◆何 霞 張 濤

(浙江理工大學(xué)材料與紡織學(xué)院)

緩沖材料的制備與測(cè)試實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索

◆何 霞 張 濤

(浙江理工大學(xué)材料與紡織學(xué)院)

針對(duì)緩沖材料實(shí)驗(yàn)課程以往教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，提出了針對(duì)性的課程教學(xué)方法和實(shí)踐環(huán)節(jié)的改革模式，從綜合能力培養(yǎng)的角度，對(duì)緩沖材料性能實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革進(jìn)行了探索性嘗試，收到了較好的教學(xué)效果。

緩沖材料 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 教學(xué)改革

實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直以來(lái)都是高等教育人才培養(yǎng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)因其直觀性、實(shí)踐性、科研性及綜合性等特點(diǎn)，決定了它在高校的整個(gè)教學(xué)體系中占有十分重要的地位。隨著我校材料工程省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的建設(shè)，在實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中創(chuàng)新教學(xué)模式和教學(xué)方法，體現(xiàn)學(xué)生在教學(xué)中的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性顯得尤為重要。因此，我們對(duì)緩沖材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法進(jìn)行一些探索，并取得初步成效，對(duì)改革中出現(xiàn)的一些問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)，希望能為相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供借鑒。

一、緩沖材料實(shí)驗(yàn)課教學(xué)特點(diǎn)及現(xiàn)狀

在《運(yùn)輸包裝》和《包裝綜合實(shí)驗(yàn)》課程的教學(xué)過(guò)程中，為進(jìn)一步鞏固學(xué)生所學(xué)理論知識(shí)，同時(shí)掌握緩沖材料的實(shí)驗(yàn)方法，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新意識(shí)，緩沖材料實(shí)驗(yàn)課是一個(gè)不可缺少的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生了解緩沖包裝材料的分類(lèi)，掌握緩沖材料的靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性的表示方法與獲取方法，具備緩沖系數(shù)曲線(xiàn)的識(shí)讀能力。重點(diǎn)為緩沖材料的靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性的表示方法，緩沖系數(shù)曲線(xiàn)，為緩沖包裝設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。但在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，由于緩沖材料實(shí)驗(yàn)課程的枯燥乏味、且多為驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生大多處于被動(dòng)狀態(tài)，依賴(lài)性強(qiáng)，缺失發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題能力。在這種背景下，老師如何能在有限的時(shí)間激發(fā)學(xué)生實(shí)踐的積極性與創(chuàng)造性成為實(shí)驗(yàn)課教學(xué)過(guò)程中無(wú)法回避的一個(gè)問(wèn)題。因此，緩沖材料試驗(yàn)課程教學(xué)的方法和模式值得認(rèn)真探討與研究。

二、緩沖材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革的思路

1.采取兩階段循序漸進(jìn)的教學(xué)方法

原來(lái)的緩沖材料實(shí)驗(yàn)課程是針對(duì)學(xué)生初學(xué)運(yùn)輸包裝原理的情況，在“緩沖包裝設(shè)計(jì)”章節(jié)講解結(jié)束后，安排課內(nèi)實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)，訓(xùn)練如何進(jìn)行緩沖材料的性能測(cè)試等。受到學(xué)時(shí)的限制，實(shí)驗(yàn)測(cè)試所需緩沖材料由老師提供，學(xué)生進(jìn)行驗(yàn)證，忽略培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，對(duì)學(xué)生只是“授之以魚(yú)”，而不是“授之以漁”。因此，我們?cè)趯?shí)施緩沖材料實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中嘗試采取了兩階段循序漸進(jìn)的教學(xué)模式，在課時(shí)安排中，第一階段即驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)安排在《運(yùn)輸包裝》的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)里進(jìn)行，時(shí)間安排在第5學(xué)期，總學(xué)時(shí)為4學(xué)時(shí)，這個(gè)階段的實(shí)驗(yàn)測(cè)試材料由教師提供，要求學(xué)生掌握基本的緩沖包裝材料測(cè)試方法及原理，如緩沖材料的靜態(tài)壓縮試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)緩沖特性試驗(yàn)、振動(dòng)傳遞特性試驗(yàn)等試驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范，了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備操作流程，為下階段實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ);第二階段，即學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)階段安排在《綜合實(shí)驗(yàn)課程》里，綜合實(shí)驗(yàn)課程是針對(duì)大四的學(xué)生開(kāi)設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。通過(guò)學(xué)生自行對(duì)某產(chǎn)品的銷(xiāo)售包裝和運(yùn)輸包裝進(jìn)行設(shè)計(jì)，針對(duì)產(chǎn)品的消費(fèi)層面、銷(xiāo)售地域、運(yùn)輸和流通的環(huán)境，施加的防護(hù)技術(shù)等影響因素提出明確的防護(hù)要求，并能獨(dú)立組織相應(yīng)的系列實(shí)驗(yàn)予以測(cè)試、驗(yàn)證及獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果，逐漸形成“以包裝測(cè)試意識(shí)培養(yǎng)為主線(xiàn)，以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，夯實(shí)測(cè)試?yán)碚摶A(chǔ)，建立包裝標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)觀念，強(qiáng)化包裝工程檢測(cè)能力”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念。這個(gè)階段的學(xué)生已經(jīng)完成了多數(shù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)可以更加合理。實(shí)驗(yàn)方式為開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，允許學(xué)生學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃，個(gè)人的條件和需要，選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性。緩沖材料實(shí)驗(yàn)是綜合實(shí)驗(yàn)課程中的一項(xiàng)重要的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生在材料選擇上，可以是常見(jiàn)的緩沖材料，通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行比對(duì)，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(fā)泡制作緩沖材料，測(cè)試其力學(xué)性能，根據(jù)產(chǎn)品，確定脆值，合理選擇緩沖材料，從而展開(kāi)緩沖包裝設(shè)計(jì)。材料制備過(guò)程中要求學(xué)生討論影響纖維發(fā)泡效果的各因素，包括纖維原料處理、發(fā)泡劑、膠粘劑、增塑劑、及干燥時(shí)間等方面因素對(duì)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(dá)到緩沖包裝材料的使用要求。通過(guò)兩個(gè)階段的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能熟練掌握緩沖包裝材料性能測(cè)試儀器使用方法及其測(cè)試步驟，學(xué)會(huì)綜合評(píng)價(jià)緩沖材料性能，達(dá)到增強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)緩沖材料理論知識(shí)的理解，具有實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和提高動(dòng)手能力的目的。

2.突出綜合能力培養(yǎng)

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，從操作技能的掌握程度和理論知識(shí)的應(yīng)用能力兩方面全面考核評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)?？己藘?nèi)容包括設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)組織和大綱確定，實(shí)際操作、結(jié)果分析以及對(duì)理論掌握的程度等，重點(diǎn)把握方案討論、方案驗(yàn)收、數(shù)據(jù)分析和驗(yàn)收的環(huán)節(jié)中對(duì)學(xué)生的啟發(fā)和引導(dǎo)，并著重考查學(xué)生所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力和創(chuàng)新能力，以達(dá)到多方位、多角度全面地考查和評(píng)價(jià)學(xué)生的目的。

鼓勵(lì)學(xué)生參加學(xué)科競(jìng)賽，為學(xué)生提供施展才華的平臺(tái)與空間，激發(fā)和調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)與參與實(shí)踐的積極性，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。通過(guò)學(xué)科競(jìng)賽結(jié)果，反饋出學(xué)生對(duì)知識(shí)理解程度，及綜合設(shè)計(jì)能力，檢驗(yàn)教學(xué)效果，從而推動(dòng)教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)。如學(xué)生參加包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽，作品為易碎品的防護(hù)包裝設(shè)計(jì)，首先需要選擇緩沖材料，如瓦楞紙板、發(fā)泡塑料等材料，通過(guò)測(cè)試實(shí)驗(yàn)獲得緩沖性能，設(shè)計(jì)緩沖包裝結(jié)構(gòu)，制成樣品盒進(jìn)行跌落實(shí)驗(yàn)，檢查內(nèi)裝物破算程度，再改進(jìn)設(shè)計(jì)方案等。隨著實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)設(shè)以及學(xué)科競(jìng)賽的開(kāi)展都為學(xué)生提供了很好的展示自己動(dòng)手能力的平臺(tái)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。

3.開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室

由于運(yùn)輸包裝實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地、儀器設(shè)備臺(tái)套數(shù)的限制，每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組一般為3～5名學(xué)生，學(xué)生多、場(chǎng)地小，很難保證每一名學(xué)生都能操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備。為了使每一個(gè)學(xué)生都有動(dòng)手機(jī)會(huì)，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用率，我們開(kāi)放了運(yùn)輸包裝實(shí)驗(yàn)室。老師將課題任務(wù)布置后，學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)方案一經(jīng)通過(guò)，學(xué)生根據(jù)自己的時(shí)間合理安排實(shí)驗(yàn)，完成運(yùn)輸包裝的設(shè)計(jì)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)性，自主性，引導(dǎo)學(xué)生自制緩沖材料，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，給他們足夠的空間，進(jìn)而培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識(shí)，對(duì)提高本專(zhuān)業(yè)的教育質(zhì)量有非常重要的意義

三、緩沖材料實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的效果

1.學(xué)生學(xué)習(xí)積極性明顯提高

學(xué)生采取小組學(xué)習(xí)的方式，自己設(shè)計(jì)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)中的每個(gè)一環(huán)節(jié)，每一小組的設(shè)計(jì)方案都有可能不同，互相抄襲的現(xiàn)象明顯減少。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中更講究的是一種共同學(xué)習(xí)和積極討論的團(tuán)隊(duì)合作精神。對(duì)作業(yè)選題的設(shè)置更趨向于實(shí)際，來(lái)源自企業(yè)需求，教師的科研課題和橫向合作項(xiàng)目或競(jìng)賽要求。如本學(xué)期的運(yùn)輸包裝課程作業(yè)題目就選用2012中國(guó)包裝創(chuàng)意大賽的選題——“易碎日用品、機(jī)電產(chǎn)品、食品和生鮮農(nóng)產(chǎn)品等防護(hù)包裝設(shè)計(jì)，要求學(xué)生分組完成易碎品的運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)，這樣學(xué)生不僅完成了課程作業(yè)，也可將作品直接參加競(jìng)賽。這樣的安排將理論知識(shí)應(yīng)用到具體實(shí)踐中，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，同時(shí)也提高了課程教學(xué)效果，得到了學(xué)生的廣泛認(rèn)可。

2.提高了學(xué)生的綜合能力

通過(guò)課程改革，學(xué)生的動(dòng)手能力和獨(dú)立思考問(wèn)題的能力得到了明顯提升。在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生要獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，需要查找相關(guān)文獻(xiàn)資料，如相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、材料性能數(shù)據(jù)手冊(cè)、專(zhuān)業(yè)教材等，同時(shí)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握了進(jìn)行研究所必需的科學(xué)方法，如文獻(xiàn)檢索、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及相關(guān)工具的應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及誤差分析等，為學(xué)生將來(lái)進(jìn)行專(zhuān)業(yè)技術(shù)研究奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。

四、緩沖材料實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革中的問(wèn)題及思考

1.及時(shí)更新實(shí)驗(yàn)選題

原來(lái)的緩沖材料測(cè)試實(shí)驗(yàn)樣品基本是選擇傳統(tǒng)的緩沖材料，如泡沫塑料EPS、發(fā)泡聚乙烯EPE、聚氨酯等，橡膠，氣泡薄膜等，這些材料雖有著優(yōu)良的緩沖性能，但從整體社會(huì)效益和可持續(xù)發(fā)展角度講，塑料泡沫回收處理費(fèi)用高昂，而且對(duì)環(huán)境有相當(dāng)程度的污染，不利于可持續(xù)發(fā)展與我國(guó)所倡導(dǎo)的和諧社會(huì)背道而馳，所以紙質(zhì)緩沖材料有著相當(dāng)可觀的前景。因此，我們?cè)诰彌_材料的實(shí)驗(yàn)選題設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)了如“瓦楞紙板的緩沖包裝設(shè)計(jì)”“新型紙托盤(pán)緩沖襯墊設(shè)計(jì)”“植物纖維發(fā)泡緩沖材料的制備與研究”等，鼓勵(lì)學(xué)生摒棄傳統(tǒng)材料，積極開(kāi)發(fā)新的環(huán)保材料，如以植物纖維為原料制作發(fā)泡緩沖材料，選擇瓦楞紙板、蜂窩紙板等材料開(kāi)發(fā)紙質(zhì)緩沖包裝結(jié)構(gòu)等。當(dāng)然實(shí)驗(yàn)選題可以是老師自定，也可與企業(yè)合作，使學(xué)生參與到老師的科研項(xiàng)目中來(lái)，真題真做，將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際項(xiàng)目中來(lái)，注重通過(guò)解決實(shí)際問(wèn)題幫助學(xué)生理解抽象理論，使選題更具有現(xiàn)實(shí)價(jià)值，

2.鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揚(yáng)團(tuán)隊(duì)精神

在有限的師資和實(shí)驗(yàn)儀器不足的情況下，實(shí)驗(yàn)選題確定后，將學(xué)生分組，每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組3－4人，每一個(gè)學(xué)生都要負(fù)責(zé)一項(xiàng)具體任務(wù)，如原材料的選擇，材料的制備、性能測(cè)試，包裝成品制作，成品的跌落實(shí)驗(yàn)，完善方案等，每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要學(xué)生成員分工協(xié)作，相互討論，將選題做細(xì)、做深入、做透徹，既鍛煉了學(xué)生的自主學(xué)生能力，又有團(tuán)隊(duì)意識(shí)，充分發(fā)揮了綜合性實(shí)驗(yàn)的優(yōu)越性。

五、結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐表明，在緩沖材料的實(shí)驗(yàn)課程中通過(guò)分階段循序漸進(jìn)的教學(xué)方法，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，鼓勵(lì)學(xué)生參加學(xué)科競(jìng)賽，更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與選題，真題真做等一系列教學(xué)嘗試，有利于幫助學(xué)生更好地熟悉緩沖材料，掌握緩沖性能評(píng)價(jià)方法，掌握與之相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)方法，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，取得了初步成效。當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革不是一蹴而就的，我們?nèi)匀恍枰粩喔母?，探索新的?shí)驗(yàn)教學(xué)模式，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，培養(yǎng)出高素質(zhì)的專(zhuān)業(yè)人才。

[1]劉天模，張力，黃佳.材料類(lèi)課程配套實(shí)驗(yàn)課工程能力培養(yǎng)的探討[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，27(6):13 －15.

[2]王小槐，張照軍.《材料科學(xué)基礎(chǔ)》綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2004，23(1):62 －64.

[3]葉榮昌，強(qiáng)文江.材料力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，30(9):136 －138.

[4]楊中喜，陶文宏，邱學(xué)農(nóng).現(xiàn)代材料測(cè)試方法實(shí)驗(yàn)課程的改革與探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2006，23(6):94 －95.

[5]袁振霞，常利武.提高材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效果的探索與實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育，2011，(8):121 －122.

[6]趙榮麗，王梅.包裝印刷材料實(shí)驗(yàn)課程化與學(xué)生創(chuàng)新思維培養(yǎng)[J].包裝學(xué)報(bào)，2011，(2):90 －93.

[7]李麗霞，王玉芳，劉志平.設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2007，(4):41 －43.

[8]孫輝，王家俊.《包裝材料學(xué)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐探討[J].包裝工程，2010，31(17):172 －174.

本文系浙江理工大學(xué)材料工程省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心資助項(xiàng)目(浙理工教〔2012〕22號(hào))。