包装材料学课程教学改革探讨

【摘要】“新工科”的提出为高校专业人才的培养指明了方向，同时也提出了更高的要求。针对包装材料学课程教学现状及存在的问题进行深度剖析，开展“新工科”背景下的课程教学改革与探索。根据包装材料学的课程特点，提出采取优化与更新课程内容、改革教学方法、增加自主学习环节和实践创新项目等措施，以夯实学生的专业基础，提高学生的实践能力和创新能力，最终培养出符合新工科需求的创新型卓越工程人才，从而更好地为建设现代经济社会服务。

【关键词】包装材料学；课程改革；教学方法

1引言

随着市场经济的快速发展和科学技术水平的不断提高，现代包装产业飞速发展，已跻身成为国民经济的支柱性产业之一[1]。包装工程专业是一门高度综合、交叉的应用型技术学科[2]，其课程体系具有以工为主，强基础，宽口径，注重实践等特点[3]。目前包装高等教育正面临一场前所未有的挑战，做好学科的定位和体系的优化对于培养符合市场需求的高级人才具有重要意义，教学内容的先进性、科学性与人才的综合素质和教学质量直接相关。新工科背景下[4-7]，不仅要建设适应新时代的新专业，并且针对传统专业的人才培养模式，课程建设体系以及授课方式等进行多方面的改革与探索，以培养多样化、个性化、国际化和创新型的复合包装人才来适应现代化发展的需要[8，9]。“包装材料学”是包装工程专业的一门基础必修课程，是主要研究包装材料结构、性能及应用的科学，为后续专业课（比如：包装工艺与设备，包装结构设计，运输包装等）学习奠定基础[10]。因此，为了加强本专业学生的创新水平和实践能力，对该课程进行课程内容调整，教学方法与理念的创新与改革势在必行。

2“包装材料学”教学中存在的问题

2.1课程内容过多

包装材料学涵盖了材料相关的各方面知识，比如纸、塑料、陶瓷、玻璃、金属、黏合剂、涂层、印刷油墨、复合材料等内容，涉及范围十分广泛。北京工商大学包装工程系现行培养方案中包装材料学课时设置为58个学时，显然在这有限的教学时长内不能实现将所有知识点深入讲解，为了让学生们尽可能多的了解到包装材料的相关内容，只能将所有内容泛而杂地串联灌输给学生，无法让学生针对重点问题进行深入学习与探究，导致最终的教学效果并不理想。并且该课程与专业其他课程存在重叠的部分，从而造成严重的学时浪费。为满足新工科和工程教育认证的培养要求，北京工商大学包装工程系最新修订的培养方案中将本课程的教学课时调整至32学时，这对课程内容的更新与调整提出了更高的要求。

2.2授课方式单一

由于包装材料学内容过多，部分教师为了在有限的学时内让学生掌握尽可能多的知识点，通常多采用PPT讲授的“填鸭式”授课形式，导致学生在上课过程中与教师的互动性较差。这种灌输式被动学习很难让学生抓取到课程的重难点，无法激发学生的学习兴趣，容易出现“老师累死、学生困死”的现象，这显然远远不能达到创新性人才培养的目标。因此，我们应探究更加灵活的教学方法，以学生为主体，尽可能培养学生的自主学习能力和质疑问题的能力，这有利于学生探究性思维和创造性思维的形成。

2.3课后巩固不足

为了督促学生进行课后的巩固复习，教师会根据课堂内容布适量的教材习题，但是实际上会发现学生的抄袭现象严重，并且完成课后练习后学生对知识点的掌握并不牢靠，因此并没有达到预期的巩固效果，学生只是为了完成作业而完成作业。知识的牢固掌握是创新的前提和基础。知识越丰富，基础打得越牢固，创新的机会就越多。包装材料学的授课对象为大二学生，刚开始接触专业课，没有完全掌握专业课的学习方法和技巧。因此，教师要积极引导和帮助学生以多样化的形式巩固所学知识和技能，这对学生的自主学习意识和学习能力的养成，具有非常重要的作用。此外，目前的教材习题主要强调知识本身，未能将实际应用问题与理论知识相结合，无益于学生解决实际工程问题能力的培养。

3改革思路与方法

新工科背景下需要包装科技人才具有扎实稳固的基础理论和牢固系统的专业知识，适应国家发展需要，掌握现代包装工程技术，把握国际包装行业前沿发展趋势，强化专业方向技术，提高科技创新能力。因此，根据该要求制定包装材料学课程改革思路：以新工科背景下包装人才的需求为出发点，重组优化与更新课程内容，改革教学方法，增加自主学习环节和实践创新项目，以夯实学生的专业基础，提高学生的实践能力和创新能力，最终达成本课程的本科人才培养目标。图１课程改革思路

3.1精炼并更新教学内容

在后续的教学当中，应该针对包括纸包装材料、塑料包装材料、金属包装材料和复合包装材料几类主要的包装材料进行精讲，以材料的结构－性能－成型－应用为主要脉络，精炼出其中的重难点内容并进行深入讲解，从而帮助学生建立清晰的材料知识体系构架。与此同时，应考虑将相近的专业课程进行整合优化，在遵循学生学习顺序的条件下删减部分重复知识，避免造成学时浪费。比如，纸和金属包装材料与制品两个章节中，应对相应的容器与制品结构内容进行适当删减，着重精讲材料的结构、特性与成型工艺，学生在充分了解材料结构与性能的基础上再学习后续包装结构设计这门课程就会事半功倍；塑料包装材料与制品章节中，作为知识衔接教师会首先帮助学生进行高分子基础知识的复习（占用2-3个课时），但是这部分内容在高分子物理与化学课程中学生已系统深入地学习过，所以该内容可以让学生在课下通过微课完成学习；包装辅助材料这一章节中的印刷油墨与后续课程包装印刷技术重复，由于课时限制只能浅尝辄止地介绍，因此将此部分内容应进行删减，避免学生养成“蜻蜓点水”式的学习习惯。此外，学生不仅要掌握专业的基本理论，更应该对本专业的前沿理论、关键问题和最新技术有一定程度的了解，更好地适应包装行业对人才的要求。因此课程应该不断吸收新型包装材料以拓宽学生的专业知识广度，比如增加一些正在逐步取代传统塑料的可降解塑料包装材料以及其他新型绿色包装材料；在教学内容中适当插入本领域的前沿研究现状，同时引导学生通过文献调研进行学习与探究。

3.2建立师生良好互动关系，嵌入自主式学习形式

在良好的课堂气氛当中应充分发挥学生的主体地位，调动学生的自动性和积极性。课程小组通过长时间的积极探索，总结出了一套“前后知识衔接－提问－讨论－给出结论”的互动教学模式，能够充分调动学生的学习兴趣，并且有助于学生深刻理解知识点并帮助学生搭建不同知识点之间的桥梁，最终形成完成系统的知识构架。比如，在讲授玻璃的结构特征时，首先向学生展示高密度聚乙烯（HDPE）和聚苯乙烯（PS）两种包装容器，提问学生这两种容器透明性差异的原因，讨论并引出材料结晶程度与透明性的关联性，再回归到玻璃材料时学生就很容易接受玻璃是长程无序的非晶结构。将玻璃材料与高分子材料进行类比，实现了很好的知识衔接，也让学生能深刻认识到材料性能是由结构所决定的。此外，我们针对部分知识点会培养学生用辩证和质疑的角度去理解问题，最终以辩论会的形式呈现出来。比如，就金属包装材料的特点而言，如果采用PPT和板书的传统形式讲授，学生就会出现“一听就懂，听完就忘”的情况。针对这种情况我们设计了一场题为“金属作为包装材料的利与弊”的辩论赛，学生提前准备大量的证据与案例，进行了非常精彩的论述并给出自己的鲜明观点，学生一致反馈对金属包装材料的特点有了深刻的理解。因此，压缩课堂讲授时间，给学生更多的时间自主思考和讨论学习，最大程度激发学生的学习兴趣，才能够利用有效的课堂时间以达到更好的教学效果。

3.3通过多样化练习夯实基础

古语曰:学而时习之，温故而知新。复习与练习在学习整个过程中是非常重要的环节。为此，课程小组根据授课中的重难点建立了习题库，通过章节测试可以了解学生对知识点的掌握情况。测试过程中会让学生们独立完成已掌握的题目，没有掌握的题目可以进行讨论，最后针对不能解决的题目教师加以讲解和补充。学生通过讨论不但对未掌握的知识点有了更加深刻的理解，同时还培养了学生分析问题的能力，并且根据题目有针对性的讨论能很大程度上激发学生们解决问题的积极性。包装材料学的教学目标就是要求学生掌握材料的结构与性能，用途及加工工艺与方法，测试和分析技术，并且能够针对给定商品进行包装选材。因此，对于题目设置我们会采用理论知识与实际应用相结合的多样化形式。在课程结束前会让学生完成一次选材设计，即根据选择的商品分析包装需求，进而选择最佳选材方案，给出加工工艺与成型方法。该环节注重培养学生的实际问题分析和理论知识的实际应用能力，符合人才培养目标，同时通过包装选材设计实例能够提升学生的专业认同感和社会价值感。

3.4设计探究型实验，提高创新能力

包装材料学是理论与实际应用结合程度非常高的一门课程，以往的实验多以验证性实验为主，比如纸与纸板的耐折度、环压强度、戳穿强度等性能测试，树脂材料的热封性及阻隔性测试等，这些项目能够提高学生对知识点的理解与掌握，但是这些项目仅仅是教材知识的简单“迁徙”，缺少实际问题的复杂性，不能促进学生形成更深层次的思考。因此，教师可以根据自己的研究方向设计综合性实验，从样品制备、结构测试表征和材料性能测试等让学生全程参与，为学生提供更多的实践机会。与此同时，鼓励学生参与大学生创新项目，学科竞赛等项目，提高学生解决问题的能力和创新水平。此外，随着数字信息化的快速发展，仿真模拟技术为包装工程专业的发展提供了有力的支撑。包装工程专业对仿真技术的需求可以从以下三个方面体现：首先，包装行业掌握包装设计基础知识与仿真技术的人才短缺，国内包装企业对包装制品的仿真优化设计、包装系统的方针分析技术提出迫切的要求。其次，理论分析方法和实验测试技术对包装材料性能的正确表征具有很大的局限性，采取仿真分析技术能够丰富对包装材料性能分析的手段，有助于揭示包装材料的承载机理。最后，仿真分析技术具备丰富的多物理模拟分析功能及复杂结构优化设计功能，能丰富学生的创新设计能力。因此，建立全方位、多环节的包装虚拟仿真实验平台，将传统的包装工程专业基础与数字化技术相结合，有助于提高学生的综合能力水平。

4结语

新工科背景下，以国家对包装人才的需求为导向开展课程教学改革具有十分重要的意义。通过重组优化与更新课程内容，改革教学方法，增加自主学习环节和实践创新项目，以夯实学生的专业基础，提高学生的实践能力和创新能力，培养符合新工科需求的创新型卓越工程人才。

作者：何洋 王磊 李全来 张卫鹏 辛洪兵 单位：北京工商大学人工智能学院