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

董紀(jì)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(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)：結(jié)合社會(huì)實(shí)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(shí)際應(yīng)用，培養(yǎng)實(shí)踐能力。

《復(fù)合材料力學(xué)》課程建設(shè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)復(fù)合材料力學(xué)是固體力學(xué)的一個(gè)新興分支。它緊密聯(lián)系現(xiàn)實(shí)生活與科技前沿，在航空航天、能源、交通、建筑、機(jī)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(qiáng)復(fù)合材料已經(jīng)成為當(dāng)前國(guó)際學(xué)界的關(guān)注熱點(diǎn)。現(xiàn)實(shí)需求對(duì)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(duì)較少，需要充實(shí)教學(xué)資源；課程內(nèi)容較為枯燥，需要?jiǎng)?chuàng)新教學(xué)方法；課程應(yīng)用性較強(qiáng)，需要密切聯(lián)系實(shí)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(zhǔn)社會(huì)需求和學(xué)生發(fā)展，進(jìn)行了課程建設(shè)的初步實(shí)踐。

一、結(jié)合社會(huì)實(shí)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(biāo)的實(shí)現(xiàn)范圍和實(shí)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(huì)實(shí)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(wèn)題；另一方面，通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外最新科技文獻(xiàn)，了解復(fù)合材料研究的前沿發(fā)展動(dòng)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(shí)、新成果融入到教學(xué)內(nèi)容。具體來(lái)說(shuō)：

其一，引進(jìn)社會(huì)生活實(shí)例和最新科技成果。例如，教學(xué)第一章“復(fù)合材料概論”時(shí)，對(duì)教材淺而泛的內(nèi)容不作過(guò)多介紹，而是根據(jù)當(dāng)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(shí)例，再用課件配以清晰、精美、實(shí)用的圖片，講解各種新型復(fù)合材料的特點(diǎn)及其實(shí)際應(yīng)用，甚至結(jié)合最新研發(fā)的復(fù)合材料在大飛機(jī)和神州系列飛船的應(yīng)用實(shí)例，使學(xué)生對(duì)復(fù)合材料發(fā)展前景充滿希望，對(duì)學(xué)習(xí)這門課程充滿興趣。心理學(xué)研究表明：當(dāng)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(jìn)學(xué)科前沿與科學(xué)研究。例如，在講解“復(fù)合材料的細(xì)觀力學(xué)分析”一章時(shí)，我列舉當(dāng)今比較先進(jìn)的點(diǎn)陣材料，譬如蜂窩復(fù)合材料。首先講述這種材料的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用背景，然后通過(guò)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(xì)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(guò)這些代表性的科研實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生深入思考。這樣，學(xué)生的積極性被調(diào)動(dòng)起來(lái)，既能加深對(duì)教材內(nèi)容的理解，同時(shí)主動(dòng)思考的能力也得到提高。

教學(xué)實(shí)踐證明，結(jié)合社會(huì)實(shí)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(jī)和活力。這不僅能夠拓展學(xué)生視野，還能讓學(xué)生緊跟時(shí)代步伐，為日后發(fā)展搭建基礎(chǔ)和平臺(tái)。

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(shí)，還需選用適當(dāng)?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(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，圍繞學(xué)科特點(diǎn)，我主要運(yùn)用了以下三種教學(xué)手段。

其一，化繁為簡(jiǎn)。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(guò)揚(yáng)長(zhǎng)避短、因勢(shì)利導(dǎo)。表現(xiàn)在：淡化繁瑣的推導(dǎo)運(yùn)算，突出清晰的思路方法；摒棄課堂滿灌，注重問(wèn)題觸動(dòng)、質(zhì)疑思考、實(shí)例體驗(yàn)；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(zhǔn)確吸收教材知識(shí)，提高對(duì)課程重點(diǎn)和難點(diǎn)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(tái)，以研促教。具體來(lái)說(shuō)：首先，營(yíng)造民主、多元、動(dòng)態(tài)、開放的教學(xué)環(huán)境，提供自主探究、合作交流的機(jī)會(huì)；其次，逐步形成問(wèn)題驅(qū)動(dòng)—獨(dú)立思考—合作探究—應(yīng)用拓展—實(shí)驗(yàn)印證等的教學(xué)程序，引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。在此過(guò)程中，側(cè)重以下幾點(diǎn)：一是加大當(dāng)代前沿知識(shí)部分的教學(xué)力度；二是強(qiáng)化學(xué)生獨(dú)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(dāng)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(shì)，也是提升教學(xué)效果的有效途徑。我在教學(xué)中，主要進(jìn)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(dòng)畫、圖形、列表等形式生動(dòng)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(guò)程與計(jì)算機(jī)應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、處理信息、分析問(wèn)題、解決問(wèn)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(kù)；四是建立教學(xué)交流群，便于師生溝通。

三、注重實(shí)際應(yīng)用，培養(yǎng)實(shí)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(shí)更好地應(yīng)用到工作和生活中。毛澤東同志曾說(shuō)：“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(shí)代對(duì)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(huì)前最后階段的學(xué)校教育，更應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。國(guó)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(huì)需求和實(shí)際應(yīng)用，推動(dòng)知識(shí)形態(tài)向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化。

針對(duì)此，我在教學(xué)中，還著眼于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用意識(shí)和能力。一是授課過(guò)程中，不單講授知識(shí)點(diǎn)本身，更著眼于知識(shí)點(diǎn)對(duì)工程應(yīng)用、現(xiàn)實(shí)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(jī)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(yùn)用強(qiáng)度理論進(jìn)行失效分析，課后布置一些實(shí)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(jìn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)中找到規(guī)律，在實(shí)驗(yàn)中得出結(jié)論。

四、結(jié)語(yǔ)

習(xí)近平同志曾說(shuō)：“‘兩個(gè)一百年奮斗目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，中華民族偉大復(fù)興中國(guó)夢(mèng)的實(shí)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(guó)在激烈國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中的重要潛在力量和后發(fā)優(yōu)勢(shì)”。在現(xiàn)代科技迅猛發(fā)展、知識(shí)經(jīng)濟(jì)蓬勃涌動(dòng)的歷史條件下，適應(yīng)時(shí)代變化和社會(huì)需求，為國(guó)家、為社會(huì)、為未來(lái)發(fā)掘提供“源源不斷的人才資源”，是每一個(gè)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(guò)豐富課程資源，創(chuàng)新教學(xué)手段，注重實(shí)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(huì)、終身發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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

本文為中國(guó)礦業(yè)大學(xué)教育教學(xué)改革項(xiàng)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