案例教學在高分子材料與工程專業中的探索與研究*

徐雙平，賈宏葛，周海亮，岳成娥，楊秀英，武衛莉

(齊齊哈爾大學材料科學與工程學院，黑龍江省聚合物基復合材料重點實驗室，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

高校作為高等教育的搖籃，是輸送高素質人才的有利保障，提高高等教育質量是高等教育發展的核心任務，是建設高等教育強國的基本要求，深化教學改革是提高人才培養質量的必然要求。因此，要不斷加強教育綜合改革，充分發揮基層特別是廣大師生的積極性、主動性和創造性，探尋合適的創新體制機制和人才培養模式[1-3]。

我校高分子材料與工程專業多年一直是省重點專業及2019年省一流專業建設點，幾代人的探索和實踐，形成了“側重高分子材料改性與加工工程、培養實踐和創新能力強的應用型人才”的辦學特色，是黑龍江省唯一一個以高分子材料改性與加工工程為主要教學內容和科研方向的專業。其主要支持專業課為《聚合物加工》、《聚合物合成工藝學》及《聚合反應設備》。其中，《聚合物加工》課程作為一門實踐性特別強的專業必修課，是在學習了專業基礎課后學習塑料、纖維和橡膠加工過程中所涉及到的原料、配方及配制、成型原理、設備及工藝等內容。通過本課程的學習，使學生掌握聚合物加工原理，原料、配方及配制、成型工藝和所用設備，為學生畢業后從事聚合物加工工藝的配方與設計、加工工藝的調試與管理等工作崗位打下良好的基礎。鑒于之前依靠課堂上理論課的傳授有許多不足之處，諸如教學主要圍繞課程內的相關概念、基本原理、理想工藝等方面，跟生產實際和研發前沿差距很大；教學模式側重于知識傳授，對學生在工程和實踐能力方面的培養程度不夠；教學方法還是以知識灌輸型的教學方式為主，往往忽略了學生的自主學習、自主探究能力的培養；課堂教學過程中，往往通過各種手段強制學生學習，導致學生對本課程的學習興趣不強。

案例教學法是一種近年來逐漸被工科學科采用的教學方法，根據專業不同，精心選擇案例，教師課前精心準備，通過學生自主學習、獨立思考和分析、開展研究和討論，實現有關的教學內容和教學目標，提高學生分析和解決問題能力的一種教學方法。利用案例教學法豐富教學內容，優化教學模式，激發學生學習的能動性，提高授課效果和教學質量的教學改革研究也隨即展開。將案例教學法與《聚合物加工》課程的結合，是課程改革、創新教育方法、提升工科大學生實踐能力的重要途徑，對于提高這門課程的教授效果具有重要的意義。

1 案例教學的優勢

案例教學引入我國是在上世紀80年代，起初案例教學法多局限于法學、商學以及醫學等很少幾個學科，而案例教學應用在理工科各個專業很少。近幾年，案例教學不僅在管理、法學、商學以及醫學應用快速增多，同時在理工科的應用也在增加。

當前，案例教學以啟發式、探究式為主，符合當前教學與改革發展的趨勢。它能夠將書本的理論知識與生產實踐等有機結合，最大程度地激發學生的學習熱情，促使學生主動思考問題，分析并解決問題，其起到了架起理論和實踐的橋梁。在課程教學中“ 授之以魚”，不如“授之以漁”，讓學生掌握學習的方法，求知的本領，這是每一位教育者都樂意為之的。案例教學與傳統教學相比，具有明顯的優勢[4-11]，如圖1所示。

圖1 傳統教學與案例教學的對比

眾多案例教學的實踐表明，案例教學的順利實施與良好效果的實現需要注意以下兩點：(1)案例教學，案例是基礎核心。因此案例的選擇非常重要，一定要注意案例要有代表性，實用性，綜合性；另一方面，除了選擇好的案例，還有要注意案例分析要深刻，不同于舉例子；(2)案例教學實施過程中，處理好老師和學生的關系。案例教學對任課教師的專業水平提出了更高的要求，作為老師也必須教學相長，努力提高自己的業務水平；既要講清楚知識，還要跟學生形成良好的互動，解答學生提出的問題[12-14]。

一般情況下，案例教學設計內容包括案例選擇、案例內容分組、學生分組實施、課堂報告及討論、教師及其他組學生點評、教師總結、學生補充、完善報告、教師評分及反饋九個方面。也有的依據案例教學的實施分為三個階段八個步驟。(一)課前的教師準備階段：①依據課程目標和畢業要求分析授課內容，制定教學目標；②學生分組準備；③相關教學資料的搜集準備；④作業分配準備；⑤研討案例準備；(二)課程授課階段：①基于啟發式教學的法律條款的解釋學習；②案例分組辯論；③辯論后的歸納小結；(三)授課結束前的總結階段。歸納起來，就是“情境創設-對話-反思-知識構建”的模式，通過案例提供的教學情境，師生、生生合作對案例加以研究、分析、討論，探討理論和實踐的關系[15-19]。理想的案例教學狀態模擬圖如圖2所示。

大量案例教學的實踐表明，案例教學已經成為一種有效的教學手段。在工科專業學生的培養過程中，將案例教學與專業課程緊密集合，是一種有效的授課方法，值得借鑒和推廣。案例教學在工科大學生的專業課學習中，逐漸推廣。例如：江南大學的馬丕明等[20]針對《聚合物成型加工》進行了案例教學的嘗試。他們認為這門課程是高分子材料與工程專業的核心課程。針對該課程理論與實踐相結合的特點，堅持課內課外聯動，充分發揮教師引導和學生的主體能動性，在教學思想、方法、模式等方面進行了有益和有效的改革與探索。

圖2 理想的案例教學對話機制

在高分子材料與工程專業的課程教學上，黃國波等[21]進行了《聚合物成型機械》課程的案例教學實踐，采用視頻觀摩、課堂討論、仿真模型及實訓演練等形式，配合案例教學的實施，取得了不錯的效果；王麗等[22]研究了案例教學在《材料加工工藝學》課堂教學中的具體應用，以橡膠的加工工藝為教學案例，結合講授法、演示法、問答法、啟發法，獲得了良好的教學效果；李瑞琦等[23]認為功能高分子材料課程涵蓋內容多，知識點零散，學生有時難免產生畏難情緒，在授課過程中引入案例教學法，對提高學生學習興趣和課堂效果具有重大意義；林碧蘭[24]將案例教學法和其它教學方法結合起來，培養出符合時代發展要求的新型高素質人才；張春慶等[25]通過丁苯橡膠的具體科研案例，對高分子物理課程的教學法進行了探索，學生的學習效果比預想的要好；王林艷等[26]在《高分子物理》課程的教學中，以聚合物的黏彈性中內耗相關內容為案例，分四個步驟進行，取得了良好的學習效果。目前，好的案例教學，需要從典型案例教學的準備、典型案例教學過程等方面，對教師和學生提出的要求進行合理的安排，才可以達到事半功倍的效果。

2 案例教學實施與研究

2.1 案例的選擇

案例的選擇在課程案例教學中至關重要，毫不夸張地說，好的案例是案例教學成功的一半。本課題中的案例將圍繞《聚合物加工》課程大綱，以本專業的校企合作伙伴某高分子材料有限責任公司為依托，針對該公司為某一客戶開發“C51型汽車用改性聚丙烯”這一實際生產項目為基礎展開的。選擇依據是聚丙烯樹脂作為五大通用樹脂之一，近年隨著我國汽車行業的快速發展，其用量急劇增大，生活中隨處可見，其改性更加得到重視等，在很大程度上提高學生的興趣；汽車用聚丙烯制件的成型方法基本覆蓋《聚合物加工》大綱中的內容，通過此案例教學能更好地把教學內容和目標貫穿其中。

2.2 案例教學的準備及內容選擇

基于《聚合物加工》課程大綱中的教學目標及內容，結合實際生產“C51型汽車用改性聚丙烯”從客戶需求為起點到產品交付一共13個環節，首先通過案例教學法改編原有的教學內容順序，主要涉及到的教學大綱的內容包括：(1)配方設計，基料PP的選用及其加工助劑的選擇，關鍵點為配方的配伍性(共混原則)和性價比；(2)混合與混煉工藝，根據物料狀態和性質選擇合適的設備來達到成型前最佳混合效果(分散度和均一性)；(3)物料衡算及工藝計算，關鍵點為配方中各組分的用量以及各工段用量和損耗，以此選擇合適的主輔設備；(4)擠出成型理論及其擠出工藝，擠出機的結構及工作原理、造粒過程中擠出機三段理論、擠出機及機頭各參數的設定，同時可以引申出其它擠出成型工藝(擠出吹塑薄膜，擠出板材和管材等)；(5)其它成型方法原理及工藝(塑料注射成型，可以引出其它成型半殼類產品的方法：中空成型、模壓成型、熱成型及壓延成型等)；(6)產品性能的測試等內容；(7)然后對學生分組，并且分配具體的案例環節及相關專業知識內容。

2.3 案例教學的實施

對此案例的實施，設計將在某高分子材料有限責任公司-制造方(Z)和XX公司-客戶方(K)兩公司間展開，案例教學實施步驟以實際生產“C51型汽車用改性聚丙烯”的13個環節進行，按理想案例教學模式實施：(1)任課教師對案例13個環節及相應課程內容的介紹，特別是各個環節涉及到的相關法律法規的講解；(2)學生根據本組內容及目標，通過查閱書籍、文獻，并對所收集到的資料歸納、討論并撰寫報告；(3)教師對各組提交的報告進行檢查，師生討論、修改、定稿，制作PPT；(4)學生課堂講解，教師和其他組學生提問、評分，然后討論、補充，再由教師對本環節歸納小結，甚至是展開講解相應內容；(5)教師對整個案例教學內容的一個總結。

3 結 語

通過這一實際生產案例的講授，有機地把《聚合物加工》課程中的理論知識和實際生產及應用結合起來，有效地提高學生對本專業課程學習的興趣。同時對高分子材料的開發到應用有了一個系統而又全面的認識，有意識地引導學生從生活中的高分子材料制件出發，通過問答式，然后分組讓學生討論、分析、思考和總結給出合理的答案，以此加深學生對課程內容的掌握。