高等農(nóng)林院校材料專業(yè)精品課程建設(shè)初探

郭勇 陳玉霞 高慧 涂道伍 吳良奎 鄭宏兵

摘? 要 聚合物復(fù)合材料學(xué)是高等農(nóng)林院校材料科學(xué)與工程專業(yè)一門綜合性、實(shí)踐性較強(qiáng)的課程。加強(qiáng)材料專業(yè)精品課程建設(shè)，是提高本科教學(xué)質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)材料專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要保證。以安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)為例，從聚合物復(fù)合材料學(xué)課程定位與目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容與知識體系形成、課程的重點(diǎn)與特色、課程創(chuàng)新等幾個方面，對聚合物復(fù)合材料學(xué)課程建設(shè)進(jìn)行實(shí)踐探索。

關(guān)鍵詞 材料科學(xué)與工程;聚合物復(fù)合材料學(xué);精品課程;教學(xué)改革

中圖分類號：G642.3? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）20-0036-03

Discovery of Excellent Course Construction in Material Science and Engineering in Higher Agricultural and Forestry Colleges： by Case of Polymer Composites Course//GUO Yong， CHEN Yuxia， GAO Hui， TU Daowu， WU Liangkui， ZHENG Hongbing

Abstract Polymer composites is a comprehensive and practical course for students majored in material science and Engineering in higher agricultural and forestry colleges. Enhancing the construction of excellent course of materials specialty is an important guarantee to improve undergraduate teaching quality and accomplish the trai-

ning of professional talents target. This paper takes Anhui Agricul-ture University as an example， from several aspects including curri-culum orientation and targets， teaching content and knowledge sys-tem， emphasis and characteristics， and curriculum innovation， to ex-plore the curriculum construction of polymer composites.

Key words material science and engineering; polymer composites; excellent courses;? teaching reform

1 引言

精品課程建設(shè)能夠提高教學(xué)質(zhì)量，同時是實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要保證。在精品課程建設(shè)過程中，教師能夠逐步完善教學(xué)體系建設(shè)，學(xué)生可以得到更優(yōu)質(zhì)的教育資源，充分發(fā)揮自身主動性和積極性，培養(yǎng)科學(xué)探索精神和創(chuàng)新能力[1]。

隨著教育事業(yè)的不斷發(fā)展以及高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量的逐步提高，專業(yè)精品課程建設(shè)作為教學(xué)改革工程的重要組成部分，對課程教學(xué)形式以及教師的教學(xué)方式提出更高的要求：一方面將傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容豐富化，利用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法傳授專業(yè)知識，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對專業(yè)知識產(chǎn)生興趣，同時夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ);另一方面充分利用信息技術(shù)于現(xiàn)代化的課程教學(xué)當(dāng)中，不拘泥于書本知識，通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺建設(shè)、優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享等，實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)多元化。

筆者以安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)聚合物復(fù)合材料學(xué)精品課程建設(shè)實(shí)踐探索過程為例，論述高等農(nóng)林院校材料專業(yè)精品課程建設(shè)中課程教學(xué)改革的相關(guān)內(nèi)容。

2 課程教學(xué)改革探索

明確課程定位，夯實(shí)理論基礎(chǔ)? 聚合物復(fù)合材料學(xué)是材料科學(xué)與工程專業(yè)一門專業(yè)性、理論性較強(qiáng)的課程，基于復(fù)合材料學(xué)、高分子化學(xué)與物理等材料科學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課程，從聚合物基復(fù)合材料的制備原理、微觀結(jié)構(gòu)、合成工藝、材料性能和應(yīng)用等諸方面，對聚合物基復(fù)合材料進(jìn)行全面和系統(tǒng)介紹[2]，使得學(xué)生通過對該課程的學(xué)習(xí)，對于聚合物復(fù)合材料的成型理論基礎(chǔ)有一定的了解和掌握，同時為進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)復(fù)合材料以及生產(chǎn)實(shí)踐的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

聚合物復(fù)合材料學(xué)不同于專業(yè)基礎(chǔ)課程，它在理論支持的基礎(chǔ)上能夠與實(shí)際生產(chǎn)緊密地聯(lián)系起來，能夠使得材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生開闊視野，拓展思維，培養(yǎng)學(xué)生科研與設(shè)計(jì)能力，進(jìn)而在人才競爭激烈的當(dāng)今社會中擁有一技之長，提高學(xué)生的專業(yè)能力以及社會競爭力。

豐富課程內(nèi)容，形成知識體系? 在以往的教學(xué)中，往往由于知識點(diǎn)過于零散化和碎片化，難以形成完整的思路和體系，學(xué)生往往感覺到學(xué)習(xí)困難度大且容易忘記。在實(shí)際教學(xué)過程中，通過適當(dāng)?shù)姆绞綄⒅R前后串聯(lián)，圍繞知識主線精心組織教學(xué)內(nèi)容，能夠使得教學(xué)效果事半功倍[3]。

以“聚合物復(fù)合材料學(xué)”教學(xué)為例，主要的教學(xué)內(nèi)容有以下幾個方面。

1）聚合物復(fù)合材料概述：了解聚合物復(fù)合材料的定義、命名及分類、成型方法;了解聚合物復(fù)合材料的特性、應(yīng)用;了解生物質(zhì)聚合物復(fù)合材料的研發(fā)進(jìn)展等。

2）聚合物復(fù)合材料的微觀形態(tài)：從微觀機(jī)理角度觀測聚合物復(fù)合材料形態(tài)以及相應(yīng)現(xiàn)象表征，了解聚合物復(fù)合材料相關(guān)研究手段和方法。

3）聚合物復(fù)合材料的界面結(jié)合：了解界面的基本概念，界面的形成與作用機(jī)理;了解界面的破壞機(jī)理;掌握纖維的表面處理方法。

4）聚合物復(fù)合材料成型工藝：了解常見的聚合物復(fù)合材料成型方法以及模具的使用。

5）聚合物復(fù)合材料的性能：主要了解在科研以及實(shí)際生產(chǎn)過程中，主要復(fù)合材料力學(xué)性能、流變力學(xué)性能、疲勞斷裂力學(xué)性能以及影響性能的主要因素。

從聚合物復(fù)合材料學(xué)主要的教學(xué)內(nèi)容中可以總結(jié)出相應(yīng)的知識理論體系。一方面，基礎(chǔ)理論知識是前提，通過對聚合物復(fù)合材料基礎(chǔ)知識、微觀結(jié)構(gòu)以及界面結(jié)合理論的學(xué)習(xí)，對聚合物復(fù)合材料的成型及表征有了一定了解，從而指導(dǎo)聚合物復(fù)合材料的設(shè)計(jì)，包括材料選擇以及成型方法、成型工藝的選擇等;另一方面，通過聚合物復(fù)合材料性能表征，反思深入理解理論基礎(chǔ)知識，通過對聚合物復(fù)合材料基本原理—成型加工工藝—產(chǎn)品性能表征以及數(shù)據(jù)之間關(guān)系的分析與總結(jié)，使學(xué)生形成完整的、邏輯清晰的知識體系和科研思路。

突出課程重點(diǎn)，展現(xiàn)課程特色? 圍繞知識主線，著重講述課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，有利于學(xué)生對于課程知識點(diǎn)的把握，同時將理論研究與生產(chǎn)實(shí)踐中的優(yōu)勢與不足充分展現(xiàn)出來，使得學(xué)生對于該課程有全面了解。在聚合物復(fù)合材料課程學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要系統(tǒng)學(xué)習(xí)和掌握聚合物復(fù)合材料成型相關(guān)機(jī)理、制備原理、制備工藝以及設(shè)備、復(fù)合材料性能表征手段等[4]，涉及理論知識的理論性和經(jīng)驗(yàn)性，內(nèi)容較為復(fù)雜。因此，抓住課程中的重點(diǎn)內(nèi)容，舉一反三尤為重要。例如：在聚合物復(fù)合材料原料中，對于常見的樹脂基體如PE、PP等高分子聚合物的物理、化學(xué)性能有所了解以后，可以對聚合物復(fù)合材料的性能表現(xiàn)做出一定的理論解釋;對聚合物復(fù)合材料的界面結(jié)合機(jī)理的研究分析，從微觀角度揭示復(fù)合材料的成型機(jī)理，同時指導(dǎo)復(fù)合材料的物理、化學(xué)改性等。該門課程具有實(shí)踐性和綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)，在教學(xué)過程中應(yīng)從原理出發(fā)，圍繞知識主線不斷進(jìn)行拓展和應(yīng)用，將課程所具有的專業(yè)性、實(shí)用性更好地展現(xiàn)出來。

3 課程創(chuàng)新探索

教育資源? 精品課程建設(shè)不應(yīng)局限于課本知識，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)有豐富的圖書資源以及網(wǎng)絡(luò)圖書資源，學(xué)生可以通過查閱與教材理論知識相關(guān)的書籍進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，同時可以通過與教師、同學(xué)交流討論，深入理解理論知識。以聚合物復(fù)合材料學(xué)為例，本課程所使用的教材為2004年王汝敏編寫、科學(xué)出版社出版的《聚合物基復(fù)合材料及工藝》，除了教材以外，可以以黃麗編寫的《聚合物復(fù)合材料》、王清文編寫的《木塑復(fù)合材料與制品》、陳祥寶編寫的《高性能樹脂基體》等作為輔助教材，較為全面系統(tǒng)地學(xué)習(xí)該門課程。同時，可以通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，如有關(guān)聚合物復(fù)合材料成型、聚合物復(fù)合材料改性增強(qiáng)以及聚合物復(fù)合材料界面結(jié)合和性能測定等方面的論文等，尤其是近年來的研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)材料及工藝，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)理論的同時開闊眼界，時時關(guān)注科學(xué)前沿問題，有助于領(lǐng)先的、先進(jìn)的教育工作的開展和穩(wěn)步進(jìn)行。

此外，在實(shí)驗(yàn)條件方面，學(xué)校購置了粉碎機(jī)、造粒機(jī)、高速混合機(jī)、注塑機(jī)、擠出機(jī)、平板硫化機(jī)等成型加工設(shè)備;在性能檢測設(shè)備方面，擁有力學(xué)試驗(yàn)機(jī)、FT-IR分析儀、XRD分析儀等現(xiàn)代分析儀器設(shè)備，開設(shè)了一系列綜合性實(shí)驗(yàn)并配有實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。在實(shí)際操作和實(shí)踐過程中，學(xué)生能夠認(rèn)識、了解制備聚合物復(fù)合材料相關(guān)設(shè)備，同時學(xué)會相關(guān)設(shè)備的操作方法，如對于不同的聚合物原料調(diào)節(jié)熱壓成型過程中不同的壓力、溫度等工藝參數(shù)等。通過對實(shí)際復(fù)合材料成型設(shè)備的操作學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握了相關(guān)工藝以及儀器設(shè)備的操作方法，在學(xué)習(xí)技能的同時強(qiáng)化學(xué)習(xí)了理論知識。同時，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，可以通過不同的實(shí)驗(yàn)配方設(shè)計(jì)和工藝條件配合，設(shè)計(jì)出不同樹脂基體和纖維增強(qiáng)材料的聚合物復(fù)合材料，在探索可行性的同時培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐以及創(chuàng)新能力。學(xué)生一方面能夠積極參與科研實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動，另一方面有了一個練習(xí)、應(yīng)用和發(fā)揮能力的機(jī)會，旨在全面提高解決問題能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、應(yīng)變能力以及溝通能力等。

教學(xué)方式創(chuàng)新? 在課程教學(xué)過程中，利用PPT和視頻展示一些實(shí)際聚合物復(fù)合材料加工生產(chǎn)過程，并與學(xué)生互動討論，通過交流學(xué)習(xí)的方式讓學(xué)生將實(shí)踐過程中的實(shí)際問題與理論基礎(chǔ)聯(lián)系起來。如在聚合物加工成型工藝章節(jié)講解過程中，將現(xiàn)有的一些已投入生產(chǎn)使用的加工成型方法及過程的視頻展示出來，如雙螺桿擠出設(shè)備、熱壓設(shè)備等，一方面是讓學(xué)生對傳統(tǒng)的聚合物成型方法有一定的直觀了解，另一方面是對于機(jī)理的深入探究。如雙螺桿擠出加熱工作狀態(tài)下對物料的加熱熔融、剪切均化及推送作用，從企業(yè)實(shí)際加工過程中反思每種加工方式的優(yōu)點(diǎn)和不足之處，讓學(xué)生提出自己的觀點(diǎn)及看法。

針對聚合物復(fù)合材料學(xué)的課程重點(diǎn)，與學(xué)生展開討論：

1）引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會查找相關(guān)文獻(xiàn)資料，補(bǔ)充課程學(xué)習(xí)的方法，通過正確、高效的查找方法迅速查詢與課程相關(guān)的論文，并加以理解學(xué)習(xí);

2）將當(dāng)下的熱點(diǎn)問題（如功能型納米纖維素聚合物復(fù)合材料的相關(guān)研究）與學(xué)生分享，并拋磚引玉式提出一些相關(guān)問題，與學(xué)生探討交流;

3）根據(jù)聚合物復(fù)合材料發(fā)展趨勢及方向，與時俱進(jìn)地更新教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生了解當(dāng)今有關(guān)科研工作的熱點(diǎn)和重點(diǎn)問題，緊跟時代潮流，培養(yǎng)社會所需人才[5]。

教學(xué)質(zhì)量評價? 教學(xué)質(zhì)量評價作為課程教學(xué)檢驗(yàn)環(huán)節(jié)的一個重要組成部分，能夠檢驗(yàn)學(xué)生對于課程知識的掌握和綜合應(yīng)用情況，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)過程和促進(jìn)大學(xué)生個性發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。

聚合物復(fù)合材料學(xué)作為一門綜合性、實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)課程，如果僅僅以閉卷考試成績作為學(xué)生對課程掌握情況的反映，顯然是不盡合理的。因此，為了改變這種單一的評價模式，采取多元化的教學(xué)考核與質(zhì)量評價方法。

1）平時成績，占總成績的30%，包括出勤率、課堂討論、課后習(xí)題完成情況等。在平時課程考核方面，考核學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力，包括對于課程理論知識的掌握，對存在的問題和不足的思考，實(shí)踐操作和理論結(jié)合能力，等等，旨在通過平時成績反映學(xué)生對專業(yè)知識的綜合掌握情況。

2）閉卷考試成績，占總成績的70%。設(shè)置客觀題與主觀題相結(jié)合的綜合題型，客觀題反映學(xué)生對專業(yè)知識的掌握情況，主觀題則引導(dǎo)學(xué)生開拓思維，從不同的角度對聚合物復(fù)合材料的理論與發(fā)展提出自己的觀點(diǎn)和建議。

通過以上的綜合評價方式，一方面可以開拓學(xué)生思維，培養(yǎng)綜合能力，積累相應(yīng)的專業(yè)知識;另一方面是對教師教學(xué)質(zhì)量的綜合檢驗(yàn)，以真實(shí)的成績反映學(xué)生的綜合能力和水平，避免舍本逐末、投機(jī)取巧等現(xiàn)象發(fā)生。

4 結(jié)語

通過聚合物復(fù)合材料學(xué)精品課程建設(shè)的初步探索，在總結(jié)相關(guān)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將傳統(tǒng)的教學(xué)方法與現(xiàn)代信息技術(shù)及實(shí)踐較好地結(jié)合起來，從實(shí)際效果上切實(shí)提高了教學(xué)質(zhì)量，在培養(yǎng)社會所需的創(chuàng)新人才和實(shí)踐能力強(qiáng)、善于思考的應(yīng)用型人才方面做出一些有益的嘗試。■

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