材料科學(xué)與工程專業(yè)無機(jī)非金屬方向《復(fù)合材料概論》課程的改革與實(shí)踐

廖建國　馬婷婷

摘? 要：根據(jù)本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)要求，材料科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生應(yīng)具有較強(qiáng)的工程意識和創(chuàng)新意識。《復(fù)合材料概論》這門課程多學(xué)科交叉，實(shí)用性較強(qiáng)，與其他專業(yè)課程聯(lián)系密切。然而課程內(nèi)容較為繁瑣，課程體系較為寬廣，傳統(tǒng)的授課方式難以滿足材料類專業(yè)的教學(xué)目標(biāo)，實(shí)行課程改革刻不容緩。該文所述課程改革與實(shí)踐主要涉及課程內(nèi)容、教學(xué)方式以及考核方式。課程內(nèi)容改革即詳略得當(dāng)，根據(jù)學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)方向突出重點(diǎn)地進(jìn)行教學(xué);教學(xué)方式改革是指“學(xué)生為主，教師為輔”，由學(xué)生通過先期自學(xué)，然后制作各課件進(jìn)行教學(xué);考核方式改革是將傳統(tǒng)的“唯成績論”評價方式分為3部分，即將出勤所得分?jǐn)?shù)、課堂表現(xiàn)即PPT課件講解表現(xiàn)所得分?jǐn)?shù)、閉卷考試分?jǐn)?shù)按照一定比重進(jìn)行劃分。對課程進(jìn)行改革既提升了學(xué)生概括總結(jié)知識點(diǎn)的能力又鍛煉了學(xué)生的語言表達(dá)本領(lǐng)，真正將書本知識與實(shí)踐融合到了一起。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料? 教學(xué)方式? 課件講解? 改革與實(shí)踐

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2020）11（c）-0140-03

The Reform and Practice of the Course Introduction to Composite Materials in the Direction of Inorganic Nonmetal in Materials Science and Engineering

LIAO Jianguo? MA Tingting

（School of Materials Science and Engineering， Henan Polytechnic University， Jiaozuo， Henan Province， 454000 China）

Abstract： According to the requirements of the national standard of teaching quality for undergraduate majors， students who major in materials science and engineering should have a strong sense of engineering and innovation. Introduction to composite materials is interdisciplinary， practical and closely related to other professional courses. However， the course content is relatively complicated， the course system is relatively broad， and the traditional teaching method is difficult to meet the teaching objectives of the material major， so it is urgent to implement the curriculum reform. The curriculum reform and practice described in this paper mainly involves the curriculum content， teaching methods and assessment methods. The course content reform is to carry on teaching according to the students' major study direction. The reform of teaching means that "students are the main， teachers are the auxiliary". Students will teach themselves in advance and then make various courseware for teaching; The reform of assessment method is to divide the traditional "results-only" assessment method into three parts： the score of attendance， the score of classroom performance， namely PPT presentation， and the score of closed-book examination according to a certain proportion. The curriculum reform not only improves the students' ability to summarize knowledge points but also exercises their language skills， truly integrating book knowledge with practice.

Key Words： Composite materials; Teaching methods; Courseware explanation; Reform and practice

復(fù)合材料是由兩種或兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固體材料。科學(xué)技術(shù)以及尖端科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，對材料性能的要求愈發(fā)嚴(yán)苛，單一材料的性能很難滿足實(shí)際需要，既可保持原材料某些特點(diǎn)又可發(fā)揮組合后特征的先進(jìn)復(fù)合材料成為21世紀(jì)研究熱點(diǎn)。

1? 課程改革背景及要求

“十三五”時期教育改革發(fā)展的總目標(biāo)是：教育現(xiàn)代化取得重要進(jìn)展，教育總體實(shí)力和國際影響力顯著增強(qiáng)，推動我國邁入人力資源強(qiáng)國和人才強(qiáng)國行列，為實(shí)現(xiàn)中國教育現(xiàn)代化2030遠(yuǎn)景目標(biāo)奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。《本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》要求，材料類專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)具有堅實(shí)的自然科學(xué)基礎(chǔ)、材料科學(xué)與工程專業(yè)基礎(chǔ)和人文社會科學(xué)基礎(chǔ)。此外，要具備較強(qiáng)的工程意識、實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識、創(chuàng)業(yè)精神以及寬闊的國際視野[1]。復(fù)合材料領(lǐng)域需要的是各項(xiàng)能力較強(qiáng)、綜合素質(zhì)較高，具備復(fù)合材料方面基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，可從事科研、設(shè)計、運(yùn)營等方面的綜合性技術(shù)人才。

2? 課程內(nèi)容的改革

《復(fù)合材料》是河南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)的一門選修課程，2019年河南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)順利通過專業(yè)認(rèn)證，與會專家領(lǐng)導(dǎo)結(jié)合專業(yè)教學(xué)內(nèi)容對培養(yǎng)方案做了進(jìn)一步調(diào)整。根據(jù)材料類專業(yè)特點(diǎn)，《復(fù)合材料概論》這門課程多學(xué)科交叉，實(shí)用性較強(qiáng)，與其他專業(yè)課程聯(lián)系密切。該專業(yè)選用的是由王榮國等主編，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社出版的《復(fù)合材料概論》一書，涉及金屬、無機(jī)非金屬、高分子等多個領(lǐng)域，課程內(nèi)容較為繁瑣、枯燥無味[2]以及課程體系較為寬廣的課程特點(diǎn)使得任課教師必須對《復(fù)合材料概論》進(jìn)行教學(xué)改革。

2.1 確定教學(xué)重點(diǎn)

《復(fù)合材料概論》作為材料類學(xué)生的選修課，學(xué)時少、內(nèi)容多，任課教師應(yīng)精簡課程內(nèi)容，突出重點(diǎn)地進(jìn)行講授。專業(yè)方向決定學(xué)習(xí)重點(diǎn)，例如無機(jī)非金屬材料方向的學(xué)生簡單了解金屬基復(fù)合材料和高分子基復(fù)合材料相關(guān)內(nèi)容即可，應(yīng)詳細(xì)學(xué)習(xí)無機(jī)非金屬基復(fù)合材料的相關(guān)知識。一些基礎(chǔ)概念、材料分類等簡單內(nèi)容學(xué)生自主學(xué)習(xí)，當(dāng)前企業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀、生產(chǎn)工藝流程、原理規(guī)律、應(yīng)用前景等重點(diǎn)部分教師做補(bǔ)充。課堂教學(xué)采用此方式進(jìn)行既提升了課堂容量、提高了教學(xué)效率、減輕了教學(xué)壓力，又提升了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，詳略得當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)安排也有利于學(xué)生今后工作學(xué)習(xí)任務(wù)的調(diào)整[3]。

2.2 更新教學(xué)內(nèi)容

復(fù)合材料可將多種材料的優(yōu)勢結(jié)合，因此成為科研工作者研究的熱點(diǎn)，并且一直都在推陳出新，學(xué)術(shù)界也不斷涌現(xiàn)出新的研究成果。然而教材內(nèi)容難免落后陳腐，所以教師應(yīng)起到一個重要的角色，即更新教學(xué)內(nèi)容，要在授課過程中加入復(fù)合材料領(lǐng)域的最新研究成果，結(jié)合航空航天、新能源、醫(yī)療等尖端領(lǐng)域的實(shí)例進(jìn)行教學(xué)[4]。如，波音787飛機(jī)上使用的先進(jìn)復(fù)合材料創(chuàng)紀(jì)錄的達(dá)到50%[5]、玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固海洋鋼結(jié)構(gòu)[6]等實(shí)際案例。

3? 課程教學(xué)方式的改革

3.1 學(xué)習(xí)方式的改革

《復(fù)合材料概論》包含聚合物基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、水泥基復(fù)合材料、碳/碳復(fù)合材料以及混雜纖維復(fù)合材料幾個章節(jié)。最好的學(xué)習(xí)方法在于用一個完善的知識結(jié)構(gòu)將各章節(jié)聯(lián)系起來，每章節(jié)的學(xué)習(xí)均可回歸到材料科學(xué)研究的4個要素，即：組成與結(jié)構(gòu)、合成與生產(chǎn)過程、性質(zhì)以及使用效能。以四要素為主干，各章節(jié)知識點(diǎn)作為枝干，形成一棵知識樹，課外查閱相關(guān)文獻(xiàn)不斷地去豐富完善知識樹，這種學(xué)習(xí)方式也提升了學(xué)生總結(jié)概括的能力。

3.2 授課方式的改革——學(xué)生制作課件講解

傳統(tǒng)的教學(xué)方式使得課堂氣氛呆板，教師的“滿堂灌”使得學(xué)生單方面被“灌輸”知識，嚴(yán)重束縛了學(xué)生的獨(dú)立思考能力和思維發(fā)散，很難達(dá)到素質(zhì)教育的要求。復(fù)合材料課堂教學(xué)需采用啟發(fā)式教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，主動查閱文獻(xiàn)資料了解復(fù)合材料研究領(lǐng)域前沿的知識[7]。

在此，我們采用一種新的授課方式，即“學(xué)生為主體，教師為補(bǔ)充”。根據(jù)選課學(xué)生人數(shù)與課程章節(jié)數(shù)目進(jìn)行分組，每一章節(jié)都需要學(xué)生自己查閱相關(guān)文獻(xiàn)，了解研究背景和應(yīng)用現(xiàn)狀，并制作PPT課件，課堂中由各組學(xué)生進(jìn)行講解展示。

比如陶瓷基復(fù)合材料一節(jié)可這樣進(jìn)行，由負(fù)責(zé)該章節(jié)的幾個（組）學(xué)生通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)、總結(jié)、并制作課件PPT，PPT內(nèi)容應(yīng)涉及以下方面：（1）陶瓷基復(fù)合材料的種類及基本性能，先將基體與增強(qiáng)體做簡要說明，然后舉例說明纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料、晶須和顆粒增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料，同時對陶瓷基復(fù)合材料的界面和強(qiáng)韌化機(jī)理做簡單介紹。（2）了解了基礎(chǔ)概念以及增強(qiáng)機(jī)理之后，進(jìn)一步講解陶瓷基復(fù)合材料的成型加工的傳統(tǒng)技術(shù)和新技術(shù)，以及在具體領(lǐng)域的應(yīng)用與展望。此項(xiàng)工作是由學(xué)生自主學(xué)習(xí)課本內(nèi)容并查閱相關(guān)文獻(xiàn)完成的。學(xué)生講解中未涉及的陶瓷基復(fù)合材料的前沿研究內(nèi)容以及原理規(guī)律等，教師需及時進(jìn)行補(bǔ)充。PPT課件由各組學(xué)生自己制作并講解，每位同學(xué)都參與其中，承擔(dān)著查閱資料——PPT制作、講解，并回答其他同學(xué)的質(zhì)疑等不同角色，進(jìn)一步增強(qiáng)了學(xué)生對復(fù)合材料的認(rèn)識，加深了印象。同時，通過這個過程的訓(xùn)練，鍛煉了每個學(xué)生自己的語言表達(dá)能力和邏輯思維能力，對那些性格稍顯內(nèi)向、不積極主動的學(xué)生來說，我們采用該種教學(xué)方式給學(xué)生一個平臺，給了這部分學(xué)生鍛煉自己的機(jī)會，達(dá)到了教育教學(xué)目標(biāo)，對他們今后的畢業(yè)答辯和以后的職場工作提供了經(jīng)驗(yàn)。

4? 考核方式的改革

一般課程教學(xué)的考核方式為閉卷考試，但是目前高校普遍存在的現(xiàn)象是考前短時記憶、臨陣磨槍，部分同學(xué)對知識點(diǎn)完全不理解，僅僅為了應(yīng)付考試，但有些學(xué)生在記憶背誦方面具有先天優(yōu)勢，因此閉卷考試成績不能夠作為評價學(xué)生能力的唯一標(biāo)準(zhǔn)[8]。

在此，我們將該課程最終考核分為3個部分[9]：出勤所得分?jǐn)?shù)、課堂表現(xiàn)即PPT課件講解表現(xiàn)所得分?jǐn)?shù)、閉卷考試分?jǐn)?shù)，每一部分的分?jǐn)?shù)比重由任課教師根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行劃分。該種考核方式對學(xué)生進(jìn)行綜合評價，全面客觀，克服“唯成績論”的傳統(tǒng)評價方式的弊端，極大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、信心以及學(xué)習(xí)興趣。在今后的教學(xué)實(shí)踐過程中，會根據(jù)教學(xué)實(shí)踐結(jié)果及學(xué)生反饋繼續(xù)探索更完善的課程評價機(jī)制，從而提高課程的教學(xué)效果[10]。

5? 結(jié)語

課程改革的根本目的是為了幫助學(xué)生更好地掌握一門課程，因此沒有固定的教學(xué)模式，《復(fù)合材料概論》各章節(jié)看起來相互獨(dú)立實(shí)則相互聯(lián)系，這也正是該課程進(jìn)行課改的原因所在。“學(xué)生為主，教師為輔”的授課方式，學(xué)生制作并講解PPT課件的課堂形式極大地促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。通過課程改革，《復(fù)合材料概論》的學(xué)習(xí)效果將顯著提升，同時也為材料科學(xué)與工程專業(yè)其他課程的學(xué)習(xí)提供了一種參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 姜訓(xùn)勇.材料物理專業(yè)培養(yǎng)方案與材料類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)的對比[J].教育教學(xué)論壇，2019（38）：61-62.

[2] 王曉瑞，張騁，張娜，等.復(fù)合材料結(jié)構(gòu)課程設(shè)計教學(xué)與實(shí)踐[J].廣州化工，2016，44（18）：204-205，236.

[3] 楊在志，傅小明，孫虎，等.《復(fù)合材料概論》課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].才智，2016（4）：167-168.

[4] 成獎國，李龍江.《復(fù)合材料》課程教學(xué)思考與規(guī)劃[J].教育教學(xué)論壇，2016（16）：205-206.

[5] 周少棟.淺析復(fù)合材料在現(xiàn)代民航飛機(jī)上的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2015，12（14）：90-91.

[6] 彭紹源，李艷臣，胡哲.玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固海洋鋼結(jié)構(gòu)理論分析和實(shí)驗(yàn)研究[J].科技資訊，2018， 16（8）：66-67.

[7] 朱脈勇.《復(fù)合材料》課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].廣州化工，2019，42（21）：177-178.

[8] 薛兵，李芳菲，苗世頂.科研反哺教學(xué)在《復(fù)合材料學(xué)》課程改革中的實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2019（47）： 95-96.

[9] 洪曉東.材料類專業(yè)本科生《復(fù)合材料》課教學(xué)改革[J].廣州化工，2017，45（10）：169-170.

[10] 楊繼年，丁國新，王周鋒，等.《復(fù)合材料概論》課程的教學(xué)設(shè)計與實(shí)踐[J].廣州化工，2015，43（3）：167-168.

基金項(xiàng)目：河南理工大學(xué)研究生案例庫建設(shè)項(xiàng)目《材料工程技術(shù)進(jìn)展前沿》（項(xiàng)目編號：2019YAL04）;河南理工大學(xué)研究生精品課程建設(shè)項(xiàng)目《學(xué)科前沿進(jìn)展》（項(xiàng)目編號：2019YJP02）資助。

作者簡介：廖建國（1975，11—），男，漢族，四川榮縣人，博士，副教授，研究方向?yàn)樯锊牧稀?/p>