《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)與工程專業(yè)本科生的一門重要的專業(yè)必修課。該文介紹了安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)本科教學(xué)實踐，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、實驗教學(xué)和教學(xué)評價體系4個方面進行的改革，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

中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 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)針對材料科學(xué)與工程專業(yè)大三學(xué)生開設(shè)的一門專業(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)等專業(yè)基礎(chǔ)課程之后而開設(shè)的，旨在拓寬學(xué)生的知識面，提高學(xué)生綜合知識的運用以及解決實際問題的能力，為畢業(yè)后從事科研或其它相關(guān)工作打下堅實基礎(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)合材料增強體、復(fù)合材料設(shè)計、復(fù)合材料成型與加工工藝以及無機纖維增強復(fù)合材料、有機纖維增強復(fù)合材料等各種不同類型的復(fù)合材料等。復(fù)合材料緒論部分重點介紹復(fù)合材料定義、組成、分類、發(fā)展及應(yīng)用近況；復(fù)合材料基體和增強體部分主要介紹各類基體和增強體材料的的性能特點、選擇依據(jù)及研究進展；復(fù)合材料設(shè)計部分主要突出復(fù)合材料的可設(shè)計性，重點介紹復(fù)合材料的設(shè)計原理；復(fù)合材料成型與加工工藝主要介紹各種成型方法、特點和工藝流程；各種不同類型的復(fù)合材料重點介紹其性能及最新研究進展。

依據(jù)我校材料科學(xué)與工程專業(yè)的實際情況，本文對復(fù)合材料學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、實驗教學(xué)和教學(xué)評價體系4個方面改革進行闡述，以加深學(xué)生對復(fù)合材料的認識，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性和創(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，專業(yè)課重在實踐應(yīng)用以提高專業(yè)能力，同時專業(yè)課還必須體現(xiàn)科學(xué)技術(shù)最新的發(fā)展趨勢，因此，作為大學(xué)專業(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)容的與時俱進。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，理論講解的過多，關(guān)于應(yīng)用研究進展方面的知識更新較慢。因此，教師在選用教材時要注重對教材內(nèi)容的合并、精簡，及時將新知識、新理論和新技術(shù)補充進去，同時，還要針對不同高校專業(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。我校材料科學(xué)與工程專業(yè)在生物質(zhì)材料研究與開發(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，偏重于對生物質(zhì)復(fù)合材料相關(guān)知識的講解，而對于金屬基復(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)生知識面，讓學(xué)生有所了解。

此外，除了對教材進行整合、對課堂教學(xué)內(nèi)容進行及時更新外，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，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，我國許多大學(xué)仍采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，即在教學(xué)過程中以課堂、教師和書本為中心，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)生主動學(xué)習(xí)的意識不強、積極性不高，處于一種被動的地位，學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造性受到了極大的抑制，最終導(dǎo)致教學(xué)效果不明顯，達不到預(yù)期的教學(xué)目標。《復(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)造性而進行。在復(fù)合材料學(xué)課程的教學(xué)過程中，結(jié)合我校材料科學(xué)與工程專業(yè)的實際，我們改革單向式滿堂灌的教學(xué)方式，在教學(xué)過程中適當(dāng)加入啟發(fā)式、案例教學(xué)、研討式的教學(xué)方式。教學(xué)過程中，鼓勵學(xué)生運用前面學(xué)過的知識，積極引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和提出問題，激發(fā)創(chuàng)新思維。

我們采用啟發(fā)式教學(xué)方式，以提出問題的形式進行啟發(fā)，讓學(xué)生對問題進行思考，同時提倡讓學(xué)生通過查找資料尋找解決問題的方法。比如“舉出家庭中使用的復(fù)合材料例子，說明這些產(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。課余時間，我們鼓勵學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好查找資料，了解各類復(fù)合材料應(yīng)用及研究現(xiàn)狀。這樣不僅能夠拓展學(xué)生的知識面，還能夠激發(fā)其對復(fù)合材料科研的興趣。

教學(xué)過程中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，我們將案例教學(xué)引入課堂，通過案例分析讓學(xué)生在掌握相關(guān)基本知識的同時，提高學(xué)習(xí)興趣，理論聯(lián)系實際的能力以及觀察、分析和判斷問題的能力。比如在學(xué)習(xí)復(fù)合材料具有可設(shè)計性時，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例。通過對這些產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)詳細剖析，使學(xué)生明白復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)完全可依據(jù)設(shè)計者的思想制造出來。再如，講解復(fù)合材料增強材料，介紹芳綸纖維時，引入“凱夫拉纖維防彈頭盔救了英國大兵一條命”的小故事來說明這種增強材料在軍事上的應(yīng)用，一方面加深了學(xué)生對復(fù)合材料的印象，另一方面也增強了課堂的趣味性。

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以及相關(guān)科學(xué)問題，鼓勵學(xué)生大膽質(zhì)疑，發(fā)表自己的見解；另一方面著重發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生對學(xué)科知識和問題的思考。以各類復(fù)合材料部分為例，這部分內(nèi)容主要介紹無機纖維增強復(fù)合材料、有機纖維增強復(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)中教師對每一類復(fù)合材料都會從該種復(fù)合材料的定義、發(fā)展、性能、應(yīng)用等一一進行講解，這無疑是一個重復(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)過程中，我們采用研討式的教學(xué)方式，讓學(xué)生進行分組討論準備，并制作教學(xué)課件，在課堂上進行研討。經(jīng)過學(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。該方法的運用一方面能以更為全面和深刻的見解引導(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、查閱文獻能力，以及學(xué)生之間的團隊合作精神。

3 實驗教學(xué)的改革

實驗教學(xué)是知識與能力、理論與實際相結(jié)合的教學(xué)活動，是實踐、認識、再認識的過程[5]。我校復(fù)合材料學(xué)課程共有15課時的實驗，為了讓學(xué)生在有限的課時內(nèi)加深對復(fù)合材料特點的認識，提高學(xué)生動手能力，以及分析問題和解決問題的能力，我們在遵循實驗教學(xué)與理論教學(xué)相結(jié)合的原則上，精選實驗教學(xué)內(nèi)容，開展分組的綜合性和設(shè)計性實驗。復(fù)合材料學(xué)實驗主要包括復(fù)合材料的制備及其性能測試。復(fù)合材料的種類很多，其中主要有金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料無機纖維增強復(fù)合材料、有機纖維增強復(fù)合材料、生物質(zhì)復(fù)合材料等。實驗開始時，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)計和制定相應(yīng)的實驗方案，經(jīng)教師審核后開展實驗。實驗過程中所有實驗所使用的試劑、材料、材料處理等均由學(xué)生自行準備。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)生提供了一個練習(xí)、應(yīng)用和發(fā)揮能力的機會，使得學(xué)生解決問題的能力、團隊合作的能力、應(yīng)變能力以及溝通能力等都得到了提高。

4 教學(xué)評價體系的改革

教學(xué)評價是檢驗人才培養(yǎng)效果的有效形式，是調(diào)控人才培養(yǎng)過程和促進大學(xué)生個性發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。以往對專業(yè)課多采用閉卷考試的方式進行考核，對考試分數(shù)過分倚重。但是，由于該門課程實踐性強，學(xué)生采取死記硬背的方法得到的分數(shù)往往不能真實反映學(xué)生對所學(xué)知識的掌握情況。為了改變這種狀況，對《復(fù)合材料學(xué)》課程的考核我們試圖改變以考試為主的單一考核方法，采取多元化的教學(xué)評價方法。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)生理解知識的基礎(chǔ)上，更側(cè)重對學(xué)生運用知識能力的考察，因此考試內(nèi)容應(yīng)將基礎(chǔ)知識與實踐能力和創(chuàng)新思維有機合理結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新欲望。在教學(xué)評價過程中，我們還關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)的過程，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。通過這樣的評價方式，不僅能促進學(xué)生專業(yè)知識的積累，還能避免出現(xiàn)投機取巧考前突擊蒙混過關(guān)的現(xiàn)象，更能全面考察學(xué)生綜合能力和實際水平。

5 結(jié)語

總之，《復(fù)合材料學(xué)》課程教學(xué)改革不是簡單的一蹴而就，它需要結(jié)合專業(yè)特點，師生互動，不斷改革，不斷完善自我；同時也要根據(jù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在實踐教學(xué)過程不斷的進行調(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)具有較強創(chuàng)新能力和實踐能力的全面發(fā)展的學(xué)生。

參考文獻

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（責(zé)編：徐煥斗）