基于混合式教學(xué)的高聚物成型工藝課程改革探究

潘艷飛 黃金田

摘? 要? 借助課程伴侶和雨課堂教學(xué)平臺(tái)，將深度混合式教學(xué)模式應(yīng)用于高聚物成型工藝課程中，可促使材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生對(duì)高分子材料成型工藝及成型特點(diǎn)有詳細(xì)、全面和系統(tǒng)的理解，提升其在高聚物成型領(lǐng)域分析和解決成型問題的能力，從而提升高聚物成型工藝課程教學(xué)效果，豐富教學(xué)方法。

關(guān)鍵詞? 高聚物成型工藝；混合式教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2023）13-0111-04

0? 引言

目前，混合式教學(xué)可高效地結(jié)合線下教學(xué)和線上教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，較好地滿足網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，教育者和受教育者對(duì)其表現(xiàn)出極大的認(rèn)可[1]。

新材料技術(shù)是當(dāng)代工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的基石[2]。一般而言，高分子材料的發(fā)展逐漸朝向高功能化、智能化和綠色化[3]。高分子復(fù)合材料成型是當(dāng)今新材料技術(shù)的核心技術(shù)之一，是將高分子復(fù)合材料轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)產(chǎn)品或功能產(chǎn)品，滿足特定性能的一種技術(shù)。

高聚物成型工藝是材料科學(xué)與工程專業(yè)的一門專業(yè)教育核心課，主要介紹高分子材料和生物質(zhì)材料的種類、性能、制備、成型和應(yīng)用，是在高分子化學(xué)、高分子物理和材料成型基礎(chǔ)等課程的基礎(chǔ)上開設(shè)的。此課程以塑料材料成型工藝為主要內(nèi)容，闡述高分子材料成型基本理論以及成型所用物料的配制和各種成型工藝方法及原理。學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)能對(duì)高分子材料成型工藝及成型特點(diǎn)有詳細(xì)、全面和系統(tǒng)的理解，能提升在高聚物成型領(lǐng)域分析和解決成型問題的能力。

高聚物成型工藝課程多偏于講授較難理解的成型工藝和成型設(shè)計(jì)理論，傳統(tǒng)的教學(xué)模式及以教師為課堂主體的線下教學(xué)方式已無法滿足該課程的培養(yǎng)目標(biāo)，無法培養(yǎng)出專業(yè)素質(zhì)人才，于是，在課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上，需要教師進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和改革。教師應(yīng)依據(jù)專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容以及不同層次學(xué)生的個(gè)性化需求，合理地設(shè)計(jì)相關(guān)專業(yè)課程混合式教學(xué)方案，高效利用課程伴侶和雨課堂教學(xué)平臺(tái)的反饋，合理設(shè)計(jì)混合式教學(xué)的評(píng)價(jià)體系，提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力，從而使混合式教學(xué)在高聚物成型工藝課程中充分發(fā)揮作用[4]。

1? 目前高聚物成型工藝教學(xué)中存在的問題

1.1? 學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力不足

內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)課高聚物成型工藝在大學(xué)第七學(xué)期開設(shè)，該時(shí)間段內(nèi)，多數(shù)大學(xué)生主要關(guān)注選調(diào)、公務(wù)員考試以及研究生入學(xué)考試等方面，對(duì)考試懷著僥幸心理。高聚物成型工藝課程的知識(shí)多數(shù)是較難理解的成型工藝和成型設(shè)計(jì)理論，課下學(xué)生自主復(fù)習(xí)時(shí)間較少，知識(shí)延續(xù)性較差，長(zhǎng)期如此，學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的積極性自然會(huì)降低。

1.2? 課程考核方式有待健全

目前高聚物成型工藝課程的考核主要涉及名詞解釋、填空題、解答題、問答題和計(jì)算題等方面，課程考核靈活性不足，較難實(shí)現(xiàn)深入理解和掌握的學(xué)習(xí)目的。只要課程考試題型和難度稍有變化，學(xué)生便表現(xiàn)出嚴(yán)重的不適應(yīng)，課程成績(jī)及格率下降明顯。因而，高聚物成型工藝課程的考試缺乏靈活性和多樣性，亟待完善考核方式。

1.3? 教學(xué)手段單一

受限于學(xué)時(shí)少和講授內(nèi)容多的原因，授課采用傳統(tǒng)教學(xué)模式，傳統(tǒng)教學(xué)手段單一，以教材和PPT為主，教師講，學(xué)生聽，師生之間互動(dòng)程度低，學(xué)生參與課堂的積極性差，學(xué)生聽課效果一般，教學(xué)目標(biāo)難以真正實(shí)現(xiàn)全覆蓋。

2? 高聚物成型工藝課程教學(xué)改革方案

2.1? 豐富教學(xué)內(nèi)容

授課過程中，教師借助于課堂給學(xué)生講授許多的成型基本概念和成型原理。培養(yǎng)目標(biāo)是課程教學(xué)的宗旨，教學(xué)大綱是教學(xué)核心，借助于教材，重點(diǎn)和難點(diǎn)需突出，主次明了清晰[5]。

線下教學(xué)可借鑒優(yōu)秀的雙一流高校公開課的教學(xué)方法和教學(xué)手段，依照學(xué)校要求選定優(yōu)秀教材制作教學(xué)課件，同時(shí)，可從互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)檢索并整理和高聚物成型工藝課程相關(guān)的視頻和成型、加工圖片，合理選擇符合教學(xué)內(nèi)容的動(dòng)畫和圖片，補(bǔ)充到教學(xué)課件中，授課課件需經(jīng)常修改完善，提升學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解水平，促使學(xué)生對(duì)高聚物成型工藝形成感性認(rèn)識(shí)[6]。

模塊教學(xué)分為成型模塊和性能模塊兩個(gè)方面。

1）成型模塊。講授高分子材料擠出和注塑成型，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)，區(qū)分兩種成型方式的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。相同點(diǎn)：均可采用螺桿機(jī)熔融物料，處理物料的螺桿機(jī)成型條件相同。不同點(diǎn)：高分子材料產(chǎn)品的成型方式不同。

2）性能模塊。借助已有知識(shí)儲(chǔ)備，構(gòu)建新框架，學(xué)生既可復(fù)習(xí)已學(xué)知識(shí)，又可快速掌握講授的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)事半功倍的效果。通常，依據(jù)高聚物所表現(xiàn)的力學(xué)性質(zhì)和分子熱運(yùn)動(dòng)特征，高聚物可分為三態(tài)，即玻璃態(tài)、高彈態(tài)和黏流態(tài)。影響高聚物狀態(tài)轉(zhuǎn)變的主要因素很多，主要有分子結(jié)構(gòu)、體系的組成、所受應(yīng)力和環(huán)境溫度。講授該模塊內(nèi)容，可融合基礎(chǔ)化學(xué)、基礎(chǔ)物理、高分子化學(xué)、材料力學(xué)及高分子物理的相關(guān)知識(shí)。

2.2? 采用行之有效的教學(xué)方法

以高聚物成型工藝教材第二章為例說明，采用混合式教學(xué)后，本章的教學(xué)內(nèi)容由2個(gè)線上教學(xué)視頻和一次線下教學(xué)組成。2個(gè)線上視頻的時(shí)長(zhǎng)分別為10 min和12 min，主要介紹注塑機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理，注塑成型工藝過程和工藝條件。學(xué)生可通過課程伴侶同步參與隨堂測(cè)驗(yàn)、作業(yè)、沙龍和單元測(cè)驗(yàn)活動(dòng)，教師可有效考查學(xué)生對(duì)注塑機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理，注塑成型工藝過程和工藝條件知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。

相關(guān)教學(xué)視頻可通過課程伴侶提前一周在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)發(fā)布，既可讓學(xué)生在課前完成相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的預(yù)習(xí)，又可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程的興趣。同時(shí)，隨堂測(cè)驗(yàn)、作業(yè)、沙龍和單元測(cè)驗(yàn)可檢測(cè)學(xué)生預(yù)習(xí)和掌握主要知識(shí)點(diǎn)的情況。線上課程為學(xué)生提供了一個(gè)輕松和自由學(xué)習(xí)的環(huán)境，學(xué)生可高效利用碎片化的時(shí)間完成線上部分授課內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可合理分配課外時(shí)間。混合式教學(xué)實(shí)施方案如圖1所示。

每次線下授課前可使用雨課堂（采用雨課堂彈幕可以激發(fā)學(xué)生表現(xiàn)欲，活躍課堂氣氛）和課程伴侶教學(xué)平臺(tái)發(fā)布調(diào)查問卷，實(shí)時(shí)了解學(xué)生對(duì)相關(guān)重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí)的掌握程度，同時(shí)也可督促學(xué)生及時(shí)復(fù)習(xí)所學(xué)知識(shí)。教師通過相關(guān)課堂檢查數(shù)據(jù)的匯總可了解學(xué)生在課前已掌握的基本知識(shí)點(diǎn)，例如：注射系統(tǒng)由加料裝置、料筒、柱塞及分流梭、螺桿和噴嘴組成；原料的預(yù)處理、料筒的清洗、嵌件的預(yù)熱和脫膜劑的選用對(duì)成型產(chǎn)品有較大影響。在線下教學(xué)過程中，教師可再次對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行提煉和分析，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，學(xué)生以5～8個(gè)人為單位分組討論，每小組采用隨機(jī)點(diǎn)名方式選派一名代表匯總和陳述小組的觀點(diǎn)和問題，評(píng)價(jià)采用小組相互評(píng)分和教師評(píng)分相結(jié)合的方式。

學(xué)生分組討論的內(nèi)容包括高聚物成型產(chǎn)品后處理對(duì)制品力學(xué)性能的影響，特別是熱處理對(duì)制品性能的影響等。通過對(duì)問題的組內(nèi)和組間討論，學(xué)生可加深對(duì)高分子材料結(jié)晶的理解，不僅可以掌握改善高分子應(yīng)力松弛的方法，也可深入理解內(nèi)應(yīng)力過大會(huì)導(dǎo)致局部應(yīng)力集中從而導(dǎo)致材料開裂的機(jī)制。

課后及時(shí)反思教學(xué)過程，線上和線下安排合理學(xué)時(shí)測(cè)試學(xué)生聽課效果，設(shè)置作業(yè)區(qū)、討論區(qū)和測(cè)試區(qū)；利用課程伴侶布置本節(jié)課的復(fù)習(xí)題和作業(yè)，以便學(xué)生更好地掌握本次課的重點(diǎn)和難點(diǎn)；同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生安裝科研領(lǐng)域APP和學(xué)習(xí)科研領(lǐng)域材料成型的相關(guān)技術(shù)知識(shí)，如材料科學(xué)與工程，高分子材料科學(xué)前沿，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)高聚物成型的特點(diǎn)和影響高聚物成型的因素。

2.3? 優(yōu)化考核方式

以現(xiàn)有的考核方式為基礎(chǔ)，適當(dāng)對(duì)考核方式進(jìn)行改革。具體如下。

2.3.1? 平時(shí)成績(jī)

課堂表現(xiàn)評(píng)價(jià)，以回答問題的頻次為依據(jù)，超過3次加3分，2次加1分，超過5次加5分，50分封頂。同時(shí)，課程伴侶中設(shè)置一些與高聚物成型工藝相關(guān)的開放式話題作業(yè)，鼓勵(lì)學(xué)生到圖書館、通過網(wǎng)絡(luò)查閱相關(guān)資料，然后制作PPT、思維導(dǎo)圖和成型工藝小視頻上傳平臺(tái)，以優(yōu)、良、中、差為評(píng)價(jià)結(jié)果，分別以90分、80分、70分和60分錄成績(jī)。

2.3.2? 期末成績(jī)

由于高聚物成型工藝課程的知識(shí)多數(shù)為較難理解的成型工藝和成型設(shè)計(jì)理論，因而期末成績(jī)應(yīng)由試卷成績(jī)和工藝設(shè)計(jì)成績(jī)構(gòu)成，即“期末成績(jī)=試卷成績(jī)（50%）+工藝設(shè)計(jì)成績(jī)（50%）”。

3? 深度混合式教學(xué)模式改革的效果

內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)高聚物成型工藝課程組針對(duì)材料科學(xué)與工程專業(yè)課高聚物成型工藝課程進(jìn)行混合式教學(xué)改革。依據(jù)課程伴侶和雨課堂的后臺(tái)分析數(shù)據(jù)和線下問卷調(diào)查的分析結(jié)果，該課程的線下教學(xué)效果有明顯改善。借助課程伴侶和雨課堂教學(xué)平臺(tái)的混合式教學(xué)模式為學(xué)生的課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)提供了有效的途徑，可有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且可降低課程中難點(diǎn)和重點(diǎn)問題的學(xué)習(xí)門檻[7-9]。

由圖2可知，81.50%的學(xué)生認(rèn)為借助課程伴侶和雨課堂混合式平臺(tái)可有效實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)高聚物成型工藝課程相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容，其對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)課程內(nèi)容起到了良好的促進(jìn)作用。在線下教學(xué)過程中，混合式教學(xué)模式可引導(dǎo)學(xué)生帶著問題和思考去預(yù)習(xí)，形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，從而實(shí)現(xiàn)更好的預(yù)習(xí)效果[9-10]。由圖3可知，在線下練習(xí)相關(guān)習(xí)題和作業(yè)遇到相關(guān)課程內(nèi)容的問題時(shí)，55.60%的學(xué)生能通過自己解決或求助小組內(nèi)同學(xué)，體現(xiàn)出較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)能力；40.70%的學(xué)生會(huì)利用課程伴侶答疑區(qū)與同學(xué)和老師交流。圖4表明進(jìn)入期末復(fù)習(xí)階段，64.00%的學(xué)生借助于課程伴侶和雨課堂教學(xué)平臺(tái)，梳理知識(shí)脈絡(luò)和重、難點(diǎn)問題。此外，課程伴侶后臺(tái)對(duì)學(xué)生進(jìn)入課程次數(shù)，課程討論區(qū)回文次數(shù)，閱讀教學(xué)資源次數(shù)和在線時(shí)長(zhǎng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中潛移默化地采用了混合式學(xué)習(xí)方法。

4? 結(jié)束語

高聚物成型工藝課程的知識(shí)多數(shù)是較難理解的成型工藝和成型設(shè)計(jì)理論，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已無法滿足該課程的培養(yǎng)目標(biāo)，于是，在課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上，需要教師進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和改革。借助課程伴侶和雨課堂混合式平臺(tái)，將深度混合式教學(xué)模式應(yīng)用于高聚物成型工藝課程中，可使學(xué)生對(duì)高分子材料成型工藝及成型特點(diǎn)有詳細(xì)、全面和系統(tǒng)的理解，可提升學(xué)生在高聚物成型領(lǐng)域分析和解決成型問題的能力，從而可以提高高聚物成型工藝課程教學(xué)效果，豐富教學(xué)方法。

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