復合材料原理課程教學改革思路探討

金雙玲 張睿 金鳴林

摘 要：“復合材料原理”課程所涉及的理論和原理較多，學生普遍覺得這門課瑣碎枯燥，難以理解。該文針對復合材料原理課程教學的現狀，提出教師授課時理論聯系日常生活，或采用“類比法”講解概念，增強課堂教學的趣味性，才能更好地激發學生的學習興趣。另外，關注相關學術研究，引用相關案例或文獻資料完善教材內容，可提高教學內容的系統性。同時鼓勵學生參加科技創新項目，培養學生的綜合能力及創新能力，引導學生深刻理解教學內容及其相關應用。

關鍵詞：復合材料原理 教學改革 教學內容 興趣 創新

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）08（c）-0149-02

Reform and Exploration on the Principle of Composite Materials Teaching

Jin Shuangling Zhang Rui Jin Minglin

（School of Material Science and Engineering，Shanghai Institute of Technology，Shanghai，201418，China）

Abstract：Principle of composite materials is a course consisting of tedious theories and principles that make students feel difficult to understand.In the view of current situation of principle of composite materials teaching， several new measures for stimulating studentsinterests are put forward base on practical teaching experience.Teaching should link theory with practice and use analogy method to make class interesting.Moreover，analysis of literatures in the class can connect and perfect the contents in the textbook.And encourage students to join the science and technology innovation project can cultivate studentscomprehensive ability especially innovation ability and guide students to understand the teaching contents and the related applications.

Key words：Principle of composite materials；Teaching reformation；Teaching contents；Interests；Innovation

“復合材料原理”課程是復合材料專業的專業課，也是一門承接性很強的關鍵課程之一。主要講述復合材料的復合效應、界面理論及其復合規律所涉及的理論知識。由于該課程所涉及的理論和原理較多，在以往的教學中，學生在沒有感性認知下，普遍覺得這門課瑣碎枯燥，難以理解。筆者從近些年的教學實踐中深深體會到：教師要將課程講得生動，促進學生主動聽講，必須理論聯系實踐，增強課堂教學的趣味性，另外采用科研文獻輔助教學，完善教學內容，讓學生體會到專業基礎知識的重要性，鼓勵學生參加科技創新項目，不但能培養學生的綜合能力及創新能力，而且能更好地激發學生的學習興趣。

1 教學方法改革

1.1 由日常生活中的現象導入概念，擺脫“枯燥、灌輸式”授課

愛因斯坦說過：“只有興趣才是最好的教師”。學生對學習有無興趣和求知欲望，是能否進行積極思維的重要前提，要激起其興趣，興趣是點燃智慧的火花，是探索知識的動力。在教學中只有激發學生學習的興趣，才能充分調動其學習的主觀能動性。因此，教師應注意教學的趣味性[1-3]，以及教學內容和日常生活的聯系，能使學生在愉悅的氣氛中學習，喚起學生強烈的求知欲望。如筆者在介紹“復合材料”概念、組成及各組分作用時，由古代復合材料的介紹入題，墻壁和磚坯是以粘土作為基體材料，稻草作為增強體兼具功能體的一類復合材料，稻草除了具有增強作用，還由于其中空結構具有保溫隔熱作用，而漆器是以生漆為基體，將絲、麻作為增強體的一種復合材料。通過這樣形象而又貼近實際生活的介紹，使學生很容易在潛移默化下理解并掌握復合材料的基本組成及各組分作用。

1.2 “類比法”教學，促進學生對理論方法的理解

教材中關于某些概念比較抽象，學生較難理解。根據學生已有認知結構思維水平，采用“類比法”講解，逐步理解這些概念和相關內容。如講解增強體特性時，學生對“比表面積”這一概念及其影響因素很難理解，可將一顆石頭破碎前后作比較，破碎后小碎石的表面積高于破碎前的整顆石頭，所以石頭破碎后比表面積增大；而同樣重量的一顆石頭，如果石頭表面的孔洞越多，外表面積越大，則這顆石頭的比較面積也越大。而對于纖維增強體來說，纖維的直徑越小，其比表面積越大，并且通過表面刻蝕處理后，纖維表面孔洞增多，比表面積也會增大，從而有利于纖維與樹脂基體的機械結合。通過這樣的情景類比聯想，學生很容易理解并掌握這些概念。

1.3 引用案例或科研論文資料，完善教學內容

對于教材中某些內容的涉及比較單一，理論性較強，學生覺得比較抽象，很難聯系具體理論的應用情景。教學內容不能僅僅拘泥于書本知識，應當關注相關學術研究，針對教學內容引用相關方面的案例或文獻資料進行具體深入。比如講解復合材料體系的界面表征方法、界面結合類型及界面反應等內容時，針對界面的反應結合類型，可以對一篇或幾篇文獻進行講解，根據文獻上相關研究，從研究背景出發，經過實驗設計，再到界面的表征方法，如所用到的SEM觀察及相應元素分析、XRD分析等，確定界面的反應厚度及反應產物，計算相應的界面反應動力學參數等。經過這樣文獻或案例講解可以幫助學生系統的去理解所學的內容及其實際應用意義。通過文獻的學習可以在很大程度上彌補教材內容的不足，可以讓學生獲得更多的專業基礎知識，使學生可以直觀理解，并意識到專業基礎課的重要作用。

2 教學手段改革—科學訓練與教學融合

筆者所在學校非常重視大學生的科研培訓，目前有上海市和校級大學生科技創新計劃等針對本科生的科研訓練項目。在這些科技創新計劃里所開展的科研項目一般由學生團隊在導師的指導下進行選題，設計和實施實驗，進行數據分析和撰寫總結報告。在參加科技創新計劃時，學生能夠把所學的知識和技術應用于科研項目的研究，而且可以根據項目的需要，學習和掌握新的復合材料研究手段[4，5]。通過體驗研究過程，學生有望獲得靈活應用所學知識、自主攝取新知識、分析和解決問題的能力。教師圍繞自己的科研方向，讓學生選題開展自己的項目，根據課題研究內容，學生可以獨立發表專利或科研論文。例如筆者所在課題組從事C/C復合材料的研究，以及石墨、石墨烯作為填料的炭基或聚合物基導熱復合材料的研究。學生通過在項目研究時對所遇到問題的解決，一方面促進了學生對所學課本內容的理解與強化；另一方面使學生主動地查找書本教學外的文獻研究知識。例如導熱復合材料中各組分的導熱系數與復合材料導熱系數之間的關系，可以在實驗結果的基礎上建立數學模型，并通過數學模型進一步預測復合材料的導熱系數并經實驗驗證。通過這樣的訓練，學生對復合材料原理中復合材料的組成計算、導熱系數計算以及模型化方法都有深刻理解，并了解了教學內容對實際應用的重要性。

3 結語

上述教學改革方法在“復合材料原理”課程中的應用，我院的復合材料原理課程的教學效果得到明顯改善，學生的學習興趣明顯增加，對學習內容掌握深度明顯加強。但是復合材料基礎課程的本科教學及其改革是一個新興事物，任務艱巨而復雜，這就要求教師在教學過程中依據科學技術的發展，堅持以學生為主體，認真思索，不斷探索新的教學方法，更新知識結構，改進教學內容，改革教學方法和手段，為培養創新型和復合型人才奠定基礎。

參考文獻

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