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［摘要］
復合材料結構與性能是針對復合材料與工程專業大四學生開設的一門專業必修課，其內容涉及樹脂基體、增強材料、增強材料的鋪層和復合材料的夾層結構等多個方面，是一門理論聯系實踐應用、基礎知識和科學發展前沿并行的課程。我們從充分利用信息技術、理論聯系實際、啟發式教學和考試方式多元化等多方面進行了課程改革和實踐，以提高學生的學習興趣和創新能力。
［關鍵詞］
課程改革；課程實踐；啟發式；教育
復合材料結構與性能是本校針對復合材料與工程專業大四學生開設的一門專業必修課程。本課程是在學生學完了材料學概論、樹脂基復合材料、復合材料工程實驗等專業課程之后，為進一步拓寬學生的專業知識面、培養學生綜合知識的運用能力而開設的，目的是培養其在復合材料原材料的選擇、改性、結構設計方面綜合運用知識解決實際問題的能力。復合材料結構與性能的教學內容包括復合材料概述、樹脂基體材料結構與性能、高性能增強材料、增強材料鋪層結構與性能及復合材料夾層結構等。復合材料概述部分重點介紹復合材料結構所包含的三個結構層次和復合材料的發展及應用近況；樹脂基體材料部分主要介紹聚合物分子結構對性能的影響及基體材料的最新研究進展，讓同學們通過學習掌握分子結構設計原理，初步具備從性能角度出發篩選合成原料的能力；增強材料鋪層結構與性能和復合材料夾層結構部分突出復合材料結構的可設計性，根據復合材料結構件的受力情況，介紹增強材料鋪設方式設計和夾芯材料選擇的理論依據。不同于大學基礎理論課，大學專業課的課堂教學內容必須緊跟本學科技術的發展。課堂教學中，教師在介紹完基礎理論知識后，一定要配合實際的生產應用案例對其進行應用說明，這樣有利于學生理解和掌握此知識點，并能通過實際的應用案例理解單純追求某一性能指標是沒有意義的，實際應用過程中應考慮工藝性能、應用性能、節能環保等綜合因素。該課程為新開課，在教學內容、教學素材、教學方法等方面還需要進一步完善和改革，以適應復合材料現代科學技術的飛速發展。
一、充分利用信息化資源，豐富教學內容
在教學過程中，我們充分利用信息化資源、信息化技術來輔助教學，豐富教學內容，利用多媒體技術進行高密度的知識傳授，增大教學信息量，并借助圖片、動畫、視頻等媒介，增強學生的理解力，加深他們的記憶。［1］我們在傳統的PPT中加入實物圖片、工藝圖片、三維設計動畫、復合材料生產視頻等，以豐富教學內容，把學生關心的一些復合材料應用領域的相關知識（復合材料原料、工藝及應用等）直接向學生演示出來，從而與文字講義相呼應，給相對枯燥的教學注入興趣和活力。多媒體教學（如制作動畫、錄像、圖片和三維模型等）將原本抽象的、不易理解的復合材料多相結構生動、形象地展現出現，便于學生理解和記憶，加深對復合材料結構的理解，深層次理解復合材料結構對性能的影響。我們在查閱大量國內外文獻的基礎上，編寫了適合本課程教學特點的電子課件，并根據需要采用大量生動、形象的工藝流程圖介紹復合材料的生產工藝，以實物圖片介紹復合材料的應用領域，采用動畫、視頻的形式介紹復合材料不同層次的結構及結構設計對性能的影響。對于較難理解的章節，采用模型或模擬輔助教學可以提高教學效果。為了讓學生較好地了解復合材料領域的發展，教師需要密切關注該行業國內外的發展動向，及時查閱相關的文獻資料，獲取與國際接軌的最新知識、先進教材和信息。教師需要適時地參加國內外復合材料展覽會，對國內外參展公司的展品、設備和技術圖片進行拍照、錄像并整理，將其融入課程內容；還可以參加復合材料相關的學術研討會，密切關注復合材料領域的新技術、新工藝的發展和應用，及時更新本課程的教學內容。
二、授課內容注重理論與實踐相結合
復合材料結構與性能是一門實用性較強的課程，單純以文字的形式介紹復合材料結構與性能，特別是復合材料的夾層結構，很難介紹清楚，學生也很難想象，難以理解。因此，教學中一定要理論聯系實踐，以案例的形式講授知識，如以風力發電機葉片、雷達罩、飛機機翼的結構為例，分別介紹其選材、結構，并解釋原材料選擇原因、結構設計的原理、性能特點、國內外的技術差距等。作為教師，將自己科研工作的實際應用案例加入課程講授，理論聯系實際，豐富課程內容的實用性，是非常必要的。不同高校復合材料專業的研究領域、研究特色不同，有的高校側重于增強材料的研究與開發（如東華大學），有的高校重點研究復合材料結構件的設計制造（如武漢理工大學），而本校復合材料專業側重于高性能樹脂基體材料的研究與開發。在本課程的講授過程中，我們將本校樹脂基體方面取得的研究成果按相應類別穿插在課程內容中，如將耐腐蝕的乙烯基酯樹脂、高殘炭酚醛、脂環族環氧樹脂、高性能芳炔樹脂、高性能透波樹脂等內容加入課程，分析其結構與性能特點。我校在復合材料增強材料、增強材料的鋪設方式、復合材料結構的設計方面開展的研究工作較少，如果要想在這幾章內容的教學中聯系實踐，教師需要做很多資料收集工作，特別是針對增強材料鋪設方式和夾層結構部分，需要到相應的研究單位、生產單位進行調研，制作相應圖片、三維模型、動畫及視頻，以豐富教學內容，便于學生理解。［2］
三、改進授課方式，采用啟發式教學，讓學生根據自己的興趣點進行自主學習
復合材料結構與性能是復合材料專業大四學生的專業必修課，他們在此之前已經學完了大部分的專業課程，已基本掌握了復合材料的專業知識。本課程的目的是進一步拓寬學生的知識面，培養學生的創新思維，實現與畢業課題研究、社會工作的銜接。因此，教學中應該改變以往的“老師講、學生記”的方式，鼓勵學生運用前面學過的專業知識去思考，激發創新思維，從中獲得運用知識解決問題的成就感。教師可以提出現在行業中的難題，讓同學們通過查找資料尋找解決方法，發揮大學生精力旺盛、創新性強的特點。［3－4］這也對教師提出了要求：要緊跟本學科的發展，與復合材料相關企業建立密切聯系，了解本專業新型的原材料、成型技術、成型設備及新型制品結構。在復合材料概述中介紹新型的復合材料時，同學們對“自修復復合材料”非常感興趣，但課上僅僅介紹了“自修復復合材料”的設計原理和性能特點及其在航天領域中的應用前景，教學中若能夠以實物圖片展示此材料的使用案例，以錄像展示生產工藝過程，并提出應用過程中有待解決的問題，則可以更生動、具體地體現該材料的結構與性能的關系。我們采用了啟發式教學方法，建立教師和學生間雙向互動的課堂氣氛。教師采用提問的方式啟發和調動學生的主觀能動性，讓學生對問題進行思考；當堂課不能解決的問題，則要求學生課后查找資料，以小論文的形式提交解決方案；鼓勵學生探索科學前沿，激發學生對科學研究的興趣。比如我們給學生留的課后作業為“你認為最有發展前景的復合材料是哪種類型？解釋其原因”和“熱固性樹脂復合材料和熱塑性樹脂基復合材料的優缺點及其發展趨勢”。課余時間，學生們根據自己的興趣愛好去查找相關的資料，了解該類復合材料的結構、性能、應用及發展情況。這樣不僅能夠拓展學生的知識面，還能夠激發其對復合材料科研的興趣。［5－6］
四、考核方式多元化，培養學生思考問題、解決問題的能力
復合材料專業課程大多采用閉卷考試的方式進行考核，考試形式重于內容，考試分數重于能力，平時認真聽課、認真思考的同學考試的分數倒不一定比背講義、背課后題的同學高，這樣打擊了應用能力較強的同學的學習積極性，也與本課程的培養方案相悖。復合材料結構與性能是大四上半學期的專業必修課，是理論與實踐相結合的一門課，旨在引導學生運用所學知識發現實際生產中的問題并解決問題，傳統的靠知識點記憶的考核方式顯然已不適用于本課程，課程改革也應在考核方法上有所體現。根據知識點的不同，本課程宜采用多元化的方式對學生進行考核。重要的概念、原理、工藝、聚合物結構及性能等要求學生掌握的知識點可采用閉卷考試，而不同類型復合材料的性能特點、發展及應用方面的知識是動態發展的，可以采用開卷考試的方式。這樣學生可以在課下查閱大量的文獻資料，詳細了解復合材料的發展趨勢，激發學習興趣，拓展專業知識面。對于綜合知識的運用，即從選擇原材料、成型工藝選擇、增強材料的鋪設方式、夾層結構設計等方面設計某復合材料結構件，則采用小論文的形式考核，如設計輕質高強的工字梁結構。多元化的考核方式可以使學生成為學習的主體，有利于調動學生的積極性，并培養學生綜合運用知識的能力。我們通過教學題材的更新、教學內容的多樣化、教學方法和考核方式的改革，力爭從教師講授向學生在老師的啟發下自主學習的模式轉變，從而達到提高學生學習主動性、激發學生創新性的目的。課程改革和創新需要在實際教學過程中摸索，我們將結合復合材料新技術的發展，繼續探索復合材料結構與性能教學新模式。
作者：宋寧 侯銳鋼 周權 陳麒 王帆 方俊 倪禮忠 單位：華東理工大學材料科學與工程學院特種功能高分子材料及相關技術教育部重點實驗室
參考文獻：
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