《復(fù)合材料加工》的教學(xué)改革與實(shí)踐

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(上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院；上海電機(jī)學(xué)院電子信息學(xué)院)

隨著科技發(fā)展和進(jìn)步，市場對材料的需求日新月異，因此高校在制定培養(yǎng)計(jì)劃時(shí)，往往考慮學(xué)生畢業(yè)后社會的需求和認(rèn)可。高校在大四第一學(xué)期開設(shè)較多的專業(yè)選修課供學(xué)生自由選擇，這就決定了專業(yè)選修課的教學(xué)班級人數(shù)較少，形成了小班化教學(xué)。如何適應(yīng)小班化學(xué)生的具體需求，有針對性教學(xué)成為擺在教師面前迫在眉睫的事情。針對這種現(xiàn)狀，從《復(fù)合材料加工》課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段的改革，提高課程教學(xué)效果，提高學(xué)生的綜合能力和綜合素養(yǎng)。

一、教材的選擇及教學(xué)內(nèi)容的確定

(一)教材的選擇

由于選修課的目的主要是拓寬學(xué)生的知識面及掌握科技發(fā)展前沿，因此本課程沒有指定專門的學(xué)生用書，教師用書則選擇了國防科技出版社出版的譯著《復(fù)合材料加工技術(shù)》，教學(xué)內(nèi)容則涵蓋了該書上的部分內(nèi)容及最新與復(fù)合材料加工有關(guān)的期刊文獻(xiàn)作為參考資料。

(二)教學(xué)內(nèi)容

本課程理論教學(xué)內(nèi)容有：聚合物基復(fù)合材料及加工、陶瓷基復(fù)合材料及加工、金屬基復(fù)合材料及加工、碳/碳復(fù)合材料及加工。

聚合物基復(fù)合材料及加工重點(diǎn)就長玻纖增強(qiáng)聚合物基復(fù)合在加工過程中，玻璃纖維角、刀具前角及切削深度對復(fù)合材料表面粗糙度和切削力的影響及影響程度等方面展開了細(xì)致的學(xué)習(xí)。

陶瓷基復(fù)合材料及加工講授了陶瓷基復(fù)合材料的特點(diǎn)及性能，陶瓷基復(fù)合材料的增韌機(jī)理，陶瓷基復(fù)合材料的電火花加工等內(nèi)容。

金屬基復(fù)合材料及加工的教學(xué)內(nèi)容有：傳統(tǒng)的車削、鉆削、磨削和銑削的加工工藝，以及電火花加工、激光加工、電化學(xué)加工和磨料水射流加工等特種加工工藝和方法。

碳碳復(fù)合材料及加工則主要對碳碳復(fù)合材料的制備及特點(diǎn)，碳碳復(fù)合材料加工過程中應(yīng)注意的問題等方面展開學(xué)習(xí)和討論。

教學(xué)內(nèi)容改革在保持原有理論教學(xué)學(xué)時(shí)不變的情況下，適當(dāng)增加學(xué)生主講及企業(yè)教學(xué)課時(shí)，教學(xué)內(nèi)容改革見表1。

二、教學(xué)方法和手段的改革和創(chuàng)新

傳統(tǒng)教學(xué)中，以“教師講，學(xué)生聽”為主，該種模式容易造成課堂氛圍不活躍、學(xué)生無法緊跟教學(xué)節(jié)奏等，不利于課堂教學(xué)和學(xué)生對知識的吸收消化，同時(shí)也不利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。為了打破該局面，本課程采用教師講授、學(xué)生分組主講、課堂練習(xí)、讀書報(bào)告等多種形式有機(jī)結(jié)合的方式完成教學(xué)過程。

(一)教師講授

為了讓學(xué)生了解最新的復(fù)合材料及加工，筆者結(jié)合企業(yè)最新生產(chǎn)的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料樣品作為教學(xué)輔助帶入課堂，先讓學(xué)生仔細(xì)觀察材料的結(jié)構(gòu)，再讓學(xué)生嘗試根據(jù)復(fù)合材料的外觀回答材料有哪些組成部分，由何種原材料生產(chǎn)而成以及如何實(shí)現(xiàn)該復(fù)合材料所需的特定性能等。

因小班化教學(xué)，所以每個學(xué)生均有機(jī)會來闡述自己的觀點(diǎn)，結(jié)合學(xué)生的回答，筆者再將蜂窩結(jié)構(gòu)復(fù)合材料有關(guān)的思想啟發(fā)、原料組成、性能特點(diǎn)等相關(guān)理論知識進(jìn)行教授，并播放企業(yè)車間生產(chǎn)蜂窩結(jié)構(gòu)復(fù)合材料及加工的有關(guān)視頻，使得學(xué)生對該種結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料及加工有了全面而深入的了解和學(xué)習(xí)，形成深刻的印象，對知識點(diǎn)的理解也比較深入。

視頻放映結(jié)束后，對學(xué)生提問：如果你是復(fù)合材料與工程的畢業(yè)生，你認(rèn)為自己可以在該企業(yè)從事哪些方面的工作？該問題無疑引起了學(xué)生極大的興趣，大家紛紛自主發(fā)言，有的說可以做復(fù)合材料的研究開發(fā)，有的說可以做復(fù)合材料的檢測，有的說可以做產(chǎn)品銷售等。通過此種方式的提問及回答，學(xué)生能更加有效地理解自己所學(xué)專業(yè)今后能從事的工作崗位，同時(shí)可針對今后的就業(yè)方向有針對性地補(bǔ)充相應(yīng)的理論和實(shí)踐技能。

(二)學(xué)生分組主講

課程第一節(jié)課，筆者先將學(xué)生進(jìn)行分組，并給每組布置不同的主題，一般在教師講授四五次后由學(xué)生主講交流小組的主題成果。在學(xué)生主講環(huán)節(jié)，有的小組通過資料調(diào)研形成完整的ppt，由小組成員上臺分享；有的小組查找相應(yīng)的視頻資料，結(jié)合ppt進(jìn)行分享。學(xué)生通過該種形式的教學(xué)和學(xué)習(xí)，可以有效地理解、吸收課堂理論知識，并追蹤最新研究前沿，提升學(xué)生查閱整理資料、制作ppt的能力，學(xué)生通過上臺主講，學(xué)生的口語表達(dá)能力及課堂表現(xiàn)等綜合能力得到大幅度的提升。同時(shí)因?qū)W生自主主講分享，避免了學(xué)生玩手機(jī)及課堂講話等不良現(xiàn)象的發(fā)生。

(三)課堂練習(xí)

由于部分章節(jié)內(nèi)容難度比較大，筆者往往在課程結(jié)束前十分鐘左右給學(xué)生留幾道課堂練習(xí)題，讓學(xué)生課堂完成并提交。該種方式有利于學(xué)生及時(shí)將所學(xué)的知識加以理解記憶，并能有效地將知識點(diǎn)轉(zhuǎn)化為答題的能力，明白所學(xué)的內(nèi)容如何在實(shí)際解題中應(yīng)用。在整個教學(xué)環(huán)節(jié)，加入兩三次課堂練習(xí)，可以讓學(xué)生及時(shí)理解當(dāng)堂課所講授的理論知識。

(四)讀書報(bào)告

針對陶瓷基復(fù)合材料及加工和金屬基復(fù)合材料加工等有關(guān)內(nèi)容，筆者先期準(zhǔn)備幾篇最新研究成果，研究主題與授課內(nèi)容緊密相關(guān)，分別在兩次課堂上留出半個小時(shí)的時(shí)間，前期讓學(xué)生開展閱讀，接下來形成讀書報(bào)告。這一項(xiàng)教學(xué)模式的改革需要學(xué)生具備很強(qiáng)的快速閱讀文獻(xiàn)，快速提煉文獻(xiàn)核心思想，并歸納總結(jié)幾篇文獻(xiàn)的共性和差異所在的能力。通過幾次訓(xùn)練，學(xué)生對專業(yè)知識的理解能力，對文獻(xiàn)的歸納總結(jié)能力得到了大幅度的提升。

通過學(xué)生期末考核及問卷分析學(xué)生對課程反饋，分析了教學(xué)改革后的效果，結(jié)果見表2。

由表2可以看出，全班共28名學(xué)生，對教學(xué)內(nèi)容的改革均持滿意的態(tài)度，大部分同學(xué)表示很滿意，并指出這種教學(xué)形式的改革提升了他們各方面的能力。

三、課程建設(shè)及教學(xué)改革設(shè)想

(一)加強(qiáng)校企合作課程建設(shè)

學(xué)生在校期間的理論學(xué)習(xí)最終是要為走上工作崗位服務(wù)的，因此在理論教學(xué)環(huán)節(jié)加強(qiáng)校企合作課程建設(shè)顯得尤為重要?！稄?fù)合材料加工》課程曾獲校級校企合作課程建設(shè)，建設(shè)期間，學(xué)生的理論學(xué)習(xí)一部分在學(xué)校開展，一部分進(jìn)企業(yè)學(xué)習(xí)，由企業(yè)專家進(jìn)行講授，主要形式有企業(yè)理論教學(xué)、學(xué)生實(shí)際動手操作等，同時(shí)結(jié)合實(shí)際開展企業(yè)生產(chǎn)方面的實(shí)習(xí)實(shí)踐。校企合作課程的建設(shè)有利于學(xué)生切實(shí)將理論聯(lián)系實(shí)際，因此進(jìn)一步加強(qiáng)《復(fù)合材料加工》的校企合作課程建設(shè)對學(xué)生培養(yǎng)及理論教學(xué)都有舉足輕重的作用。

(二)完善教材建設(shè)

由于可供本課程選擇的教材有限，因此可以在教學(xué)過程中積累前沿性研究方向作為學(xué)生的參考資料，筆者在教學(xué)改革中采用的讀書報(bào)告已經(jīng)完成了部分任務(wù)，今后的教學(xué)中，可進(jìn)一步系統(tǒng)化收集與本課程有關(guān)的前沿研究成果，形成有特色的專業(yè)教材或教輔資料。在教材的選擇和編排上要注重前沿性、實(shí)用性、應(yīng)用性等特點(diǎn)。

(三)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

任何一種材料從開發(fā)到應(yīng)用需要經(jīng)歷材料的研究、材料的制備、材料成形及材料加工等幾個過程，復(fù)合材料亦如此。復(fù)合材料加工實(shí)際上是復(fù)合材料從開發(fā)到應(yīng)用的最后一個環(huán)節(jié)，也是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。復(fù)合材料加工質(zhì)量的好壞直接影響到復(fù)合材料實(shí)際應(yīng)用效果及產(chǎn)品的質(zhì)量，因此要學(xué)好該門課程，適當(dāng)加入實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，在該環(huán)節(jié)開展復(fù)合材料不同成型工藝進(jìn)行成型，成型后的產(chǎn)品進(jìn)行切削加工、磨削加工等后續(xù)加工操作。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)教學(xué)后，學(xué)生對影響復(fù)合材料加工性能的工藝參數(shù)及影響大小會有更加直觀的認(rèn)識，便于學(xué)生更加直觀理解理論教學(xué)的各個知識點(diǎn)。

四、結(jié)語

隨著復(fù)合材料技術(shù)的不斷發(fā)展，對復(fù)合材料的加工提出了更加苛刻的要求，因此需要采用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)手段，使得學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，獲得理論知識的同時(shí)，提高實(shí)踐能力。本文從教學(xué)方法和手段的改革和創(chuàng)新出發(fā)，闡述了多種教學(xué)手段相結(jié)合，切實(shí)有效提高課堂教學(xué)效果，以提升學(xué)生的理論素養(yǎng)和綜合能力為行為準(zhǔn)則。