聚合物直接成網大型實驗課程教學改革與探索

“聚合物直接成網的大規模實驗”是一門關于非織造材料和工程的專業理論課程，“聚合物直接成網、非織造布工藝原理”是一門需要專業基礎的實踐課程。通過本實踐課培養學生理論聯系實際的能力,加深學生對紡粘和熔噴非織造設備的認識,理解紡粘和熔噴非織造材料性能和工藝之間的關系,從而掌握熔噴和紡粘非織造設備的控制和工藝調節,為畢業論文和畢業后從事紡粘或熔噴非織造布制備相關工作打下堅實的實踐基礎。但實驗設備為體積龐大且結構復雜的紡粘和熔噴試驗線,很多工作單元分布在試驗線內部,面對這種大型實驗設備,不可能現場拆卸每個零部件讓學生看,學生因沒有親眼看到這些工作單元的構造,對這些工作單元的工作原理理解肯定不會深入。另外,由于設備為耗資龐大的大型試驗線,受臺套數只有1臺和設備危險性高的限制,實驗室不能實現在有限時間的實驗課上讓每位同學有大量時間獨立操作設備,學生的積極性和學習熱情不能有效調動,實驗課結束后很多同學不能獨立完成試驗線的操作,在一定程度上影響了教學效果,教學質量有待進一步提高。一、實踐教育改革的內容1.維立體效果展示為了解決設備結構復雜和在實驗課上不能現場拆卸的局限性,但又必須讓每個學生能夠結合理論課知識點深入理解試驗線中每個工作單元的工作原理的問題。利用三維建模軟件制作了紡粘和熔噴試驗線各工作單元的三維立體圖和工作時的動畫視頻,教師在實驗課中能夠在實驗室借助多媒體結合各工作單元在試驗線中的分布位置、三維立體圖和工作時的動畫視頻講解它們的工作原理,以直觀的三維立體效果展示整個試驗線和各工作單元的工作原理,三維效果使得實驗具備真實感,這樣能夠刺激學生的感官,讓他們有學習的欲望,可有效地提高學生的學習積極性,提高對理論課知識點的理解。受設備套數只有一臺的限制,學生的動手操作機會少。為了提高每位同學的操作試驗線的能力,在工作單元工作時的動畫視頻中加入操作按鈕與工作單元的聯系,可展示當按下某一操作按鈕時,相應的工作單元能夠立即運轉起來,同時也展示在制備非織造布過程中工作單元正確的運轉次序,即按下操作按鈕的正確次序,此時展示的就是試驗線的操作流程,實現了虛擬實驗過程與現實的統一,通過該視頻的反復觀看,學生能夠更加直觀理解試驗線的操作流程,提高獨立操作試驗線的信心,以達到能夠獨立操作紡粘和熔噴試驗線的目的,拓展學生學習的空間,從而進一步提高學生的動手能力。2.機械人員通過多媒體課件的形式在實踐課堂上展現最新的紡粘和熔噴設備,介紹其加工原理和機械構造,結合實驗室教學用的紡粘和熔噴設備,啟發學生分析該設備的局限性,此時學生的主動學習意識最強,接受和理解這些最新儀器涉及的知識點不僅快而且效果好,而這些知識點都是通過學生認真研究鉆研過的,引導學生利用現有知識解決未知,培養學生開發新產品的能力。在啟發性實踐教學過程中,要求教學人員有較高的業務能力和素質。在開展實踐課前,教學人員需完成實踐課相關理論課的聽課和業務培訓,查找和收集國內外相關文獻和資料,現場調研相關企業的最新設備,熟悉目前國內和國外最新的紡粘和熔噴設備,能夠啟發學生分析它們的局限性和優缺點。3.學中操作的訓練摒棄過去生硬刻板的教學方法,允許并鼓勵學生對老師的操作提出質疑。在實踐教學中,學生在預習實驗的前提下,老師在演示實驗過程中,在學生不知情的情況下故意將錯誤操作呈現給學生,激發學生對教師的操作提出質疑,并且進一步引導學生提出正確操作。在此過程中,激發其學習熱情,進一步提高教學效果。4.根據不同工藝制備的非織造布產品課程實驗內容的設計主要著眼于讓學生在實踐中提高動手能力的同時加深對理論課知識點的理解,所以目前課程中的實驗項目都是教師提前設計好的。原實驗項目“紡粘和熔噴非織造布的制備”的上課內容統一規定為讓學生在不同工藝下制備紡粘和熔噴非織造布,做出來的布沒有產品價值。我們可將其中的實驗項目與市場上的非織造布產品聯系起來。例如,將上課內容改為讓學生在不同工藝下制備口罩,口罩是市場上的一種常見非織造布產品,他需要查找口罩需選擇什么原料,應選擇什么工藝條件,學生的自主學習能力提高。其他的產品我們都做成實驗項目庫,學生在上課前可根據自己的興趣選擇實驗項目,學生也可提出自己想研發的新產品,自主查找需選擇什么原料,應選擇什么工藝條件,經教師確認該產品可在紡粘和熔噴試驗線上制備時,學生可實驗,讓他們有學習的欲望,可有效地提高學生的學習積極性,學習效果得到提高。5.學生實驗成績所占比例的適當分配在實踐課上教師放手引導,使學生成為實驗課的主角,在實驗中既動手又動腦。教師及時巡視輔導,對每位學生的實驗情況隨時作好紀錄,并將其作為評定學生實驗成績的一項重要依據。減少實踐課期末考試的成績所占的比例,加重平時自主實驗分所占的比例,平時成績、實驗報告和期末考試成績所在比例分別為50%、30%和20%。平時成績由多元要素組成,包括課堂考勤、課堂提問、階段考核、原始數據記錄、動手能力和綜合素質等方面。教師從學生最關心的分數上著手,讓學生清楚認識到自主性的重要性,激勵學生重視自己綜合能力的培養。二、熔噴和紡粘設備的控制和工藝調節“聚合物直接成網大型實驗”的教學任務是培養學生理論聯系實際的能力,加深對紡粘和熔噴非織造設備的認識,從而掌握熔噴和紡粘設備的控制和工藝調節。實踐表明:本課程的教學改革取得了良好的效果,學生從被動學習改為主動學習,上課提問題的學生人數明顯增加,學習熱情提高,上課氣氛活躍,學生的非織造產品研發意識明顯增強,當生產產品時,自主解決問題的能力明顯提高,學生成為課堂的主角,進一步提高了教學質量。三、建立課程實驗項目庫,學生自主學習“聚合物直接成網大型實驗”課程的教學改革主要著眼于解決設備臺套數只有1臺和不能隨時拆卸的局限性,提高學生的動手能力和自主學習的積極性。在實驗室借助多媒體結合各工作單元在試驗線中的分布位置、三維立體圖和工作時的動畫視頻講解它們的工作原理,學生能夠更加深入理解理論課所講的知識點。通過反復觀看工作單元工作時的動畫視頻,實現虛擬實驗過程與現實的統一,學生能夠更加直觀理解試驗線的操作流程,提高獨立操作試驗線的信心,提高學生