“高溫熱結構復合材料”課程教學改革與實踐研究

張磊磊 張雨雷 付前剛

［摘 要］ 在高校專業課中實施課程教學改革是高等教育實現全員全程全方位育人的重要組成部分。以“高溫熱結構復合材料”課程為研究對象，分析了目前課程教學中存在的“課程理論知識與工程實踐結合不緊密”和“課程教學內容與思政教育的融合性不充分”等問題。針對教學問題開展了課程教學改革與實踐，提出了“高溫熱結構復合材料”課程內容設計方法，闡明了“高溫熱結構復合材料”課程思政設計思路。最后，結合“高溫熱結構復合材料”課程教學改革的實施過程和學生的反饋，總結了課程教學改革的實施效果。

［關鍵詞］ 材料學；教學改革；教學實踐；高溫熱結構復合材料

［中圖分類號］ G642.0［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2024）08-0052-04

引言

新時代高等教育“全員全程全方位育人”對教學和培養專業人才提出了更高的要求，致力于培養學生具備扎實的專業基礎知識、較強的實踐能力和解決復雜工程問題的能力［1-3］。傳統課堂中以“教”為主導的教學模式已不適應現代教育對人才的要求，要逐漸轉變為以“學”為主導的教學模式，將教師“講授了什么”轉變為學生“學到了什么”。課堂教學改革可以調動學生的學習興趣和熱情，提高學生的學習效率，培養學生對專業知識的興趣。課堂教學改革需要使教學內容和教學模式跟上時代的步伐，讓學生掌握基本理論知識的同時，能夠運用課程的基礎理論知識分析和解決復雜工程問題。

“高溫熱結構復合材料”是復合材料與工程專業的核心課程之一，主要教學內容包括高溫熱結構復合材料的發展歷史、增強體、微觀結構、制備工藝、性能特點、氧化與燒蝕、應用領域等。教師要著重講述高溫熱結構復合材料的制備工藝原理、力學性能強韌化、氧化機理與防氧化技術，為學生今后從事復合材料領域的科學研究和工程實踐工作奠定理論基礎。該課程涉及的材料學的知識體系龐雜，內容豐富且實踐性強。傳統教學方式存在教師難講和學生難理解的問題［4-6］，為解決教師難講和學生難理解的問題，有效提升學生學習效果，改進課程教學內容并使之更好地服務于工程應用，在教學中實現課堂教學與高溫材料實際工程應用的深度融合，同時在課堂教學中有效融入思政教育，培養學生的家國情懷和科學精神，就此，本文提出了“高溫熱結構復合材料”課程內容設計方案并闡述了課程思政的融入方式。

一、“高溫熱結構復合材料”課程的教學問題剖析

（一）課程理論知識與工程實踐結合不緊密

傳統課堂教學模式主要是理論知識的講授，與工程實踐結合不充分［7-8］。因此，需要積極采取措施解決教學中的問題，基于人才培養進行改革創新［9］。“高溫熱結構復合材料”課程講授的內容主要包括高溫材料的基本概念、制備工藝、結構特征、性能特點等。該課程的知識點與工程實際聯系緊密，許多知識點來源于工程實踐又服務于工程實踐。在教學過程中發現，課程中涉及的高溫材料的工藝過程、制備設備、高溫測試設備等學生很難見到。另外，教學內容中涉及的復合材料合成原理及高溫反應過程等內容比較抽象，學生對課堂知識的理解僅僅停留在感性認識階段，難以建立對高溫材料的直觀感受。由此導致“高溫熱結構復合材料”課程教學中課堂理論知識與工程實踐結合不緊密，學生更注重學習高溫材料的基礎知識而忽略了深入理解高溫材料的工程應用。

（二）課程教學內容與思想政治教育的融合性不充分

“高溫熱結構復合材料”課程涉及的內容多而雜，涉及了高溫、材料及復合的概念和理論，講授過程中如何將繁雜的知識點與思政教育融合是教學面臨的難點問題。在教學過程中，學生對高溫材料復雜的高溫反應原理和煩瑣的高溫制備過程的理解存在困難，在學習過程中很難掌握課程的重點與難點，這就使得學生容易產生畏難情緒，對知識點的掌握感覺無從下手，更難以在學習課程的過程中體會知識點蘊含的思政點。

針對上述問題，為了提高“高溫熱結構復合材料”課程的教學效果，使學生牢固掌握高溫熱結構復合材料的基礎知識，能夠綜合運用課程知識有效解決復雜工程問題，在課程學習過程中潛移默化地培養學生科學人文素養、社會責任感和家國情懷。本文探索了“高溫熱結構復合材料”課程的新型教學模式，在理論教學中將每個知識點與其涉及的相應的實際工程問題相結合，在學生學習高溫材料基礎理論的過程中融入工程問題和工程案例，并在講解課程知識點之前，采用與之對應的工程實例導入知識點，在教學全過程中綜合培養學生解決復雜工程問題的能力并有效融入思政教育。

二、“高溫熱結構復合材料”課程新型教學模式的構建

（一）“高溫熱結構復合材料”的課程內容設計

“高溫熱結構復合材料”新型教學模式的教學內容設定了四個教學板塊，分別為：工程理論闡述、工程應用討論、工程前沿分析、工程樣件展示。在課程教學內容的設計中，處處融入工程問題，打破了傳統教學內容設計的結構，將“高溫熱結構復合材料”課程的教學內容按照理論、應用、前沿和構件進行了教學重構，形成了四個板塊的教學內容，四個板塊之間呈現層層遞進又相互關聯的關系，如圖1所示。

通過板塊一和板塊四的結合，解決“學生看不見、摸不著課程涉及的高溫熱結構復合材料”的問題，每個知識點的引入有效結合該知識點所涉及的工程問題。通過工程樣件展示，將多種形式和多種結構的工程樣件帶入課堂中，使得學生能看得見、摸得著課堂所講述的高溫熱結構復合材料。通過板塊二和板塊三的結合，解決“學生不明白哪里用、如何用課程制備的高溫結構材料”的問題。在此基礎上，在課堂中展開工程問題討論，針對課堂中講到的基礎知識和重點與難點，設計了如下系列問題：課堂講述的高溫熱結構在航天航空哪里應用？應用過程中發現了什么問題？應用問題與課堂講述的哪些知識點對應？應用問題的解決思路是什么？此解決思路是基于課堂上的什么理論？此解決思路可能的結果是什么？不同的工程樣件存在的問題的共性是什么？通過系列討論，提升了學生分析問題、解決問題的能力，拓展了學生的學習廣度。在課堂討論過程中，針對學生的個性化差異，以學生為教學的主體，培養學生的自主學習能力，使得專業課程的教學內容多元化與多面化。在教學過程中，可根據學生不同的學習狀態與學習需求，專注于高溫熱結構復合材料中某一類的專業內容，或者專注于高溫熱結構復合材料的某幾個知識點的深入理解。

（二）“高溫熱結構復合材料”課程思政設計

在教學過程中，將“高溫熱結構復合材料”課程教學與思政教育深度融合，深入挖掘課程知識點中蘊含的思政元素，將專業知識教育與思政教育緊密結合。思政教育要緊扣立德樹人根本任務，堅持以學生為中心，將價值塑造、知識傳授和能力培養三者融為一體，育人與育才相結合。一方面，通過專業知識的講授，提高學生的專業知識水平，激發學生自主學習的興趣；另一方面，注重學生健全人格的養成，幫助學生塑造正確的世界觀、人生觀、價值觀，培養學生的家國情懷和科學精神。

“高溫熱結構復合材料”課程思政教學與課程內容的教學板塊相對應，將思政教育理念融入課程教學板塊之中，使學生在學習板塊化的課程知識的同時，培養其勇于創新的精神。在第一教學板塊“工程理論闡述”中，在進行高溫熱結構復合材料理論教學的基礎上，通過視頻、圖片、動畫等多種教學手段介紹高溫熱結構復合材料在航天航空領域的應用現狀和前景，在理論教學中潛移默化地培養學生樹立航空報國之志；在第二教學模塊“工程應用討論”中，將課堂中講到的基礎知識及重點和難點與高溫熱結構復合材料的多種工程科研問題相結合，激發學生的科研興趣，在教學過程中融入科學思維和創新思維；在第三教學板塊“工程前沿分析”中，將材料科學領域的權威學術期刊論文的研究成果引入課堂，實現前沿科研成果對教學的反哺作用，在教學過程融入科研探索的創新精神和工匠精神；在第四教學板塊“工程樣件展示”中，向學生展示課程內容所涉及的多種形式的高溫熱結構復合材料工程樣件，實現課程理論知識與工程問題的具象化，結合復合材料樣件的背景和應用，加深學生對課堂理論知識與國家綜合實力的理解，在工程樣件的教學過程中融入家國情懷。

三、“高溫熱結構復合材料”課程新型教學模式的實施效果

在“高溫熱結構復合材料”課程中實施了新型教學模式之后，采用了多種形式來評價新型教學模式的實施效果。在開課之前，對該課程學生的學習需求、學習資源、學習形式等方面進行問卷調查，及時收集學生反饋信息，了解學生對課程的學習需求和對課程的期待，課程內容設計要充分考慮學生的需求。在課程進行過程中，通過雨課堂問卷、課堂問題、收集學生手寫反饋等形式及時與學生溝通，了解學生對重要知識點的掌握情況，判斷學生對核心知識點的理解程度。針對學生的反饋，對每個知識點的引入方式、問題設定、討論設計等進行更新迭代，讓迭代的教學設計更符合學生需求。學生可在樂中學、思中學，取得更好的學習效果。在課程結束之后，對學生的成績分布情況進行數據分析，對學生的學習情況和學習效果進行問卷調查，收集學生對課程重點和難點的掌握情況、對課堂教學的建議、對課堂講授形式的看法及實際的課堂收獲，掌握學生對知識目標、能力目標和素養目標的達成情況。

通過問卷調查和學生的實時反饋，學生普遍認為“高溫熱結構復合材料”新型教學模式課程講解的思路清晰、深入淺出、生動形象。在新型教學模式中，學生學習氛圍活躍、討論熱烈、課堂參與度高。學生之間以及學生與教師之間的互動增進了學生之間以及學生和教師之間的交流，讓學生體會到了學習的樂趣。同時，學生反饋在課堂知識點的學習過程中，逐漸體會到了創新精神、科學精神、家國情懷。學生不僅收獲了知識，也獲得了素養的提升，尤其是學生普遍認識到了課堂教學內容對工程問題的意義和價值，建立了良好的工程思維。在學生未來的職業選擇或繼續深造的過程中，課程所培養的工程問題思維方式將有助于學生盡快進入工作狀態或深造學習狀態。

結語

通過對“高溫熱結構復合材料”課程教學過程中存在的問題進行深入分析，結合課程特點和學生需求實施了新型教學模式改革，使得“高溫熱結構復合材料”課程的教學內容更加豐富，課程知識點與工程實踐的結合更加緊密，課程思政的融入更加有效。在新型教學模式下，有效地提高了學生分析工程問題和解決復雜工程問題的能力，較好地實現了學生的知識目標、能力目標和素養目標，學習效果也得到了明顯的提升。在此基礎上，“高溫熱結構復合材料”課程的教學改革仍需與時俱進，不斷進行深化研究和迭代升級。

參考文獻

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Teaching Reform and Practice of High Temperature Thermalstructure Composite Materials Course

ZHANG Lei-lei， ZHANG Yu-lei， FU Qian-gang

（School of Materials Science and Engineering， Northwestern Polytechnical University， Xian， Shaanxi 710072， China）

Abstract： The implementation of teaching reform in college courses is an important part of higher education to achieve whole staff， whole process， all-round education. Taking High Temperature Thermalstructure Composite Materials as the research object， this paper expounds the problems existing in the course of High Temperature Thermalstructure Composite Materials. The first problem is that the connection between the theoretical knowledge and project practice is not close. The second problem is that the integration between the teaching content and thought politics is not enough. Focusing on the above-mentioned problems， we propose the design of teaching content of High Temperature Thermalstructure Composite Materials as well as the implementation method. The result of the teaching reform and practice is analyzed based on the implementation process of the teaching reform of High Temperature Thermalstructure Composite Materials and the response of students.

Key words： materials science; teaching reform; teaching practice; High Temperature Thermalstructure Composite Materials