《復合材料學》課程教學改革研究

《復合材料學》課程教學改革研究復合材料學是安徽農(nóng)業(yè)大學針對材料科學與工程專業(yè)大三學生開設的一門專業(yè)必修課程。本課程是在學生學完高分子材料學、材料科學與工程基礎等專業(yè)基礎課程之后而開設的，旨在拓寬學生的知識面，提高學生綜合知識的運用以及解決實際問題的能力，為畢業(yè)后從事科研或其它相關工作打下堅實基礎。復合材料是由種或種以上物理化學性質不同的物質,經(jīng)人工組合而成的多相固體材料，它是材料學科中的一個重要的分支，也是當今材料發(fā)展中極為活躍、極具生命力的部分。該課程的教學內容包括緒論、復合材料基體、復合材料增強體、復合材料設計、復合材料成型與加工工藝以及無機纖維增強復合材料、有機纖維增強復合材料等各種不同類型的復合材料等。復合材料緒論部分重點介紹復合材料定義、組成、分類、發(fā)展及應用近況；復合材料基體和增強體部分主要介紹各類基體和增強體材料的的性能特點、選擇依據(jù)及研究進展；復合材料設計部分主要突出復合材料的可設計性，重點介紹復合材料的設計原理；復合材料成型與加工工藝主要介紹各種成型方法、特點和工藝流程；各種不同類型的復合材料重點介紹其性能及最新研究進展。依據(jù)我校材料科學與工程專業(yè)的實際情況，本文對復合材料學課程的教學內容、教學方式、實驗教學和教學評價體系個方面改革進行闡述，以加深學生對復合材料的認識,提高學生學習的積極性、主動性和創(chuàng)新性。教學內容的改革與大學基礎理論課不同，專業(yè)課重在實踐應用以提高專業(yè)能力，同時專業(yè)課還必須體現(xiàn)科學技術最新的發(fā)展趨勢，因此，作為大學專業(yè)課的課堂教學內容必須力求保持與本學科技術前沿的發(fā)展同步更新，即要保持教材課本內容的與時俱進。目前，《復合材料學》課程可選擇的教材很多，如周祖福主編武漢理工大學出版社出版的復合材料學，王國榮主編哈爾濱工業(yè)大學出版社出版的復合材料概論等。這些教材的系統(tǒng)性較強，理論講解的過多，關于應用研究進展方面的知識更新較慢。因此，教師在選用教材時要注重對教材內容的合并、精簡，及時將新知識、新理論和新技術補充進去，同時，還要針對不同高校專業(yè)的研究領域、研究特色的不同，明確教學內容的側重點。我校材料科學與工程專業(yè)在生物質材料研究與開發(fā)方面有著深厚的基礎和自己的特色，因此，我們選用張以河主編的《復合材料學》，在課程教學中，偏重于對生物質復合材料相關知識的講解，而對于金屬基復合材料和陶瓷基復合材料則作較少講解，僅僅為了拓寬學生知識面，讓學生有所了解。此外，除了對教材進行整合、對課堂教學內容進行及時更新外，在課堂教學內容上還注重將教師自己科研工作的實際應用案例、研究成果加入到課堂講授中。比如在介紹復合材料在治理環(huán)境中所起的作用時，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合材料的案例，并附有相關研究產(chǎn)品。這樣既豐富了教學內容，又提高了學生的學習興趣。教學方式的改革目前，我國許多大學仍采用傳統(tǒng)的教學方式，即在教學過程中以課堂、教師和書本為中心，以教師主講灌輸為主。在這種教學方式下，課堂往往完全被教師主宰，學生主動學習的意識不強、積極性不高，處于一種被動的地位，學生的主觀能動性和創(chuàng)造性受到了極大的抑制，最終導致教學效果不明顯，達不到預期的教學目標?！稄秃喜牧蠈W》課程教學方式的改革應緊緊圍繞如何最大限度的提高學生的學習熱情，提高教學質量，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性而進行。在復合材料學課程的教學過程中，結合我校材料科學與工程專業(yè)的實際，我們改革單向式滿堂灌的教學方式，在教學過程中適當加入啟發(fā)式、案例教學、研討式的教學方式。教學過程中，鼓勵學生運用前面學過的知識，積極引導學生發(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)式教學方式，以提出問題的形式進行啟發(fā)，讓學生對問題進行思考，同時提倡讓學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合材料例子，說明這些產(chǎn)品包含復合材料的理由。”我們留給學生的課后思考題。課余時間，我們鼓勵學生根據(jù)自己的興趣愛好查找資料，了解各類復合材料應用及研究現(xiàn)狀。這樣不僅能夠拓展學生的知識面，還能夠激發(fā)其對復合材料科研的興趣。教學過程中，根據(jù)教學內容，我們將案例教學引入課堂,通過案例分析讓學生在掌握相關基本知識的同時，提高學習興趣，理論聯(lián)系實際的能力以及觀察、分析和判斷問題的能力。比如在學習復合材料具有可設計性時，很多學生由于初次接觸此概念而感到困惑，為此我們列舉了風力發(fā)電葉片、高壓材料氣瓶等具體實例。通過對這些產(chǎn)品內部結構詳細剖析，使學生明白復合材料的結構完全可依據(jù)設計者的思想制造出來。再如，講解復合材料增強材料，介紹芳綸纖維時，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材料在軍事上的應用，一方面加深了學生對復合材料的印象，另一方面也增強了課堂的趣味性。根據(jù)教學內容我們還增加了研討式的教學方式。在這部分教學中，一方面著重強調學生的學習主體地位，教師與學生探討課程理論觀點以及相關科學問題，鼓勵學生大膽質疑，發(fā)表自己的見解；另一方面著重發(fā)揮教師的主導作用，調動學生的學習興趣，激發(fā)學生對學科知識和問題的思考。以各類復合材料部分為例，這部分內容主要介紹無機纖維增強復合材料、有機纖維增強復合材料、生物質復合材料以及木塑復合材料，以往的教學中教師對每一類復合材料都會從該種復合材料的定義、發(fā)展、性能、應用等一一進行講解，這無疑是一個重復性的教學思維，使學生易于產(chǎn)生厭煩感。為了改變這種現(xiàn)狀，在教學過程中，我們采用研討式的教學方式，讓學生進行分組討論準備，并制作教學課件，在課堂上進行研討。經(jīng)過學生之間，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大家的討論。該方法的運用一方面能以更為全面和深刻的見解引導和啟發(fā)學生，使學生的領悟更加深刻，另一方面又有利于培養(yǎng)學生的自主學習能力、查閱文獻能力，以及學生之間的團隊合作精神。

實驗教學的改革實驗教學是知識與能力、理論與實際相結合的教學活動,是實踐、認識、再認識的過程。我校復合材料學課程共有課時的實驗，為了讓學生在有限的課時內加深對復合材料特點的認識，提高學生動手能力，以及分析問題和解決問題的能力，我們在遵循實驗教學與理論教學相結合的原則上，精選實驗教學內容，開展分組的綜合性和設計性實驗。復合材料學實驗主要包括復合材料的制備及其性能測試。復合材料的種類很多，其中主要有金屬基復合材料、陶瓷基復合材料無機纖維增強復合材料、有機纖維增強復合材料、生物質復合材料等實驗開始時，學生先分組經(jīng)課堂討論，選物質復合材料等實驗開始時，學生先分組經(jīng)課堂討論，選擇要制備的復合材料，然后設計和制定相應的實驗方案，經(jīng)教師審核后開展實驗。實驗過程中所有實驗所使用的試劑、材料、材料處理等均由學生自行準備。這樣一方面促使學生能積極參與教學、相互合作，另一方面又給學生提供了一個練習、應用和發(fā)揮能力的機會，使得學生解決問題的能力、團隊合作的能力、應變能力以及溝通能力等都得到了提高。教學評價體系的改革教學評價是檢驗人才培養(yǎng)效果的有效形式，是調控人才培養(yǎng)過程和促進大學生個性發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。以往對專業(yè)課多采用閉卷考試的方式進行考核，對考試分數(shù)過分倚重。但是，由于該門課程實踐性強，學生采取死記硬背的方法得到的分數(shù)往往不能真實反映學生對所學知識的掌握情況。為了改變這種狀況，對《復合材料學》課程的考核我們試圖改變以考試為主的單一考核方法，采取多元化的教學評價方法。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（ ）。課程考試在考察學生理解知識的基礎上，更側重對學生運用知識能力的考察，因此考試內容應將基礎知識與實踐能力和創(chuàng)新思維有機合理結合，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新欲望。在教學評價過程中，我們還關注學生學習的過程，將學生的每一次討論、每一次作業(yè)以及課程論文的表現(xiàn)作為考察重點。通過這樣的評價方式，不僅能促進學生專業(yè)知識的積累，還能避免出現(xiàn)投機取巧考前突擊