研討式教學法在《聚合物流變學》課程中的應用實踐

劉鵬+劉其城+葉昌+李海斌+李富進

摘要：本文針對材料類專業學生的學習特點，結合專業特色和學科發展趨勢，開展了以課堂研討與課后實踐相結合的教學改革，提出了研討式教學模式的實施路徑。教學改革有效調動了學生學習的積極性與創造性，加深了學生對流變學基礎理論的理解，提升了學生利用流變學知識解決實際問題的能力。

關鍵詞：研討式教學；聚合物流變學；材料類專業；課后實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）02-0120-02

《聚合物流變學》是高等院校材料與高分子相關專業廣泛開設的一門專業課，主要介紹聚合物材料的流動與形變規律，及其與分子鏈、聚集態等微觀結構特征之間的聯系。隨著碳素、無機礦物、結構與功能陶瓷等無機材料在聚合物基復合材料中的規模化應用，流變學的理論與應用研究日益拓展，與先導工業、工程和高新技術產生了密切的聯系。因此，掌握流變學知識對拓寬“無機非金屬材料工程”、“高分子材料與工程”等專業學生的知識面和就業領域具有重要意義。本文針對材料類專業學生的學習特點，著重探討改革材料類專業《聚合物流變學》課堂教學方法的新思路。

一、實施《聚合物流變學》課程教學改革的必要性

作為力學、化學、材料學交叉的邊緣學科，流變學既包含流動模型、本構方程等復雜的數學、物理問題，還涉及實踐性較強的流變測量學，并與聚合物加工、改性等工程應用緊密結合。要學好這門課，學生必須具備扎實的理論功底和較強的工程實踐能力。近年來，青島科技大學[1]、上海交通大學[2]、廈門大學[3]、湘潭大學[4]等國內高校在流變學的教學改革與教材建設方面取得了豐碩的成果。然而，流變學教學中仍然普遍存在教材深度過大、教學內容與工程實際結合性不強等問題。根據工科專業學生的特點，授課時如果機械地灌輸數學物理方程等理論知識，會使課程變得晦澀難懂，勢必降低學生的學習積極性；另一方面，課堂上如果只注重教學內容的灌輸，缺乏適當的師生互動，就很難在信息、思想和情感上與學生全面溝通，由此造成學生對上課缺乏興趣，課后很少會自覺地鞏固復習；此外，材料類專業《聚合物流變學》的授課學時一般不超過32學時，難以面面俱到地闡述流變學基礎理論，而且如果覆蓋面過大，重點內容就難以突出，對于學生基礎理論的掌握和實踐技能的培養均難達到預期效果。

筆者從材料學科的發展方向與人才培養要求出發，改變單純、平淡的教學關系，將研討式教學模式[5～7]引入《聚合物流變學》的課堂教學。這種嘗試是把教學雙方都看作統一教學活動的主體，在一種平等、自由的心理氛圍中探討學問。此時，學生作為學習活動的主體作用被真正激活。鼓勵學生以小組為單位，圍繞專業領域中的流變學課題主動地檢索信息，開展相關研究活動，在實踐創新中學習理論知識，促進學生實踐能力與創新意識的發展，提高對多學科交叉的復合型人才的培養質量。

二、《聚合物流變學》研討式教學改革的實踐過程

1.研討式教學的方案設計。研討式教學是擴充課堂講授的教學形式。在《聚合物流變學》課程中開展研討式教學的關鍵目標之一就是解決基礎理論與應用實際的結合問題。聚合物流變學中重要的研究工作是通過抽象的數學模型（如本構方程）揭示應力與應變、應力與應變速率的復雜關系。然而，材料類專業的本科生在數學建模、高分子物理等方面普遍基礎薄弱，對于上述理論問題難以準確理解與領悟。因此，教師在設計研討課題的時候，有意識地融入了生活實際和前沿課題中的流變學問題，其中包括塑料、橡膠、樹脂、油漆等工業材料，瀝青、石油等地質材料，肌肉、筋腱、骨骼、血液等生物體，以及紡織纖維、紙漿、化妝品、油料、食品等輕工和生活用品原料。教師從如此廣闊的素材中精心選取學生熟悉的專題，抽象拆解出基本的流變模型，并且盡可能將問題細化，便于學生小范圍協作攻關。在選題時著重關注新舊知識的連接點，內容以所學內容與知識結構作為基點，使教學知識環環相扣，節節相連，避免出現課程、教學與學習彼此分裂的現象。最后，制定出報告與討論的程序，并且合理分配課堂精講和研討交流的時間。

2.研討式教學的組織實施。（1）教師課堂精講。教師摒棄“灌輸式”的教學方式，針對研討課題所涉及的理論知識點有的放矢地剖析和講解，通過視頻、動畫、圖像等多媒體手段生動地呈現教學內容，為學生創設形象化的學習情境，調動起學生的參與意識，啟發學生的思維活動。教師在授課過程中會特別介紹流變學發展的最新成就，擴展學生的專業視野，并且注重培養學生理論聯系實際的學風，引導學生課后自學與研討的基本方向。（2）學生課后準備。學生可以在網絡教學平臺上選擇感興趣的研討課題，每組3～4人組成研究團隊。長沙理工大學圖書館擁有完備的數字資源，學生在課后可以利用中、英文數據庫查閱文獻資料，了解相關領域國內外的研究現狀與最新成果，弄清楚所需研究和解決的關鍵問題。隸屬于本專業的材料實驗中心配備了注塑機、流延機、混煉機、毛細管流變儀、熔體流動速率測試儀、旋轉粘度儀等聚合物加工與流變性能測試設備，教師在課堂教學中已經詳細介紹了這些設備的工作原理，學生只需對照說明書即可掌握設備的操作方法，并自行設計、完成相應的專題實驗，最終，將文獻信息與實驗結果整理成的專題研究報告。在實踐探索的過程中，學生分析問題、解決問題的能力得到了很好的鍛煉。（3）師生研討交流。教師在每學期安排1～2次專題研討課，鼓勵學生以論文、PPT等形式將研究性學習的成果展示出來，使學生從知識“輸入者”變成知識“輸出者”。在課堂討論環節，教師的角色是研討活動的組織者，負責對學生的研究報告進行指導和點評，還要引導學生思考一些報告中容易忽視的重要問題，在發散思維中尋求新的思路。在此基礎上，利用網絡教學優勢，將專題研討延伸到網絡平臺，利用電子郵件、討論群、留言板等形式增強師生間的交流互動，進一步鞏固了課程的學習效果。（4）學生成績的考核評定。僅以期末試卷評定學生成績的方式受到考生狀態、考題設計等因素的制約，往往不能準確反映出學生掌握知識的真實水平。相反，可能使部分學生養成“平時上課散漫，考前集中突擊”的不良學習習慣，成績及格后很少會反思自己學習方面的不足，甚至會產生輕視學習和考試的僥幸心理。為了更好地適應研討式教學改革的目標，引導學生由被動的“輸入性學習”向主動的“研究性學習”轉變，任課教師對《聚合物流變學》的成績考核評定方式也進行了相應的改革。改革后的考核成績將由學生平時成績和期終考試成績兩部分組成，如表1所示，其最突出的特點在于加大平時成績占考核總成績的比重（60%），并將學生在研討環節的表現作為平時成績評定的重要依據。新的考核方式可以更加客觀地檢查學生的知識和能力水平，以及教師的教學效果，以便學生與教師分別改進自己的學習與教學。

三、《聚合物流變學》研討式教學改革的成效

開展《聚合物流變學》課程教學改革以來，學生上課時專注度更高，勤于思考，課堂氣氛非常活躍。學生的邏輯思維、外文閱讀、實驗操作、語言表達、答辯技巧等素質都有了不同程度的提升，而且掌握了一些大型儀器設備的測量原理與操作方法。學生對理論知識的掌握和運用能力明顯提高，本課程考核的及格率已連續兩年達到100%，優良率接近70%。更為可喜的是，一些研究團隊以研討課題為基礎，申請了省級或校級的大學生創新性實驗項目，相關研究成果已在國內外學術期刊上發表。由此可見，研討式教學法對于培養材料類專業學生的獨立思考和實踐創新能力卓有成效。

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