针对较高层次的硕士研究生人才培养的《高聚物流变学》课程建设与教学改革研究

孙 辉，王家俊

(1.浙江理工大学 材料与纺织学院,丝绸学院，浙江 杭州 310018；2.浙江理工大学 艺术与设计学院，浙江 杭州 310018)

教育与培训

针对较高层次的硕士研究生人才培养的《高聚物流变学》课程建设与教学改革研究

孙 辉1，王家俊2

(1.浙江理工大学 材料与纺织学院,丝绸学院，浙江 杭州 310018；2.浙江理工大学 艺术与设计学院，浙江 杭州 310018)

《高聚物流变学》是一门理论性较强，并且与高分子加工实践紧密结合的重要课程。当其作为硕士研究生专业学位课程设置时，在教学内容的构成、教学方式的呈现，以及实践环节的安排上都应满足硕士研究生是培养专业领域内较高层次专门人才的要求。本文介绍了在多年教学实践的基础上，对此课程进行了优化和拓展教学内容，灵活应用“研讨式”教学方法的各种形式，并合理增加基础型和提高型实践环节等几方面的课程建设和教学改革，探索出针对工程研究和创新能力培养的硕士研究生课程的教学模式。

高聚物流变学；课程建设；教学改革；硕士研究生培养

《高聚物流变学》课程主要研究的是高聚物材料的流动和形变规律的科学[1]，是高分子材料加工技术实践和创新的理论基础，能够指导高分子材料加工性能的评测和改进，对高分子材料的制备，结构与性能的研究，以及材料的应用都有重要的意义。《高聚物流变学》建立了高聚物各种加工成型方法理论，并为设计、加工高聚物制品提供参数，使制品具有长期稳定性和良好的使用性能，因此，此课程是高分子材料加工研究领域内人才，尤其是较高层次人才培养的一门重要课程。

考虑到《高聚物流变学》课程在培养高分子材料加工成型及控制的人才过程中占有重要的地位[2]，我校在材料加工、材料学、材料工程等硕士点将此课程设置为必修学位课程之一，共54学时，3学时/周。通过本课程的学习，可以使硕士研究生掌握高聚物材料的流变规律和特性，以及描述其流变过程的重要方程，并能够将流变学的理论分析，运用到高聚物实际加工过程中的复杂流变行为的研究中。在此基础上，实现指导聚合、制得加工性能优良的聚合物，对高聚物材料的加工工艺条件、配方设计的正确选择，以及合理设计加工机械和模具等目的[3]。

1 课程建设和改革的必要性

高聚物流变学与高分子物理学和高分子材料成型工艺原理一起，构成了高分子材料成型加工的理论基础[4]。与其它课程相比，《高聚物流变学》课程学科交叉性强、内容广、概念抽象[5]，且又与高分子加工实践紧密联系，对于高分子科学领域内的硕士研究生来说，属于不可或缺的一部分知识。然而，“高聚物流变学”研究在我国起步较晚，属于较为年轻的学科，目前国内专门的教材种类较少，尤其是针对硕士研究生教育的。在现有的教材中，有些教材偏重于“高聚物流变学”的基本概念、初步理论和一些实验方法等的讲授，内容较浅显。这类教材中的教学内容适用于高分子材料类专业的本科生教育，对于经历过本科阶段培养的硕士研究生来说，教学内容难免会与已经学习过的内容有所重叠，显然不合适学习。有些教材主要偏重高聚物流变学理论介绍，内容中涉及大量公式和推导。虽然难度适合研究生学习，但理论与应用相结合方面有所欠缺。这样的教学内容将“高聚物流变学”的理论与应用割裂，不能使学生明确高聚物流变学理论与高分子材料加工实践如何有机结合，导致学生在今后的工作中，很难将所学的理论知识自如地用于解决实际研究和生产问题。科学合理的教学内容是取得良好的教学效果的先决条件。因此，作者通过为相关专业的硕士研究生讲授《高聚物流变学》课程近十年的教学积累得出，在以较高层次的硕士研究生为授课对象时，需要慎重甄选教材，合理构建教学内容，并本着与时俱进的态度，不断优化、建设教学内容，这样才能使学生通过此课程的学习，提高高分子材料加工方面的理论素养，为今后工作中的研究和创新奠定基础。

在教学方法方面，由于硕士研究生教育是比本科生教育高一层次的教育，其目标是培养具有较高综合素质和创新能力的人才，它的教学方式自然是跟本科阶段不同的[6]。然而，近年来的研究生扩招，导致硕士研究生无论是在校学生数，还是毕业生数都呈现明显增长趋势，师生比明显下降。这导致本应以 “研讨式”教学方式为主的硕士研究生的课堂上，却普遍出现本科生“被动式”输入的教学方式。在硕士研究生的培养教育过程中，模糊了本科教育和硕士研究生教育的界限，使得硕士生教育呈现出“本科化”倾向，已经影响到我国研究生教育质量[6]。《高聚物流变学》课程内容抽象、理论性强，硕士研究生在传统的“教师讲、学生听”的教学方式中学习这门课程，面对教师滔滔不绝的抽象概念地讲解和大量的公式推导，会有一种“置身事外”的感觉，结果学生学习困难，课堂参与度低，很难提起学习兴趣。研究生教学方式中主导的“研讨式教学”运用的缺失，会使学生的研究精神和创新思想无法得到训练，这不利于硕士研究生对课程内容的学习和后续科研工作的开展。

另外，《高聚物流变学》本身属于实验科学，它的重要意义在于能够对高分子材料实际加工过程给予科学的指导，与实际生产密切相关。因此，实践环节也应该为教学的组成部分。本校硕士研究生的这门《高聚物流变学》课程，在课程设置上只安排了54个理论教学学时，并未另外安排实践学时。在18周的教学时间中，只进行理论知识的教学，“纸上谈兵”，学生无法做到学以致用。

与本科生培养目标的“宽口径、厚基础”，培养“通才”的定位不同，硕士研究生教育是完成从“通才”向“专业型、创新型人才”培养的过渡。因此，硕士研究生的培养，需要更深入、更广泛的教学内容，需要理论学习与实践环节良好的对接，需要在教学过程中进行创新和发散思维的培养。作者在近十年的硕士研究生《高聚物流变学》课程教学实践中，发现了此课程教学中的一些不足之处。作者认为，为了提高这门课程的教学效果，应该对课程教学内容不断进行优化和建设，同时，教学方法的改进以及实践环节的融入也十分必要。

2 改革后的教学模式

2.1 教学内容的深化和拓展

教学内容的选择和优化是整个课程建设和改革的核心。对于已经完成了材料学，尤其是高分子材料科学本科教育的硕士研究生们，教学内容首先应该避免与本科教育知识重复的入门级内容，应选择有一定深度的内容。为了让硕士研究生在学习这门课程之后，能够将所学知识用于今后的研究工作中，也应该考虑到在教学过程中如何将理论知识体现在实际应用中。教学内容基于教材，基于上述考虑，我们在国内现有的一些“高聚物流变学“相关的教材中，选择了徐佩弦编著的《高聚物流变学及其应用》这本教材。这本教材的内容分为两个部分，前半部分“高聚物流变学“从最简单的线性黏性流动开始，由浅及深，阐述了高聚物流变特性和基本方程。后半部分“高聚物流变学的应用“主要介绍了前半部分的高聚物流变学知识在高分子常见的加工方式中的具体应用。此教材前半部分偏重理论，有一定深度和难度，十分适合研究生教学，后半部分充分体现了“高聚物流变学”理论是如何分析和解决高分子材料加工实践中的相关问题。

硕士研究生的教学内容不只是注重难度，还应该考虑到广度。本课程以往的教学内容主要来自于指定教材和中文参考书，为了拓展学生的学习内容，我们在教学内容中加入约6个学时的国外经典教材、书籍或文献的内容。例如，将Faith A. Morrison主编的，由牛津大学出版的《Understanding Rheology》中的部分内容作为选讲内容，增加到教学中来。该书第一章开篇即从作者的角度讲述了“我是多么需要了解流变学”，揭示了学习“流变学”的必要性和意义。Zehev. Tadmor and Costas G. Gogos主编，由John Wiley & Sons出版的《Principles of polymer processing》，这是一部经典的 “高分子加工”教学资料，可以将第二章“高分子加工的主要方法介绍”的部分内容作为选讲内容，可以使后续教学内容的顺利开展。关于英文教材的其他内容，则可作为学生自学内容。考虑到“高聚物流变学”学科不断发展，除了在教学内容中引入外文原版教材的部分内容之外，还会让学生查找一下近年有关高聚物流变学理论和应用方面的英文文献，在课堂上补充选讲。这样，可以使学生们及时了解到这门学科目前的发展现状，做到教学内容紧跟“高聚物流变学”这门科学发展的脚步。阅读、理解英文文献，了解所学知识的国内外发展近况，是硕士研究生必须具备的基本素质之一。教学内容中英文教材和文献的引进，不但可以扩展学生的学习内容，还可以使学生的英文资料阅读能力得到训练。

2.2 “研讨式”教学方式的回归和运用

目前认为，本科教育中常见的“被动式教学”不能够满足硕士研究生这种较高层次人才培养的要求。在硕士研究生教学方式上，应以“研讨式”教学方法为主。“研讨式教学法”源于德国，此法以“解决问题”为目的，首先由教师提出问题，然后通过学生查找资料、归纳分析、师生展开讨论等途径提出解决问题的办法。“研讨式”教学法的具体开展方式有很多，它包括阅读自讲式、讨论式、专题式、课题制式和案例等多种。在课程教学过程中，根据教学内容的不同特点，在课堂上灵活穿插“研讨式”教学方法的多种展开形式，能够使教学形式丰富多彩地呈现，既避免学生在学习过程中觉得枯燥无味，又能充分调动学生的学习积极性，提高其学习参与程度。

一般来讲，当引入新的知识点，或者讲授教学重点和难点内容时，教学形式可以以教师讲授为主。例如，教材前半部分 “高聚物流变学”中，第二章线性黏性流动，从简单的线性黏性剪切流动开始，介绍了高分子加工中常见的十种重要流动形式，推导了六种主要流动形式下流动速度分布和流量方程；第三章高聚物熔体的流动和弹性，阐述了高聚物熔体在加工中弹性的表现，揭示了弹性产生的机理；第五章流变学基本方程和第六章应力、应变与应变速率，引入了重要的新概念张量，介绍了张量在高聚物流变学中的运用方式，续而推导出连续性方程、动量方程、能量方程以及N-S方程等。这些内容对硕士研究生来说，属于新知识点，理论性强、很抽象、公式推导多，又是后半部分“高聚物流变学的应用”的学习基础，需要以教师深入、透彻地讲解为主。

当所要讲授的知识点，为已经学习过的教学内容的深化、拓展或者应用时，可以采用“研讨式”教学方法当中的“阅读自讲式”教学。例如，教材后半部分“高聚物流变学的应用”第九章拖曳流动分析和第十章压力流动分析中的部分内容。关于这两种流动方式的分析，在前半部分第二章中已经详细介绍。经过前面的学习，学生已经掌握了对这两种流动形式进行分析和求解的能力。而第九章和第十章的内容，则是这两种流动形式在高分子加工实践中具体应用的体现。对于这样的教学内容，可以通过“阅读自讲式”的教学形式把不同内容指定给学生，让学生通过预习，在课堂上向老师和同学们讲述。在自讲的过程中，遇到预习中理解困难的内容，可以在课堂自讲时提出，在教师的启发下，展开课堂讨论。学生们讲述完毕后，老师对每位学生所讲内容作出评价，特别是错误的观点必须给与纠正或讲解，最终达到解惑的目的。“阅读自讲式”教学方式改变了传统教学中纯粹由教师向学生 “单向输入”，变成学生与教师，学生与学生之间的“双向互动”，激发了学生的学习兴趣，活跃了课堂气氛。

有些教学知识点，属于新概念或新知识的引入，但是教材对其并没有充分阐述。对于这样的教学内容，可以采用“研讨式”教学法当中的“专题讨论式”方法展开学习。例如，第五章第二小节连续性方程中引入了“随体导数”的概念。教材中虽然大致讲述了随体导数的概念和基本运算法则，但是学生们很难从有限的篇幅介绍中对这一陌生概念做到充分理解、灵活使用。因此，在教学时，可以将这个知识点提出，让学生先查找资料，看看在其他相关著作或文献中有没有较为全面的介绍，然后对搜集到的资料进行归纳和整理，做出口头汇报，并针对疑问，在课堂上展开讨论。这样，可以使学生对新知识有较为全面和深入的理解，也实现了教学内容的拓展。

“研讨式”教学方法是从实践中发展起来的一种课程形态，它的目的在于，在学习过程中创设一种有助于探索研究的开放情景，使学生围绕某一主题主动地搜索、选择、加工处理信息，并应用知识解决问题。它不仅能使学生深入学习、还有助于师生共同探索和研究，促进教学相长。

2.3 理论与实践紧密结合的教学过程

《高聚物流变学》课程是一门为高分子材料加工实践服务的课程。因此，在教学过程中，实践环节不可或缺。以往，我们18周的教学过程全部安排课堂讲课，此课程之外也并未再单独安排实践环节，这造成了这门课程的理论学习与实践环节完全脱节。现在，通过课程内容的优化，我们可以在课中增加开设两次实验课程，实验内容与理论教学内容紧密联系，凸显了课程的实际意义。具体地，教材当中的第二章和第四章都有关于高聚物液体或熔体测黏和测试其流变性能的内容。因此，我们在 “高聚物流变学”教学过程中穿插设置了与之相应的高聚物熔融指数的测定或毛细管流变仪对聚合物熔体剪切粘度的测定。在实践课程中，学生们不但熟悉了流变性能的测试方法，锻炼了动手能力，而且有助于学生对课本中知识的全面理解。

对于硕士研究生来说，实践环节不应仅停留在测定熔融指数和剪切黏度等基础性实验上。在较高层次人才的硕士研究生培养过程中，应该对他们提出较高的学习要求。因此，我们在学期末还为学生设置了综合提高性实践环节。具体来说，就是安排一次高分子材料的熔融加工成型实践，如聚氯乙烯(PVC)单螺杆片材挤出成型。在实验之前，让学生自己设计材料的加工工艺、加工步骤，写出大致的实验指导书。经教师指导修改后，按照指导书说明，进行PVC片材挤出的加工成型。完成实验后，让学生在实验报告中写出此次材料加工中高聚物熔体经历的所有流动形式。进一步，根据第九章第四节双辊筒压延所学内容，结合实际设备和工艺参数，对片材挤出厚度等做出简单的大致估算，并与片材实际厚度进行比较，对于两者之间产生的误差可以展开讨论。

在教学中注重理论教学与实践教学相结合，用理论分析实践、用实践验证理论，不仅在理论教学和实际生产之间架起桥梁，还能让学生真正理解和体会《高聚物流变学》这门课程对高分子材料加工的实际意义。

3 结语

“高聚物流变学”是一门起步较晚的新兴学科，但是它在高分子科学领域内却有着举足轻重的地位。硕士研究生是今后从事高分子材料工程领域相关工作的较高层次的科学工作者，如果不掌握有关现代高分子材料流变学的理论与实践，必将在日后激烈的科技竞争中，在高分子工程和工艺的科学研究和新型材料的开发设计中处于被动的地位。不可否认，《高聚物流变学》课程学习内容较抽象，很容易让学生失去信心和兴趣。因此，在以硕士研究生为对象教学过程中，只有不断优化教学内容，采用适用于教学对象的丰富多样的教学方式，合理设计实践环节，才能不断提高教学质量，改进教学效果。

[1] 徐佩弦.聚合物流变学及其应用[M].北京：化学工业出版社，2003.

[2] 左丹英，黄年华，刘晓洪，等.《高分子流变学》教学方法的探讨[J].武汉纺织大学学报，2011, 24(2)：79-81.

[3] 金日光，马秀清.高聚物流变学[M].上海：华东理工大学出版社，2012.

[4] 方显力.高聚物流变学课程教学改革与实践研究[J].中国轻工教育，2008(3)：57-59.

[5] 吴其晔，巫静安.高分子材料流变学[M]. 北京：高等教育出版社，2002.

[6] 阳荣威，胡陆英.我国硕士研究生教育“本科化”倾向及其应对措施[J].研究生教育研究，2014(1): 11-16.

(本文文献格式：孙 辉，王家俊.针对较高层次的硕士研究生人才培养的《高聚物流变学》课程建设与教学改革研究[J].山东化工,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

浙江理工大学研究生课程建设项目(YKC-Z15013)

孙 辉(1976—)，女，新疆石河子人，讲师，获博士学位，主要从事高分子材料的改性研究。

G642

A

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