缓冲材料的制备与测试实验教学探索

◆何 霞 张 涛

(浙江理工大学材料与纺织学院)

缓冲材料的制备与测试实验教学探索

◆何 霞 张 涛

(浙江理工大学材料与纺织学院)

针对缓冲材料实验课程以往教学过程中存在的问题，提出了针对性的课程教学方法和实践环节的改革模式，从综合能力培养的角度，对缓冲材料性能实验课教学改革进行了探索性尝试，收到了较好的教学效果。

缓冲材料 实验教学 教学改革

实验教学一直以来都是高等教育人才培养的一个重要环节。实验教学因其直观性、实践性、科研性及综合性等特点，决定了它在高校的整个教学体系中占有十分重要的地位。随着我校材料工程省级实验教学示范中心的建设，在实验课程教学中创新教学模式和教学方法，体现学生在教学中的积极性、主动性和创造性显得尤为重要。因此，我们对缓冲材料实验教学模式、教学内容及教学方法进行一些探索，并取得初步成效，对改革中出现的一些问题进行了总结，希望能为相关实验教学提供借鉴。

一、缓冲材料实验课教学特点及现状

在《运输包装》和《包装综合实验》课程的教学过程中，为进一步巩固学生所学理论知识，同时掌握缓冲材料的实验方法，培养学生动手实践操作能力和创新意识，缓冲材料实验课是一个不可缺少的重要教学环节。通过实验使学生了解缓冲包装材料的分类，掌握缓冲材料的静态特性、动态特性的表示方法与获取方法，具备缓冲系数曲线的识读能力。重点为缓冲材料的静态特性、动态特性的表示方法，缓冲系数曲线，为缓冲包装设计提供重要依据。但在实际教学过程中，由于缓冲材料实验课程的枯燥乏味、且多为验证型实验，导致学生大多处于被动状态，依赖性强，缺失发现问题、解决问题能力。在这种背景下，老师如何能在有限的时间激发学生实践的积极性与创造性成为实验课教学过程中无法回避的一个问题。因此，缓冲材料试验课程教学的方法和模式值得认真探讨与研究。

二、缓冲材料实验教学体系改革的思路

1.采取两阶段循序渐进的教学方法

原来的缓冲材料实验课程是针对学生初学运输包装原理的情况，在“缓冲包装设计”章节讲解结束后，安排课内实验4学时，训练如何进行缓冲材料的性能测试等。受到学时的限制，实验测试所需缓冲材料由老师提供，学生进行验证，忽略培养学生的创新意识，对学生只是“授之以鱼”，而不是“授之以渔”。因此，我们在实施缓冲材料实验课程教学中尝试采取了两阶段循序渐进的教学模式，在课时安排中，第一阶段即验证性实验安排在《运输包装》的课内实验里进行，时间安排在第5学期，总学时为4学时，这个阶段的实验测试材料由教师提供，要求学生掌握基本的缓冲包装材料测试方法及原理，如缓冲材料的静态压缩试验、动态缓冲特性试验、振动传递特性试验等试验方法和实验操作规范，了解实验设备操作流程，为下阶段实验打下基础;第二阶段，即学生自行设计实验阶段安排在《综合实验课程》里，综合实验课程是针对大四的学生开设综合性实验教学环节。通过学生自行对某产品的销售包装和运输包装进行设计，针对产品的消费层面、销售地域、运输和流通的环境，施加的防护技术等影响因素提出明确的防护要求，并能独立组织相应的系列实验予以测试、验证及获得实验结果，逐渐形成“以包装测试意识培养为主线，以学生为主体、教师为主导，夯实测试理论基础，建立包装标准、法规观念，强化包装工程检测能力”的实验教学理念。这个阶段的学生已经完成了多数专业课程的学习，在设计实验方案时可以更加合理。实验方式为开放性实验，允许学生学生根据自己的学习计划，个人的条件和需要，选择实验内容和安排实验时间，充分发挥学生的主动性。缓冲材料实验是综合实验课程中的一项重要的实验项目，学生在材料选择上，可以是常见的缓冲材料，通过设计实验环节进行比对，选择适合的缓冲材料;也可制备缓冲材料，如用纸浆、竹纤维等材料发泡制作缓冲材料，测试其力学性能，根据产品，确定脆值，合理选择缓冲材料，从而展开缓冲包装设计。材料制备过程中要求学生讨论影响纤维发泡效果的各因素，包括纤维原料处理、发泡剂、胶粘剂、增塑剂、及干燥时间等方面因素对试样缓冲性能的影响，并确定适宜工艺条件，确定合适的配比，获得具有良好缓冲性能的材料，达到缓冲包装材料的使用要求。通过两个阶段的实验，学生能熟练掌握缓冲包装材料性能测试仪器使用方法及其测试步骤，学会综合评价缓冲材料性能，达到增强学生对所学缓冲材料理论知识的理解，具有实验设计和提高动手能力的目的。

2.突出综合能力培养

在实验教学过程中，从操作技能的掌握程度和理论知识的应用能力两方面全面考核评价学生的实验成绩。考核内容包括设计方案、实验组织和大纲确定，实际操作、结果分析以及对理论掌握的程度等，重点把握方案讨论、方案验收、数据分析和验收的环节中对学生的启发和引导，并着重考查学生所学知识的综合运用能力和创新能力，以达到多方位、多角度全面地考查和评价学生的目的。

鼓励学生参加学科竞赛，为学生提供施展才华的平台与空间，激发和调动学生学习与参与实践的积极性，充分发挥学生的主体作用。通过学科竞赛结果，反馈出学生对知识理解程度，及综合设计能力，检验教学效果，从而推动教学改革，提高教学质量，培养学生综合素质。如学生参加包装结构设计大赛，作品为易碎品的防护包装设计，首先需要选择缓冲材料，如瓦楞纸板、发泡塑料等材料，通过测试实验获得缓冲性能，设计缓冲包装结构，制成样品盒进行跌落实验，检查内装物破算程度，再改进设计方案等。随着实验课程的开设以及学科竞赛的开展都为学生提供了很好的展示自己动手能力的平台，培养了学生的创新意识，增强了学生的团队合作精神。

3.开放实验室

由于运输包装实验室场地、仪器设备台套数的限制，每个实验小组一般为3～5名学生，学生多、场地小，很难保证每一名学生都能操作实验设备。为了使每一个学生都有动手机会，提高实验设备使用率，我们开放了运输包装实验室。老师将课题任务布置后，学生自行设计实验方案，实验方案一经通过，学生根据自己的时间合理安排实验，完成运输包装的设计。整个实验过程，强调学生的主动性，自主性，引导学生自制缓冲材料，激发学生的学习兴趣，开放实验室，给他们足够的空间，进而培养他们的创新意识，对提高本专业的教育质量有非常重要的意义

三、缓冲材料实验课程教学改革的效果

1.学生学习积极性明显提高

学生采取小组学习的方式，自己设计、实施实验中的每个一环节，每一小组的设计方案都有可能不同，互相抄袭的现象明显减少。在实验过程中更讲究的是一种共同学习和积极讨论的团队合作精神。对作业选题的设置更趋向于实际，来源自企业需求，教师的科研课题和横向合作项目或竞赛要求。如本学期的运输包装课程作业题目就选用2012中国包装创意大赛的选题——“易碎日用品、机电产品、食品和生鲜农产品等防护包装设计，要求学生分组完成易碎品的运输包装设计，这样学生不仅完成了课程作业，也可将作品直接参加竞赛。这样的安排将理论知识应用到具体实践中，不仅激发了学生的学习兴趣，充分调动学生学习的积极性和主动性，同时也提高了课程教学效果，得到了学生的广泛认可。

2.提高了学生的综合能力

通过课程改革，学生的动手能力和独立思考问题的能力得到了明显提升。在实验课教学过程中，学生要独立完成实验，需要查找相关文献资料，如相关国家标准、材料性能数据手册、专业教材等，同时学生通过实验掌握了进行研究所必需的科学方法，如文献检索、实验设备及相关工具的应用、实验数据处理及误差分析等，为学生将来进行专业技术研究奠定扎实的基础。

四、缓冲材料实验课程教学改革中的问题及思考

1.及时更新实验选题

原来的缓冲材料测试实验样品基本是选择传统的缓冲材料，如泡沫塑料EPS、发泡聚乙烯EPE、聚氨酯等，橡胶，气泡薄膜等，这些材料虽有着优良的缓冲性能，但从整体社会效益和可持续发展角度讲，塑料泡沫回收处理费用高昂，而且对环境有相当程度的污染，不利于可持续发展与我国所倡导的和谐社会背道而驰，所以纸质缓冲材料有着相当可观的前景。因此，我们在缓冲材料的实验选题设计中，设计了如“瓦楞纸板的缓冲包装设计”“新型纸托盘缓冲衬垫设计”“植物纤维发泡缓冲材料的制备与研究”等，鼓励学生摒弃传统材料，积极开发新的环保材料，如以植物纤维为原料制作发泡缓冲材料，选择瓦楞纸板、蜂窝纸板等材料开发纸质缓冲包装结构等。当然实验选题可以是老师自定，也可与企业合作，使学生参与到老师的科研项目中来，真题真做，将理论知识运用到实际项目中来，注重通过解决实际问题帮助学生理解抽象理论，使选题更具有现实价值，

2.鼓励学生发扬团队精神

在有限的师资和实验仪器不足的情况下，实验选题确定后，将学生分组，每个实验小组3－4人，每一个学生都要负责一项具体任务，如原材料的选择，材料的制备、性能测试，包装成品制作，成品的跌落实验，完善方案等，每一个环节都需要学生成员分工协作，相互讨论，将选题做细、做深入、做透彻，既锻炼了学生的自主学生能力，又有团队意识，充分发挥了综合性实验的优越性。

五、结语

实践表明，在缓冲材料的实验课程中通过分阶段循序渐进的教学方法，开放实验室，鼓励学生参加学科竞赛，更新实验内容与选题，真题真做等一系列教学尝试，有利于帮助学生更好地熟悉缓冲材料，掌握缓冲性能评价方法，掌握与之相关的实验设备及实验方法，同时培养了学生的团队合作意识，调动了学生的学习热情，取得了初步成效。当然，实验教学改革不是一蹴而就的，我们仍然需要不断改革，探索新的实验教学模式，着力培养学生的创新精神和实践能力，培养出高素质的专业人才。

[1]刘天模，张力，黄佳.材料类课程配套实验课工程能力培养的探讨[J].实验室研究与探索，2011，27(6):13 －15.

[2]王小槐，张照军.《材料科学基础》综合设计型实验教学的探索[J].实验室研究与探索，2004，23(1):62 －64.

[3]叶荣昌，强文江.材料力学性能实验教学改革探索[J].实验室研究与探索，2011，30(9):136 －138.

[4]杨中喜，陶文宏，邱学农.现代材料测试方法实验课程的改革与探索[J].实验技术与管理，2006，23(6):94 －95.

[5]袁振霞，常利武.提高材料力学实验课教学效果的探索与实践[J].中国电力教育，2011，(8):121 －122.

[6]赵荣丽，王梅.包装印刷材料实验课程化与学生创新思维培养[J].包装学报，2011，(2):90 －93.

[7]李丽霞，王玉芳，刘志平.设计性实验教学改革的探索[J].实验室科学，2007，(4):41 －43.

[8]孙辉，王家俊.《包装材料学》课程教学改革与实践探讨[J].包装工程，2010，31(17):172 －174.

本文系浙江理工大学材料工程省级实验教学示范中心资助项目(浙理工教〔2012〕22号)。