《复合材料学》课程教学改革研究

《复合材料学》课程教学改革研究复合材料学是安徽农业大学针对材料科学与工程专业大三学生开设的一门专业必修课程。本课程是在学生学完高分子材料学、材料科学与工程基础等专业基础课程之后而开设的，旨在拓宽学生的知识面，提高学生综合知识的运用以及解决实际问题的能力，为毕业后从事科研或其它相关工作打下坚实基础。复合材料是由种或种以上物理化学性质不同的物质,经人工组合而成的多相固体材料，它是材料学科中的一个重要的分支，也是当今材料发展中极为活跃、极具生命力的部分。该课程的教学内容包括绪论、复合材料基体、复合材料增强体、复合材料设计、复合材料成型与加工工艺以及无机纤维增强复合材料、有机纤维增强复合材料等各种不同类型的复合材料等。复合材料绪论部分重点介绍复合材料定义、组成、分类、发展及应用近况；复合材料基体和增强体部分主要介绍各类基体和增强体材料的的性能特点、选择依据及研究进展；复合材料设计部分主要突出复合材料的可设计性，重点介绍复合材料的设计原理；复合材料成型与加工工艺主要介绍各种成型方法、特点和工艺流程；各种不同类型的复合材料重点介绍其性能及最新研究进展。依据我校材料科学与工程专业的实际情况，本文对复合材料学课程的教学内容、教学方式、实验教学和教学评价体系个方面改革进行阐述，以加深学生对复合材料的认识,提高学生学习的积极性、主动性和创新性。教学内容的改革与大学基础理论课不同，专业课重在实践应用以提高专业能力，同时专业课还必须体现科学技术最新的发展趋势，因此，作为大学专业课的课堂教学内容必须力求保持与本学科技术前沿的发展同步更新，即要保持教材课本内容的与时俱进。目前，《复合材料学》课程可选择的教材很多，如周祖福主编武汉理工大学出版社出版的复合材料学，王国荣主编哈尔滨工业大学出版社出版的复合材料概论等。这些教材的系统性较强，理论讲解的过多，关于应用研究进展方面的知识更新较慢。因此，教师在选用教材时要注重对教材内容的合并、精简，及时将新知识、新理论和新技术补充进去，同时，还要针对不同高校专业的研究领域、研究特色的不同，明确教学内容的侧重点。我校材料科学与工程专业在生物质材料研究与开发方面有着深厚的基础和自己的特色，因此，我们选用张以河主编的《复合材料学》，在课程教学中，偏重于对生物质复合材料相关知识的讲解，而对于金属基复合材料和陶瓷基复合材料则作较少讲解，仅仅为了拓宽学生知识面，让学生有所了解。此外，除了对教材进行整合、对课堂教学内容进行及时更新外，在课堂教学内容上还注重将教师自己科研工作的实际应用案例、研究成果加入到课堂讲授中。比如在介绍复合材料在治理环境中所起的作用时，我们引入了自己科研工作中利用造纸污泥固体废弃物制备复合材料的案例，并附有相关研究产品。这样既丰富了教学内容，又提高了学生的学习兴趣。教学方式的改革目前，我国许多大学仍采用传统的教学方式，即在教学过程中以课堂、教师和书本为中心，以教师主讲灌输为主。在这种教学方式下，课堂往往完全被教师主宰，学生主动学习的意识不强、积极性不高，处于一种被动的地位，学生的主观能动性和创造性受到了极大的抑制，最终导致教学效果不明显，达不到预期的教学目标。《复合材料学》课程教学方式的改革应紧紧围绕如何最大限度的提高学生的学习热情，提高教学质量，培养学生的创造性而进行。在复合材料学课程的教学过程中，结合我校材料科学与工程专业的实际，我们改革单向式满堂灌的教学方式，在教学过程中适当加入启发式、案例教学、研讨式的教学方式。教学过程中，鼓励学生运用前面学过的知识，积极引导学生发现问题和提出问题，激发创新思维。我们采用启发式教学方式，以提出问题的形式进行启发，让学生对问题进行思考，同时提倡让学生通过查找资料寻找解决问题的方法。比如“举出家庭中使用的复合材料例子，说明这些产品包含复合材料的理由。”我们留给学生的课后思考题。课余时间，我们鼓励学生根据自己的兴趣爱好查找资料，了解各类复合材料应用及研究现状。这样不仅能够拓展学生的知识面，还能够激发其对复合材料科研的兴趣。教学过程中，根据教学内容，我们将案例教学引入课堂,通过案例分析让学生在掌握相关基本知识的同时，提高学习兴趣，理论联系实际的能力以及观察、分析和判断问题的能力。比如在学习复合材料具有可设计性时，很多学生由于初次接触此概念而感到困惑，为此我们列举了风力发电叶片、高压材料气瓶等具体实例。通过对这些产品内部结构详细剖析，使学生明白复合材料的结构完全可依据设计者的思想制造出来。再如，讲解复合材料增强材料，介绍芳纶纤维时，引入“凯夫拉纤维防弹头盔救了英国大兵一条命”的小故事来说明这种增强材料在军事上的应用，一方面加深了学生对复合材料的印象，另一方面也增强了课堂的趣味性。根据教学内容我们还增加了研讨式的教学方式。在这部分教学中，一方面着重强调学生的学习主体地位，教师与学生探讨课程理论观点以及相关科学问题，鼓励学生大胆质疑，发表自己的见解；另一方面着重发挥教师的主导作用，调动学生的学习兴趣，激发学生对学科知识和问题的思考。以各类复合材料部分为例，这部分内容主要介绍无机纤维增强复合材料、有机纤维增强复合材料、生物质复合材料以及木塑复合材料，以往的教学中教师对每一类复合材料都会从该种复合材料的定义、发展、性能、应用等一一进行讲解，这无疑是一个重复性的教学思维，使学生易于产生厌烦感。为了改变这种现状，在教学过程中，我们采用研讨式的教学方式，让学生进行分组讨论准备，并制作教学课件，在课堂上进行研讨。经过学生之间，研讨小组之间以及师生间的充分交流之后，教师最后梳理和总结大家的讨论。该方法的运用一方面能以更为全面和深刻的见解引导和启发学生，使学生的领悟更加深刻，另一方面又有利于培养学生的自主学习能力、查阅文献能力，以及学生之间的团队合作精神。

实验教学的改革实验教学是知识与能力、理论与实际相结合的教学活动,是实践、认识、再认识的过程。我校复合材料学课程共有课时的实验，为了让学生在有限的课时内加深对复合材料特点的认识，提高学生动手能力，以及分析问题和解决问题的能力，我们在遵循实验教学与理论教学相结合的原则上，精选实验教学内容，开展分组的综合性和设计性实验。复合材料学实验主要包括复合材料的制备及其性能测试。复合材料的种类很多，其中主要有金属基复合材料、陶瓷基复合材料无机纤维增强复合材料、有机纤维增强复合材料、生物质复合材料等实验开始时，学生先分组经课堂讨论，选物质复合材料等实验开始时，学生先分组经课堂讨论，选择要制备的复合材料，然后设计和制定相应的实验方案，经教师审核后开展实验。实验过程中所有实验所使用的试剂、材料、材料处理等均由学生自行准备。这样一方面促使学生能积极参与教学、相互合作，另一方面又给学生提供了一个练习、应用和发挥能力的机会，使得学生解决问题的能力、团队合作的能力、应变能力以及沟通能力等都得到了提高。教学评价体系的改革教学评价是检验人才培养效果的有效形式，是调控人才培养过程和促进大学生个性发展的重要环节。以往对专业课多采用闭卷考试的方式进行考核，对考试分数过分倚重。但是，由于该门课程实践性强，学生采取死记硬背的方法得到的分数往往不能真实反映学生对所学知识的掌握情况。为了改变这种状况，对《复合材料学》课程的考核我们试图改变以考试为主的单一考核方法，采取多元化的教学评价方法。这种多元考核包括课程考试（ ）、课堂讨论（ ）、课后作业（ ）、课程论文（ ）和课堂出勤（ ）。课程考试在考察学生理解知识的基础上，更侧重对学生运用知识能力的考察，因此考试内容应将基础知识与实践能力和创新思维有机合理结合，激发学生的创新意识和创新欲望。在教学评价过程中，我们还关注学生学习的过程，将学生的每一次讨论、每一次作业以及课程论文的表现作为考察重点。通过这样的评价方式，不仅能促进学生专业知识的积累，还能避免出现投机取巧考前突击