《阻燃材料性能與測試》課程建設的實踐與探索

智茂永，劉全義，胡再銀

(中國民用航空飛行學院 民航安全工程學院，四川 德陽 618307)

高分子材料具有輕質、高強度、耐腐蝕、抗沖擊等優良性能，在航空、機械、電子電器、建筑等行業得到了廣泛的應用[1]。在民用飛機制造工業中，高分子材料應用越來越多，有利于降低飛機本身的重量和減少能源消耗，提高操縱性能[2]。但是，大多數高分子材料為可燃、易燃材料，增加了飛機的火災危險性，飛機防火技術成為重要研究課題[3-4]。在民航特色課程建設背景下，安全工程和消防工程兩個本科專業設置了《阻燃材料性能與測試》課程。根據專業培養方案的要求，在學生已經掌握燃燒學和普通化學等專業基礎課的前提下，旨在讓學生系統學習高分子材料的燃燒特性、阻燃基本理論與技術，以及阻燃性能測試方法等內容。圍繞阻燃材料理論知識和實驗儀器操作技能，突出項目式實踐教學，著重提高學生的動手操作技能，培養學生在高分子阻燃材料領域具備從事科研和技術工作的能力。結合講授《阻燃材料性能與測試》課程的教學實踐，探討了該課程的教學內容、教學方法與考核方式等方面的改革與探索。

1 教學內容建設

《阻燃材料性能與測試》是一門針對安全工程和消防工程兩個本科專業開設的專業課程，涉及知識面較寬，實踐性較強，學習該課程之前需要讓學生具備燃燒學、普通化學等專業基礎課知識[5]。我校是民航專業院校，在選擇教材時，除了考慮教材內容的知識性和實用性，課程內容設置上還需要體現民航專業特色、學科發展趨勢和課程組的前期研究基礎。我們選用《聚合物燃燒與阻燃技術》(主編：張軍，紀奎江，夏延致)、《阻燃理論》(主編：李建軍，歐育湘)和《燃燒與阻燃實驗》(主編：金楊，張軍)作為參考教材。經過課程組多次研討，針對學生的培養目標，結合阻燃材料的發展趨勢和現有科研資源，確定了課程教學內容，主要分為阻燃材料基礎理論、高分子材料阻燃技術和阻燃材料性能測試方法等三個部分內容。

1.1 阻燃材料基礎理論

阻燃材料基礎理論包括高分子材料簡介、阻燃材料和阻燃劑等內容，從高分子材料在人們生產生活中的普遍應用為切入點，通過高分子材料在應用過程中的火災案例，指出高分子材料阻燃的必要性和重要意義，引導學生對課程學習產生興趣。講述高分子材料的定義、結構特點、命名與分類方法，用于民用飛機的高分子材料的種類及性能特點，讓學生對高分子材料的應用(尤其在民用飛機上)有全面的了解。介紹阻燃技術發展簡史和阻燃高分子材料發展趨勢、高分子材料的阻燃方法與阻燃機理。

1.2 高分子材料阻燃技術

針對目前高分子材料的阻燃技術，講述阻燃劑的概念和分類，重點講授鹵系阻燃劑、無機阻燃劑、有機磷系阻燃劑、膨脹型阻燃劑的阻燃作用、優缺點以及應用研究情況。針對民用飛機上應用的環氧樹脂復合材料和聚氨酯泡沫塑料，系統講解環氧樹脂復合材料和聚氨酯泡沫塑料的結構、性質、制備方法及阻燃技術，并結合主講教師對聚氨酯泡沫和環氧樹脂的阻燃技術研究情況，系統地講述課題研究目標、科學技術問題解決思路和實施方案等，為學生后續從事科學研究和生產實踐提供前期鋪墊。

1.3 阻燃材料性能測試方法

阻燃材料性能測試方法分為燃燒性能測試、力學性能測試和結構形貌表征等三個方面。在燃燒性能測試方面，講述熱重分析儀、極限氧指數儀、水平垂直燃燒測試儀、錐形量熱儀等儀器的測試原理、操作程序、結果分析等。在力學性能測試方面，講述萬能材料試驗機、熱機械分析儀、沖擊試驗機等儀器的使用方法。在結構形貌表征方面，講述紅外光譜儀、X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡等儀器測試原理和數據分析等。

2 教學方法探討

2.1 以案例為載體的啟發式課堂教學

在課堂教學過程中，基于案例分析，通過問題研討的形式，合理引導學生多角度思考，理清知識點之間的邏輯關系，掌握相關的知識點和重難點，拓展學習思路，對于激發學生的學習興趣和培養創新能力具有重要作用。例如在“環氧樹脂的阻燃技術”部分，結合授課教師從事的科研課題，設置“石墨烯-有機磷阻燃劑的阻燃機理”和“阻燃環氧樹脂的性能測試方法”討論環節，給學生一定的思維空間，通過對實際科研問題的深入討論，探尋影響科學問題的主要因素和次要因素，避免傳統的“灌輸式”教學方法，并讓學生在課下收集研讀文獻資料，進一步加深對課堂知識的理解，提高學生的創新思維能力和團隊合作精神。并通過課堂作業和提問增強學生對所學知識的理解，隨時掌握學生的學習情況，適時調整教學方法，全面提高課堂教學質量。

2.2 基于研究課題的項目式實踐教學

為了讓學生更有意義地學習阻燃材料性能測試方法，把全班學生分成若干個小組，要求每個小組設計1個與課程相關的研究課題。依托實驗教學實驗室，學生在教師指導下開展課題研究，掌握課題文獻信息收集分析、實驗設備選型與平臺搭建、實驗操作程序、數據分析和課題總結等。在開展項目式實踐教學過程中，通過系統的課題研究，實現將課堂知識點與實驗課題相結合，熟練掌握紅外光譜儀、熱重分析儀、煙密度儀、氧指數測定儀、錐形量熱儀等測試技術，提高學生實驗動手能力和科研素質，激發學生學習主動性，培養學生解決問題的能力，起到動手能力訓練和理論知識鞏固的目的。目前項目式教學方法經過小范圍試點，教學效果很好，極大地提高了學生的主動性，取得了預期教學目標，后續將會推廣應用。

3 多元化考核方式

《阻燃材料性能與測試》是一門兼顧理論與實踐的專業課，通過合理設置考核方式和考核內容，著重對學生綜合能力的評價。本課程教學由課堂教學和實踐教學兩部分組成，課堂教學以課堂講授為主，采用多媒體課件、投影等教學手段，適時將案例分析與理論知識點相結合，實踐教學以項目式課題研究為主，通過問題研討、撰寫研究報告等方式實現理論與實踐的有機結合，培養學生的興趣和創新思維能力。考核內容以教學大綱為基準，以教學內容為依據，把握好知識覆蓋面和重難點，側重基礎理論知識、阻燃機理和技術、儀器測試原理和操作程序等知識點，設置較大比例的主觀題，考查學生利用所學知識分析、解決問題的能力。為考核學生對所學內容的掌握程度，課程成績由期末考試成績和平時成績組成，期末閉卷成績占60%，平時成績占40%，平時成績的構成為：考勤及課堂表現占15%，實驗研究報告占15%，作業完成情況占10%。

4 結論

隨著高分子材料在建筑、電器、家具、車輛、民用飛機等領域應用越來越廣，由于具有易于燃燒的問題限制了其應用，提高材料的阻燃性能成為研究熱點。為了滿足社會實際應用需求，在安全工程和消防工程兩個本科專業設置了《阻燃材料性能與測試技術》課程。該課程涉及的專業知識點較多，在課程內容設計上，不僅要體現課程內容的適用性，還要結合我校的民航學科特色和阻燃材料的研究趨勢，確定了包含阻燃材料基礎理論、高分子材料阻燃技術和阻燃材料性能測試技術等教學內容。在教學方法上，探討了啟發式課堂教學和項目式實踐教學，激發了學生的學習興趣和創新潛能，取得了預期的教學效果，也為學生今后從事科研和生產技術工作奠定了堅實的基礎。