基于《石膏工藝品制作》開放性實驗教學改革探索

（南昌航空大學航空制造工程學院，江西南昌 330063）

開放性實驗具有以學生為中心、幫助學生自主學習、培養學生創新思維能力、調動學生學習積極性等優點，成為近年來研究實驗教學改革的熱點。

石膏工藝品是以石膏粉為原料、用模具制作出的工藝產品，廣泛用于賓館和家庭等地方的室內裝飾。石膏工藝品具有價格便宜、藝術性強、防火及不變形等特點。《石膏工藝品制作》在我校是一門開放性實驗課，是全校理工、文科專業四年制本科學生認識材料液態成型方法，接收科學實驗能力培養的開端。通過石膏工藝品開放性實驗這種理論與實驗相結合的教學形式，開闊了學生的視野，豐富了學生的想象力，啟發了學生的創造性思維，拓展了傳遞知識的途徑，提高了學生的學習興趣，推動了文科與理科的交叉與融合，豐富了理、工、藝術等多學科專業學生的知識結構。

1 課程目標的定位

本實驗課程目標對學生的能力要求如下：

（1）激發學生自主學習的積極性和主動性，使學生具備實驗設計、動手實驗及創新思維的能力。

（2）能夠應用液態成型控制的基本原理，分析石膏工藝品缺陷的產生原因，并提出解決方案，具備分析問題和解決問題的能力。

（3) 通過獨立和分組實驗，提高學生的責任感和團隊精神。

2 教學內容的優化

該課程原來的主要實驗內容和過程為：首先通過工藝品原型制作硅橡膠軟模，在進行石膏液澆注，然后開模，并對石膏工藝品進行修補與打磨，再進行表面彩繪，最后上清漆。這個實驗教學內容適合全校所有專業和年級學生。關于通過工藝品原型制作硅橡膠軟模，由于需要時間比較長，操作難度比較大，因此只是教師在課堂上簡單講一下。在實驗過程中，教師發現部分同學希望增加實驗難度，進行更高要求的操作，這樣本門開放性實驗課逐漸形成了面向不同需求同學的多個層次。（1）最普通的石膏工藝品開放性實驗課，主要是上述實驗內容，可以做實心石膏工藝品和空心石膏工藝品兩種，適合全校所有專業和年級學生，絕大部分同學選擇這個層次的實驗課。（2）在實驗課中增加可以自己動手制作硅橡膠軟模的實驗內容；這個實驗雖然復雜，難度大，但也增加了實驗樂趣，提高了學生的動手能力；這個層次的實驗課適合化學類學生及少部分感興趣的同學選修。（3）在實驗課中增加可以自己動手設計和制作工藝品原型的實驗內容，比如學生可以自己雕刻或泥塑工藝品原型，也可以先利用計算機軟件進行設計，然后利用3D打印技術制作工藝品原型；這個層次的實驗課適合藝術類、機械類學生及少部分感興趣的同學選修。（4）在實驗課中增加可以改進石膏工藝品質量的實驗內容，比如增加超聲波除氣、機械振動除氣或真空除氣方面的實驗或在石膏漿中加入增強纖維的實驗；這個層次的實驗課適合材料成型及控制專業的學生選修。通過石膏工藝品制作開放性實驗的分層次教學，滿足了學生對開放性實驗的不同需求，進一步提高了學生的各種能力。

3 實驗安排的改進

最初排課是在學生選課后，由教師指定固定的時間上課；雖然上課時間一般都會安排在周末，但還是會有部分同學有特殊原因不能來上課。由于實驗過程中需要教師的指導和幫助，同時教師時間也是有限的，因此讓同學自己隨時預約時間，也不太可能。經過改進，先由教師安排固定的時間上課；如果臨時有事或上課時間沖突等，學生可以通過電話或QQ另約教師其它排課時間來上課。上課前一兩天，教師還可以通過校園網給要上實驗課的同學發提醒郵件，防止同學錯過上課時間。通過改進，既方便了同學，又方便了教師，大大提高了學生的到課率。

4 實驗條件的改進

該課程原來做實心工藝品的石膏采用的是普通半水纖維石膏，雖然成本低，但手感不好，強度也低，石膏液的流動性不好，做出來的工藝品缺陷較多；通過改進，采用高強度的樹脂工藝品超硬石膏粉（又稱免燒陶瓷），雖然價格高一些，但每次用量不是特別多，做出來的石膏工藝品效果好，利于長期保存，同學更喜歡。實驗室內還準備了超聲波除氣、機械振動除氣及真空除氣等裝置，增強纖維等材料，滿足學生對高品質石膏工藝品制作的需求；還準備了硅膠、雕塑泥、電腦和3D打印設備，滿足學生自己制作硅橡膠軟模具或快速設計和制作工藝品原型的需求。

5 教學方法的改革

本課程是一門實踐性都很強的課程，課程的教學目標不僅要求學生具有較強的實踐動手能力，還必須在此基礎上獲得分析問題及解決問題的等各方面的基本能力。由此，在教學過程中，不能采用傳統的以講述為主的教學模式，而應該采用師生間互動更為頻繁的“翻轉課堂”模式，具體實施方法如下。

在開放性實驗課堂上，教師的主要任務是講解石膏工藝品的制作方法，在學生實驗過程中對學生進行指導和答疑，同時幫助同學解決實驗過程中遇到的困難。學生開始實驗前，教師在課堂上先簡單講述一下實驗的主要內容、主要過程、實驗安排及實驗報告要求等，之后重點是通過理論結合實際，邊演示邊講解，把石膏工藝品的制作方法、過程和要點講給學生，這樣學生印象更深刻，很容易接受和理解。水和石膏粉的比例是決定石膏工藝品成敗的關鍵因素，一方面盡量要求同學按照教師教的方法去操作，提高工藝品的成品率，另一方面鼓勵同學多次嘗試，在失敗中總結經驗教訓，爭取下一次實驗的成功。對于一些簡單和較容易理解的實驗內容，比如石膏工藝品的修補和打磨、上色及噴漆等步驟主要讓學生通過自己設計、自己動手來操作，色彩調配方案學生可以通過互聯網自已查找資料解決。學生做實驗時還可以同教師和同學進行討論，提高學生自主學習的興趣。

開放性實驗一般每次安排學生15人左右，因此可以根據學生興趣和能力的不同，成立幾個小組。一方面小組成員之間可以互相取長補短，團結合作完成質量更好的石膏工藝品，培養學生的責任感和團隊精神；另一方面小組之間也可以進行競賽，提高開放性實驗的趣味性。教師可以參與到各個小組中去，對每個學生進行個別指導，從而營造出一種自由的、合作的課堂氛圍。

對于學生，石膏工藝品制作開放性實驗的時間可以根據他們自己興趣自由安排，教師只規定最低要求和最長實驗時間。本實驗課的最低要求是學生動手做出1-2個令自己滿意的石膏工藝品，一次課的最長時間是8學時。感興趣的同學可以做更多的石膏工藝品，即使是本次實驗結束后，學生還可以在教師的其它上課時間過來做實驗。由于學生完全是憑著自己的興趣和愛好來完成實驗，極大調動了學生學習的積極性與主動性。

6 考核方法的改革

課程考核以檢驗課程目標的達成度為手段，進而評價學生學習成果的達成度。考核的環節包括課堂表現和實驗報告，其中課堂表現占40%，實驗報告占60%。課堂表現包括出勤情況、遲到情況、實驗動手情況、石膏工藝品質量情況、實驗參與情況、分析問題及解決問題的情況等。

由于該實驗課是面向全校所有專業和年級的，因此實驗報告內容不能要求太多，分析和討論不能要求太深入，但實驗報告必須科學、全面、系統、有層次、條理規范，這樣學生才能得到更好的鍛煉，提高報告寫作、分析問題及解決問題等各方面的能力。實驗報的內容及要求為：（1）實驗目的；（2）實驗材料及工具；（3）實驗過程；（4）實驗結果與分析；（5）總結，談談對實驗過程的體會，有什么建議和要求？在實驗結果與分析的要求為：1）展示石膏工藝品圖片（要求彩色圖片或照片）；2）分析固化劑在硅橡膠成型中的作用；3）簡述石膏成型過程中如何對硅橡膠軟模進行控制；4）分析石膏粉和水的比例對石膏工藝品成型有何影響。

實驗報告的提交由原來的紙質版改為電子版。提交紙質版報告時，學生不僅需要打印彩色照片，還需要將報告送到教師辦公室，比較浪費時間；提交電子版報告時，學生僅需要給教師發一個電子郵件，這樣做既方便又節約了學生的時間。

7 結語

在國家提倡充分利用實驗設備，培養大批具有實踐能力和創新思維人才的背景下，我校對《石膏工藝品制作》開放性實驗教學進行了改革和探索，明確了課程的目標定位，優化了實驗教學內容，改進了實驗安排和實驗條件，改革了教學方法與考核方法，不斷提高《石膏工藝品制作》實驗課程的教學質量，以適應國家對創新型和實踐型人才培養的要求。多年來，通過不斷的教學改革，該課程受到越來越多學生的喜歡。