《復(fù)合材料加工工藝與設(shè)備》教學(xué)改革探索

李瑞紅　張邦文

摘要：根據(jù)復(fù)合材料與工程專業(yè)的特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段與方法、課程考核方式等方面對(duì)《復(fù)合材料加工工藝與設(shè)備》課程進(jìn)行了改革。結(jié)果表明，這種教學(xué)改革提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，取得了很好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料加工工藝與設(shè)備；教學(xué)方法；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）49-0140-02

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，復(fù)合材料有了突破性的發(fā)展。就目前的發(fā)展態(tài)勢(shì)來(lái)看，復(fù)合材料已經(jīng)成為高端領(lǐng)域發(fā)展（如航空航天技術(shù)、國(guó)防軍工等）的必不可少的高新技術(shù)材料，如神州飛船的返回艙，其主承力機(jī)構(gòu)就是由復(fù)合材料制成，再比如，生物基低密度SMC制備的氣缸蓋比傳統(tǒng)SMC成型的氣缸蓋質(zhì)量輕35%，這對(duì)發(fā)展新能源汽車是非常有前景的。這些高科技成果的頻繁出現(xiàn)，也標(biāo)志著我國(guó)的復(fù)合材料發(fā)展技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。隨著近年來(lái)碳纖維及其復(fù)合材料、多尺度復(fù)合材料、生物復(fù)合材料的出現(xiàn)和發(fā)展，使得復(fù)合材料在交通、建筑等領(lǐng)域得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，也帶動(dòng)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，形成了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。復(fù)合材料在新世紀(jì)的發(fā)展更是舉世矚目，尤其是亞洲乃至中國(guó)的市場(chǎng)增長(zhǎng)更快。國(guó)務(wù)院頒發(fā)的《節(jié)能與新能源汽車發(fā)展規(guī)劃》規(guī)定，到2020年中國(guó)乘用車新車平均油耗要降到百公里五升的水平。這個(gè)規(guī)定就要求汽車的生產(chǎn)必須實(shí)現(xiàn)輕量化，而碳纖維復(fù)合材料、熱塑性增強(qiáng)塑料、FRP以及鎂鋁等輕金屬都成為了首選輕質(zhì)材料。近年來(lái)，復(fù)合材料又向著高性能、低成本發(fā)展，基體材料也向著功能性、強(qiáng)韌性和工藝優(yōu)異等方向研發(fā)和應(yīng)用發(fā)展，并且隨著材料、結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)理念逐步深入，使得我國(guó)復(fù)合材料的制備及生產(chǎn)工藝水平不斷進(jìn)步，復(fù)材行業(yè)也朝著高、精、尖方向不斷發(fā)展。但是，由于我國(guó)復(fù)材生產(chǎn)廠家多而小，生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)落后，使得我國(guó)復(fù)合材料的發(fā)展受到一定的限制，我國(guó)只是復(fù)材生產(chǎn)大國(guó)，而不是復(fù)材強(qiáng)國(guó)，復(fù)合材料產(chǎn)品的質(zhì)量和品種與先進(jìn)世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比，有一定的差距。如技術(shù)上缺乏自主創(chuàng)新，知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)淡漠等。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，復(fù)合材料市場(chǎng)增長(zhǎng)快速。我國(guó)對(duì)復(fù)合材料的研發(fā)與應(yīng)用更是投入了大量的人力與經(jīng)濟(jì)，并取得了很大的成果。轉(zhuǎn)型升級(jí)后的復(fù)合材料新興產(chǎn)業(yè)正在大力發(fā)展，比如長(zhǎng)纖維和連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料、軌道交通用復(fù)合材料、碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線和復(fù)合材料桿塔為代表的電力復(fù)合材料、航空航天用復(fù)合材料以及生物醫(yī)用復(fù)合材料等。隨著我國(guó)復(fù)合材料在汽車、航空、風(fēng)電、煙氣脫硫領(lǐng)域的應(yīng)用逐步加大，我國(guó)對(duì)于復(fù)合材料人才的需求也在逐步增加。與此同時(shí)，我國(guó)高校中有復(fù)合材料專業(yè)的高校并不多，且目前學(xué)校培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生離企業(yè)要求還有一定的差距，比如說(shuō)學(xué)生的實(shí)踐少、動(dòng)手能力差，這就迫切需要高校教師對(duì)課程講授有一定的改變且學(xué)校對(duì)于復(fù)合材料專業(yè)要進(jìn)一步明確辦學(xué)的方向。

《復(fù)合材料加工工藝與設(shè)備》課程是復(fù)合材料與工程專業(yè)的專業(yè)主干課，該專業(yè)是一門融合了金屬、高分子以及陶瓷的涉及交叉學(xué)科的應(yīng)用性較強(qiáng)的專業(yè)。學(xué)校在培育學(xué)生時(shí)要加強(qiáng)工程應(yīng)用技術(shù)人才的培養(yǎng)。目前，該專業(yè)的就業(yè)前景良好，因此，如果能夠提高學(xué)生對(duì)復(fù)合材料加工工藝以及加工設(shè)備的認(rèn)識(shí)和熟悉，使學(xué)生具備一定的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力，一定會(huì)給他們的就業(yè)帶來(lái)非常大的幫助。

鑒于此，為了培養(yǎng)動(dòng)手能力強(qiáng)且有一定創(chuàng)新能力的學(xué)生，以滿足復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，我們從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段與教學(xué)方法等多個(gè)方面對(duì)《復(fù)合材料加工工藝與設(shè)備》的課程進(jìn)行改革，努力取得較好的教學(xué)成果。

一、教學(xué)內(nèi)容的改革

進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)復(fù)合材料發(fā)展日新月異，高性能低成本的新材料以及新工藝不斷涌現(xiàn)。而高校對(duì)于學(xué)生的教授還是以課本為主，教材的更新速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及科技發(fā)展的速度。因此，就要求高校教師在備課時(shí)要同時(shí)兼?zhèn)湔n本知識(shí)以及行業(yè)發(fā)展的新知識(shí)、新觀點(diǎn)。不斷地將目前世界上復(fù)合材料的成型工藝及設(shè)備以及最新的科學(xué)技術(shù)成果引入到課堂上，使得在這個(gè)以學(xué)生為主體的課堂教學(xué)中，課堂內(nèi)容更加生動(dòng)，能夠更多地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和參與性。還應(yīng)該查閱大量資料，找出各種相關(guān)視頻，聲音以及動(dòng)畫(huà)對(duì)于學(xué)生都有一定的吸引力，而且也容易理解，同時(shí)也豐富了課堂內(nèi)容。復(fù)合材料加工工藝與設(shè)備的課程與其他的復(fù)合材料專業(yè)課程，如復(fù)合材料性能學(xué)，復(fù)合材料加工原理等有一定的重復(fù)和關(guān)聯(lián)，因此，在教授該課程時(shí)，要做到重點(diǎn)突出，難點(diǎn)多講，講課要有層次感，要條理清楚，這樣學(xué)生才能更好地接受教師所講的內(nèi)容。《復(fù)合材料加工工藝與設(shè)備》側(cè)重于樹(shù)脂基復(fù)合材料的成型工藝、加工方法、加工設(shè)備等，以及成型過(guò)程中的參數(shù)控制等，內(nèi)容廣泛、知識(shí)量大，實(shí)踐性強(qiáng)。所以在授課時(shí)還要做到不斷回顧、對(duì)比、講解和總結(jié)，使學(xué)生能夠深入地了解各種成型工藝的異同和應(yīng)用的領(lǐng)域。此外，靈活運(yùn)用各種語(yǔ)言表達(dá)方式，使課堂氣氛更加活躍，講述語(yǔ)調(diào)要抑揚(yáng)頓挫，提高學(xué)生思維的活躍性，主動(dòng)帶入，提高教學(xué)效果。

二、教學(xué)手段與教學(xué)方法的改革

《復(fù)合材料加工工藝與設(shè)備》涉及的知識(shí)面較廣，內(nèi)容多，工業(yè)性較強(qiáng)，如采用傳統(tǒng)填鴨式的教學(xué)手段，學(xué)生很難快速地接收到老師所講授的內(nèi)容，無(wú)法使其得到直觀的體驗(yàn)，而且學(xué)生在聽(tīng)的過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)厭煩情緒，從而加大了學(xué)習(xí)和理解的難度。該課程的實(shí)踐性較強(qiáng)，幾乎所有內(nèi)容都涉及到工業(yè)應(yīng)用的工藝及設(shè)備，復(fù)合材料的成型方法很多，如纏繞成型、模壓成型、層壓成型、手糊成型等，而且新的復(fù)合材料成型方法不斷涌現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)中不可能每個(gè)工藝都能參與到，而且在校外實(shí)習(xí)時(shí)，學(xué)生也只是了解該工藝的一般流程以及成型用設(shè)備的外觀，對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理無(wú)從知曉。所以若使用多媒體教學(xué)，老師可以將課本中講到的知識(shí)轉(zhuǎn)化為色彩多變的ppt、聲音、動(dòng)畫(huà)等，從而在有限的時(shí)間里提供給學(xué)生最大的知識(shí)信息量。本課件主要包括各種樹(shù)脂基復(fù)合材料成型方法的概述、過(guò)程、工藝特點(diǎn)、成型用設(shè)備、產(chǎn)品外觀圖等。在ppt中同時(shí)還展示了各種成型用設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖面圖和外觀形貌圖，以及工作工程的動(dòng)畫(huà)演示，從而將工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程直觀、生動(dòng)地展現(xiàn)在學(xué)生面前，使得一些生產(chǎn)操作中看不到的現(xiàn)象以及難懂的工作原理化難為易。

專業(yè)課普遍存在敘述性內(nèi)容較多的特點(diǎn)，這往往使得課堂教學(xué)比較煩悶，學(xué)生上課積極性不高，因此教授該課程時(shí)要注意合理取舍，不必面面俱到，對(duì)于一般易懂的內(nèi)容可以讓學(xué)生自學(xué)，或者由課堂提問(wèn)來(lái)進(jìn)行，從而能夠讓學(xué)生對(duì)該知識(shí)有更加深刻的了解。還可以以思考題的方式給出，可稍作講解，指出應(yīng)注意的問(wèn)題和建議，使學(xué)生在此基礎(chǔ)上多閱讀教材和文獻(xiàn)，了解當(dāng)下的行業(yè)發(fā)展以及問(wèn)題的解決方法，從而帶動(dòng)學(xué)生課下學(xué)習(xí)的積極性。同時(shí)，教師還應(yīng)對(duì)學(xué)生在課下學(xué)習(xí)遇到的問(wèn)題進(jìn)行精講，并進(jìn)行課堂討論，這樣不僅避免了課堂教學(xué)中的“照本宣科”及“滿堂灌”，也能讓學(xué)生更多地參與到課堂教學(xué)中，發(fā)揮其學(xué)習(xí)主動(dòng)性。該課程涉及應(yīng)用性較強(qiáng)的專業(yè)課，像擠出成型和注射成型，現(xiàn)在幾乎占了樹(shù)脂基復(fù)合材料成型工藝的60%～70%，所以這兩種成型工藝要重點(diǎn)講述。還要注重理論教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合，如講述聚合物基復(fù)合材料的注射成型時(shí)，由于人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫乃芰掀俊⑼搿⒈叩却蟛糠侄际亲⑸涑尚瞳@得，所以可以在講述該成型工藝時(shí)，將一些礦泉水瓶、塑料碗、日化用品等帶入到課堂中，使學(xué)生更加了解這些工藝的實(shí)用價(jià)值。在課程的教學(xué)過(guò)程中，我們安排部分學(xué)時(shí)將學(xué)生帶到我系的實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生更多地了解實(shí)驗(yàn)用設(shè)備，如擠出成型、注射成型等加工設(shè)備，使同學(xué)們更加真實(shí)地了解成型用設(shè)備的內(nèi)在結(jié)構(gòu)及功能、工作原理以及具體的工藝參數(shù)設(shè)置等，并且可以自己親手操作該設(shè)備，鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，同時(shí)還能加深其對(duì)課堂知識(shí)的吸收，取得了比傳統(tǒng)教學(xué)更好的效果。

三、課程考核方式的改革

在傳統(tǒng)教學(xué)中，考試是非常重要的考核環(huán)節(jié)。其實(shí)，考試只是檢驗(yàn)學(xué)生理解知識(shí)和掌握知識(shí)程度的一種手段，同時(shí)也是檢驗(yàn)教師教學(xué)工作的一種有效途徑。但是考試不是最終目的，學(xué)生通過(guò)考試，可以掌握和使用所學(xué)知識(shí)，能夠體現(xiàn)其理解問(wèn)題、分析問(wèn)題和回答問(wèn)題的能力，而通過(guò)考試，教師可以了解學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)掌握的程度，從而對(duì)以后的教學(xué)方法和手段進(jìn)行積極調(diào)整。以往的考核方式以期末考試為主，大約占90%左右，這種考核方式存在一定的缺點(diǎn)，對(duì)于大部分課程，學(xué)生平時(shí)不太認(rèn)真學(xué)習(xí)，在期末考試前幾周開(kāi)始突擊學(xué)習(xí)，應(yīng)付過(guò)關(guān)，考完不久則幾乎全盤忘掉。目前，筆者對(duì)《復(fù)合材料加工工藝與設(shè)備》課程的考核方式進(jìn)行了改革，結(jié)束了傳統(tǒng)的純知識(shí)記憶考試方式，而且緩解了學(xué)生一定的思想壓力。我們采取的考試方式是：加大平時(shí)成績(jī)（包括出勤率、課堂提問(wèn)及回答問(wèn)題情況、完成作業(yè)情況等）在總評(píng)成績(jī)中的比例，這樣可以更大地調(diào)動(dòng)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的興趣。

總之，作為復(fù)材專業(yè)的主干課之一，《復(fù)合材料加工工藝與設(shè)備》的教學(xué)改革是一項(xiàng)系統(tǒng)的改革，對(duì)于該課程，我們需要不斷更新教學(xué)內(nèi)容，不斷創(chuàng)新教學(xué)模式，通過(guò)努力調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，才能提高教學(xué)質(zhì)量。我們通過(guò)對(duì)本課程教學(xué)手段和方法上的改革探索，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，教學(xué)效果也有了很大的提高。

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