唐紅艷

（浙江理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，浙江 杭州）

一 引言

當(dāng)前, 新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正席卷全球。為適應(yīng)新形勢和新變化，促進(jìn)我國工程教育革新，教育部提出了“新工科”的概念，即新工程教育理念、新學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)、新人才培養(yǎng)模式、新教育教學(xué)質(zhì)量、新分類發(fā)展體系。由此，我國的高等教育進(jìn)入新的發(fā)展階段[1-2]。

新工科建設(shè)已經(jīng)成為我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路，我國教育體系的重要內(nèi)容，對促進(jìn)高等教育具有重要意義。高校要準(zhǔn)確領(lǐng)悟新工科建設(shè)的內(nèi)涵，將新工科建設(shè)落到實處，著力于培養(yǎng)能適應(yīng)未來所需、科技報國、勇?lián)褡鍙?fù)興大任，共創(chuàng)人類美好未來的卓越工程人才[3]。

作為面向?qū)W生最直接的環(huán)節(jié)，高校的課程教學(xué)至關(guān)重要。在新工科背景下，如何進(jìn)行課程教學(xué)改革，為社會輸送滿足需要的綜合型人才，是高校教育的重要使命。傳統(tǒng)意義上的課程教學(xué)主要以老師為中心，恐難滿足新工科建設(shè)背景下以產(chǎn)出為導(dǎo)向的人才需求。因此，培養(yǎng)符合“新工科”發(fā)展需求的、具有創(chuàng)新性、動態(tài)適應(yīng)能力以及“大工程觀”的高素質(zhì)人才也稱為學(xué)科建設(shè)迫在眉睫的任務(wù)。本文將以高分子材料科學(xué)與工程專業(yè)的主要專業(yè)課程--《高分子材料加工原理》為例，首先探討對該課程進(jìn)行教學(xué)改革的意義，然后深入剖析在新工科背景下，該課程教學(xué)存在的問題，最后提出幾條改革措施，為培養(yǎng)符合新工科建設(shè)背景的創(chuàng)新型人才提供重要參考。

二 高分子材料加工課程教學(xué)體系現(xiàn)狀

《高分子材料加工原理》是高分子材料科學(xué)與工程方向的主要專業(yè)課。筆者多年來一直從事該課程的教學(xué)工作。近年來筆者積極響應(yīng)國家新工科建設(shè)的要求，同時結(jié)合本校的辦學(xué)定位，對該課程進(jìn)行了多次教學(xué)改革，在提升課堂教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)創(chuàng)新性人才方面取得了一定的成效。但是，該課程教學(xué)依然存在許多問題，主要有以下幾個方面：

（一） 課時少，內(nèi)容多，各知識點(diǎn)之間整體聯(lián)系不足，相互孤立

《高分子材料加工原理》課程涉及原材料的基本性能、復(fù)雜多樣的高分子助劑，靈活多變的加工方法，表征手段等等，內(nèi)容較多，各加工方法之間相對比較獨(dú)立，整體聯(lián)系不足。該課程的教學(xué)學(xué)時為32 學(xué)時。要想在32 學(xué)時內(nèi)將互相之間相對獨(dú)立的、復(fù)雜的知識點(diǎn)講清楚，學(xué)生理解透徹，并且滿足新工科建設(shè)背景下對人才的需求，采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式是很難實現(xiàn)的。

（二） 學(xué)生被動聽課，課堂教學(xué)趣味性不足，相對比較枯燥

筆者多年來一直從事《高分子材料加工原理》的教學(xué)。在多年的教學(xué)經(jīng)歷中，筆者發(fā)現(xiàn)：采用傳統(tǒng)教學(xué)方法時，知識就像是空中樓閣，學(xué)生很難深入理解和掌握，更難以與實踐結(jié)合，各知識點(diǎn)之間融會貫通更加是難上加難。教學(xué)改革、新的教學(xué)方法已經(jīng)是呼之欲出。

（三） 教學(xué)不足，且學(xué)生尚未接觸實際工程，知識代入感較低

高分子材料加工課程涉及大量的加工設(shè)備、裝備，以及復(fù)雜的加工參數(shù)，涉及的高分子材料的品種如此之多，新的加工方法也不斷涌現(xiàn)。這些都需要學(xué)生在實踐中的基礎(chǔ)上去理解和掌握。而學(xué)生尚未接觸實際工程，知識代入感較低，這些紛繁復(fù)雜的知識對學(xué)生來說，難以理解并掌握，創(chuàng)新性也就無從談起。原來的教學(xué)模式急需改革，以適應(yīng)新工科建設(shè)的需求。

（四） 本門課程與其他課程之間知識點(diǎn)聯(lián)系緊密，學(xué)生融合能力有待提高

本門課程作為高分子材料科學(xué)與工程系的主干專業(yè)課程，傳授學(xué)生對于高分子材料加工的相關(guān)知識。主要講述高分子材料加工的基礎(chǔ)理論、塑料及橡膠的成型加工原理，講述高分子材料制品的性能、組成、結(jié)構(gòu)和成型方法的關(guān)系。本課程的學(xué)習(xí)與其他課程之間知識點(diǎn)聯(lián)系緊密。在本課程的學(xué)習(xí)過程中，經(jīng)常涉及之前所學(xué)到的相關(guān)基礎(chǔ)知識，將會促使學(xué)生把之前所學(xué)相關(guān)基礎(chǔ)知識融會貫通，這就需要學(xué)生具有較好的融合能力，才能適應(yīng)本課程的學(xué)習(xí)和掌握，以及新工科背景下的創(chuàng)新性人才的需求。

（五） 考核方式不全面

目前的考核方式一般由平時成績和期末卷面成績組成?？荚囶}型一般由填空題、簡答題、判斷題等構(gòu)成?？己藘?nèi)容也較多地關(guān)注基本理論和基本概念等的考查，較少涉及學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力，特別是創(chuàng)新能力。因此，平時上課應(yīng)付了事、考前臨時抱佛腳、只求通過的現(xiàn)象很容易出現(xiàn)。顯然，現(xiàn)行的考核方式不利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力、也不利于提升學(xué)生的創(chuàng)新力。

三 新工科背景下創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的《高分子材料加工原理》課程教學(xué)改革研究

（一） 成果導(dǎo)向型案例教學(xué)法的引入

所謂成果導(dǎo)向型教學(xué)方法，即由原來的教師傳授已知知識、學(xué)生記憶性學(xué)習(xí)，到探索未知、研究型學(xué)習(xí)，由此提升學(xué)生創(chuàng)新能力。因此，現(xiàn)有的教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、考核方式等都需要據(jù)此進(jìn)行重構(gòu)[4-5]。結(jié)合當(dāng)前國家大力推進(jìn)的新工科建設(shè)，“以學(xué)生發(fā)展為中心”，把握新工科建設(shè)背景下人才培養(yǎng)的核心素養(yǎng)，課堂授課需要從原來的“依靠教材”到新時期下的“高于教材”[6]。具體來說，采用成果導(dǎo)向型案例教學(xué)法時，教師需要根據(jù)學(xué)生需求、技術(shù)發(fā)展情況、教學(xué)科研和工程沉淀等諸多方面，參考相關(guān)專業(yè)書籍，重新理解和構(gòu)建教學(xué)大綱，由此重新配置教學(xué)內(nèi)容，從而形成源于教材、高于教材的教學(xué)。

案例教學(xué)，源于哈佛大學(xué)商學(xué)院，是一種親驗式的教學(xué)模式。它首先根據(jù)教育目的和培養(yǎng)目標(biāo)，以案例為教學(xué)素材，將學(xué)習(xí)者引入教育實踐的情境中分析問題和解決問題，從而培養(yǎng)學(xué)生反思能力，挖掘其教育機(jī)制的一種教學(xué)式的綜合[7-8]。簡單來說，案例教學(xué)即在教師的引領(lǐng)下，再現(xiàn)案例實景，將學(xué)生帶入特定現(xiàn)場，深入角色，從而提高學(xué)生運(yùn)用知識、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題與解決問題的能力。在經(jīng)貿(mào)、管理、法學(xué)等學(xué)科教學(xué)中，案例教學(xué)的應(yīng)用非常廣泛。

十多年來，筆者一直從事高分子材料加工類課程的教學(xué)工作。多年的教學(xué)經(jīng)歷中筆者發(fā)現(xiàn)：僅僅采用傳統(tǒng)教學(xué)方法時，課堂教學(xué)效果難以提升，由此，教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量難以提升。尤其是近年來新工科建設(shè)的大力引入，與時俱進(jìn)引入新的教學(xué)方法，不斷進(jìn)行教學(xué)改革勢在必行[9]。近幾年來，筆者在成果導(dǎo)向型案例教學(xué)法方面進(jìn)行了有意的嘗試，學(xué)生反映良好，教學(xué)效果得到了較大提高。下面筆者將就成果導(dǎo)向型案例教學(xué)法在《高分子材料加工原理》課程的應(yīng)用與改革情況進(jìn)行簡要介紹。

1.課程內(nèi)容重構(gòu)

根據(jù)我校的專業(yè)特色，《高分子材料加工原理》課程主要涉及高分子材料加工的基礎(chǔ)理論，以及擠出成型、注射成型、壓制成型、壓延成型、二次成型、塑煉、混煉、硫化等重要塑料及橡膠加工方法的基本原理。該門課程的特點(diǎn)是涉及的加工方法靈活多樣，各加工方法之間相對獨(dú)立。常規(guī)教學(xué)模式下各個知識點(diǎn)可以講解得非常清楚，但是學(xué)生依然有“學(xué)得茫然”的感覺。依據(jù)“源于教材，高于教材”的教學(xué)思想，按照學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律重構(gòu)課堂教學(xué)內(nèi)容的整體框架，簡單說明如下（這里僅以塑料制品的加工原理為例）：

（1）依據(jù)觀物識別材料、識別加工方法的思路，和學(xué)生一起列舉常見塑料制品的形式，比如管材、棒材、板材、薄膜、中空制品、形狀無特點(diǎn)的制品等。

（2）總結(jié)梳理常見塑料制品的外形特點(diǎn)，劃分為幾大類，比如管材、棒材、片材，板材、薄膜，中空制品，形狀千變?nèi)f化、毫無規(guī)律的制品等。

（3）分析討論每類塑料制品的特點(diǎn)，討論、引導(dǎo)給出對應(yīng)的加工方法。比如：管材、棒材、片材等屬于具有恒定截面的連續(xù)型材，剛好可以利用口模成型的方式，使物料以流動狀態(tài)連續(xù)通過口模成型。由此，引出擠出成型。

2.案例教學(xué)法的引入

針對《高分子材料加工原理》課程的教學(xué)特點(diǎn)，案例教學(xué)時需要從典型案例的選取、教學(xué)準(zhǔn)備、教學(xué)實施、總結(jié)歸納、案例演練等環(huán)節(jié)入手考慮。

（1）典型案例的選取

整個案例教學(xué)實施的關(guān)鍵之一就是典型案例的選取?！陡叻肿硬牧霞庸ぴ怼分饕婕皵D出成型、注射成型、壓制成型、壓延成型、二次成型、塑煉、混煉、硫化等重要塑料及橡膠加工方法的基本原理。每個專題選取1～2 個案例。為了方便論述，本文選取擠出成型，具體來說就是擠出成型的基本加工原理。

能夠采用塑料擠出成型的聚合物種類很多，有：聚氯乙烯PVC、聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚碳酸酯PC、聚苯乙烯PS 等等。采用塑料擠出成型時，聚合物品種不同，相應(yīng)的加工過程就存在一定的差異，設(shè)備的結(jié)構(gòu)參數(shù)在選型時就有一定的差別。比如聚乙烯PE 的擠出成型，聚氯乙烯PVC 的擠出成型?？紤]到PVC 的熱穩(wěn)定不佳的情況，在選擇螺桿參數(shù)時需要留意到這一點(diǎn)，比如螺桿的長徑比L/D 不能過大，而PE 熱穩(wěn)定性能較好，PE 的擠出成型就可以根據(jù)加工需要適度選擇大一些的長徑比。 因此，考慮高分子材料加工相關(guān)的內(nèi)容時，需要考慮聚合物品種和加工方法兩方面的內(nèi)容。因此，在學(xué)習(xí)擠出成型原理時主要以PE 和PVC 為兩類聚合物為代表。

（2）教學(xué)準(zhǔn)備

采用案例教學(xué)時，為了保證教學(xué)過程的高質(zhì)量進(jìn)行，教師方面的準(zhǔn)備工作包括：教學(xué)時數(shù)、具體案例選取、對應(yīng)的教學(xué)大綱、教案、考核模式等內(nèi)容。對于塑料制品的擠出成型原理，教學(xué)內(nèi)容至少包括：PE 和PVC 的基本性能、PE 和PVC 的成型性能、PE擠出成型和PVC 擠出成型時的成型原理。

學(xué)生方面的準(zhǔn)備工作：在學(xué)習(xí)PE 和PVC 擠出成型原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)各自的興趣選取典型案例，針對所選聚合物的基本性能、成型性能以及擠出成型等三個部分精心準(zhǔn)備，后續(xù)的討論以此為重點(diǎn)展開。

（3）教學(xué)實施

在師生前期的充分準(zhǔn)備下，教師精心組織和引導(dǎo)完成整個案例教學(xué)。此模塊教師根據(jù)成果導(dǎo)向型案例教學(xué)法，進(jìn)扣此部分教學(xué)的目標(biāo)是擠出成型的基本原理。以PE 和PVC 的擠出成型原理為例，引導(dǎo)、啟發(fā)和組織學(xué)生在討論中學(xué)習(xí)掌握相關(guān)內(nèi)容，以此達(dá)成此部分的教學(xué)目標(biāo)。

（4）總結(jié)歸納

前面的教學(xué)實施環(huán)節(jié)后，教師的歸納總結(jié)和點(diǎn)評，以及學(xué)生方面各小組的歸納小結(jié)是整個案例教學(xué)的點(diǎn)睛之筆。

（5）案例演練

案例演練是整個案例教學(xué)的最后步驟。此部分也是對課程考核方式進(jìn)行改革的重要組成部分。學(xué)生選取感興趣的案例，參照案例教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮主觀能動性，主動研究相關(guān)知識，并將之前基礎(chǔ)課中所學(xué)的相關(guān)知識融會貫通，獨(dú)立準(zhǔn)備匯報材料進(jìn)行匯報。匯報完畢學(xué)生就相關(guān)問題進(jìn)行答辯。教師根據(jù)匯報和答辯情況進(jìn)行考核，并作為期末成績的一部分。

（二） 專業(yè)教育與思政教育相結(jié)合的創(chuàng)新性模式

作為高校教學(xué)最基本的環(huán)節(jié)之一，課堂教學(xué)最貼近學(xué)生，是高校培養(yǎng)人才的關(guān)鍵之一。在新工科背景下，如何與時俱進(jìn)、進(jìn)行課堂教學(xué)改革，從而培養(yǎng)滿足市場需求的綜合型人才，是每個教師在課堂教學(xué)中必須考慮的問題。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)大都以老師為中心，難以適應(yīng)當(dāng)前新工科所倡導(dǎo)的人才培養(yǎng)模式。因此，培養(yǎng)符合“新工科”發(fā)展需求的、具有創(chuàng)新性、動態(tài)適應(yīng)能力以及“大工程觀”的高素質(zhì)人才也稱為學(xué)科建設(shè)迫在眉睫的任務(wù)[10]?！陡叻肿硬牧霞庸ぴ怼氛n程是學(xué)生在大學(xué)階段學(xué)習(xí)的最后幾門課程之一，在思政教育方面應(yīng)該勇?lián)厝巍?/p>

1. 進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時，在專業(yè)教育中融入思政教育

基本新工科建設(shè)背景，在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時，在專業(yè)教育中悄無聲息地融入思政教育具有其必然性和應(yīng)然性，做到思政教育不牽強(qiáng)附會，達(dá)到潤物細(xì)無聲的目的。由此，在現(xiàn)行專業(yè)教育背景下，需要兩者相結(jié)合，有機(jī)融合進(jìn)行教學(xué)設(shè)計[11-13]。下面以《高分子材料加工原理》課程為例展開論述。比如，講到不同來源的高分子材料及其性能特點(diǎn)、高分子材料的老化、穩(wěn)定劑、增塑劑等等知識點(diǎn)時，積極地展開對當(dāng)前社會熱點(diǎn)問題的關(guān)注和討論（資源枯竭、白色污染、塑化劑事件、雙酚A 事件、可降解高分子材料等），此部分可以涉及的思政教育有：社會責(zé)任、科學(xué)思維、創(chuàng)新思維、工程倫理、職業(yè)素養(yǎng)等方面。又比如講到不同橡膠類型時，積極展開討論碳達(dá)峰、碳中和等社會熱點(diǎn)的討論，一下子就抓住了學(xué)生的興趣點(diǎn)，在專業(yè)教育的同時，相關(guān)的社會責(zé)任、創(chuàng)新意識等思政教育水到渠成。

思政教育結(jié)合和專業(yè)教育同步、融合進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，學(xué)生才會真正感受到思政教育不是空洞說教，而是與他們的未來密切相關(guān)的重要環(huán)節(jié)，能為他們適應(yīng)企業(yè)、立足社會提供強(qiáng)勁動力。也只有學(xué)生主動融入思政課教學(xué)，才能切實提高教學(xué)實效，同時對專業(yè)課建設(shè)起到服務(wù)和支撐作用。

2.在專業(yè)教育中融合思政教育，改革教學(xué)方法

在專業(yè)教育中融合思政教育，要達(dá)到潤物細(xì)無聲的目的，就必須對傳統(tǒng)的教學(xué)方法進(jìn)行改革，多采用互動式、啟發(fā)式或案例式教學(xué)方法[14-15]。課程教學(xué)仍然以專業(yè)教育為主線，但是具體專業(yè)教育的方法不能采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法和手段，以具體的專業(yè)應(yīng)用實例和學(xué)生感興趣的事例出發(fā)，與學(xué)生展開討論、啟發(fā)學(xué)生樹立正確的價值觀，由此引入思政教育。下面仍然以《高分子材料加工原理》課程為例展開論述。本課程主要研究幾類重要高分子材料加工方法的基本原理。針對每種具體的高分子材料的加工方法，盡可能從學(xué)生日常生活能夠接觸到的材料及其加工方法入手，讓學(xué)生具有很好的代入感，由此激發(fā)其主動積極的學(xué)習(xí)。這種教學(xué)方法以學(xué)生為主體，強(qiáng)化了課堂教學(xué)的情景認(rèn)知，保持學(xué)術(shù)性的同時兼顧趣味性，此時思政教育自然而然的滲透在專業(yè)教育中。從專業(yè)知識到德育元素、思政教育水到渠成。此外，還可以布置專題討論小組，學(xué)生組隊（團(tuán)隊意識、愛國情懷、環(huán)保意識等德育元素）查找相關(guān)資料、撰寫報告、集體匯報答辯。由此成功達(dá)到基于專業(yè)教育，在專業(yè)教育中融入思政教育，將教書育人真正落實到課堂教學(xué)中。

四 結(jié)語

本文從《高分子材料加工原理》課程的改革背景、教學(xué)體系現(xiàn)狀、新工科背景下創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的課程教學(xué)改革研究等方面進(jìn)行了深入論述。新工科建設(shè)是一個動態(tài)、長期和實踐的過程。在新工科背景下，對現(xiàn)有的課程體系進(jìn)行改革探索，由此培養(yǎng)符合“新工科”發(fā)展需求的、具有創(chuàng)新性、動態(tài)適應(yīng)能力以及“大工程觀”的創(chuàng)新型高素質(zhì)人才。