《阻燃材料性能與測試》課程建設(shè)的實(shí)踐與探索

智茂永，劉全義，胡再銀

(中國民用航空飛行學(xué)院 民航安全工程學(xué)院，四川 德陽 618307)

高分子材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐腐蝕、抗沖擊等優(yōu)良性能，在航空、機(jī)械、電子電器、建筑等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用[1]。在民用飛機(jī)制造工業(yè)中，高分子材料應(yīng)用越來越多，有利于降低飛機(jī)本身的重量和減少能源消耗，提高操縱性能[2]。但是，大多數(shù)高分子材料為可燃、易燃材料，增加了飛機(jī)的火災(zāi)危險性，飛機(jī)防火技術(shù)成為重要研究課題[3-4]。在民航特色課程建設(shè)背景下，安全工程和消防工程兩個本科專業(yè)設(shè)置了《阻燃材料性能與測試》課程。根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方案的要求，在學(xué)生已經(jīng)掌握燃燒學(xué)和普通化學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課的前提下，旨在讓學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)高分子材料的燃燒特性、阻燃基本理論與技術(shù)，以及阻燃性能測試方法等內(nèi)容。圍繞阻燃材料理論知識和實(shí)驗(yàn)儀器操作技能，突出項(xiàng)目式實(shí)踐教學(xué)，著重提高學(xué)生的動手操作技能，培養(yǎng)學(xué)生在高分子阻燃材料領(lǐng)域具備從事科研和技術(shù)工作的能力。結(jié)合講授《阻燃材料性能與測試》課程的教學(xué)實(shí)踐，探討了該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與考核方式等方面的改革與探索。

1 教學(xué)內(nèi)容建設(shè)

《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(yè)開設(shè)的專業(yè)課程，涉及知識面較寬，實(shí)踐性較強(qiáng)，學(xué)習(xí)該課程之前需要讓學(xué)生具備燃燒學(xué)、普通化學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課知識[5]。我校是民航專業(yè)院校，在選擇教材時，除了考慮教材內(nèi)容的知識性和實(shí)用性，課程內(nèi)容設(shè)置上還需要體現(xiàn)民航專業(yè)特色、學(xué)科發(fā)展趨勢和課程組的前期研究基礎(chǔ)。我們選用《聚合物燃燒與阻燃技術(shù)》(主編：張軍，紀(jì)奎江，夏延致)、《阻燃理論》(主編：李建軍，歐育湘)和《燃燒與阻燃實(shí)驗(yàn)》(主編：金楊，張軍)作為參考教材。經(jīng)過課程組多次研討，針對學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合阻燃材料的發(fā)展趨勢和現(xiàn)有科研資源，確定了課程教學(xué)內(nèi)容，主要分為阻燃材料基礎(chǔ)理論、高分子材料阻燃技術(shù)和阻燃材料性能測試方法等三個部分內(nèi)容。

1.1 阻燃材料基礎(chǔ)理論

阻燃材料基礎(chǔ)理論包括高分子材料簡介、阻燃材料和阻燃劑等內(nèi)容，從高分子材料在人們生產(chǎn)生活中的普遍應(yīng)用為切入點(diǎn)，通過高分子材料在應(yīng)用過程中的火災(zāi)案例，指出高分子材料阻燃的必要性和重要意義，引導(dǎo)學(xué)生對課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣。講述高分子材料的定義、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、命名與分類方法，用于民用飛機(jī)的高分子材料的種類及性能特點(diǎn)，讓學(xué)生對高分子材料的應(yīng)用(尤其在民用飛機(jī)上)有全面的了解。介紹阻燃技術(shù)發(fā)展簡史和阻燃高分子材料發(fā)展趨勢、高分子材料的阻燃方法與阻燃機(jī)理。

1.2 高分子材料阻燃技術(shù)

針對目前高分子材料的阻燃技術(shù)，講述阻燃劑的概念和分類，重點(diǎn)講授鹵系阻燃劑、無機(jī)阻燃劑、有機(jī)磷系阻燃劑、膨脹型阻燃劑的阻燃作用、優(yōu)缺點(diǎn)以及應(yīng)用研究情況。針對民用飛機(jī)上應(yīng)用的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料和聚氨酯泡沫塑料，系統(tǒng)講解環(huán)氧樹脂復(fù)合材料和聚氨酯泡沫塑料的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備方法及阻燃技術(shù)，并結(jié)合主講教師對聚氨酯泡沫和環(huán)氧樹脂的阻燃技術(shù)研究情況，系統(tǒng)地講述課題研究目標(biāo)、科學(xué)技術(shù)問題解決思路和實(shí)施方案等，為學(xué)生后續(xù)從事科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)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(xué)性能測試和結(jié)構(gòu)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(shù)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(jié)果分析等。在力學(xué)性能測試方面，講述萬能材料試驗(yàn)機(jī)、熱機(jī)械分析儀、沖擊試驗(yàn)機(jī)等儀器的使用方法。在結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)分析等。

2 教學(xué)方法探討

2.1 以案例為載體的啟發(fā)式課堂教學(xué)

在課堂教學(xué)過程中，基于案例分析，通過問題研討的形式，合理引導(dǎo)學(xué)生多角度思考，理清知識點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系，掌握相關(guān)的知識點(diǎn)和重難點(diǎn)，拓展學(xué)習(xí)思路，對于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)創(chuàng)新能力具有重要作用。例如在“環(huán)氧樹脂的阻燃技術(shù)”部分，結(jié)合授課教師從事的科研課題，設(shè)置“石墨烯-有機(jī)磷阻燃劑的阻燃機(jī)理”和“阻燃環(huán)氧樹脂的性能測試方法”討論環(huán)節(jié)，給學(xué)生一定的思維空間，通過對實(shí)際科研問題的深入討論，探尋影響科學(xué)問題的主要因素和次要因素，避免傳統(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)方法，并讓學(xué)生在課下收集研讀文獻(xiàn)資料，進(jìn)一步加深對課堂知識的理解，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。并通過課堂作業(yè)和提問增強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)知識的理解，隨時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，適時調(diào)整教學(xué)方法，全面提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

2.2 基于研究課題的項(xiàng)目式實(shí)踐教學(xué)

為了讓學(xué)生更有意義地學(xué)習(xí)阻燃材料性能測試方法，把全班學(xué)生分成若干個小組，要求每個小組設(shè)計1個與課程相關(guān)的研究課題。依托實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生在教師指導(dǎo)下開展課題研究，掌握課題文獻(xiàn)信息收集分析、實(shí)驗(yàn)設(shè)備選型與平臺搭建、實(shí)驗(yàn)操作程序、數(shù)據(jù)分析和課題總結(jié)等。在開展項(xiàng)目式實(shí)踐教學(xué)過程中，通過系統(tǒng)的課題研究，實(shí)現(xiàn)將課堂知識點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)課題相結(jié)合，熟練掌握紅外光譜儀、熱重分析儀、煙密度儀、氧指數(shù)測定儀、錐形量熱儀等測試技術(shù)，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)動手能力和科研素質(zhì)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，起到動手能力訓(xùn)練和理論知識鞏固的目的。目前項(xiàng)目式教學(xué)方法經(jīng)過小范圍試點(diǎn)，教學(xué)效果很好，極大地提高了學(xué)生的主動性，取得了預(yù)期教學(xué)目標(biāo)，后續(xù)將會推廣應(yīng)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(shí)踐的專業(yè)課，通過合理設(shè)置考核方式和考核內(nèi)容，著重對學(xué)生綜合能力的評價。本課程教學(xué)由課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩部分組成，課堂教學(xué)以課堂講授為主，采用多媒體課件、投影等教學(xué)手段，適時將案例分析與理論知識點(diǎn)相結(jié)合，實(shí)踐教學(xué)以項(xiàng)目式課題研究為主，通過問題研討、撰寫研究報告等方式實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的興趣和創(chuàng)新思維能力?？己藘?nèi)容以教學(xué)大綱為基準(zhǔn)，以教學(xué)內(nèi)容為依據(jù)，把握好知識覆蓋面和重難點(diǎn)，側(cè)重基礎(chǔ)理論知識、阻燃機(jī)理和技術(shù)、儀器測試原理和操作程序等知識點(diǎn)，設(shè)置較大比例的主觀題，考查學(xué)生利用所學(xué)知識分析、解決問題的能力。為考核學(xué)生對所學(xué)內(nèi)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(gòu)成為：考勤及課堂表現(xiàn)占15%，實(shí)驗(yàn)研究報告占15%，作業(yè)完成情況占10%。

4 結(jié)論

隨著高分子材料在建筑、電器、家具、車輛、民用飛機(jī)等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣，由于具有易于燃燒的問題限制了其應(yīng)用，提高材料的阻燃性能成為研究熱點(diǎn)。為了滿足社會實(shí)際應(yīng)用需求，在安全工程和消防工程兩個本科專業(yè)設(shè)置了《阻燃材料性能與測試技術(shù)》課程。該課程涉及的專業(yè)知識點(diǎn)較多，在課程內(nèi)容設(shè)計上，不僅要體現(xiàn)課程內(nèi)容的適用性，還要結(jié)合我校的民航學(xué)科特色和阻燃材料的研究趨勢，確定了包含阻燃材料基礎(chǔ)理論、高分子材料阻燃技術(shù)和阻燃材料性能測試技術(shù)等教學(xué)內(nèi)容。在教學(xué)方法上，探討了啟發(fā)式課堂教學(xué)和項(xiàng)目式實(shí)踐教學(xué)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新潛能，取得了預(yù)期的教學(xué)效果，也為學(xué)生今后從事科研和生產(chǎn)技術(shù)工作奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。