高分子材料加工原理課程教學改革

王煦漫,張彩寧

(西安工程大學 材料工程學院,陜西 西安710048)

隨著國民經濟及科學技術的發展,塑料行業制品得到了廣泛應用,在國民經濟、國防工業及高科技領域占據了重要地位。高分子材料加工原理是講述將高分子材料轉變為具體制品的相關原理及規律的一門課程,只有通過合適的成型方法、工藝、配方才可得到性能好的制品。本課程的教學目的是讓學生了解聚合物內部結構與加工過程及成型材料性能的影響,認識常見的添加劑種類、作用與配方設計方法的應用,掌握高分子材料的成型加工原理及加工工藝。此外,對培養學生科學的思維方法、創新能力,以及運用基礎理論知識解決實際問題的作用也是巨大的。在教學過程中如何指導學生通過本課程的學習,既具備高分子材料科學專業的理論知識、專業素養,又能為今后的職業發展培養創新能力,一直是材料專業教師關注和思考的重點。本文結合教學目的,對課程教學改革的具體實踐進行了如下探索和總結。

1 教學內容改革

教學內容要突顯專業培養重點。在五大類合成材料——塑料、纖維、橡膠、涂料和膠黏劑中,塑料和橡膠的生產及應用占據主導地位。為了讓學生畢業時在這兩種高分子材料領域具有一定的競爭力,選擇了中國紡織出版社出版、沈新元教授主編的《高分子材料加工原理》這本書作為教材。本教材涉及了塑料、橡膠、纖維、涂料和膠黏劑的成型原理,為突出專業培養重點把其中的塑料和橡膠成型原理作為課程的重點內容進行講解。本課程總學時為56學時,課堂教學為48學時,其中高分子材料基本概念與生產方法10學時,聚合物加工的理論基礎(溶解、熔融和流變)8學時,纖維成型原理8學時,塑料成型原理16學時,橡膠成型原理6學時;膠黏劑與涂料配方原理安排自學,塑料和橡膠成型原理的學時占總學時的45.8%。塑料成型原理章節主要介紹塑料成型的基礎理論、擠出成型、注塑成型、模壓成型和二次成型工藝,重點介紹擠出成型和注塑成型這兩類最為重要的塑料成型方法。橡膠成型原理章節則主要介紹橡膠的塑煉、混煉、成型和硫化,重點介紹橡膠的配方設計。

2 教學方案改革

教學方案是教師對單元教學過程的計劃安排,是教師實施教學的依據。教師授課的效果如何,很大程度上取決于教學方案設計的質量。在這個知識快速更新的時代,只有不斷地完善教學方案才能更好地完成教學任務,取得更好的教學效果。

在高分子材料飛速發展的今天,每年都有新理論、新工藝出現,教師如果不能做到不斷更新會導致部分講授內容過時,不利于學生了解最新的發展動態。除必要的知識更新外,由于高校教師每年都面對不同的學生,教學對象一直在不斷變化,同時個體差異的存在導致其接受知識的能力各不相同,對教學方式的要求也不一樣。所以教師在教學過程中,要及時采取師生對話或問卷調查的方式來了解學生對教學方法的接受能力,獲取學生對老師授課方式的反饋意見,以便根據情況調整教學計劃,選擇合適的教學方法,從而保證有良好的教學效果。此外,面對如今就業難的問題也迫切需要及時更新教學內容,使學生及時掌握高分子材料加工發展新動向,以利于學生日后就業。

3 教學方式改革

高分子材料加工原理對學生的基本要求是使學生掌握高分子材料熔融、溶解、混合、流動和形變的基本原理,以及塑料、橡膠、化纖的加工原理及相關工藝,培養學生初步具有從事實際專業技術工作的能力。

在課堂教學中通過講授配方設計、塑料和橡膠成型加工的實際案例,使學生初步具有分析塑料和橡膠加工工藝流程,并根據分析結果提出合理方案的能力。目前課程主要以課堂教授為主,但僅憑課堂講授很難讓學生理解加工原理和工藝流程;同時學生也會感覺很抽象,導致學生缺乏學習興趣。所以必須尋找合適的教學方法,讓學生更加容易理解課本內容,同時產生濃厚的學習興趣,以提高主動學習的積極性。為此,進行了如下四個方面的改革。

3.1 多媒體教學

高分子材料加工原理課程有較強的實踐性和理論性,所以使用Power point軟件制作相應的多媒體課件很有必要。但是單純依靠課件來講解加工原理和工藝還有許多不足,如像注塑成型過程,就要附以動畫效果來說明整個材料成型的過程,讓學生有形象認識。此外,還需播放擠出成型、注塑成型和混煉等生產過程視頻,讓學生對聚合物的具體生產工藝有所認識,這樣無需學生進工廠參觀即可在課堂上清晰地了解生產工藝過程。

3.2 互動式教學

如何保證本科教學質量成為了高等教育發展的一個突出問題,高校課程教學方式改革一直是業界的研究熱點。以往的填鴨式、捆綁式、搬運工式等教學方式隨著時代的變遷,正在被互動式教學所取代。為了激發學生的自主學習熱情,采取互動教學與學生共同營造和諧的氛圍,可達到更好的教學效果。如今的互動方式不只是課堂上與學生通過問題設置、回答等方式或分成小組討論的互動方式,隨著互聯網的發展微博、QQ交流及在課程網站建立網上交流平臺等,都可以和學生做互動式教學交流。這幾種互動方式各有利弊,自古就有因材施教的說法,所以采取多種教學方式相結合會收到很好的效果。作為教師不單單是講授書本知識,更重要的是育人,培養學生主動學習的能力。因此每學年至少兩次讓學生做主角講課,老師來點評總結,這樣在每個學生收獲知識的同時個人表達能力也得到了鍛煉。現在隨著學生就業壓力的增大,“訂單式”教學模式也是今后的發展方向。就是使學生學習與實踐相結合,學習書本知識后利用假期的實踐機會到生產車間參加短期實習,不僅使學生學有所用,還可使理論知識與實踐相互印證、相互促進。現在學生到大學三年級就開始為就業做準備,當學生覺得這門課的內容能夠真正用于工作時就會更加主動學習課本知識。此外,學生通過參與教師的科研課題進行科研活動,也得到了學以致用的機會。通過學校科技活動、學科競賽、挑戰杯等科技大賽,也可大大激發學生的學習熱情。不僅加深了學生對所學內容的理解,而且增強了學生靈活應用知識的能力,還可為日后的就業創造有利條件。

案例分析是一種比較有系統性的教學方法,課程教學在一些章節內巧妙設計案例分析和學生互動交流。例如在上塑料加工工藝課程時,可以在課堂當中把生活中常見的化妝品包裝軟管帶到課堂上進行分析。通過提出問題,讓學生根據所學的課本理論知識分析軟管的管身和管蓋分別采用了哪一種塑料成型方法制成,并分析軟管成型后還進行了哪些類型的后成型操作,并總結軟管的生產工藝流程。學生可先參考書上的理論和工藝流程,分成3-4人的小組進行分析交流,得出結論后上講臺講述;然后再由教師進行點評,并同時播放軟管生產各工序的視頻,讓學生對軟管的整個生產工序有直觀清晰的了解。這樣一方面提高了學生分析問題和解決問題的能力,也讓學生產生了濃厚的學習興趣,為日后的工作打下良好的基礎。

3.3 課程實驗設計

高分子材料加工原理具有很強的理論性和實踐性,目前的教學方法主要以課堂教學為主,但僅憑課堂講授還無法達到良好的教學效果,同時還會讓學生在學習過程中感覺枯燥,導致學習積極性不高。尤其是課程中某些操作性強的內容,即使在課堂中進行多次的播放圖片和視頻講解,學生還是感覺難以理解。借助課程實驗,學生可以直接接觸認識對象并親身參與實踐活動,這有助于學生理解和掌握書面知識,培養運用知識于實踐的能力。本課程重點是塑料配方的設計和擠出成型,為此特地設置了兩個課程實驗,其一為塑料配方設計,其二為塑料的造粒。塑料配方設計是讓學生對聚丙烯的塑料配方進行初步設計,要求在聚丙烯中加入不同分量的填料、著色劑和潤滑劑等助劑,然后在高速混合機中混合均勻。塑料的造粒則將上述混合物料于擠出機中基礎成型,并用造粒機造粒,得到聚丙烯復合塑料粒子。通過這兩個實驗,一方面可讓學生掌握塑料配方設計的流程、塑料物料的混合過程、擠出成型及造粒的工藝,加深對課堂所學的配方設計、混合、擠出成型等原理的理解。另一方面讓學生親自動手操作高速混合機、螺桿式擠出機、切粒機等生產設備,并調節相關工藝參數,這樣學生可以感性和直觀地了解混合和擠出成型工藝過程和方法。

4 考核模式改革

考核是對學生學習效果、教師教學效果、課程教學設計的適應性的一種檢驗手段,因此無論是在新的還是舊的教學模式下,考核都是必不可少的。目前高校采取的考核方式主要是閉卷、筆試、理論考核,而開卷、口試、答辯、實踐能力的考查則相對薄弱;考試題型主要集中在填空、選擇、名詞解釋、判斷、問答、計算等客觀性題目,而綜合分析、案例、實際操作等主觀性試題較少。這種考試方式注重考查學生對知識的記憶水平,忽視了對學生的實際動手能力、知識的綜合應用能力及創新能力的考核。導致學生的求知欲被抑制,不利于學生充分發揮學習主動性,最終不利于學生創新意識和創新能力的培養。為改變上述不足,考核方式做出了以下改革：首先適當加大平時成績的比例,使學生課程的最終成績不只局限在最終的考試成績上。例如把課堂討論環節的表現及實踐環節的表現也計入考核范圍,針對課程內容設置了一些小課題,讓學生分組完成,把最終課題成績也計入課程的成績當中。其次,在期末考試中減少一些純記憶性的內容題,增加一些應用性和綜合性的試題,以考查學生對知識的應用能力。從上述兩方面入手,能更科學地完成教學考核工作,提高學生的學習效果。

5 結語

科學技術的不斷發展對人才質量提出了更高的要求,對教育的要求也水漲船高。大量的教學改革實踐表明,先進的教學手段只有同科學的教學方法相結合,才能真正發揮現代教育手段的效用;而先進的教學手段、教學方法還必須與教學內容改革有機結合起來,才能真正地取得優質的教學效果。隨著高分子材料加工原理課程教學改革的不斷深入,通過充分利用現代教學手段,堅持理論與實踐相結合的原則,教學效果必將得到進一步提高。