《復合材料力學》課程建設的實踐與經驗

董紀偉　陳培見　程紅梅

在《復合材料力學》教學中，以下三種途徑有助于更好地實現課程目標：結合社會實際，豐富課程資源；創新教學手段，提升教學效果；注重實際應用，培養實踐能力。

《復合材料力學》課程建設實踐經驗復合材料力學是固體力學的一個新興分支。它緊密聯系現實生活與科技前沿，在航空航天、能源、交通、建筑、機械、生物、醫療、體育等領域日益獲得較為廣泛的應用，特別是發展纖維增強復合材料已經成為當前國際學界的關注熱點。現實需求對復合材料力學專業的人才提出了更多和更高的要求。但是，作為一門歷史較為短暫的學科，《復合材料力學》課程建設還剛剛開始，目前教學存在諸多不足，表現在：課程資源相對較少，需要充實教學資源；課程內容較為枯燥，需要創新教學方法；課程應用性較強，需要密切聯系實際。這些情況制約了該課程教學效果的提升。筆者在教學中瞄準社會需求和學生發展，進行了課程建設的初步實踐。

一、結合社會實際，豐富課程資源

課程教學離不開課程資源的支撐。課程資源的豐富性、適切性程度，決定著課程目標的實現范圍和實現水平。鑒于《復合材料力學》教材內容較為抽象，我在教學中結合社會實際，恰切地拓展課程資源。一方面，從生活現象引出概念推理，從工程背景引出理論問題；另一方面，通過查閱國內外最新科技文獻，了解復合材料研究的前沿發展動態，把相關的科研成果以及自己在科研中獲得的新知識、新成果融入到教學內容。具體來說：

其一，引進社會生活實例和最新科技成果。例如，教學第一章“復合材料概論”時，對教材淺而泛的內容不作過多介紹，而是根據當今復合材料在航空航天、新能源等高科技領域的應用給出具體的實例，再用課件配以清晰、精美、實用的圖片，講解各種新型復合材料的特點及其實際應用，甚至結合最新研發的復合材料在大飛機和神州系列飛船的應用實例，使學生對復合材料發展前景充滿希望，對學習這門課程充滿興趣。心理學研究表明：當學習內容和學生熟悉的生活越貼近，學生自覺接納的程度越高。

其二，引進學科前沿與科學研究。例如，在講解“復合材料的細觀力學分析”一章時，我列舉當今比較先進的點陣材料，譬如蜂窩復合材料。首先講述這種材料的優點和應用背景，然后通過分析這種材料的結構，講述代表性體積單元——單胞的建立方法和細觀單胞周期性邊界條件的施加方法；然后又舉了本人研究的三維編織復合材料為例，講述了單胞的建立方法和力學分析方法。通過這些代表性的科研實例，引導學生深入思考。這樣，學生的積極性被調動起來，既能加深對教材內容的理解，同時主動思考的能力也得到提高。

教學實踐證明，結合社會實際，不僅能夠在最大程度上豐富教學資源，還能使得原本枯燥、繁瑣的教學內容變得充滿生機和活力。這不僅能夠拓展學生視野，還能讓學生緊跟時代步伐，為日后發展搭建基礎和平臺。

二、創新教學手段，提升教學效果

在豐富教學資源的同時，還需選用適當的教學方法和教學策略提升教學效果，才能最大限度實現課程目標。在實際教學過程中，圍繞學科特點，我主要運用了以下三種教學手段。

其一，化繁為簡。鑒于《復合材料力學》教學內容多為枯燥的理論和繁瑣的推導，我在教學中通過揚長避短、因勢利導。表現在：淡化繁瑣的推導運算，突出清晰的思路方法；摒棄課堂滿灌，注重問題觸動、質疑思考、實例體驗；從激發興趣入手，引導學生積極思考、深入感悟、自主探索、勇于創造。這樣，有助于學生準確吸收教材知識，提高對課程重點和難點的掌握程度。

其二，以研促教。鑒于《復合材料力學》是一門新興學科，我在教學中還注重搭建研究性學習平臺，以研促教。具體來說：首先，營造民主、多元、動態、開放的教學環境，提供自主探究、合作交流的機會；其次，逐步形成問題驅動—獨立思考—合作探究—應用拓展—實驗印證等的教學程序，引導學生深度學習。在此過程中，側重以下幾點：一是加大當代前沿知識部分的教學力度；二是強化學生獨立思考、自我發展；三是激發學生的創造力，努力培養學生的創新精神和能力。

其三，充分利用現代信息技術。信息技術已經成為當前教育教學的重要輔助手段。充分發揮信息技術的優勢，也是提升教學效果的有效途徑。我在教學中，主要進行了以下幾方面工作：一是制作精美課件，將教學內容以動畫、圖形、列表等形式生動再現、清晰展示，使枯燥的概念和內容變得直觀、具體、富有形象感染力；二是將學習過程與計算機應用結合起來，培養學生獲取信息、處理信息、分析問題、解決問題的能力：三是利用網絡資源精心篩選、加工處理教學相關內容，建立立體化、網絡化、精品化的教學資源庫；四是建立教學交流群，便于師生溝通。

三、注重實際應用，培養實踐能力

現代教育的重要目的之一在于使學生將學到的知識更好地應用到工作和生活中。毛澤東同志曾說：“讀書是學習，使用也是學習，而且是更重要的學習”。后工業時代對應用型人才的需求變得格外迫切。高等教育是學生走上社會前最后階段的學校教育，更應加強學生實踐能力的培養。國內外許多高等院校已經開啟了將學術資源轉化推向實踐應用的戰略規劃。作為一門科技應用型學科，《復合材料力學》更應契合社會需求和實際應用，推動知識形態向現實生產力的轉化。

針對此，我在教學中，還著眼于培養學生的應用意識和能力。一是授課過程中，不單講授知識點本身，更著眼于知識點對工程應用、現實生活的指導意義。二是增加工程應用軟件教學環節和上機環節。例如，指導學生如何用MATLAB軟件編寫函數文件，分析層合板的剛度和鋪層應力，并運用強度理論進行失效分析，課后布置一些實際的算例，讓學生編程完成。此外，還教學生如何用ANSYS軟件建立層合板的力學模型，進行層合板的有限元分析，取得了很好的教學效果。三是重視理論教學與實驗教學結合，引導學生在實驗中驗證，在實驗中發現，在實驗中找到規律，在實驗中得出結論。

四、結語

習近平同志曾說：“‘兩個一百年奮斗目標的實現，中華民族偉大復興中國夢的實現，歸根結底靠人才，靠教育。源源不斷的人才資源是我國在激烈國際競爭中的重要潛在力量和后發優勢”。在現代科技迅猛發展、知識經濟蓬勃涌動的歷史條件下，適應時代變化和社會需求，為國家、為社會、為未來發掘提供“源源不斷的人才資源”，是每一個高等教育工作者的神圣使命。要完成這一使命，高等教育者必須精心塑造具備創新精神和可持續發展品質的高素質的學生。筆者在《復合材料力學》的教學中，圍繞人才培養這一核心和關鍵，通過豐富課程資源，創新教學手段，注重實際應用，取得了較好的教學效果，也為學生的潛能開發、適應社會、終身發展打下了堅實的基礎。

參考文獻：

[1]范欽珊，李緋，倪如慧.工程力學課程教學資源庫的建設.中國大學教學，2004，（04）.

本文為中國礦業大學教育教學改革項目“《復合材料力學》課程資源建設與效果提升研究”（2016YB04）階段性研究成果。endprint