針對較高層次的碩士研究生人才培養的《高聚物流變學》課程建設與教學改革研究

孫 輝，王家俊

(1.浙江理工大學 材料與紡織學院,絲綢學院，浙江 杭州 310018；2.浙江理工大學 藝術與設計學院，浙江 杭州 310018)

教育與培訓

針對較高層次的碩士研究生人才培養的《高聚物流變學》課程建設與教學改革研究

孫 輝1，王家俊2

(1.浙江理工大學 材料與紡織學院,絲綢學院，浙江 杭州 310018；2.浙江理工大學 藝術與設計學院，浙江 杭州 310018)

《高聚物流變學》是一門理論性較強，并且與高分子加工實踐緊密結合的重要課程。當其作為碩士研究生專業學位課程設置時，在教學內容的構成、教學方式的呈現，以及實踐環節的安排上都應滿足碩士研究生是培養專業領域內較高層次專門人才的要求。本文介紹了在多年教學實踐的基礎上，對此課程進行了優化和拓展教學內容，靈活應用“研討式”教學方法的各種形式，并合理增加基礎型和提高型實踐環節等幾方面的課程建設和教學改革，探索出針對工程研究和創新能力培養的碩士研究生課程的教學模式。

高聚物流變學；課程建設；教學改革；碩士研究生培養

《高聚物流變學》課程主要研究的是高聚物材料的流動和形變規律的科學[1]，是高分子材料加工技術實踐和創新的理論基礎，能夠指導高分子材料加工性能的評測和改進，對高分子材料的制備，結構與性能的研究，以及材料的應用都有重要的意義?！陡呔畚锪髯儗W》建立了高聚物各種加工成型方法理論，并為設計、加工高聚物制品提供參數，使制品具有長期穩定性和良好的使用性能，因此，此課程是高分子材料加工研究領域內人才，尤其是較高層次人才培養的一門重要課程。

考慮到《高聚物流變學》課程在培養高分子材料加工成型及控制的人才過程中占有重要的地位[2]，我校在材料加工、材料學、材料工程等碩士點將此課程設置為必修學位課程之一，共54學時，3學時/周。通過本課程的學習，可以使碩士研究生掌握高聚物材料的流變規律和特性，以及描述其流變過程的重要方程，并能夠將流變學的理論分析，運用到高聚物實際加工過程中的復雜流變行為的研究中。在此基礎上，實現指導聚合、制得加工性能優良的聚合物，對高聚物材料的加工工藝條件、配方設計的正確選擇，以及合理設計加工機械和模具等目的[3]。

1 課程建設和改革的必要性

高聚物流變學與高分子物理學和高分子材料成型工藝原理一起，構成了高分子材料成型加工的理論基礎[4]。與其它課程相比，《高聚物流變學》課程學科交叉性強、內容廣、概念抽象[5]，且又與高分子加工實踐緊密聯系，對于高分子科學領域內的碩士研究生來說，屬于不可或缺的一部分知識。然而，“高聚物流變學”研究在我國起步較晚，屬于較為年輕的學科，目前國內專門的教材種類較少，尤其是針對碩士研究生教育的。在現有的教材中，有些教材偏重于“高聚物流變學”的基本概念、初步理論和一些實驗方法等的講授，內容較淺顯。這類教材中的教學內容適用于高分子材料類專業的本科生教育，對于經歷過本科階段培養的碩士研究生來說，教學內容難免會與已經學習過的內容有所重疊，顯然不合適學習。有些教材主要偏重高聚物流變學理論介紹，內容中涉及大量公式和推導。雖然難度適合研究生學習，但理論與應用相結合方面有所欠缺。這樣的教學內容將“高聚物流變學”的理論與應用割裂，不能使學生明確高聚物流變學理論與高分子材料加工實踐如何有機結合，導致學生在今后的工作中，很難將所學的理論知識自如地用于解決實際研究和生產問題。科學合理的教學內容是取得良好的教學效果的先決條件。因此，作者通過為相關專業的碩士研究生講授《高聚物流變學》課程近十年的教學積累得出，在以較高層次的碩士研究生為授課對象時，需要慎重甄選教材，合理構建教學內容，并本著與時俱進的態度，不斷優化、建設教學內容，這樣才能使學生通過此課程的學習，提高高分子材料加工方面的理論素養，為今后工作中的研究和創新奠定基礎。

在教學方法方面，由于碩士研究生教育是比本科生教育高一層次的教育，其目標是培養具有較高綜合素質和創新能力的人才，它的教學方式自然是跟本科階段不同的[6]。然而，近年來的研究生擴招，導致碩士研究生無論是在校學生數，還是畢業生數都呈現明顯增長趨勢，師生比明顯下降。這導致本應以 “研討式”教學方式為主的碩士研究生的課堂上，卻普遍出現本科生“被動式”輸入的教學方式。在碩士研究生的培養教育過程中，模糊了本科教育和碩士研究生教育的界限，使得碩士生教育呈現出“本科化”傾向，已經影響到我國研究生教育質量[6]。《高聚物流變學》課程內容抽象、理論性強，碩士研究生在傳統的“教師講、學生聽”的教學方式中學習這門課程，面對教師滔滔不絕的抽象概念地講解和大量的公式推導，會有一種“置身事外”的感覺，結果學生學習困難，課堂參與度低，很難提起學習興趣。研究生教學方式中主導的“研討式教學”運用的缺失，會使學生的研究精神和創新思想無法得到訓練，這不利于碩士研究生對課程內容的學習和后續科研工作的開展。

另外，《高聚物流變學》本身屬于實驗科學，它的重要意義在于能夠對高分子材料實際加工過程給予科學的指導，與實際生產密切相關。因此，實踐環節也應該為教學的組成部分。本校碩士研究生的這門《高聚物流變學》課程，在課程設置上只安排了54個理論教學學時，并未另外安排實踐學時。在18周的教學時間中，只進行理論知識的教學，“紙上談兵”，學生無法做到學以致用。

與本科生培養目標的“寬口徑、厚基礎”，培養“通才”的定位不同，碩士研究生教育是完成從“通才”向“專業型、創新型人才”培養的過渡。因此，碩士研究生的培養，需要更深入、更廣泛的教學內容，需要理論學習與實踐環節良好的對接，需要在教學過程中進行創新和發散思維的培養。作者在近十年的碩士研究生《高聚物流變學》課程教學實踐中，發現了此課程教學中的一些不足之處。作者認為，為了提高這門課程的教學效果，應該對課程教學內容不斷進行優化和建設，同時，教學方法的改進以及實踐環節的融入也十分必要。

2 改革后的教學模式

2.1 教學內容的深化和拓展

教學內容的選擇和優化是整個課程建設和改革的核心。對于已經完成了材料學，尤其是高分子材料科學本科教育的碩士研究生們，教學內容首先應該避免與本科教育知識重復的入門級內容，應選擇有一定深度的內容。為了讓碩士研究生在學習這門課程之后，能夠將所學知識用于今后的研究工作中，也應該考慮到在教學過程中如何將理論知識體現在實際應用中。教學內容基于教材，基于上述考慮，我們在國內現有的一些“高聚物流變學“相關的教材中，選擇了徐佩弦編著的《高聚物流變學及其應用》這本教材。這本教材的內容分為兩個部分，前半部分“高聚物流變學“從最簡單的線性黏性流動開始，由淺及深，闡述了高聚物流變特性和基本方程。后半部分“高聚物流變學的應用“主要介紹了前半部分的高聚物流變學知識在高分子常見的加工方式中的具體應用。此教材前半部分偏重理論，有一定深度和難度，十分適合研究生教學，后半部分充分體現了“高聚物流變學”理論是如何分析和解決高分子材料加工實踐中的相關問題。

碩士研究生的教學內容不只是注重難度，還應該考慮到廣度。本課程以往的教學內容主要來自于指定教材和中文參考書，為了拓展學生的學習內容，我們在教學內容中加入約6個學時的國外經典教材、書籍或文獻的內容。例如，將Faith A. Morrison主編的，由牛津大學出版的《Understanding Rheology》中的部分內容作為選講內容，增加到教學中來。該書第一章開篇即從作者的角度講述了“我是多么需要了解流變學”，揭示了學習“流變學”的必要性和意義。Zehev. Tadmor and Costas G. Gogos主編，由John Wiley & Sons出版的《Principles of polymer processing》，這是一部經典的 “高分子加工”教學資料，可以將第二章“高分子加工的主要方法介紹”的部分內容作為選講內容，可以使后續教學內容的順利開展。關于英文教材的其他內容，則可作為學生自學內容?？紤]到“高聚物流變學”學科不斷發展，除了在教學內容中引入外文原版教材的部分內容之外，還會讓學生查找一下近年有關高聚物流變學理論和應用方面的英文文獻，在課堂上補充選講。這樣，可以使學生們及時了解到這門學科目前的發展現狀，做到教學內容緊跟“高聚物流變學”這門科學發展的腳步。閱讀、理解英文文獻，了解所學知識的國內外發展近況，是碩士研究生必須具備的基本素質之一。教學內容中英文教材和文獻的引進，不但可以擴展學生的學習內容，還可以使學生的英文資料閱讀能力得到訓練。

2.2 “研討式”教學方式的回歸和運用

目前認為，本科教育中常見的“被動式教學”不能夠滿足碩士研究生這種較高層次人才培養的要求。在碩士研究生教學方式上，應以“研討式”教學方法為主?！把杏懯浇虒W法”源于德國，此法以“解決問題”為目的，首先由教師提出問題，然后通過學生查找資料、歸納分析、師生展開討論等途徑提出解決問題的辦法。“研討式”教學法的具體開展方式有很多，它包括閱讀自講式、討論式、專題式、課題制式和案例等多種。在課程教學過程中，根據教學內容的不同特點，在課堂上靈活穿插“研討式”教學方法的多種展開形式，能夠使教學形式豐富多彩地呈現，既避免學生在學習過程中覺得枯燥無味，又能充分調動學生的學習積極性，提高其學習參與程度。

一般來講，當引入新的知識點，或者講授教學重點和難點內容時，教學形式可以以教師講授為主。例如，教材前半部分 “高聚物流變學”中，第二章線性黏性流動，從簡單的線性黏性剪切流動開始，介紹了高分子加工中常見的十種重要流動形式，推導了六種主要流動形式下流動速度分布和流量方程；第三章高聚物熔體的流動和彈性，闡述了高聚物熔體在加工中彈性的表現，揭示了彈性產生的機理；第五章流變學基本方程和第六章應力、應變與應變速率，引入了重要的新概念張量，介紹了張量在高聚物流變學中的運用方式，續而推導出連續性方程、動量方程、能量方程以及N-S方程等。這些內容對碩士研究生來說，屬于新知識點，理論性強、很抽象、公式推導多，又是后半部分“高聚物流變學的應用”的學習基礎，需要以教師深入、透徹地講解為主。

當所要講授的知識點，為已經學習過的教學內容的深化、拓展或者應用時，可以采用“研討式”教學方法當中的“閱讀自講式”教學。例如，教材后半部分“高聚物流變學的應用”第九章拖曳流動分析和第十章壓力流動分析中的部分內容。關于這兩種流動方式的分析，在前半部分第二章中已經詳細介紹。經過前面的學習，學生已經掌握了對這兩種流動形式進行分析和求解的能力。而第九章和第十章的內容，則是這兩種流動形式在高分子加工實踐中具體應用的體現。對于這樣的教學內容，可以通過“閱讀自講式”的教學形式把不同內容指定給學生，讓學生通過預習，在課堂上向老師和同學們講述。在自講的過程中，遇到預習中理解困難的內容，可以在課堂自講時提出，在教師的啟發下，展開課堂討論。學生們講述完畢后，老師對每位學生所講內容作出評價，特別是錯誤的觀點必須給與糾正或講解，最終達到解惑的目的?！伴喿x自講式”教學方式改變了傳統教學中純粹由教師向學生 “單向輸入”，變成學生與教師，學生與學生之間的“雙向互動”，激發了學生的學習興趣，活躍了課堂氣氛。

有些教學知識點，屬于新概念或新知識的引入，但是教材對其并沒有充分闡述。對于這樣的教學內容，可以采用“研討式”教學法當中的“專題討論式”方法展開學習。例如，第五章第二小節連續性方程中引入了“隨體導數”的概念。教材中雖然大致講述了隨體導數的概念和基本運算法則，但是學生們很難從有限的篇幅介紹中對這一陌生概念做到充分理解、靈活使用。因此，在教學時，可以將這個知識點提出，讓學生先查找資料，看看在其他相關著作或文獻中有沒有較為全面的介紹，然后對搜集到的資料進行歸納和整理，做出口頭匯報，并針對疑問，在課堂上展開討論。這樣，可以使學生對新知識有較為全面和深入的理解，也實現了教學內容的拓展。

“研討式”教學方法是從實踐中發展起來的一種課程形態，它的目的在于，在學習過程中創設一種有助于探索研究的開放情景，使學生圍繞某一主題主動地搜索、選擇、加工處理信息，并應用知識解決問題。它不僅能使學生深入學習、還有助于師生共同探索和研究，促進教學相長。

2.3 理論與實踐緊密結合的教學過程

《高聚物流變學》課程是一門為高分子材料加工實踐服務的課程。因此，在教學過程中，實踐環節不可或缺。以往，我們18周的教學過程全部安排課堂講課，此課程之外也并未再單獨安排實踐環節，這造成了這門課程的理論學習與實踐環節完全脫節?，F在，通過課程內容的優化，我們可以在課中增加開設兩次實驗課程，實驗內容與理論教學內容緊密聯系，凸顯了課程的實際意義。具體地，教材當中的第二章和第四章都有關于高聚物液體或熔體測黏和測試其流變性能的內容。因此，我們在 “高聚物流變學”教學過程中穿插設置了與之相應的高聚物熔融指數的測定或毛細管流變儀對聚合物熔體剪切粘度的測定。在實踐課程中，學生們不但熟悉了流變性能的測試方法，鍛煉了動手能力，而且有助于學生對課本中知識的全面理解。

對于碩士研究生來說，實踐環節不應僅停留在測定熔融指數和剪切黏度等基礎性實驗上。在較高層次人才的碩士研究生培養過程中，應該對他們提出較高的學習要求。因此，我們在學期末還為學生設置了綜合提高性實踐環節。具體來說，就是安排一次高分子材料的熔融加工成型實踐，如聚氯乙烯(PVC)單螺桿片材擠出成型。在實驗之前，讓學生自己設計材料的加工工藝、加工步驟，寫出大致的實驗指導書。經教師指導修改后，按照指導書說明，進行PVC片材擠出的加工成型。完成實驗后，讓學生在實驗報告中寫出此次材料加工中高聚物熔體經歷的所有流動形式。進一步，根據第九章第四節雙輥筒壓延所學內容，結合實際設備和工藝參數，對片材擠出厚度等做出簡單的大致估算，并與片材實際厚度進行比較，對于兩者之間產生的誤差可以展開討論。

在教學中注重理論教學與實踐教學相結合，用理論分析實踐、用實踐驗證理論，不僅在理論教學和實際生產之間架起橋梁，還能讓學生真正理解和體會《高聚物流變學》這門課程對高分子材料加工的實際意義。

3 結語

“高聚物流變學”是一門起步較晚的新興學科，但是它在高分子科學領域內卻有著舉足輕重的地位。碩士研究生是今后從事高分子材料工程領域相關工作的較高層次的科學工作者，如果不掌握有關現代高分子材料流變學的理論與實踐，必將在日后激烈的科技競爭中，在高分子工程和工藝的科學研究和新型材料的開發設計中處于被動的地位。不可否認，《高聚物流變學》課程學習內容較抽象，很容易讓學生失去信心和興趣。因此，在以碩士研究生為對象教學過程中，只有不斷優化教學內容，采用適用于教學對象的豐富多樣的教學方式，合理設計實踐環節，才能不斷提高教學質量，改進教學效果。

[1] 徐佩弦.聚合物流變學及其應用[M].北京：化學工業出版社，2003.

[2] 左丹英，黃年華，劉曉洪，等.《高分子流變學》教學方法的探討[J].武漢紡織大學學報，2011, 24(2)：79-81.

[3] 金日光，馬秀清.高聚物流變學[M].上海：華東理工大學出版社，2012.

[4] 方顯力.高聚物流變學課程教學改革與實踐研究[J].中國輕工教育，2008(3)：57-59.

[5] 吳其曄，巫靜安.高分子材料流變學[M]. 北京：高等教育出版社，2002.

[6] 陽榮威，胡陸英.我國碩士研究生教育“本科化”傾向及其應對措施[J].研究生教育研究，2014(1): 11-16.

(本文文獻格式：孫 輝，王家俊.針對較高層次的碩士研究生人才培養的《高聚物流變學》課程建設與教學改革研究[J].山東化工,2017,46(13):112-114.)

Course Construction and Reformation Study of Polymer Rheology Aiming to the Training of the Higher Level Graduate Student Talents

SunHui1,WangJiajun2

(1.School of Material and Textile,School of Silk, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China;2.School of Art and Design, Zhejiang Sci-Tech University,Hangzhou 310018,China)

Polymer rheology is the importance course because it has the stronger theoretic property and is closely related to polymer processing practice. When polymer rheology is set up as the graduate student degree course, it is necessary that the composition of the teaching content, the appearance of the teaching methods and the arrangement of the practice training should be satisfied with the training requirement of the graduate student recognized as the higher level professional talent. In this paper, in view of the last years of the teaching practice, author introduces some course construction and teaching reformation means of polymer rheology course, including the optimization and extension of the teaching contents, the flexible usage of the various forms of the research and discussion teaching method, and the reasonable addition of the basic and enhanced type experiments. The teaching model of this graduate student course is explored in order to train the higher level graduate student with the engineer research and creative ability .

Polymer rheology;course construction;teaching reformation;the training of the graduate student

2017-04-27

浙江理工大學研究生課程建設項目(YKC-Z15013)

孫 輝(1976—)，女，新疆石河子人，講師，獲博士學位，主要從事高分子材料的改性研究。

G642

A

1008-021X(2017)13-0112-03