《復合材料》教學改革初探

李忠文++張有鳳++于治水

摘要：本文從授課內容、教學方法及考核方式三面對《復合材料》課程的教學改革方式進行了闡述，力求提高教學效果，充分發揮學生的主觀能動性和創造性，使學生能夠在學習過程中體會到知識所帶來的樂趣。

關鍵詞：復合材料，教學改革，選修課

【中圖分類號】TB33-4

復合材料是由兩種或兩種以上的物理和化學性質不同的物質組合而成的一種多相固體材料，與傳統材料相比，復合材料具有許多優點，比如其成分及性能的可設計性高，由于加入了高性能的增強相，其強度和彈性模量很高，尤其是比強度遠高于傳統材料，另外還具有抗疲勞、斷裂性能好、結構功能一體化等一系列優越性能，是其他材料難以替代的功能材料和結構材料，在國防、機械、化工、醫療等各領域有廣泛的應用，是新技術革命賴以發展的重要物質基礎。目前，復合材料已成為新材料研究領域的重要方向，對于材料科學的發展意義重大。正因如此，眾多高校非常重視復合材料課程的開設，《復合材料》是材料學院材料科學與工程、金屬材料、高分子材料等非復合材料專業本科生的專業選修課之一。根據復合材料涉及的分類，這門課程主要講述復合材料增強體、復合材料的設計原理、聚合物基復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料等內容。通過學習，使學生了解復合材料的基本理論知識、分類及其應用前景，掌握材料所具有的使用性能，以及常見復合材料制備方法，以提高對于復合材料的設計、制造、性能及應用能力。但本課程的特點是內容繁雜，涉及了基體、增強體、復合原理、材料設計、成型方法及工藝、生產設備等內容，涵蓋化學、物理、計算機、工程學等方面的基礎課程。因此，在教學中普遍存在學生對所涉及的概念、理論不甚理解，導致厭學、重視不足現象，同時也存在教師很難將知識點一一闡述透徹，學生難以進行深入的學習等問題。另外，該課程多為陳述性內容，在授課過程中很容易陷入乏味的陳述之中，使得學生對本門課程無法提起興趣。因此，針對以上問題，本課程需要在教學過程中進行了改革，并分析復合材料學課程理論教學改革的方法和意義，以期為高等院校的相關課程和專業建設提供一定的參考。

1 授課內容改革

大學教育是創造性人才培養的搖籃，其專業選修課教學內容旨在開闊學生的視野，提高其創造創新能力，因此在教學中應該剔除陳舊的知識、固定的模式。《復合材料》這門課程的知識信息量比較大、直觀性比較強，其內容涉及聚合物基復合材料、功能復合材料、陶瓷基復合材料、無機復合材料、金屬基復合材料等諸多方面，但是在本科生培養計劃改革中，該課程由原來的32學時壓縮為16學時左右，在指定的教學時限內很難完成課程全部內容的教學。因此，需要對課程的內容進行進一步精簡、合并，盡可能在體現其完整性的同時突出發展前沿的內容，教材也必須作整合化“手術”，在個性化的教材之中養成學科的風格與特色。例如，在我校材料科學專業主要是以金屬材料為主，因此要重點學習金屬基復合材料，在充分講述了金屬基復合材料的設計、制造、界面表征及性能分析后，要著重描述金屬基復合材料的目前的研究及應用現狀、發展方向以及存在的主要問題。而陶瓷基等復合材料則在介紹其總體理論后可以針對于某些發展方向進行延伸講授，在完成大綱要求內容的同時，要突出重點和難點內容，使學生在明晰總體脈絡的情況下，能夠抓住主要方向，只有這樣才能在較短的時間內達到較好的學習效果。

2 革新教學方法

前已述及，《復合材料》這門課的知識體系非常寬廣、內容豐富、實用性較強，其內容歸納起來具有以下特點：一是課程內容包含的專業知識和門類非常多，并應用很多基礎學科的知識來分析材料中的具體問題，有的內容非常具體而復雜，如復合材料的界面結合理論，有的內容則比較抽象而難懂，如材料的晶體結構和力學性能的微觀機理等；二是同時具有很強的理論性與實踐性，一方面有很多的理論分析與公式推導，在分析和推導的過程中要建立具體的物理模型，并結合材料內部的具體結構進行相應的處理；另一方面要應用基本理論和方法來分析、解釋和處理材料方面的實際問題；三是該課程內容中包含大量抽象、復雜且不易理解的概念。如果使用傳統的黑板加粉筆的教學方式，只能是學生得到一些感知的內容，無法使其得到直接的體驗，顯得枯燥無味呆板。好在現在各學校基本上都普及了多媒體教學，為了吸引學生在課堂上的注意力，提高學生們的學習興趣，實現本課程教學的最終目標，需要在多媒體教學的基礎上對教學手段進行相應的改革。可以從以下方面入手：

（1）在教學中把多媒體、影像資料、CAI 課件等現代化教學手段應用到在教學中，在課堂上用文字、圖片、動畫和視頻以及聲音等資料來進行教學活動，可以在有限的時間內提供給學生最大的知識信息量。

（2）采用授課—交流—討論的流程，通過向學生講解與授課內容相關的學術論文，讓學生從科研的角度認識復合材料，同時了解復合材料發展的動態，并與其在各領域的應用結合起來。授課的同時積極與學生進行互動交流，共同探究論文中學術論點，必要時可以讓學生自己查閱總結科研文獻的觀點，并進行分析評閱，進而提升自身綜合實力。

（3）《復合材料》這門課程陳述性內容較多。如果采用“以教師為主體、以課堂為中心”傳統的灌輸式教育，會使課堂教學氣氛呆板，使得學生的創造性思維受到嚴重束縛，既降低了學習效果，也忽視學習能力的培養、科研能力的培養。因此在教學過程中，除了對本門課程的難點和重點知識點進行詳細講解外，其他容易理解的內容，可以讓學生先在老師的引導下自行閱讀并完成讀書報告，然后老師對其讀書報告進行講評，這種自學方式有利于培養學生的自學能力。

3 優化考核辦法

課程考核是大學教學活動的重要環節，是對教師授課及學生學習效果的檢驗，對督促學生主動學習，引導和促進學生潛能、個性和創造性等的培養具有重要作用。《復合材料》課程涉及的領域廣、范圍大、知識點多，如果單純以閉卷答題的方式進行考核，則會在一定程度上約束學生的思維，不利于考查學生的綜合運用知識分析問題和解決問題的能力，無法全面評估學生對這門課程的掌握情況，因此，如何既能充分發揮學生的創造性，又能達到考核的目的，這是亟需解決的問題。《復合材料》是一門專業選修課程，期考核方式可以相對靈活一些，能夠采用綜合考核、靈活應試的辦法，在研習傳統考試模式的前提下，提高平時考核成績的比重，在平時成績的考核中，可以采用學生在課堂上發言和討論、撰寫讀書筆記和科研報告等多種方法對學生進行綜合考核，尤其是讓學生撰寫科研報告，報告中要求學生通過閱讀相關專業書籍及國內外期刊，總結出復合材料最新研究進展、應用技術及發展趨勢等內容，以此提高學生對所學知識的掌握，并使學生在考核過程中掌握了科研論文的查閱總結能力。將這幾種考核方式相結合，可以促進學生在學習過程中積極主動地參與，避免平時不用心學習，考試時突擊學習情況的發生。

4 結語

課堂上教師的“講授”是為學生的“學習”作鋪墊和服務的，講授過程中教師應該是導演，是學生學習的引導者。因此，教師應該積極與學生互動，在此過程中，教師要大膽放手，讓學生充分發揮主觀能動性和創造性，想方設法激勵和引導學生積極主動地去探究、去思考，并樂于實踐；只有這樣，才能實現“先學”的目標，才能把課堂的主動權真正還給學生，突出學生是課堂教學的主體地位。

總之，《復合材料》作為一門專業選修課程，其教學改革是一項系統的改革，要運用各種有效的教學手段，采取科學合理的綜合考核形式，培養學生獲取知識的能力、綜合能力、創新能力、發現問題和解決問題能力以及養成良好的科學素養。

參考文獻

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作者簡介：李忠文（1973- ），男，上海工程技術大學教師，主要從事金屬材料表面改性方面的研究。