《復合材料性能學》教學改革探討

孫海勤　張邦文

摘要：為了獲得良好的教學效果，應該根據不同的專業課的教學內容，改變教學方法和手段，導入新課程內容，激發學生濃厚的學習興趣；注重學習的融會貫通，理論聯系實踐。本文從《復合材料性能學》課程探討教學改革的成果。

關鍵詞：復合材料；性能；教學內容；教學方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）50-0111-02

隨著科學技術的發展，復合材料在當今世界的應用正在逐步加大，對于現在要求汽車輕量化的時代，復合材料，尤其是碳纖維復合材料已經成為首選材料之一。與傳統材料相比，復合材料具有可設計性強、比強度比模量高、結構功能一體化等優良性能，是其他材料所無法替代的功能和結構一體化材料，并且也是新材料領域的主打產品。目前，復合材料已廣泛應用于國防軍工、汽車、航空航天、以及3C產品等領域。進入21世紀以來，復合材料市場快速增長，我國也加大了對復合材料的研發、制備及應用，尤其是碳纖維復合材料，并且也取得了一定的成果。一些轉型升級后的復合材料新型產業也在逐步壯大，如長纖維和連續纖維增強熱塑性復合材料、軌道交通用復合材料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療復合材料等。

復合材料與工程是我校于2011年才開始招生的新專業，為了適應社會的發展與人才的需要，我院將該專業設置為寬口徑專業，教授知識主要包括樹脂基復合材料的原材料生產，復合材料的加工成型以及復合材料的應用等內容。對于復合材料工程技術人員來說，最終學習的目標是所使用的材料是否滿足所需要的使用性能。因此，《復合材料性能學》是復合材料與工程專業的一門核心專業課程，同時也是一門技術性、實踐性較強的專業技術課。該課程主要講授復合材料的力學、熱、電磁、耐腐蝕等主要性能。通過本課程的學習，讓學生掌握復合材料的主要性能，了解這些性能的評價方法或手段，提供必要的實驗和技能訓練，為將來從事復合材料的應用和研發打下基礎。可以說，《復合材料性能學》課程的教學效果直接影響到學生對該專業知識的掌握程度。因此，怎樣使學生能夠積極主動地去學習該課程，使學生能夠化難為易，化抽象為具體，提高教學質量，是我校復合材料與工程專業課程建設的重要任務。本文就筆者所教授的《復合材料性能學》課程，探討和總結出一些很好的教學方法和教學手段，為該課程的教學改革提供一些幫助。

一、結合專業特色，優化教學內容

教學方法須服務于其對應的教學內容，而教學內容決定采取什么樣的教學方法。《復合材料性能學》是一門整合課程，《復合材料性能學》整合了過去分散性的有關材料性能的相關知識，形成了較為系統的內容，主要包括復合材料概論、復合材料的力學性能、熱性能、電磁性能以及復合材料的耐蝕性。課程內容較為連貫，便于講授。

課程改革要結合教學內容的整合，本課程以“講好概念，強化實踐”為原則來確定教學內容。因此，我們將《復合材料性能學》課程進行多模塊教學。共分為四大模塊：復合材料的力學性能模塊、熱學性能模塊、電磁性能模塊以及耐腐蝕性能模塊。在各個模塊教學中，以“性能的定義—性能指標及其意義—物理或化學本質—影響因素—指標的測試、評價及應用”為主干線，加強對高分子基復合材料的相關知識、基本性能等的講授，使學生對該專業知識更深層次的掌握，以適應復合材料專業方向的教學需求。

學習興趣是學生積極學習的動力。無論上什么課，正確地、有針對性地將新課程內容引入課堂教學中是非常重要的，尤其是煩躁無味的工科教學。學生往往對于“填鴨式”的教學感到非常枯燥，甚至產生厭學情緒，有的學生甚至開始逃課。因此，在課程教學過程中，尤其是新課導入時，應該善于利用教材和教學本身的特點去激發學生的學習興趣，促使學生形成良好的心里狀態。例如，現在應用前景廣闊的碳纖維復合材料，密度小，而且用比頭發絲都細的碳纖維就可以吊起非常重的物體，由此引發學生探索碳纖維復合材料特性的興趣。再比如，為什么相同的纖維增強復合材料，有的材料的耐蝕性非常好，而有的材料耐蝕性相當差？由此讓學生產生同一種材料是不是真能獲得差別如此懸殊的性能的疑惑。帶著這些疑惑及好奇心，學生會更加認真的聽講，去不斷地消化所學內容，也會對所學內容逐漸感興趣，從而達到良好的教學效果。

二、教學方法的改革

《復合材料性能學》講授內容較多，力學性能、熱性能、電磁性能等還包括了很多的具體內容，但由于新教學大綱的要求，課時量減少到40學時。所以這就要求高校教師對教學方法和手段進行改革。充分利用學校的多媒體資源，通過多媒體教學能夠充分調動學生的積極性等特點，滿足相應的教學要求。

多媒體教學可以快速地將教材內容展現給學生，同時還可以將世界最新的科研成果呈現在學生面前。多媒體教學既可以幫助教師節省大量的講課、板書時間，又可以更快更好地傳授給學生更有價值的知識，課堂內容豐富多彩，并能取得良好的教學效果。同時《復合材料性能學》是一門實驗性較強的專業課程，又因教授學時有限，不能開設更多的實驗性課程，而采用多媒體教學可以很好的實現這一難題。我們可以將重要的實驗課程搬到課堂教學中，利用多媒體可以使學生直觀地、形象地了解相關實驗的過程。大大提高了教學質量。另外，在教學過程中要始終堅持“以學生為本，知識和能力并重”的教學理念。使學生的學習知識的同時，能夠更多的掌握實踐動手能力和分析問題、解決問題的能力。要改變“滿堂灌”的教學模式，大膽的采用啟發、引導、互動、提問式的教學方法，引導學生對于本課程及其其他課程的聯系，同時結合實際問題來啟發學生獨立思考和自主學習的熱情。例如，在講授復合材料的力學性能時，設定疑問，為何樹脂基復合材料與通常我們看到的鋼鐵材料的拉伸性能所不同，有的材料甚至沒有屈服現象，使學生不僅了解材料之間性能的差異，還能理解這種現象的本質，從而加深對該知識點的理解。

鑒于目前就業形勢逐漸下滑，社會對于工科學生的要求不斷提高，不僅要求學生具有良好的理論知識，還應該掌握一定的實際動手能力，培養學生解決實際問題的能力也成為很多高校教學改革的重點，因此，各高校加大了學生的實踐環節，尤其是實驗教學。實驗教學是學生能夠更快、更好的學會操作設備、真正動手的一個重要環節。《復合材料性能學》是一門應用性很強的課程，結合實驗教學，可以鍛煉學生的動手能力和基本操作技能，培養學生的理論聯系實際能力以及觀察、分析問題的能力和探索研究的綜合能力。本課程的教學結合《復合材料專業實驗3》進行。實驗教學中，增加了玻璃纖維單絲的表觀強度和模量測定、纖維表面處理與樹脂溶液的潤濕性試驗、玻璃纖維——環氧樹脂復合材料的耐腐蝕特性研究等實驗，從單一式課程實驗模式如驗證性實驗轉變為綜合性實驗，讓學生自己設計實驗材料及材料加工過程，從而加強對學生的實驗技能和能力訓練相結合的鍛煉。本課程旨在培養學生掌握常規性能的測試、儀器操作及指標判定等方法，學會選擇實驗方法測試不同材料，并能獨立分析實驗結果。《復合材料性能學》是一門理論與工程實踐緊密結合的課程。所以，培養學生的科研能力，也是一種實踐教學的方法。長期以來，過分強調課堂教學，輕視學生實踐能力的現象非常嚴重。新的課程教學改革要求教師不僅要教授學生課堂知識，還要教會學生一定的實踐能力，這已經成為當代高校對于青年教師的要求。在教學中，老師可以結合科研中出現的問題、現象進行案例教學，甚至可以讓學生參與到課題的科研實踐中，讓學生親自體驗實踐動手能力，并且能夠分析一些問題的原因。

三、考核方法的改革

“所謂教學，不是教書，不是教學生，而是教學生學”。所以作為教師來講，教學的最終目的是要把握要授之以魚的同時，更要授之以漁。所以，考試不應該是教學目的，而只是一種教學手段，是一種檢驗學生掌握所學知識、回答問題、分析問題、解決問題的能力手段。鑒于此，課程考核的方式應該多元化，采用多種形式相結合的考核方式，如課堂成績、平時成績、實驗成績、回答問題、期末考試等。特別對于這種專業基礎課來說，加大平時成績、課堂成績及實驗成績的比重對于課程教學改革非常重要，可以充分調動學生探求知識的動力和興趣，激發學生求學和創新的熱情。本課程的考核方式為平時成績占30%，期末考試成績占70%。平時成績包括作業、考勤、上課表現情況等。而對于筆試，考試內容也不應僅為老師上課所講授的知識，也不應局限在死記硬背的內容上，而是要在充分體現素質教育要求的具體知識和能力的內容上為主。

總之，作為復合材料與工程專業的一門專業基礎課，《復合材料性能學》的教學改革是一項系統的改革，這類課程的教學內容需要不斷更新，教學模式也應與時俱進，同時可以根據學生的學習興趣調節專業知識實際應用和實踐環節的比重。通過積極調動學生學習的主動性，培養學生自主學習、創新意識，增加學生的動手能力和解決實際問題的能力，這樣才能不斷提高教學質量，得到良好的教學效果。同時，對于教師本身，豐富課堂教學內容，不斷提高自身修養以及教學水平，對學生高度負責，不斷進行教學改革和創新，以學生為教學主體，讓學生有興趣學習，才能實現真正的教學效果的改善。希望我們的改革能夠為復合材料與工程專業的其他課程帶來一定的幫助。

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