“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”課程教學(xué)改革與實踐研究

張磊磊 張雨雷 付前剛

［摘 要］ 在高校專業(yè)課中實施課程教學(xué)改革是高等教育實現(xiàn)全員全程全方位育人的重要組成部分。以“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”課程為研究對象，分析了目前課程教學(xué)中存在的“課程理論知識與工程實踐結(jié)合不緊密”和“課程教學(xué)內(nèi)容與思政教育的融合性不充分”等問題。針對教學(xué)問題開展了課程教學(xué)改革與實踐，提出了“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”課程內(nèi)容設(shè)計方法，闡明了“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”課程思政設(shè)計思路。最后，結(jié)合“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”課程教學(xué)改革的實施過程和學(xué)生的反饋，總結(jié)了課程教學(xué)改革的實施效果。

［關(guān)鍵詞］ 材料學(xué)；教學(xué)改革；教學(xué)實踐；高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料

［中圖分類號］ G642.0［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2024）08-0052-04

引言

新時代高等教育“全員全程全方位育人”對教學(xué)和培養(yǎng)專業(yè)人才提出了更高的要求，致力于培養(yǎng)學(xué)生具備扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識、較強的實踐能力和解決復(fù)雜工程問題的能力［1-3］。傳統(tǒng)課堂中以“教”為主導(dǎo)的教學(xué)模式已不適應(yīng)現(xiàn)代教育對人才的要求，要逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴皩W(xué)”為主導(dǎo)的教學(xué)模式，將教師“講授了什么”轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生“學(xué)到了什么”。課堂教學(xué)改革可以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)學(xué)生對專業(yè)知識的興趣。課堂教學(xué)改革需要使教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式跟上時代的步伐，讓學(xué)生掌握基本理論知識的同時，能夠運用課程的基礎(chǔ)理論知識分析和解決復(fù)雜工程問題。

“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”是復(fù)合材料與工程專業(yè)的核心課程之一，主要教學(xué)內(nèi)容包括高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料的發(fā)展歷史、增強體、微觀結(jié)構(gòu)、制備工藝、性能特點、氧化與燒蝕、應(yīng)用領(lǐng)域等。教師要著重講述高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備工藝原理、力學(xué)性能強韌化、氧化機理與防氧化技術(shù)，為學(xué)生今后從事復(fù)合材料領(lǐng)域的科學(xué)研究和工程實踐工作奠定理論基礎(chǔ)。該課程涉及的材料學(xué)的知識體系龐雜，內(nèi)容豐富且實踐性強。傳統(tǒng)教學(xué)方式存在教師難講和學(xué)生難理解的問題［4-6］，為解決教師難講和學(xué)生難理解的問題，有效提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果，改進課程教學(xué)內(nèi)容并使之更好地服務(wù)于工程應(yīng)用，在教學(xué)中實現(xiàn)課堂教學(xué)與高溫材料實際工程應(yīng)用的深度融合，同時在課堂教學(xué)中有效融入思政教育，培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷和科學(xué)精神，就此，本文提出了“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”課程內(nèi)容設(shè)計方案并闡述了課程思政的融入方式。

一、“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”課程的教學(xué)問題剖析

（一）課程理論知識與工程實踐結(jié)合不緊密

傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式主要是理論知識的講授，與工程實踐結(jié)合不充分［7-8］。因此，需要積極采取措施解決教學(xué)中的問題，基于人才培養(yǎng)進行改革創(chuàng)新［9］。“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”課程講授的內(nèi)容主要包括高溫材料的基本概念、制備工藝、結(jié)構(gòu)特征、性能特點等。該課程的知識點與工程實際聯(lián)系緊密，許多知識點來源于工程實踐又服務(wù)于工程實踐。在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，課程中涉及的高溫材料的工藝過程、制備設(shè)備、高溫測試設(shè)備等學(xué)生很難見到。另外，教學(xué)內(nèi)容中涉及的復(fù)合材料合成原理及高溫反應(yīng)過程等內(nèi)容比較抽象，學(xué)生對課堂知識的理解僅僅停留在感性認識階段，難以建立對高溫材料的直觀感受。由此導(dǎo)致“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”課程教學(xué)中課堂理論知識與工程實踐結(jié)合不緊密，學(xué)生更注重學(xué)習(xí)高溫材料的基礎(chǔ)知識而忽略了深入理解高溫材料的工程應(yīng)用。

（二）課程教學(xué)內(nèi)容與思想政治教育的融合性不充分

“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”課程涉及的內(nèi)容多而雜，涉及了高溫、材料及復(fù)合的概念和理論，講授過程中如何將繁雜的知識點與思政教育融合是教學(xué)面臨的難點問題。在教學(xué)過程中，學(xué)生對高溫材料復(fù)雜的高溫反應(yīng)原理和煩瑣的高溫制備過程的理解存在困難，在學(xué)習(xí)過程中很難掌握課程的重點與難點，這就使得學(xué)生容易產(chǎn)生畏難情緒，對知識點的掌握感覺無從下手，更難以在學(xué)習(xí)課程的過程中體會知識點蘊含的思政點。

針對上述問題，為了提高“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”課程的教學(xué)效果，使學(xué)生牢固掌握高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料的基礎(chǔ)知識，能夠綜合運用課程知識有效解決復(fù)雜工程問題，在課程學(xué)習(xí)過程中潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)人文素養(yǎng)、社會責(zé)任感和家國情懷。本文探索了“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”課程的新型教學(xué)模式，在理論教學(xué)中將每個知識點與其涉及的相應(yīng)的實際工程問題相結(jié)合，在學(xué)生學(xué)習(xí)高溫材料基礎(chǔ)理論的過程中融入工程問題和工程案例，并在講解課程知識點之前，采用與之對應(yīng)的工程實例導(dǎo)入知識點，在教學(xué)全過程中綜合培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力并有效融入思政教育。

二、“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”課程新型教學(xué)模式的構(gòu)建

（一）“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”的課程內(nèi)容設(shè)計

“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”新型教學(xué)模式的教學(xué)內(nèi)容設(shè)定了四個教學(xué)板塊，分別為：工程理論闡述、工程應(yīng)用討論、工程前沿分析、工程樣件展示。在課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計中，處處融入工程問題，打破了傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計的結(jié)構(gòu)，將“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”課程的教學(xué)內(nèi)容按照理論、應(yīng)用、前沿和構(gòu)件進行了教學(xué)重構(gòu)，形成了四個板塊的教學(xué)內(nèi)容，四個板塊之間呈現(xiàn)層層遞進又相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系，如圖1所示。

通過板塊一和板塊四的結(jié)合，解決“學(xué)生看不見、摸不著課程涉及的高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”的問題，每個知識點的引入有效結(jié)合該知識點所涉及的工程問題。通過工程樣件展示，將多種形式和多種結(jié)構(gòu)的工程樣件帶入課堂中，使得學(xué)生能看得見、摸得著課堂所講述的高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料。通過板塊二和板塊三的結(jié)合，解決“學(xué)生不明白哪里用、如何用課程制備的高溫結(jié)構(gòu)材料”的問題。在此基礎(chǔ)上，在課堂中展開工程問題討論，針對課堂中講到的基礎(chǔ)知識和重點與難點，設(shè)計了如下系列問題：課堂講述的高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)在航天航空哪里應(yīng)用？應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)了什么問題？應(yīng)用問題與課堂講述的哪些知識點對應(yīng)？應(yīng)用問題的解決思路是什么？此解決思路是基于課堂上的什么理論？此解決思路可能的結(jié)果是什么？不同的工程樣件存在的問題的共性是什么？通過系列討論，提升了學(xué)生分析問題、解決問題的能力，拓展了學(xué)生的學(xué)習(xí)廣度。在課堂討論過程中，針對學(xué)生的個性化差異，以學(xué)生為教學(xué)的主體，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，使得專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容多元化與多面化。在教學(xué)過程中，可根據(jù)學(xué)生不同的學(xué)習(xí)狀態(tài)與學(xué)習(xí)需求，專注于高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料中某一類的專業(yè)內(nèi)容，或者專注于高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料的某幾個知識點的深入理解。

（二）“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”課程思政設(shè)計

在教學(xué)過程中，將“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”課程教學(xué)與思政教育深度融合，深入挖掘課程知識點中蘊含的思政元素，將專業(yè)知識教育與思政教育緊密結(jié)合。思政教育要緊扣立德樹人根本任務(wù)，堅持以學(xué)生為中心，將價值塑造、知識傳授和能力培養(yǎng)三者融為一體，育人與育才相結(jié)合。一方面，通過專業(yè)知識的講授，提高學(xué)生的專業(yè)知識水平，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣；另一方面，注重學(xué)生健全人格的養(yǎng)成，幫助學(xué)生塑造正確的世界觀、人生觀、價值觀，培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷和科學(xué)精神。

“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”課程思政教學(xué)與課程內(nèi)容的教學(xué)板塊相對應(yīng)，將思政教育理念融入課程教學(xué)板塊之中，使學(xué)生在學(xué)習(xí)板塊化的課程知識的同時，培養(yǎng)其勇于創(chuàng)新的精神。在第一教學(xué)板塊“工程理論闡述”中，在進行高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，通過視頻、圖片、動畫等多種教學(xué)手段介紹高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料在航天航空領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景，在理論教學(xué)中潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生樹立航空報國之志；在第二教學(xué)模塊“工程應(yīng)用討論”中，將課堂中講到的基礎(chǔ)知識及重點和難點與高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料的多種工程科研問題相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的科研興趣，在教學(xué)過程中融入科學(xué)思維和創(chuàng)新思維；在第三教學(xué)板塊“工程前沿分析”中，將材料科學(xué)領(lǐng)域的權(quán)威學(xué)術(shù)期刊論文的研究成果引入課堂，實現(xiàn)前沿科研成果對教學(xué)的反哺作用，在教學(xué)過程融入科研探索的創(chuàng)新精神和工匠精神；在第四教學(xué)板塊“工程樣件展示”中，向?qū)W生展示課程內(nèi)容所涉及的多種形式的高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料工程樣件，實現(xiàn)課程理論知識與工程問題的具象化，結(jié)合復(fù)合材料樣件的背景和應(yīng)用，加深學(xué)生對課堂理論知識與國家綜合實力的理解，在工程樣件的教學(xué)過程中融入家國情懷。

三、“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”課程新型教學(xué)模式的實施效果

在“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”課程中實施了新型教學(xué)模式之后，采用了多種形式來評價新型教學(xué)模式的實施效果。在開課之前，對該課程學(xué)生的學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)形式等方面進行問卷調(diào)查，及時收集學(xué)生反饋信息，了解學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)需求和對課程的期待，課程內(nèi)容設(shè)計要充分考慮學(xué)生的需求。在課程進行過程中，通過雨課堂問卷、課堂問題、收集學(xué)生手寫反饋等形式及時與學(xué)生溝通，了解學(xué)生對重要知識點的掌握情況，判斷學(xué)生對核心知識點的理解程度。針對學(xué)生的反饋，對每個知識點的引入方式、問題設(shè)定、討論設(shè)計等進行更新迭代，讓迭代的教學(xué)設(shè)計更符合學(xué)生需求。學(xué)生可在樂中學(xué)、思中學(xué)，取得更好的學(xué)習(xí)效果。在課程結(jié)束之后，對學(xué)生的成績分布情況進行數(shù)據(jù)分析，對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)效果進行問卷調(diào)查，收集學(xué)生對課程重點和難點的掌握情況、對課堂教學(xué)的建議、對課堂講授形式的看法及實際的課堂收獲，掌握學(xué)生對知識目標、能力目標和素養(yǎng)目標的達成情況。

通過問卷調(diào)查和學(xué)生的實時反饋，學(xué)生普遍認為“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”新型教學(xué)模式課程講解的思路清晰、深入淺出、生動形象。在新型教學(xué)模式中，學(xué)生學(xué)習(xí)氛圍活躍、討論熱烈、課堂參與度高。學(xué)生之間以及學(xué)生與教師之間的互動增進了學(xué)生之間以及學(xué)生和教師之間的交流，讓學(xué)生體會到了學(xué)習(xí)的樂趣。同時，學(xué)生反饋在課堂知識點的學(xué)習(xí)過程中，逐漸體會到了創(chuàng)新精神、科學(xué)精神、家國情懷。學(xué)生不僅收獲了知識，也獲得了素養(yǎng)的提升，尤其是學(xué)生普遍認識到了課堂教學(xué)內(nèi)容對工程問題的意義和價值，建立了良好的工程思維。在學(xué)生未來的職業(yè)選擇或繼續(xù)深造的過程中，課程所培養(yǎng)的工程問題思維方式將有助于學(xué)生盡快進入工作狀態(tài)或深造學(xué)習(xí)狀態(tài)。

結(jié)語

通過對“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”課程教學(xué)過程中存在的問題進行深入分析，結(jié)合課程特點和學(xué)生需求實施了新型教學(xué)模式改革，使得“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”課程的教學(xué)內(nèi)容更加豐富，課程知識點與工程實踐的結(jié)合更加緊密，課程思政的融入更加有效。在新型教學(xué)模式下，有效地提高了學(xué)生分析工程問題和解決復(fù)雜工程問題的能力，較好地實現(xiàn)了學(xué)生的知識目標、能力目標和素養(yǎng)目標，學(xué)習(xí)效果也得到了明顯的提升。在此基礎(chǔ)上，“高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料”課程的教學(xué)改革仍需與時俱進，不斷進行深化研究和迭代升級。

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Teaching Reform and Practice of High Temperature Thermalstructure Composite Materials Course

ZHANG Lei-lei， ZHANG Yu-lei， FU Qian-gang

（School of Materials Science and Engineering， Northwestern Polytechnical University， Xian， Shaanxi 710072， China）

Abstract： The implementation of teaching reform in college courses is an important part of higher education to achieve whole staff， whole process， all-round education. Taking High Temperature Thermalstructure Composite Materials as the research object， this paper expounds the problems existing in the course of High Temperature Thermalstructure Composite Materials. The first problem is that the connection between the theoretical knowledge and project practice is not close. The second problem is that the integration between the teaching content and thought politics is not enough. Focusing on the above-mentioned problems， we propose the design of teaching content of High Temperature Thermalstructure Composite Materials as well as the implementation method. The result of the teaching reform and practice is analyzed based on the implementation process of the teaching reform of High Temperature Thermalstructure Composite Materials and the response of students.

Key words： materials science; teaching reform; teaching practice; High Temperature Thermalstructure Composite Materials