復(fù)合材料原理課程教學(xué)改革思路探討

金雙玲 張睿 金鳴林

摘 要：“復(fù)合材料原理”課程所涉及的理論和原理較多，學(xué)生普遍覺(jué)得這門課瑣碎枯燥，難以理解。該文針對(duì)復(fù)合材料原理課程教學(xué)的現(xiàn)狀，提出教師授課時(shí)理論聯(lián)系日常生活，或采用“類比法”講解概念，增強(qiáng)課堂教學(xué)的趣味性，才能更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外，關(guān)注相關(guān)學(xué)術(shù)研究，引用相關(guān)案例或文獻(xiàn)資料完善教材內(nèi)容，可提高教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生參加科技創(chuàng)新項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力及創(chuàng)新能力，引導(dǎo)學(xué)生深刻理解教學(xué)內(nèi)容及其相關(guān)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料原理 教學(xué)改革 教學(xué)內(nèi)容 興趣 創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）08（c）-0149-02

Reform and Exploration on the Principle of Composite Materials Teaching

Jin Shuangling Zhang Rui Jin Minglin

（School of Material Science and Engineering，Shanghai Institute of Technology，Shanghai，201418，China）

Abstract：Principle of composite materials is a course consisting of tedious theories and principles that make students feel difficult to understand.In the view of current situation of principle of composite materials teaching， several new measures for stimulating studentsinterests are put forward base on practical teaching experience.Teaching should link theory with practice and use analogy method to make class interesting.Moreover，analysis of literatures in the class can connect and perfect the contents in the textbook.And encourage students to join the science and technology innovation project can cultivate studentscomprehensive ability especially innovation ability and guide students to understand the teaching contents and the related applications.

Key words：Principle of composite materials；Teaching reformation；Teaching contents；Interests；Innovation

“復(fù)合材料原理”課程是復(fù)合材料專業(yè)的專業(yè)課，也是一門承接性很強(qiáng)的關(guān)鍵課程之一。主要講述復(fù)合材料的復(fù)合效應(yīng)、界面理論及其復(fù)合規(guī)律所涉及的理論知識(shí)。由于該課程所涉及的理論和原理較多，在以往的教學(xué)中，學(xué)生在沒(méi)有感性認(rèn)知下，普遍覺(jué)得這門課瑣碎枯燥，難以理解。筆者從近些年的教學(xué)實(shí)踐中深深體會(huì)到：教師要將課程講得生動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)聽(tīng)講，必須理論聯(lián)系實(shí)踐，增強(qiáng)課堂教學(xué)的趣味性，另外采用科研文獻(xiàn)輔助教學(xué)，完善教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生體會(huì)到專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的重要性，鼓勵(lì)學(xué)生參加科技創(chuàng)新項(xiàng)目，不但能培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力及創(chuàng)新能力，而且能更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1 教學(xué)方法改革

1.1 由日常生活中的現(xiàn)象導(dǎo)入概念，擺脫“枯燥、灌輸式”授課

愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò)：“只有興趣才是最好的教師”。學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)有無(wú)興趣和求知欲望，是能否進(jìn)行積極思維的重要前提，要激起其興趣，興趣是點(diǎn)燃智慧的火花，是探索知識(shí)的動(dòng)力。在教學(xué)中只有激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，才能充分調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。因此，教師應(yīng)注意教學(xué)的趣味性[1-3]，以及教學(xué)內(nèi)容和日常生活的聯(lián)系，能使學(xué)生在愉悅的氣氛中學(xué)習(xí)，喚起學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲望。如筆者在介紹“復(fù)合材料”概念、組成及各組分作用時(shí)，由古代復(fù)合材料的介紹入題，墻壁和磚坯是以粘土作為基體材料，稻草作為增強(qiáng)體兼具功能體的一類復(fù)合材料，稻草除了具有增強(qiáng)作用，還由于其中空結(jié)構(gòu)具有保溫隔熱作用，而漆器是以生漆為基體，將絲、麻作為增強(qiáng)體的一種復(fù)合材料。通過(guò)這樣形象而又貼近實(shí)際生活的介紹，使學(xué)生很容易在潛移默化下理解并掌握復(fù)合材料的基本組成及各組分作用。

1.2 “類比法”教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論方法的理解

教材中關(guān)于某些概念比較抽象，學(xué)生較難理解。根據(jù)學(xué)生已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)思維水平，采用“類比法”講解，逐步理解這些概念和相關(guān)內(nèi)容。如講解增強(qiáng)體特性時(shí)，學(xué)生對(duì)“比表面積”這一概念及其影響因素很難理解，可將一顆石頭破碎前后作比較，破碎后小碎石的表面積高于破碎前的整顆石頭，所以石頭破碎后比表面積增大；而同樣重量的一顆石頭，如果石頭表面的孔洞越多，外表面積越大，則這顆石頭的比較面積也越大。而對(duì)于纖維增強(qiáng)體來(lái)說(shuō)，纖維的直徑越小，其比表面積越大，并且通過(guò)表面刻蝕處理后，纖維表面孔洞增多，比表面積也會(huì)增大，從而有利于纖維與樹(shù)脂基體的機(jī)械結(jié)合。通過(guò)這樣的情景類比聯(lián)想，學(xué)生很容易理解并掌握這些概念。

1.3 引用案例或科研論文資料，完善教學(xué)內(nèi)容

對(duì)于教材中某些內(nèi)容的涉及比較單一，理論性較強(qiáng)，學(xué)生覺(jué)得比較抽象，很難聯(lián)系具體理論的應(yīng)用情景。教學(xué)內(nèi)容不能僅僅拘泥于書(shū)本知識(shí)，應(yīng)當(dāng)關(guān)注相關(guān)學(xué)術(shù)研究，針對(duì)教學(xué)內(nèi)容引用相關(guān)方面的案例或文獻(xiàn)資料進(jìn)行具體深入。比如講解復(fù)合材料體系的界面表征方法、界面結(jié)合類型及界面反應(yīng)等內(nèi)容時(shí)，針對(duì)界面的反應(yīng)結(jié)合類型，可以對(duì)一篇或幾篇文獻(xiàn)進(jìn)行講解，根據(jù)文獻(xiàn)上相關(guān)研究，從研究背景出發(fā)，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，再到界面的表征方法，如所用到的SEM觀察及相應(yīng)元素分析、XRD分析等，確定界面的反應(yīng)厚度及反應(yīng)產(chǎn)物，計(jì)算相應(yīng)的界面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)等。經(jīng)過(guò)這樣文獻(xiàn)或案例講解可以幫助學(xué)生系統(tǒng)的去理解所學(xué)的內(nèi)容及其實(shí)際應(yīng)用意義。通過(guò)文獻(xiàn)的學(xué)習(xí)可以在很大程度上彌補(bǔ)教材內(nèi)容的不足，可以讓學(xué)生獲得更多的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，使學(xué)生可以直觀理解，并意識(shí)到專業(yè)基礎(chǔ)課的重要作用。

2 教學(xué)手段改革—科學(xué)訓(xùn)練與教學(xué)融合

筆者所在學(xué)校非常重視大學(xué)生的科研培訓(xùn)，目前有上海市和校級(jí)大學(xué)生科技創(chuàng)新計(jì)劃等針對(duì)本科生的科研訓(xùn)練項(xiàng)目。在這些科技創(chuàng)新計(jì)劃里所開(kāi)展的科研項(xiàng)目一般由學(xué)生團(tuán)隊(duì)在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行選題，設(shè)計(jì)和實(shí)施實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和撰寫總結(jié)報(bào)告。在參加科技創(chuàng)新計(jì)劃時(shí)，學(xué)生能夠把所學(xué)的知識(shí)和技術(shù)應(yīng)用于科研項(xiàng)目的研究，而且可以根據(jù)項(xiàng)目的需要，學(xué)習(xí)和掌握新的復(fù)合材料研究手段[4，5]。通過(guò)體驗(yàn)研究過(guò)程，學(xué)生有望獲得靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)、自主攝取新知識(shí)、分析和解決問(wèn)題的能力。教師圍繞自己的科研方向，讓學(xué)生選題開(kāi)展自己的項(xiàng)目，根據(jù)課題研究?jī)?nèi)容，學(xué)生可以獨(dú)立發(fā)表專利或科研論文。例如筆者所在課題組從事C/C復(fù)合材料的研究，以及石墨、石墨烯作為填料的炭基或聚合物基導(dǎo)熱復(fù)合材料的研究。學(xué)生通過(guò)在項(xiàng)目研究時(shí)對(duì)所遇到問(wèn)題的解決，一方面促進(jìn)了學(xué)生對(duì)所學(xué)課本內(nèi)容的理解與強(qiáng)化；另一方面使學(xué)生主動(dòng)地查找書(shū)本教學(xué)外的文獻(xiàn)研究知識(shí)。例如導(dǎo)熱復(fù)合材料中各組分的導(dǎo)熱系數(shù)與復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)之間的關(guān)系，可以在實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上建立數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)數(shù)學(xué)模型進(jìn)一步預(yù)測(cè)復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)并經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)這樣的訓(xùn)練，學(xué)生對(duì)復(fù)合材料原理中復(fù)合材料的組成計(jì)算、導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算以及模型化方法都有深刻理解，并了解了教學(xué)內(nèi)容對(duì)實(shí)際應(yīng)用的重要性。

3 結(jié)語(yǔ)

上述教學(xué)改革方法在“復(fù)合材料原理”課程中的應(yīng)用，我院的復(fù)合材料原理課程的教學(xué)效果得到明顯改善，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣明顯增加，對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容掌握深度明顯加強(qiáng)。但是復(fù)合材料基礎(chǔ)課程的本科教學(xué)及其改革是一個(gè)新興事物，任務(wù)艱巨而復(fù)雜，這就要求教師在教學(xué)過(guò)程中依據(jù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，堅(jiān)持以學(xué)生為主體，認(rèn)真思索，不斷探索新的教學(xué)方法，更新知識(shí)結(jié)構(gòu)，改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方法和手段，為培養(yǎng)創(chuàng)新型和復(fù)合型人才奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 石媛，牟占軍.淺談高校教師教學(xué)方法的創(chuàng)新[J].教育教學(xué)論壇，2013（4）：48-50.

[2] 李衛(wèi)紅. 《金屬材料與熱處理》教學(xué)中如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2012（26）：156.

[3] 屈鈞娥，曹志勇，王海人.多元化教學(xué)方法在《材料表界面》教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇，2012（45）：73-75.

[4] 皮孝東，楊德仁.培養(yǎng)半導(dǎo)體材料創(chuàng)新人才：基于研究的教學(xué)[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2012（19）：35-36.

[5] 韓立影，王亞男，張峻巍，等.材料腐蝕與防護(hù)課程教學(xué)改革[J].中國(guó)冶金教育，2013（Z1）：51-54.