《復(fù)合材料學(xué)》課程教學(xué)改革研究

《復(fù)合材料學(xué)》課程教學(xué)改革研究復(fù)合材料學(xué)是安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)針對(duì)材料科學(xué)與工程專業(yè)大三學(xué)生開設(shè)的一門專業(yè)必修課程。本課程是在學(xué)生學(xué)完高分子材料學(xué)、材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)等專業(yè)基礎(chǔ)課程之后而開設(shè)的，旨在拓寬學(xué)生的知識(shí)面，提高學(xué)生綜合知識(shí)的運(yùn)用以及解決實(shí)際問題的能力，為畢業(yè)后從事科研或其它相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。復(fù)合材料是由種或種以上物理化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì),經(jīng)人工組合而成的多相固體材料，它是材料學(xué)科中的一個(gè)重要的分支，也是當(dāng)今材料發(fā)展中極為活躍、極具生命力的部分。該課程的教學(xué)內(nèi)容包括緒論、復(fù)合材料基體、復(fù)合材料增強(qiáng)體、復(fù)合材料設(shè)計(jì)、復(fù)合材料成型與加工工藝以及無機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、有機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等各種不同類型的復(fù)合材料等。復(fù)合材料緒論部分重點(diǎn)介紹復(fù)合材料定義、組成、分類、發(fā)展及應(yīng)用近況；復(fù)合材料基體和增強(qiáng)體部分主要介紹各類基體和增強(qiáng)體材料的的性能特點(diǎn)、選擇依據(jù)及研究進(jìn)展；復(fù)合材料設(shè)計(jì)部分主要突出復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性，重點(diǎn)介紹復(fù)合材料的設(shè)計(jì)原理；復(fù)合材料成型與加工工藝主要介紹各種成型方法、特點(diǎn)和工藝流程；各種不同類型的復(fù)合材料重點(diǎn)介紹其性能及最新研究進(jìn)展。依據(jù)我校材料科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)際情況，本文對(duì)復(fù)合材料學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和教學(xué)評(píng)價(jià)體系個(gè)方面改革進(jìn)行闡述，以加深學(xué)生對(duì)復(fù)合材料的認(rèn)識(shí),提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)新性。教學(xué)內(nèi)容的改革與大學(xué)基礎(chǔ)理論課不同，專業(yè)課重在實(shí)踐應(yīng)用以提高專業(yè)能力，同時(shí)專業(yè)課還必須體現(xiàn)科學(xué)技術(shù)最新的發(fā)展趨勢，因此，作為大學(xué)專業(yè)課的課堂教學(xué)內(nèi)容必須力求保持與本學(xué)科技術(shù)前沿的發(fā)展同步更新，即要保持教材課本內(nèi)容的與時(shí)俱進(jìn)。目前，《復(fù)合材料學(xué)》課程可選擇的教材很多，如周祖福主編武漢理工大學(xué)出版社出版的復(fù)合材料學(xué)，王國榮主編哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社出版的復(fù)合材料概論等。這些教材的系統(tǒng)性較強(qiáng)，理論講解的過多，關(guān)于應(yīng)用研究進(jìn)展方面的知識(shí)更新較慢。因此，教師在選用教材時(shí)要注重對(duì)教材內(nèi)容的合并、精簡，及時(shí)將新知識(shí)、新理論和新技術(shù)補(bǔ)充進(jìn)去，同時(shí)，還要針對(duì)不同高校專業(yè)的研究領(lǐng)域、研究特色的不同，明確教學(xué)內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)。我校材料科學(xué)與工程專業(yè)在生物質(zhì)材料研究與開發(fā)方面有著深厚的基礎(chǔ)和自己的特色，因此，我們選用張以河主編的《復(fù)合材料學(xué)》，在課程教學(xué)中，偏重于對(duì)生物質(zhì)復(fù)合材料相關(guān)知識(shí)的講解，而對(duì)于金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料則作較少講解，僅僅為了拓寬學(xué)生知識(shí)面，讓學(xué)生有所了解。此外，除了對(duì)教材進(jìn)行整合、對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行及時(shí)更新外，在課堂教學(xué)內(nèi)容上還注重將教師自己科研工作的實(shí)際應(yīng)用案例、研究成果加入到課堂講授中。比如在介紹復(fù)合材料在治理環(huán)境中所起的作用時(shí)，我們引入了自己科研工作中利用造紙污泥固體廢棄物制備復(fù)合材料的案例，并附有相關(guān)研究產(chǎn)品。這樣既豐富了教學(xué)內(nèi)容，又提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)方式的改革目前，我國許多大學(xué)仍采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，即在教學(xué)過程中以課堂、教師和書本為中心，以教師主講灌輸為主。在這種教學(xué)方式下，課堂往往完全被教師主宰，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)不強(qiáng)、積極性不高，處于一種被動(dòng)的地位，學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性受到了極大的抑制，最終導(dǎo)致教學(xué)效果不明顯，達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)?！稄?fù)合材料學(xué)》課程教學(xué)方式的改革應(yīng)緊緊圍繞如何最大限度的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性而進(jìn)行。在復(fù)合材料學(xué)課程的教學(xué)過程中，結(jié)合我校材料科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)際，我們改革單向式滿堂灌的教學(xué)方式，在教學(xué)過程中適當(dāng)加入啟發(fā)式、案例教學(xué)、研討式的教學(xué)方式。教學(xué)過程中，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用前面學(xué)過的知識(shí)，積極引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和提出問題，激發(fā)創(chuàng)新思維。我們采用啟發(fā)式教學(xué)方式，以提出問題的形式進(jìn)行啟發(fā)，讓學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行思考，同時(shí)提倡讓學(xué)生通過查找資料尋找解決問題的方法。比如“舉出家庭中使用的復(fù)合材料例子，說明這些產(chǎn)品包含復(fù)合材料的理由。”我們留給學(xué)生的課后思考題。課余時(shí)間，我們鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好查找資料，了解各類復(fù)合材料應(yīng)用及研究現(xiàn)狀。這樣不僅能夠拓展學(xué)生的知識(shí)面，還能夠激發(fā)其對(duì)復(fù)合材料科研的興趣。教學(xué)過程中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，我們將案例教學(xué)引入課堂,通過案例分析讓學(xué)生在掌握相關(guān)基本知識(shí)的同時(shí)，提高學(xué)習(xí)興趣，理論聯(lián)系實(shí)際的能力以及觀察、分析和判斷問題的能力。比如在學(xué)習(xí)復(fù)合材料具有可設(shè)計(jì)性時(shí)，很多學(xué)生由于初次接觸此概念而感到困惑，為此我們列舉了風(fēng)力發(fā)電葉片、高壓材料氣瓶等具體實(shí)例。通過對(duì)這些產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)詳細(xì)剖析，使學(xué)生明白復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)完全可依據(jù)設(shè)計(jì)者的思想制造出來。再如，講解復(fù)合材料增強(qiáng)材料，介紹芳綸纖維時(shí)，引入“凱夫拉纖維防彈頭盔救了英國大兵一條命”的小故事來說明這種增強(qiáng)材料在軍事上的應(yīng)用，一方面加深了學(xué)生對(duì)復(fù)合材料的印象，另一方面也增強(qiáng)了課堂的趣味性。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容我們還增加了研討式的教學(xué)方式。在這部分教學(xué)中，一方面著重強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，教師與學(xué)生探討課程理論觀點(diǎn)以及相關(guān)科學(xué)問題，鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑，發(fā)表自己的見解；另一方面著重發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)科知識(shí)和問題的思考。以各類復(fù)合材料部分為例，這部分內(nèi)容主要介紹無機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、有機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、生物質(zhì)復(fù)合材料以及木塑復(fù)合材料，以往的教學(xué)中教師對(duì)每一類復(fù)合材料都會(huì)從該種復(fù)合材料的定義、發(fā)展、性能、應(yīng)用等一一進(jìn)行講解，這無疑是一個(gè)重復(fù)性的教學(xué)思維，使學(xué)生易于產(chǎn)生厭煩感。為了改變這種現(xiàn)狀，在教學(xué)過程中，我們采用研討式的教學(xué)方式，讓學(xué)生進(jìn)行分組討論準(zhǔn)備，并制作教學(xué)課件，在課堂上進(jìn)行研討。經(jīng)過學(xué)生之間，研討小組之間以及師生間的充分交流之后，教師最后梳理和總結(jié)大家的討論。該方法的運(yùn)用一方面能以更為全面和深刻的見解引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生，使學(xué)生的領(lǐng)悟更加深刻，另一方面又有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、查閱文獻(xiàn)能力，以及學(xué)生之間的團(tuán)隊(duì)合作精神。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)是知識(shí)與能力、理論與實(shí)際相結(jié)合的教學(xué)活動(dòng),是實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再認(rèn)識(shí)的過程。我校復(fù)合材料學(xué)課程共有課時(shí)的實(shí)驗(yàn)，為了讓學(xué)生在有限的課時(shí)內(nèi)加深對(duì)復(fù)合材料特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生動(dòng)手能力，以及分析問題和解決問題的能力，我們在遵循實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)相結(jié)合的原則上，精選實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，開展分組的綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。復(fù)合材料學(xué)實(shí)驗(yàn)主要包括復(fù)合材料的制備及其性能測試。復(fù)合材料的種類很多，其中主要有金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料無機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、有機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、生物質(zhì)復(fù)合材料等實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，學(xué)生先分組經(jīng)課堂討論，選物質(zhì)復(fù)合材料等實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，學(xué)生先分組經(jīng)課堂討論，選擇要制備的復(fù)合材料，然后設(shè)計(jì)和制定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案，經(jīng)教師審核后開展實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中所有實(shí)驗(yàn)所使用的試劑、材料、材料處理等均由學(xué)生自行準(zhǔn)備。這樣一方面促使學(xué)生能積極參與教學(xué)、相互合作，另一方面又給學(xué)生提供了一個(gè)練習(xí)、應(yīng)用和發(fā)揮能力的機(jī)會(huì)，使得學(xué)生解決問題的能力、團(tuán)隊(duì)合作的能力、應(yīng)變能力以及溝通能力等都得到了提高。教學(xué)評(píng)價(jià)體系的改革教學(xué)評(píng)價(jià)是檢驗(yàn)人才培養(yǎng)效果的有效形式，是調(diào)控人才培養(yǎng)過程和促進(jìn)大學(xué)生個(gè)性發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。以往對(duì)專業(yè)課多采用閉卷考試的方式進(jìn)行考核，對(duì)考試分?jǐn)?shù)過分倚重。但是，由于該門課程實(shí)踐性強(qiáng)，學(xué)生采取死記硬背的方法得到的分?jǐn)?shù)往往不能真實(shí)反映學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握情況。為了改變這種狀況，對(duì)《復(fù)合材料學(xué)》課程的考核我們試圖改變以考試為主的單一考核方法，采取多元化的教學(xué)評(píng)價(jià)方法。這種多元考核包括課程考試（ ）、課堂討論（ ）、課后作業(yè)（ ）、課程論文（ ）和課堂出勤（ ）。課程考試在考察學(xué)生理解知識(shí)的基礎(chǔ)上，更側(cè)重對(duì)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)能力的考察，因此考試內(nèi)容應(yīng)將基礎(chǔ)知識(shí)與實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維有機(jī)合理結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新欲望。在教學(xué)評(píng)價(jià)過程中，我們還關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)的過程，將學(xué)生的每一次討論、每一次作業(yè)以及課程論文的表現(xiàn)作為考察重點(diǎn)。通過這樣的評(píng)價(jià)方式，不僅能促進(jìn)學(xué)生專業(yè)知識(shí)的積累，還能避免出現(xiàn)投機(jī)取巧考前突擊