《復(fù)合材料性能學(xué)》教學(xué)改革探討

孫海勤　張邦文

摘要：為了獲得良好的教學(xué)效果，應(yīng)該根據(jù)不同的專業(yè)課的教學(xué)內(nèi)容，改變教學(xué)方法和手段，導(dǎo)入新課程內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣；注重學(xué)習(xí)的融會(huì)貫通，理論聯(lián)系實(shí)踐。本文從《復(fù)合材料性能學(xué)》課程探討教學(xué)改革的成果。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料；性能；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）50-0111-02

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，復(fù)合材料在當(dāng)今世界的應(yīng)用正在逐步加大，對(duì)于現(xiàn)在要求汽車輕量化的時(shí)代，復(fù)合材料，尤其是碳纖維復(fù)合材料已經(jīng)成為首選材料之一。與傳統(tǒng)材料相比，復(fù)合材料具有可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、比強(qiáng)度比模量高、結(jié)構(gòu)功能一體化等優(yōu)良性能，是其他材料所無法替代的功能和結(jié)構(gòu)一體化材料，并且也是新材料領(lǐng)域的主打產(chǎn)品。目前，復(fù)合材料已廣泛應(yīng)用于國防軍工、汽車、航空航天、以及3C產(chǎn)品等領(lǐng)域。進(jìn)入21世紀(jì)以來，復(fù)合材料市場(chǎng)快速增長，我國也加大了對(duì)復(fù)合材料的研發(fā)、制備及應(yīng)用，尤其是碳纖維復(fù)合材料，并且也取得了一定的成果。一些轉(zhuǎn)型升級(jí)后的復(fù)合材料新型產(chǎn)業(yè)也在逐步壯大，如長纖維和連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料、軌道交通用復(fù)合材料和復(fù)合材料桿塔為代表的電力復(fù)合材料、航空航天用復(fù)合材料以及生物醫(yī)療復(fù)合材料等。

復(fù)合材料與工程是我校于2011年才開始招生的新專業(yè)，為了適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展與人才的需要，我院將該專業(yè)設(shè)置為寬口徑專業(yè)，教授知識(shí)主要包括樹脂基復(fù)合材料的原材料生產(chǎn)，復(fù)合材料的加工成型以及復(fù)合材料的應(yīng)用等內(nèi)容。對(duì)于復(fù)合材料工程技術(shù)人員來說，最終學(xué)習(xí)的目標(biāo)是所使用的材料是否滿足所需要的使用性能。因此，《復(fù)合材料性能學(xué)》是復(fù)合材料與工程專業(yè)的一門核心專業(yè)課程，同時(shí)也是一門技術(shù)性、實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)課。該課程主要講授復(fù)合材料的力學(xué)、熱、電磁、耐腐蝕等主要性能。通過本課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握復(fù)合材料的主要性能，了解這些性能的評(píng)價(jià)方法或手段，提供必要的實(shí)驗(yàn)和技能訓(xùn)練，為將來從事復(fù)合材料的應(yīng)用和研發(fā)打下基礎(chǔ)?？梢哉f，《復(fù)合材料性能學(xué)》課程的教學(xué)效果直接影響到學(xué)生對(duì)該專業(yè)知識(shí)的掌握程度。因此，怎樣使學(xué)生能夠積極主動(dòng)地去學(xué)習(xí)該課程，使學(xué)生能夠化難為易，化抽象為具體，提高教學(xué)質(zhì)量，是我校復(fù)合材料與工程專業(yè)課程建設(shè)的重要任務(wù)。本文就筆者所教授的《復(fù)合材料性能學(xué)》課程，探討和總結(jié)出一些很好的教學(xué)方法和教學(xué)手段，為該課程的教學(xué)改革提供一些幫助。

一、結(jié)合專業(yè)特色，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)方法須服務(wù)于其對(duì)應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，而教學(xué)內(nèi)容決定采取什么樣的教學(xué)方法?！稄?fù)合材料性能學(xué)》是一門整合課程，《復(fù)合材料性能學(xué)》整合了過去分散性的有關(guān)材料性能的相關(guān)知識(shí)，形成了較為系統(tǒng)的內(nèi)容，主要包括復(fù)合材料概論、復(fù)合材料的力學(xué)性能、熱性能、電磁性能以及復(fù)合材料的耐蝕性。課程內(nèi)容較為連貫，便于講授。

課程改革要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容的整合，本課程以“講好概念，強(qiáng)化實(shí)踐”為原則來確定教學(xué)內(nèi)容。因此，我們將《復(fù)合材料性能學(xué)》課程進(jìn)行多模塊教學(xué)。共分為四大模塊：復(fù)合材料的力學(xué)性能模塊、熱學(xué)性能模塊、電磁性能模塊以及耐腐蝕性能模塊。在各個(gè)模塊教學(xué)中，以“性能的定義—性能指標(biāo)及其意義—物理或化學(xué)本質(zhì)—影響因素—指標(biāo)的測(cè)試、評(píng)價(jià)及應(yīng)用”為主干線，加強(qiáng)對(duì)高分子基復(fù)合材料的相關(guān)知識(shí)、基本性能等的講授，使學(xué)生對(duì)該專業(yè)知識(shí)更深層次的掌握，以適應(yīng)復(fù)合材料專業(yè)方向的教學(xué)需求。

學(xué)習(xí)興趣是學(xué)生積極學(xué)習(xí)的動(dòng)力。無論上什么課，正確地、有針對(duì)性地將新課程內(nèi)容引入課堂教學(xué)中是非常重要的，尤其是煩躁無味的工科教學(xué)。學(xué)生往往對(duì)于“填鴨式”的教學(xué)感到非?？菰?，甚至產(chǎn)生厭學(xué)情緒，有的學(xué)生甚至開始逃課。因此，在課程教學(xué)過程中，尤其是新課導(dǎo)入時(shí)，應(yīng)該善于利用教材和教學(xué)本身的特點(diǎn)去激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生形成良好的心里狀態(tài)。例如，現(xiàn)在應(yīng)用前景廣闊的碳纖維復(fù)合材料，密度小，而且用比頭發(fā)絲都細(xì)的碳纖維就可以吊起非常重的物體，由此引發(fā)學(xué)生探索碳纖維復(fù)合材料特性的興趣。再比如，為什么相同的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，有的材料的耐蝕性非常好，而有的材料耐蝕性相當(dāng)差？由此讓學(xué)生產(chǎn)生同一種材料是不是真能獲得差別如此懸殊的性能的疑惑。帶著這些疑惑及好奇心，學(xué)生會(huì)更加認(rèn)真的聽講，去不斷地消化所學(xué)內(nèi)容，也會(huì)對(duì)所學(xué)內(nèi)容逐漸感興趣，從而達(dá)到良好的教學(xué)效果。

二、教學(xué)方法的改革

《復(fù)合材料性能學(xué)》講授內(nèi)容較多，力學(xué)性能、熱性能、電磁性能等還包括了很多的具體內(nèi)容，但由于新教學(xué)大綱的要求，課時(shí)量減少到40學(xué)時(shí)。所以這就要求高校教師對(duì)教學(xué)方法和手段進(jìn)行改革。充分利用學(xué)校的多媒體資源，通過多媒體教學(xué)能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性等特點(diǎn)，滿足相應(yīng)的教學(xué)要求。

多媒體教學(xué)可以快速地將教材內(nèi)容展現(xiàn)給學(xué)生，同時(shí)還可以將世界最新的科研成果呈現(xiàn)在學(xué)生面前。多媒體教學(xué)既可以幫助教師節(jié)省大量的講課、板書時(shí)間，又可以更快更好地傳授給學(xué)生更有價(jià)值的知識(shí)，課堂內(nèi)容豐富多彩，并能取得良好的教學(xué)效果。同時(shí)《復(fù)合材料性能學(xué)》是一門實(shí)驗(yàn)性較強(qiáng)的專業(yè)課程，又因教授學(xué)時(shí)有限，不能開設(shè)更多的實(shí)驗(yàn)性課程，而采用多媒體教學(xué)可以很好的實(shí)現(xiàn)這一難題。我們可以將重要的實(shí)驗(yàn)課程搬到課堂教學(xué)中，利用多媒體可以使學(xué)生直觀地、形象地了解相關(guān)實(shí)驗(yàn)的過程。大大提高了教學(xué)質(zhì)量。另外，在教學(xué)過程中要始終堅(jiān)持“以學(xué)生為本，知識(shí)和能力并重”的教學(xué)理念。使學(xué)生的學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)，能夠更多的掌握實(shí)踐動(dòng)手能力和分析問題、解決問題的能力。要改變“滿堂灌”的教學(xué)模式，大膽的采用啟發(fā)、引導(dǎo)、互動(dòng)、提問式的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)于本課程及其其他課程的聯(lián)系，同時(shí)結(jié)合實(shí)際問題來啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考和自主學(xué)習(xí)的熱情。例如，在講授復(fù)合材料的力學(xué)性能時(shí)，設(shè)定疑問，為何樹脂基復(fù)合材料與通常我們看到的鋼鐵材料的拉伸性能所不同，有的材料甚至沒有屈服現(xiàn)象，使學(xué)生不僅了解材料之間性能的差異，還能理解這種現(xiàn)象的本質(zhì)，從而加深對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的理解。

鑒于目前就業(yè)形勢(shì)逐漸下滑，社會(huì)對(duì)于工科學(xué)生的要求不斷提高，不僅要求學(xué)生具有良好的理論知識(shí)，還應(yīng)該掌握一定的實(shí)際動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力也成為很多高校教學(xué)改革的重點(diǎn)，因此，各高校加大了學(xué)生的實(shí)踐環(huán)節(jié)，尤其是實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生能夠更快、更好的學(xué)會(huì)操作設(shè)備、真正動(dòng)手的一個(gè)重要環(huán)節(jié)?！稄?fù)合材料性能學(xué)》是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力和基本操作技能，培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際能力以及觀察、分析問題的能力和探索研究的綜合能力。本課程的教學(xué)結(jié)合《復(fù)合材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)3》進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，增加了玻璃纖維單絲的表觀強(qiáng)度和模量測(cè)定、纖維表面處理與樹脂溶液的潤濕性試驗(yàn)、玻璃纖維——環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的耐腐蝕特性研究等實(shí)驗(yàn)，從單一式課程實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ饺珧?yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)材料及材料加工過程，從而加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和能力訓(xùn)練相結(jié)合的鍛煉。本課程旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握常規(guī)性能的測(cè)試、儀器操作及指標(biāo)判定等方法，學(xué)會(huì)選擇實(shí)驗(yàn)方法測(cè)試不同材料，并能獨(dú)立分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果?！稄?fù)合材料性能學(xué)》是一門理論與工程實(shí)踐緊密結(jié)合的課程。所以，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力，也是一種實(shí)踐教學(xué)的方法。長期以來，過分強(qiáng)調(diào)課堂教學(xué)，輕視學(xué)生實(shí)踐能力的現(xiàn)象非常嚴(yán)重。新的課程教學(xué)改革要求教師不僅要教授學(xué)生課堂知識(shí)，還要教會(huì)學(xué)生一定的實(shí)踐能力，這已經(jīng)成為當(dāng)代高校對(duì)于青年教師的要求。在教學(xué)中，老師可以結(jié)合科研中出現(xiàn)的問題、現(xiàn)象進(jìn)行案例教學(xué)，甚至可以讓學(xué)生參與到課題的科研實(shí)踐中，讓學(xué)生親自體驗(yàn)實(shí)踐動(dòng)手能力，并且能夠分析一些問題的原因。

三、考核方法的改革

“所謂教學(xué)，不是教書，不是教學(xué)生，而是教學(xué)生學(xué)”。所以作為教師來講，教學(xué)的最終目的是要把握要授之以魚的同時(shí)，更要授之以漁。所以，考試不應(yīng)該是教學(xué)目的，而只是一種教學(xué)手段，是一種檢驗(yàn)學(xué)生掌握所學(xué)知識(shí)、回答問題、分析問題、解決問題的能力手段。鑒于此，課程考核的方式應(yīng)該多元化，采用多種形式相結(jié)合的考核方式，如課堂成績、平時(shí)成績、實(shí)驗(yàn)成績、回答問題、期末考試等。特別對(duì)于這種專業(yè)基礎(chǔ)課來說，加大平時(shí)成績、課堂成績及實(shí)驗(yàn)成績的比重對(duì)于課程教學(xué)改革非常重要，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生探求知識(shí)的動(dòng)力和興趣，激發(fā)學(xué)生求學(xué)和創(chuàng)新的熱情。本課程的考核方式為平時(shí)成績占30%，期末考試成績占70%。平時(shí)成績包括作業(yè)、考勤、上課表現(xiàn)情況等。而對(duì)于筆試，考試內(nèi)容也不應(yīng)僅為老師上課所講授的知識(shí)，也不應(yīng)局限在死記硬背的內(nèi)容上，而是要在充分體現(xiàn)素質(zhì)教育要求的具體知識(shí)和能力的內(nèi)容上為主。

總之，作為復(fù)合材料與工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，《復(fù)合材料性能學(xué)》的教學(xué)改革是一項(xiàng)系統(tǒng)的改革，這類課程的教學(xué)內(nèi)容需要不斷更新，教學(xué)模式也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，同時(shí)可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣調(diào)節(jié)專業(yè)知識(shí)實(shí)際應(yīng)用和實(shí)踐環(huán)節(jié)的比重。通過積極調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新意識(shí)，增加學(xué)生的動(dòng)手能力和解決實(shí)際問題的能力，這樣才能不斷提高教學(xué)質(zhì)量，得到良好的教學(xué)效果。同時(shí)，對(duì)于教師本身，豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，不斷提高自身修養(yǎng)以及教學(xué)水平，對(duì)學(xué)生高度負(fù)責(zé)，不斷進(jìn)行教學(xué)改革和創(chuàng)新，以學(xué)生為教學(xué)主體，讓學(xué)生有興趣學(xué)習(xí)，才能實(shí)現(xiàn)真正的教學(xué)效果的改善。希望我們的改革能夠?yàn)閺?fù)合材料與工程專業(yè)的其他課程帶來一定的幫助。

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