《復(fù)合材料力學(xué)》課程建設(shè)的實踐與經(jīng)驗

董紀偉　陳培見　程紅梅

在《復(fù)合材料力學(xué)》教學(xué)中，以下三種途徑有助于更好地實現(xiàn)課程目標：結(jié)合社會實際，豐富課程資源；創(chuàng)新教學(xué)手段，提升教學(xué)效果；注重實際應(yīng)用，培養(yǎng)實踐能力。

《復(fù)合材料力學(xué)》課程建設(shè)實踐經(jīng)驗復(fù)合材料力學(xué)是固體力學(xué)的一個新興分支。它緊密聯(lián)系現(xiàn)實生活與科技前沿，在航空航天、能源、交通、建筑、機械、生物、醫(yī)療、體育等領(lǐng)域日益獲得較為廣泛的應(yīng)用，特別是發(fā)展纖維增強復(fù)合材料已經(jīng)成為當前國際學(xué)界的關(guān)注熱點。現(xiàn)實需求對復(fù)合材料力學(xué)專業(yè)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(xué)科，《復(fù)合材料力學(xué)》課程建設(shè)還剛剛開始，目前教學(xué)存在諸多不足，表現(xiàn)在：課程資源相對較少，需要充實教學(xué)資源；課程內(nèi)容較為枯燥，需要創(chuàng)新教學(xué)方法；課程應(yīng)用性較強，需要密切聯(lián)系實際。這些情況制約了該課程教學(xué)效果的提升。筆者在教學(xué)中瞄準社會需求和學(xué)生發(fā)展，進行了課程建設(shè)的初步實踐。

一、結(jié)合社會實際，豐富課程資源

課程教學(xué)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(xiàn)范圍和實現(xiàn)水平。鑒于《復(fù)合材料力學(xué)》教材內(nèi)容較為抽象，我在教學(xué)中結(jié)合社會實際，恰切地拓展課程資源。一方面，從生活現(xiàn)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(nèi)外最新科技文獻，了解復(fù)合材料研究的前沿發(fā)展動態(tài)，把相關(guān)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(xué)內(nèi)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(xué)第一章“復(fù)合材料概論”時，對教材淺而泛的內(nèi)容不作過多介紹，而是根據(jù)當今復(fù)合材料在航空航天、新能源等高科技領(lǐng)域的應(yīng)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(fù)合材料的特點及其實際應(yīng)用，甚至結(jié)合最新研發(fā)的復(fù)合材料在大飛機和神州系列飛船的應(yīng)用實例，使學(xué)生對復(fù)合材料發(fā)展前景充滿希望，對學(xué)習(xí)這門課程充滿興趣。心理學(xué)研究表明：當學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)生熟悉的生活越貼近，學(xué)生自覺接納的程度越高。

其二，引進學(xué)科前沿與科學(xué)研究。例如，在講解“復(fù)合材料的細觀力學(xué)分析”一章時，我列舉當今比較先進的點陣材料，譬如蜂窩復(fù)合材料。首先講述這種材料的優(yōu)點和應(yīng)用背景，然后通過分析這種材料的結(jié)構(gòu)，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(fù)合材料為例，講述了單胞的建立方法和力學(xué)分析方法。通過這些代表性的科研實例，引導(dǎo)學(xué)生深入思考。這樣，學(xué)生的積極性被調(diào)動起來，既能加深對教材內(nèi)容的理解，同時主動思考的能力也得到提高。

教學(xué)實踐證明，結(jié)合社會實際，不僅能夠在最大程度上豐富教學(xué)資源，還能使得原本枯燥、繁瑣的教學(xué)內(nèi)容變得充滿生機和活力。這不僅能夠拓展學(xué)生視野，還能讓學(xué)生緊跟時代步伐，為日后發(fā)展搭建基礎(chǔ)和平臺。

二、創(chuàng)新教學(xué)手段，提升教學(xué)效果

在豐富教學(xué)資源的同時，還需選用適當?shù)慕虒W(xué)方法和教學(xué)策略提升教學(xué)效果，才能最大限度實現(xiàn)課程目標。在實際教學(xué)過程中，圍繞學(xué)科特點，我主要運用了以下三種教學(xué)手段。

其一，化繁為簡。鑒于《復(fù)合材料力學(xué)》教學(xué)內(nèi)容多為枯燥的理論和繁瑣的推導(dǎo)，我在教學(xué)中通過揚長避短、因勢利導(dǎo)。表現(xiàn)在：淡化繁瑣的推導(dǎo)運算，突出清晰的思路方法；摒棄課堂滿灌，注重問題觸動、質(zhì)疑思考、實例體驗；從激發(fā)興趣入手，引導(dǎo)學(xué)生積極思考、深入感悟、自主探索、勇于創(chuàng)造。這樣，有助于學(xué)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(fù)合材料力學(xué)》是一門新興學(xué)科，我在教學(xué)中還注重搭建研究性學(xué)習(xí)平臺，以研促教。具體來說：首先，營造民主、多元、動態(tài)、開放的教學(xué)環(huán)境，提供自主探究、合作交流的機會；其次，逐步形成問題驅(qū)動—獨立思考—合作探究—應(yīng)用拓展—實驗印證等的教學(xué)程序，引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。在此過程中，側(cè)重以下幾點：一是加大當代前沿知識部分的教學(xué)力度；二是強化學(xué)生獨立思考、自我發(fā)展；三是激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和能力。

其三，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)。信息技術(shù)已經(jīng)成為當前教育教學(xué)的重要輔助手段。充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢，也是提升教學(xué)效果的有效途徑。我在教學(xué)中，主要進行了以下幾方面工作：一是制作精美課件，將教學(xué)內(nèi)容以動畫、圖形、列表等形式生動再現(xiàn)、清晰展示，使枯燥的概念和內(nèi)容變得直觀、具體、富有形象感染力；二是將學(xué)習(xí)過程與計算機應(yīng)用結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)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(wǎng)絡(luò)資源精心篩選、加工處理教學(xué)相關(guān)內(nèi)容，建立立體化、網(wǎng)絡(luò)化、精品化的教學(xué)資源庫；四是建立教學(xué)交流群，便于師生溝通。

三、注重實際應(yīng)用，培養(yǎng)實踐能力

現(xiàn)代教育的重要目的之一在于使學(xué)生將學(xué)到的知識更好地應(yīng)用到工作和生活中。毛澤東同志曾說：“讀書是學(xué)習(xí)，使用也是學(xué)習(xí)，而且是更重要的學(xué)習(xí)”。后工業(yè)時代對應(yīng)用型人才的需求變得格外迫切。高等教育是學(xué)生走上社會前最后階段的學(xué)校教育，更應(yīng)加強學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。國內(nèi)外許多高等院校已經(jīng)開啟了將學(xué)術(shù)資源轉(zhuǎn)化推向?qū)嵺`應(yīng)用的戰(zhàn)略規(guī)劃。作為一門科技應(yīng)用型學(xué)科，《復(fù)合材料力學(xué)》更應(yīng)契合社會需求和實際應(yīng)用，推動知識形態(tài)向現(xiàn)實生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化。

針對此，我在教學(xué)中，還著眼于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)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(yīng)用、現(xiàn)實生活的指導(dǎo)意義。二是增加工程應(yīng)用軟件教學(xué)環(huán)節(jié)和上機環(huán)節(jié)。例如，指導(dǎo)學(xué)生如何用MATLAB軟件編寫函數(shù)文件，分析層合板的剛度和鋪層應(yīng)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(xué)生編程完成。此外，還教學(xué)生如何用ANSYS軟件建立層合板的力學(xué)模型，進行層合板的有限元分析，取得了很好的教學(xué)效果。三是重視理論教學(xué)與實驗教學(xué)結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生在實驗中驗證，在實驗中發(fā)現(xiàn)，在實驗中找到規(guī)律，在實驗中得出結(jié)論。

四、結(jié)語

習(xí)近平同志曾說：“‘兩個一百年奮斗目標的實現(xiàn)，中華民族偉大復(fù)興中國夢的實現(xiàn)，歸根結(jié)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(fā)優(yōu)勢”。在現(xiàn)代科技迅猛發(fā)展、知識經(jīng)濟蓬勃涌動的歷史條件下，適應(yīng)時代變化和社會需求，為國家、為社會、為未來發(fā)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(chuàng)新精神和可持續(xù)發(fā)展品質(zhì)的高素質(zhì)的學(xué)生。筆者在《復(fù)合材料力學(xué)》的教學(xué)中，圍繞人才培養(yǎng)這一核心和關(guān)鍵，通過豐富課程資源，創(chuàng)新教學(xué)手段，注重實際應(yīng)用，取得了較好的教學(xué)效果，也為學(xué)生的潛能開發(fā)、適應(yīng)社會、終身發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

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

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