義

三、緩沖材料實驗課程教學改革的效果

1.學生學習積極性明顯提高

學生采取小組學習的方式，自己設計、實施實驗中的每個一環節，每一小組的設計方案都有可能不同，互相抄襲的現象明顯減少。在實驗過程中更講究的是一種共同學習和積極討論的團隊合作精神。對作業選題的設置更趨向于實際，來源自企業需求，教師的科研課題和橫向合作項目或競賽要求。如本學期的運輸包裝課程作業題目就選用2012中國包裝創意大賽的選題——“易碎日用品、機電產品、食品和生鮮農產品等防護包裝設計，要求學生分組完成易碎品的運輸包裝設計，這樣學生不僅完成了課程作業，也可將作品直接參加競賽。這樣的安排將理論知識應用到具體實踐中，不僅激發了學生的學習興趣，充分調動學生學習的積極性和主動性，同時也提高了課程教學效果，得到了學生的廣泛認可。

2.提高了學生的綜合能力

通過課程改革，學生的動手能力和獨立思考問題的能力得到了明顯提升。在實驗課教學過程中，學生要獨立完成實驗，需要查找相關文獻資料，如相關國家標準、材料性能數據手冊、專業教材等，同時學生通過實驗掌握了進行研究所必需的科學方法，如文獻檢索、實驗設備及相關工具的應用、實驗數據處理及誤差分析等，為學生將來進行專業技術研究奠定扎實的基礎。

四、緩沖材料實驗課程教學改革中的問題及思考

1.及時更新實驗選題

原來的緩沖材料測試實驗樣品基本是選擇傳統的緩沖材料，如泡沫塑料EPS、發泡聚乙烯EPE、聚氨酯等，橡膠，氣泡薄膜等，這些材料雖有著優良的緩沖性能，但從整體社會效益和可持續發展角度講，塑料泡沫回收處理費用高昂，而且對環境有相當程度的污染，不利于可持續發展與我國所倡導的和諧社會背道而馳，所以紙質緩沖材料有著相當可觀的前景。因此，我們在緩沖材料的實驗選題設計中，設計了如“瓦楞紙板的緩沖包裝設計”“新型紙托盤緩沖襯墊設計”“植物纖維發泡緩沖材料的制備與研究”等，鼓勵學生摒棄傳統材料，積極開發新的環保材料，如以植物纖維為原料制作發泡緩沖材料，選擇瓦楞紙板、蜂窩紙板等材料開發紙質緩沖包裝結構等。當然實驗選題可以是老師自定，也可與企業合作，使學生參與到老師的科研項目中來，真題真做，將理論知識運用到實際項目中來，注重通過解決實際問題幫助學生理解抽象理論，使選題更具有現實價值，

2.鼓勵學生發揚團隊精神

在有限的師資和實驗儀器不足的情況下，實驗選題確定后，將學生分組，每個實驗小組3-4人，每一個學生都要負責一項具體任務，如原材料的選擇，材料的制備、性能測試，包裝成品制作，成品的跌落實驗，完善方案等，每一個環節都需要學生成員分工協作，相互討論，將選題做細、做深入、做透徹，既鍛煉了學生的自主學生能力，又有團隊意識，充分發揮了綜合性實驗的優越性。

五、結語

實踐表明，在緩沖材料的實驗課程中通過分階段循序漸進的教學方法，開放實驗室，鼓勵學生參加學科競賽，更新實驗內容與選題，真題真做等一系列教學嘗試，有利于幫助學生更好地熟悉緩沖材料，掌握緩沖性能評價方法，掌握與之相關的實驗設備及實驗方法，同時培養了學生的團隊合作意識，調動了學生的學習熱情，取得了初步成效。當然，實驗教學改革不是一蹴而就的，我們仍然需要不斷改革，探索新的實驗教學模式，著力培養學生的創新精神和實踐能力，培養出高素質的專業人才。

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本文系浙江理工大學材料工程省級實驗教學示范中心資助項目(浙理工教〔2012〕22號)。