《復(fù)合材料原理》課程教學(xué)實踐與改革

張奇?zhèn)?+孫海勤

摘要：“復(fù)合材料原理”作為復(fù)合材料科學(xué)與工程專業(yè)的主干課程、基礎(chǔ)課程，對其他專業(yè)課起到非常好的承接作用。課程的目標(biāo)是希望學(xué)生能夠理解復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計、界面設(shè)計的思想，通過復(fù)合手段實現(xiàn)材料性能的調(diào)控。同時從結(jié)構(gòu)、界面、復(fù)合、性能這四要素的相互關(guān)聯(lián)中領(lǐng)會材料復(fù)合的基本原理。然而枯燥的理論和原理，限制了學(xué)生學(xué)習(xí)的動力和興趣。為此，通過改革教學(xué)方法、實踐教學(xué)以及理論教學(xué)與科學(xué)研究的結(jié)合，實現(xiàn)理論—實踐—探究三者的結(jié)合，有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和對新知識的探究。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料原理；興趣；新知識

中圖分類號：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9324（2018）02-0123-02

復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學(xué)的方法，在宏觀（微觀）上組成具有新性能的材料。復(fù)合材料的各組分材料在性能上互相取長補短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，從而達(dá)到博采眾長、巧奪天工的效果，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組分材料，從而可以滿足各種不同的要求。

目前現(xiàn)代材料的研究中復(fù)合材料已經(jīng)與金屬材料、陶瓷材料、高分子材料并列為四大材料之一；眾多高校也已經(jīng)專門開設(shè)了復(fù)合材料專業(yè)?！稄?fù)合材料原理》則是復(fù)合材料專業(yè)的專業(yè)必修課，也是一門承接性很強(qiáng)的關(guān)鍵課程之一。《復(fù)合材料原理》主要講授各種復(fù)合材料的材料設(shè)計及組成界面所涉及的重要理論、原理等方面的系統(tǒng)知識，故該課程所涉及的理論和原理較多，內(nèi)容比較抽象，因此，在以往的教學(xué)中，學(xué)生普遍覺得這門課過于抽象，瑣碎枯燥，部分知識點較難理解，教師無法在講臺上將知識點形象地展示出來，難以進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)。針對以上問題，本研究在教學(xué)過程中進(jìn)行了一定的改革，分析了本課程理論教學(xué)改革的方法和意義，期望為其他高等院校相關(guān)課程和專業(yè)建設(shè)提供一定的參考。

一、改革教學(xué)方法

筆者從近些年的教學(xué)實踐中深深體會到：作為一名教師，要想講好這門課，首先需要潛心鉆研理論，吃透教材，這是基本；但最為重要的是要安排好課堂教學(xué)，使課程講授盡可能生動有趣，從而最大程度地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生主動聽講，另外，教師要理論聯(lián)系實踐，多一些案例教學(xué)，增強(qiáng)課堂教學(xué)的趣味性，并采用科研文獻(xiàn)輔助教學(xué)，完善教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生體會到專業(yè)基礎(chǔ)知識的重要性，從而可以在培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力及創(chuàng)新能力的同時更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

尤其，在向?qū)W生展示某一個知識點時，首先需要利用多媒體，將一些具體的復(fù)合材料實例以生產(chǎn)流程的方式，從材料的最起始狀態(tài)開始，經(jīng)歷不同的工藝流程，同時結(jié)合工廠中的具體生產(chǎn)線，完全呈現(xiàn)一個產(chǎn)品從起始到終端的具體過程。增加學(xué)生的感性認(rèn)識，激發(fā)學(xué)生求知的渴望，產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，在此基礎(chǔ)之上，適當(dāng)?shù)闹v解在產(chǎn)品制備和生產(chǎn)過程中所涉及的某些基本復(fù)合理論和原理，通過理論聯(lián)系實踐更能加深同學(xué)們對該門課程的理解，以及對知識點的把握。

最為重要的是結(jié)合日常生活中，人們經(jīng)常用到或接觸到的復(fù)合材料，引入到課本中，以生活實例增加課程內(nèi)容的趣味性。例如，玻璃鋼材料，可以結(jié)合多媒體，形象生動的展示具體的應(yīng)用，讓學(xué)生直觀的體現(xiàn)生活中的復(fù)合材料，從內(nèi)心深處體會到該類材料的重要應(yīng)用價值，讓學(xué)生對該類材料的某些性質(zhì)感到驚訝。如玻璃鋼的超強(qiáng)硬度，可以與常規(guī)的鋼鐵材料相媲美，同時又具有傳統(tǒng)鋼鐵材料所不具有的優(yōu)點，如密度低，耐腐蝕。然后，具體介紹該材料具體的性質(zhì)、特點及其應(yīng)用。利用上述的方法可以擺脫“枯燥、灌輸式”的授課方式。

二、改革實驗教學(xué)

目前，對于實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，大多數(shù)實驗大綱的制定往往只是簡單的復(fù)合材料實驗的制備，忽略了性能的檢測，以及性能的變化規(guī)律能否符合理論教學(xué)中的復(fù)合原理和理論。這一點往往是十分關(guān)鍵，決定了學(xué)生能否將所學(xué)原理和理論應(yīng)用到具體實踐中。因此，實驗教學(xué)不僅要體現(xiàn)學(xué)生的動手能力，同時也要調(diào)動學(xué)生學(xué)以致用的能力。實驗教學(xué)和課程教學(xué)的結(jié)合將能有效地將實踐和理論合二為一，從而達(dá)到非常好的教學(xué)效果。

將實驗教學(xué)和課堂教學(xué)結(jié)合在一起，相互促進(jìn)，相輔相成。尤其在向同學(xué)們講授復(fù)合材料的基本規(guī)律時，如復(fù)合材料的線性和非線性規(guī)律，單純的知識灌輸很難讓同學(xué)們記住這些理論，此時可以結(jié)合之前做過的基礎(chǔ)性實驗，在實驗的基礎(chǔ)上延伸到具體的實驗現(xiàn)象，從而加深對上述規(guī)律的理解。

三、改革理論教學(xué)與科學(xué)研究的結(jié)合

2015年5月13日國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見》，培養(yǎng)大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新的骨干力量，掀起了高校教育改革的熱潮。利用高校優(yōu)越的科研優(yōu)勢，把科學(xué)研究的內(nèi)容引入到課堂中和理論教學(xué)中，激發(fā)學(xué)生對所學(xué)知識的應(yīng)用能力和對知識探究的興趣?？茖W(xué)研究往往需要項目負(fù)責(zé)人具有較高的學(xué)術(shù)造詣，獨特的思維能力以及足夠的毅力和決心。在課堂中或課后實踐活動中，將與本學(xué)科相關(guān)的科學(xué)研究內(nèi)容引入進(jìn)去，讓本科生在參與科研活動的過程中，讓他們更多地了解和感受科學(xué)研究的全過程，從而強(qiáng)化學(xué)生對現(xiàn)有知識的理解和應(yīng)用，拓寬學(xué)生的視野，從而有利于創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提高。同樣，針對復(fù)合材料原理一門十分重要的專業(yè)理論課程，如何有效地將該課程的理論教學(xué)與科研結(jié)合在一起，達(dá)到相互促進(jìn)、優(yōu)勢互補的效果，從以下兩個方面入手，有可能會取得更好的效果。

實現(xiàn)理論教學(xué)-實踐教學(xué)-科研教學(xué)的平穩(wěn)過渡。首先對于復(fù)合材料原理課程的設(shè)置應(yīng)遵循理論-實踐-應(yīng)用相結(jié)合的原則，課程內(nèi)容的安排旨在通過本課程的學(xué)習(xí)，將使學(xué)生理解復(fù)合材料起源于結(jié)構(gòu)設(shè)計、界面設(shè)計，通過復(fù)合手段實現(xiàn)，最終體現(xiàn)為材料性能，要從結(jié)構(gòu)、界面、復(fù)合、性能這四要素的相互關(guān)聯(lián)中領(lǐng)會材料復(fù)合的基本原理，為后續(xù)復(fù)合材料專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定必要的理論基礎(chǔ)，從而避免在傳統(tǒng)復(fù)合材料原理課程中重實踐輕理論的現(xiàn)象。在內(nèi)容章節(jié)的安排上要體現(xiàn)復(fù)合材料原理的特點，有淺到深的過程揭示復(fù)合規(guī)律。例如，第一章：緒論，第二章：復(fù)合材料的相結(jié)構(gòu)，第三章：復(fù)合材料的復(fù)合理論，第四章：復(fù)合材料的界面結(jié)合，第五章：復(fù)合材料力學(xué)性能的復(fù)合規(guī)律。實踐教學(xué)作為承接理論教學(xué)和科研教學(xué)的過渡環(huán)節(jié)，要結(jié)合理論教學(xué)中設(shè)置的大綱要求，利用實踐環(huán)節(jié)中將實驗部分分成三類典型的實驗：基礎(chǔ)實驗，提高技能實驗，創(chuàng)新實驗，與復(fù)合材料原理中對應(yīng)的理論教學(xué)一一對應(yīng)，實現(xiàn)對理論知識理解程度的逐步提高。在上述基礎(chǔ)之上，結(jié)合教師有關(guān)高分子基復(fù)合材料的科學(xué)研究方向，將復(fù)合材料中具體的科學(xué)原理或規(guī)律體現(xiàn)出來，進(jìn)一步增加學(xué)生對理論的理解和掌握，強(qiáng)化學(xué)以致用的優(yōu)點[5]。

實現(xiàn)科研反哺理論教學(xué)。眾所周知，教學(xué)是科研的基礎(chǔ)，反過來科研又能有效提高教學(xué)的廣度和深度。在教師的指導(dǎo)下，利用院系的科學(xué)研究實驗室，對學(xué)生進(jìn)行課題研究方向的分析和探究，使學(xué)生對科學(xué)研究的過程、思路與具體實踐方法有初步的了解。然后，以某一個具體的研究內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課題任務(wù)的設(shè)計和分配，通過對未知知識的探索，提高學(xué)生對實踐教學(xué)和理論教學(xué)的興趣，激發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維能力。另一方面通過興趣的引導(dǎo)，讓學(xué)生進(jìn)一步重視實踐教學(xué)，同時提高實驗的積極性，也能很好地將復(fù)合材料理論知識應(yīng)用到具體實踐過程中。

四、結(jié)語

復(fù)合材料原理這樣一門課程所涉及較多的理論和規(guī)律，如何更好的理解并掌握這門瑣碎枯燥的理論課，成為復(fù)合材料科學(xué)與工程專業(yè)首要考慮的問題?？偟哪繕?biāo)是通過本課程的學(xué)習(xí)，將使學(xué)生理解復(fù)合材料起源于結(jié)構(gòu)設(shè)計、界面設(shè)計，通過復(fù)合手段實現(xiàn)，最終體現(xiàn)為材料性能，要從結(jié)構(gòu)、界面、復(fù)合、性能這四要素的相互關(guān)聯(lián)中領(lǐng)會材料復(fù)合的基本原理。在講授的過程中，適當(dāng)?shù)囊胄碌慕虒W(xué)方法、實踐教學(xué)及科研活動，豐富該課程的知識結(jié)構(gòu)，將抽象化的理論或原理更加形象化、具體化，從而激發(fā)學(xué)生的求知欲和對科學(xué)探究的興趣。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱和國，張愛文.《復(fù)合材料原理》[M].國防工業(yè)出版社.

[2]金雙玲，張睿金，鳴林.復(fù)合材料原理課程教學(xué)改革思路探討[J].科技教育，2015，24：149-150.endprint