《復(fù)合材料學(xué)》課程教學(xué)改革研究

張雙燕　王傳貴

摘 要：《復(fù)合材料學(xué)》課程是材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)本科生的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)必修課。該文介紹了安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)本科教學(xué)實(shí)踐，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和教學(xué)評(píng)價(jià)體系4個(gè)方面進(jìn)行的改革，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料學(xué)；課程；教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào) G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2016）16-0143-03

Abstract：Composites material is an important compulsory course of Materials Science and Engineering. According to undergraduate teaching practice of Anhui Agricultural University Materials Science and Engineering，reforms on teaching content，teaching methods，experimental teaching and teaching evaluation system were studied，which will improve the students' interest in learning and the quality of teaching effectively.

Key words：Composite material；Course；Teaching reform

復(fù)合材料學(xué)是安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)針對(duì)材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)大三學(xué)生開(kāi)設(shè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)必修課程。本課程是在學(xué)生學(xué)完高分子材料學(xué)、材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程之后而開(kāi)設(shè)的，旨在拓寬學(xué)生的知識(shí)面，提高學(xué)生綜合知識(shí)的運(yùn)用以及解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為畢業(yè)后從事科研或其它相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

復(fù)合材料是由2種或2種以上物理化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)，經(jīng)人工組合而成的多相固體材料，它是材料學(xué)科中的一個(gè)重要的分支，也是當(dāng)今材料發(fā)展中極為活躍、極具生命力的部分。該課程的教學(xué)內(nèi)容包括緒論、復(fù)合材料基體、復(fù)合材料增強(qiáng)體、復(fù)合材料設(shè)計(jì)、復(fù)合材料成型與加工工藝以及無(wú)機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、有機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等各種不同類(lèi)型的復(fù)合材料等。復(fù)合材料緒論部分重點(diǎn)介紹復(fù)合材料定義、組成、分類(lèi)、發(fā)展及應(yīng)用近況；復(fù)合材料基體和增強(qiáng)體部分主要介紹各類(lèi)基體和增強(qiáng)體材料的的性能特點(diǎn)、選擇依據(jù)及研究進(jìn)展；復(fù)合材料設(shè)計(jì)部分主要突出復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性，重點(diǎn)介紹復(fù)合材料的設(shè)計(jì)原理；復(fù)合材料成型與加工工藝主要介紹各種成型方法、特點(diǎn)和工藝流程；各種不同類(lèi)型的復(fù)合材料重點(diǎn)介紹其性能及最新研究進(jìn)展。

依據(jù)我校材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的實(shí)際情況，本文對(duì)復(fù)合材料學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和教學(xué)評(píng)價(jià)體系4個(gè)方面改革進(jìn)行闡述，以加深學(xué)生對(duì)復(fù)合材料的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)新性。

1 教學(xué)內(nèi)容的改革

與大學(xué)基礎(chǔ)理論課不同，專(zhuān)業(yè)課重在實(shí)踐應(yīng)用以提高專(zhuān)業(yè)能力，同時(shí)專(zhuān)業(yè)課還必須體現(xiàn)科學(xué)技術(shù)最新的發(fā)展趨勢(shì)，因此，作為大學(xué)專(zhuān)業(yè)課的課堂教學(xué)內(nèi)容必須力求保持與本學(xué)科技術(shù)前沿的發(fā)展同步更新，即要保持教材課本內(nèi)容的與時(shí)俱進(jìn)。目前，《復(fù)合材料學(xué)》課程可選擇的教材很多，如周祖福主編武漢理工大學(xué)出版社出版的復(fù)合材料學(xué)，王國(guó)榮主編哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社出版的復(fù)合材料概論等。這些教材的系統(tǒng)性較強(qiáng)，理論講解的過(guò)多，關(guān)于應(yīng)用研究進(jìn)展方面的知識(shí)更新較慢。因此，教師在選用教材時(shí)要注重對(duì)教材內(nèi)容的合并、精簡(jiǎn)，及時(shí)將新知識(shí)、新理論和新技術(shù)補(bǔ)充進(jìn)去，同時(shí)，還要針對(duì)不同高校專(zhuān)業(yè)的研究領(lǐng)域、研究特色的不同，明確教學(xué)內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)。我校材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)在生物質(zhì)材料研究與開(kāi)發(fā)方面有著深厚的基礎(chǔ)和自己的特色，因此，我們選用張以河主編的《復(fù)合材料學(xué)》，在課程教學(xué)中，偏重于對(duì)生物質(zhì)復(fù)合材料相關(guān)知識(shí)的講解，而對(duì)于金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料則作較少講解，僅僅為了拓寬學(xué)生知識(shí)面，讓學(xué)生有所了解。

此外，除了對(duì)教材進(jìn)行整合、對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行及時(shí)更新外，在課堂教學(xué)內(nèi)容上還注重將教師自己科研工作的實(shí)際應(yīng)用案例、研究成果加入到課堂講授中。比如在介紹復(fù)合材料在治理環(huán)境中所起的作用時(shí)，我們引入了自己科研工作中利用造紙污泥固體廢棄物制備復(fù)合材料的案例，并附有相關(guān)研究產(chǎn)品。這樣既豐富了教學(xué)內(nèi)容，又提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2 教學(xué)方式的改革

目前，我國(guó)許多大學(xué)仍采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，即在教學(xué)過(guò)程中以課堂、教師和書(shū)本為中心，以教師主講灌輸為主。在這種教學(xué)方式下，課堂往往完全被教師主宰，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)不強(qiáng)、積極性不高，處于一種被動(dòng)的地位，學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性受到了極大的抑制，最終導(dǎo)致教學(xué)效果不明顯，達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)?！稄?fù)合材料學(xué)》課程教學(xué)方式的改革應(yīng)緊緊圍繞如何最大限度的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性而進(jìn)行。在復(fù)合材料學(xué)課程的教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合我校材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的實(shí)際，我們改革單向式滿(mǎn)堂灌的教學(xué)方式，在教學(xué)過(guò)程中適當(dāng)加入啟發(fā)式、案例教學(xué)、研討式的教學(xué)方式。教學(xué)過(guò)程中，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用前面學(xué)過(guò)的知識(shí)，積極引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和提出問(wèn)題，激發(fā)創(chuàng)新思維。

我們采用啟發(fā)式教學(xué)方式，以提出問(wèn)題的形式進(jìn)行啟發(fā)，讓學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行思考，同時(shí)提倡讓學(xué)生通過(guò)查找資料尋找解決問(wèn)題的方法。比如“舉出家庭中使用的復(fù)合材料例子，說(shuō)明這些產(chǎn)品包含復(fù)合材料的理由。”我們留給學(xué)生的課后思考題。課余時(shí)間，我們鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛(ài)好查找資料，了解各類(lèi)復(fù)合材料應(yīng)用及研究現(xiàn)狀。這樣不僅能夠拓展學(xué)生的知識(shí)面，還能夠激發(fā)其對(duì)復(fù)合材料科研的興趣。

教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，我們將案例教學(xué)引入課堂，通過(guò)案例分析讓學(xué)生在掌握相關(guān)基本知識(shí)的同時(shí)，提高學(xué)習(xí)興趣，理論聯(lián)系實(shí)際的能力以及觀察、分析和判斷問(wèn)題的能力。比如在學(xué)習(xí)復(fù)合材料具有可設(shè)計(jì)性時(shí)，很多學(xué)生由于初次接觸此概念而感到困惑，為此我們列舉了風(fēng)力發(fā)電葉片、高壓材料氣瓶等具體實(shí)例。通過(guò)對(duì)這些產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)詳細(xì)剖析，使學(xué)生明白復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)完全可依據(jù)設(shè)計(jì)者的思想制造出來(lái)。再如，講解復(fù)合材料增強(qiáng)材料，介紹芳綸纖維時(shí)，引入“凱夫拉纖維防彈頭盔救了英國(guó)大兵一條命”的小故事來(lái)說(shuō)明這種增強(qiáng)材料在軍事上的應(yīng)用，一方面加深了學(xué)生對(duì)復(fù)合材料的印象，另一方面也增強(qiáng)了課堂的趣味性。

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容我們還增加了研討式的教學(xué)方式。在這部分教學(xué)中，一方面著重強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，教師與學(xué)生探討課程理論觀點(diǎn)以及相關(guān)科學(xué)問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑，發(fā)表自己的見(jiàn)解；另一方面著重發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)科知識(shí)和問(wèn)題的思考。以各類(lèi)復(fù)合材料部分為例，這部分內(nèi)容主要介紹無(wú)機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、有機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、生物質(zhì)復(fù)合材料以及木塑復(fù)合材料，以往的教學(xué)中教師對(duì)每一類(lèi)復(fù)合材料都會(huì)從該種復(fù)合材料的定義、發(fā)展、性能、應(yīng)用等一一進(jìn)行講解，這無(wú)疑是一個(gè)重復(fù)性的教學(xué)思維，使學(xué)生易于產(chǎn)生厭煩感。為了改變這種現(xiàn)狀，在教學(xué)過(guò)程中，我們采用研討式的教學(xué)方式，讓學(xué)生進(jìn)行分組討論準(zhǔn)備，并制作教學(xué)課件，在課堂上進(jìn)行研討。經(jīng)過(guò)學(xué)生之間，研討小組之間以及師生間的充分交流之后，教師最后梳理和總結(jié)大家的討論。該方法的運(yùn)用一方面能以更為全面和深刻的見(jiàn)解引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生，使學(xué)生的領(lǐng)悟更加深刻，另一方面又有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、查閱文獻(xiàn)能力，以及學(xué)生之間的團(tuán)隊(duì)合作精神。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是知識(shí)與能力、理論與實(shí)際相結(jié)合的教學(xué)活動(dòng)，是實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再認(rèn)識(shí)的過(guò)程[5]。我校復(fù)合材料學(xué)課程共有15課時(shí)的實(shí)驗(yàn)，為了讓學(xué)生在有限的課時(shí)內(nèi)加深對(duì)復(fù)合材料特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生動(dòng)手能力，以及分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，我們?cè)谧裱瓕?shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)相結(jié)合的原則上，精選實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，開(kāi)展分組的綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。復(fù)合材料學(xué)實(shí)驗(yàn)主要包括復(fù)合材料的制備及其性能測(cè)試。復(fù)合材料的種類(lèi)很多，其中主要有金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料無(wú)機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、有機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、生物質(zhì)復(fù)合材料等。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，學(xué)生先分組經(jīng)課堂討論，選擇要制備的復(fù)合材料，然后設(shè)計(jì)和制定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案，經(jīng)教師審核后開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所有實(shí)驗(yàn)所使用的試劑、材料、材料處理等均由學(xué)生自行準(zhǔn)備。這樣一方面促使學(xué)生能積極參與教學(xué)、相互合作，另一方面又給學(xué)生提供了一個(gè)練習(xí)、應(yīng)用和發(fā)揮能力的機(jī)會(huì)，使得學(xué)生解決問(wèn)題的能力、團(tuán)隊(duì)合作的能力、應(yīng)變能力以及溝通能力等都得到了提高。

4 教學(xué)評(píng)價(jià)體系的改革

教學(xué)評(píng)價(jià)是檢驗(yàn)人才培養(yǎng)效果的有效形式，是調(diào)控人才培養(yǎng)過(guò)程和促進(jìn)大學(xué)生個(gè)性發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。以往對(duì)專(zhuān)業(yè)課多采用閉卷考試的方式進(jìn)行考核，對(duì)考試分?jǐn)?shù)過(guò)分倚重。但是，由于該門(mén)課程實(shí)踐性強(qiáng)，學(xué)生采取死記硬背的方法得到的分?jǐn)?shù)往往不能真實(shí)反映學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握情況。為了改變這種狀況，對(duì)《復(fù)合材料學(xué)》課程的考核我們?cè)噲D改變以考試為主的單一考核方法，采取多元化的教學(xué)評(píng)價(jià)方法。這種多元考核包括課程考試（30%）、課堂討論（20%）、課后作業(yè)（20%）、課程論文（20%）和課堂出勤（10%）。課程考試在考察學(xué)生理解知識(shí)的基礎(chǔ)上，更側(cè)重對(duì)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)能力的考察，因此考試內(nèi)容應(yīng)將基礎(chǔ)知識(shí)與實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維有機(jī)合理結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新欲望。在教學(xué)評(píng)價(jià)過(guò)程中，我們還關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程，將學(xué)生的每一次討論、每一次作業(yè)以及課程論文的表現(xiàn)作為考察重點(diǎn)。通過(guò)這樣的評(píng)價(jià)方式，不僅能促進(jìn)學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)的積累，還能避免出現(xiàn)投機(jī)取巧考前突擊蒙混過(guò)關(guān)的現(xiàn)象，更能全面考察學(xué)生綜合能力和實(shí)際水平。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，《復(fù)合材料學(xué)》課程教學(xué)改革不是簡(jiǎn)單的一蹴而就，它需要結(jié)合專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，師生互動(dòng)，不斷改革，不斷完善自我；同時(shí)也要根據(jù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程不斷的進(jìn)行調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，完善教學(xué)方法，使復(fù)合材料學(xué)課程的教學(xué)不斷適應(yīng)新形式發(fā)展的要求，培養(yǎng)具有較強(qiáng)創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的全面發(fā)展的學(xué)生。

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（責(zé)編：徐煥斗）