《復合材料加工工藝與設備》教學改革探索

李瑞紅　張邦文

摘要：根據(jù)復合材料與工程專業(yè)的特點，從教學內(nèi)容、教學手段與方法、課程考核方式等方面對《復合材料加工工藝與設備》課程進行了改革。結果表明，這種教學改革提高了學生學習的積極性和主動性，取得了很好的教學效果。

關鍵詞：復合材料加工工藝與設備；教學方法；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）49-0140-02

隨著科學技術的飛速發(fā)展，復合材料有了突破性的發(fā)展。就目前的發(fā)展態(tài)勢來看，復合材料已經(jīng)成為高端領域發(fā)展（如航空航天技術、國防軍工等）的必不可少的高新技術材料，如神州飛船的返回艙，其主承力機構就是由復合材料制成，再比如，生物基低密度SMC制備的氣缸蓋比傳統(tǒng)SMC成型的氣缸蓋質(zhì)量輕35%，這對發(fā)展新能源汽車是非常有前景的。這些高科技成果的頻繁出現(xiàn)，也標志著我國的復合材料發(fā)展技術已經(jīng)達到世界先進水平。隨著近年來碳纖維及其復合材料、多尺度復合材料、生物復合材料的出現(xiàn)和發(fā)展，使得復合材料在交通、建筑等領域得到了長足的發(fā)展，也帶動了國民經(jīng)濟的發(fā)展，形成了巨大的經(jīng)濟和社會效益。復合材料在新世紀的發(fā)展更是舉世矚目，尤其是亞洲乃至中國的市場增長更快。國務院頒發(fā)的《節(jié)能與新能源汽車發(fā)展規(guī)劃》規(guī)定，到2020年中國乘用車新車平均油耗要降到百公里五升的水平。這個規(guī)定就要求汽車的生產(chǎn)必須實現(xiàn)輕量化，而碳纖維復合材料、熱塑性增強塑料、FRP以及鎂鋁等輕金屬都成為了首選輕質(zhì)材料。近年來，復合材料又向著高性能、低成本發(fā)展，基體材料也向著功能性、強韌性和工藝優(yōu)異等方向研發(fā)和應用發(fā)展，并且隨著材料、結構一體化設計理念逐步深入，使得我國復合材料的制備及生產(chǎn)工藝水平不斷進步，復材行業(yè)也朝著高、精、尖方向不斷發(fā)展。但是，由于我國復材生產(chǎn)廠家多而小，生產(chǎn)技術相對落后，使得我國復合材料的發(fā)展受到一定的限制，我國只是復材生產(chǎn)大國，而不是復材強國，復合材料產(chǎn)品的質(zhì)量和品種與先進世界發(fā)達國家相比，有一定的差距。如技術上缺乏自主創(chuàng)新，知識產(chǎn)權意識淡漠等。進入21世紀以來，復合材料市場增長快速。我國對復合材料的研發(fā)與應用更是投入了大量的人力與經(jīng)濟，并取得了很大的成果。轉(zhuǎn)型升級后的復合材料新興產(chǎn)業(yè)正在大力發(fā)展，比如長纖維和連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料、軌道交通用復合材料、碳纖維復合芯導線和復合材料桿塔為代表的電力復合材料、航空航天用復合材料以及生物醫(yī)用復合材料等。隨著我國復合材料在汽車、航空、風電、煙氣脫硫領域的應用逐步加大，我國對于復合材料人才的需求也在逐步增加。與此同時，我國高校中有復合材料專業(yè)的高校并不多，且目前學校培養(yǎng)出來的學生離企業(yè)要求還有一定的差距，比如說學生的實踐少、動手能力差，這就迫切需要高校教師對課程講授有一定的改變且學校對于復合材料專業(yè)要進一步明確辦學的方向。

《復合材料加工工藝與設備》課程是復合材料與工程專業(yè)的專業(yè)主干課，該專業(yè)是一門融合了金屬、高分子以及陶瓷的涉及交叉學科的應用性較強的專業(yè)。學校在培育學生時要加強工程應用技術人才的培養(yǎng)。目前，該專業(yè)的就業(yè)前景良好，因此，如果能夠提高學生對復合材料加工工藝以及加工設備的認識和熟悉，使學生具備一定的實踐能力、創(chuàng)新能力，一定會給他們的就業(yè)帶來非常大的幫助。

鑒于此，為了培養(yǎng)動手能力強且有一定創(chuàng)新能力的學生，以滿足復合材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，我們從教學內(nèi)容、教學手段與教學方法等多個方面對《復合材料加工工藝與設備》的課程進行改革，努力取得較好的教學成果。

一、教學內(nèi)容的改革

進入新世紀以來，我國復合材料發(fā)展日新月異，高性能低成本的新材料以及新工藝不斷涌現(xiàn)。而高校對于學生的教授還是以課本為主，教材的更新速度遠遠不及科技發(fā)展的速度。因此，就要求高校教師在備課時要同時兼?zhèn)湔n本知識以及行業(yè)發(fā)展的新知識、新觀點。不斷地將目前世界上復合材料的成型工藝及設備以及最新的科學技術成果引入到課堂上，使得在這個以學生為主體的課堂教學中，課堂內(nèi)容更加生動，能夠更多地調(diào)動學生的積極性和參與性。還應該查閱大量資料，找出各種相關視頻，聲音以及動畫對于學生都有一定的吸引力，而且也容易理解，同時也豐富了課堂內(nèi)容。復合材料加工工藝與設備的課程與其他的復合材料專業(yè)課程，如復合材料性能學，復合材料加工原理等有一定的重復和關聯(lián)，因此，在教授該課程時，要做到重點突出，難點多講，講課要有層次感，要條理清楚，這樣學生才能更好地接受教師所講的內(nèi)容?！稄秃喜牧霞庸すに嚺c設備》側重于樹脂基復合材料的成型工藝、加工方法、加工設備等，以及成型過程中的參數(shù)控制等，內(nèi)容廣泛、知識量大，實踐性強。所以在授課時還要做到不斷回顧、對比、講解和總結，使學生能夠深入地了解各種成型工藝的異同和應用的領域。此外，靈活運用各種語言表達方式，使課堂氣氛更加活躍，講述語調(diào)要抑揚頓挫，提高學生思維的活躍性，主動帶入，提高教學效果。

二、教學手段與教學方法的改革

《復合材料加工工藝與設備》涉及的知識面較廣，內(nèi)容多，工業(yè)性較強，如采用傳統(tǒng)填鴨式的教學手段，學生很難快速地接收到老師所講授的內(nèi)容，無法使其得到直觀的體驗，而且學生在聽的過程中難免會出現(xiàn)厭煩情緒，從而加大了學習和理解的難度。該課程的實踐性較強，幾乎所有內(nèi)容都涉及到工業(yè)應用的工藝及設備，復合材料的成型方法很多，如纏繞成型、模壓成型、層壓成型、手糊成型等，而且新的復合材料成型方法不斷涌現(xiàn)，在實驗和實習中不可能每個工藝都能參與到，而且在校外實習時，學生也只是了解該工藝的一般流程以及成型用設備的外觀，對其內(nèi)部結構和工作原理無從知曉。所以若使用多媒體教學，老師可以將課本中講到的知識轉(zhuǎn)化為色彩多變的ppt、聲音、動畫等，從而在有限的時間里提供給學生最大的知識信息量。本課件主要包括各種樹脂基復合材料成型方法的概述、過程、工藝特點、成型用設備、產(chǎn)品外觀圖等。在ppt中同時還展示了各種成型用設備的內(nèi)部結構剖面圖和外觀形貌圖，以及工作工程的動畫演示，從而將工業(yè)生產(chǎn)過程直觀、生動地展現(xiàn)在學生面前，使得一些生產(chǎn)操作中看不到的現(xiàn)象以及難懂的工作原理化難為易。

專業(yè)課普遍存在敘述性內(nèi)容較多的特點，這往往使得課堂教學比較煩悶，學生上課積極性不高，因此教授該課程時要注意合理取舍，不必面面俱到，對于一般易懂的內(nèi)容可以讓學生自學，或者由課堂提問來進行，從而能夠讓學生對該知識有更加深刻的了解。還可以以思考題的方式給出，可稍作講解，指出應注意的問題和建議，使學生在此基礎上多閱讀教材和文獻，了解當下的行業(yè)發(fā)展以及問題的解決方法，從而帶動學生課下學習的積極性。同時，教師還應對學生在課下學習遇到的問題進行精講，并進行課堂討論，這樣不僅避免了課堂教學中的“照本宣科”及“滿堂灌”，也能讓學生更多地參與到課堂教學中，發(fā)揮其學習主動性。該課程涉及應用性較強的專業(yè)課，像擠出成型和注射成型，現(xiàn)在幾乎占了樹脂基復合材料成型工藝的60%～70%，所以這兩種成型工藝要重點講述。還要注重理論教學與實踐相結合，如講述聚合物基復合材料的注射成型時，由于人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫乃芰掀?、碗、杯具等大部分都是注射成型獲得，所以可以在講述該成型工藝時，將一些礦泉水瓶、塑料碗、日化用品等帶入到課堂中，使學生更加了解這些工藝的實用價值。在課程的教學過程中，我們安排部分學時將學生帶到我系的實驗室，讓學生更多地了解實驗用設備，如擠出成型、注射成型等加工設備，使同學們更加真實地了解成型用設備的內(nèi)在結構及功能、工作原理以及具體的工藝參數(shù)設置等，并且可以自己親手操作該設備，鍛煉了學生的動手能力，同時還能加深其對課堂知識的吸收，取得了比傳統(tǒng)教學更好的效果。

三、課程考核方式的改革

在傳統(tǒng)教學中，考試是非常重要的考核環(huán)節(jié)。其實，考試只是檢驗學生理解知識和掌握知識程度的一種手段，同時也是檢驗教師教學工作的一種有效途徑。但是考試不是最終目的，學生通過考試，可以掌握和使用所學知識，能夠體現(xiàn)其理解問題、分析問題和回答問題的能力，而通過考試，教師可以了解學生對所學知識掌握的程度，從而對以后的教學方法和手段進行積極調(diào)整。以往的考核方式以期末考試為主，大約占90%左右，這種考核方式存在一定的缺點，對于大部分課程，學生平時不太認真學習，在期末考試前幾周開始突擊學習，應付過關，考完不久則幾乎全盤忘掉。目前，筆者對《復合材料加工工藝與設備》課程的考核方式進行了改革，結束了傳統(tǒng)的純知識記憶考試方式，而且緩解了學生一定的思想壓力。我們采取的考試方式是：加大平時成績（包括出勤率、課堂提問及回答問題情況、完成作業(yè)情況等）在總評成績中的比例，這樣可以更大地調(diào)動學生平時學習的興趣。

總之，作為復材專業(yè)的主干課之一，《復合材料加工工藝與設備》的教學改革是一項系統(tǒng)的改革，對于該課程，我們需要不斷更新教學內(nèi)容，不斷創(chuàng)新教學模式，通過努力調(diào)動學生學習積極性，培養(yǎng)學生的自主創(chuàng)新能力，才能提高教學質(zhì)量。我們通過對本課程教學手段和方法上的改革探索，提高了學生的學習積極性和主動性，教學效果也有了很大的提高。

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