复合材料原理课程教学改革思路探讨

　　中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）08（c）-0149-02

　　Reform and Exploration on the Principle of Composite Materials Teaching

　　Jin Shuangling Zhang Rui Jin Minglin

　　（School of Material Science and Engineering，Shanghai Institute of Technology，Shanghai，201418，China）

　　Abstract：Principle of composite materials is a course consisting of tedious theories and principles that make students feel difficult to understand.In the view of current situation of principle of composite materials teaching， several new measures for stimulating students’interests are put forward base on practical teaching experience.Teaching should link theory with practice and use analogy method to make class interesting.Moreover，analysis of literatures in the class can connect and perfect the contents in the textbook.And encourage students to join the science and technology innovation project can cultivate students’comprehensive ability especially innovation ability and guide students to understand the teaching contents and the related applications.

　　Key words：Principle of composite materials；Teaching reformation；Teaching contents；Interests；Innovation

　　“复合材料原理”课程是复合材料专业的专业课，也是一门承接性很强的关键课程之一。主要讲述复合材料的复合效应、界面理论及其复合规律所涉及的理论知识。由于该课程所涉及的理论和原理较多，在以往的教学中，学生在没有感性认知下，普遍觉得这门课琐碎枯燥，难以理解。笔者从近些年的教学实践中深深体会到：教师要将课程讲得生动，促进学生主动听讲，必须理论联系实践，增强课堂教学的趣味性，另外采用科研文献辅助教学，完善教学内容，让学生体会到专业基础知识的重要性，鼓励学生参加科技创新项目，不但能培养学生的综合能力及创新能力，而且能更好地激发学生的学习兴趣。

　　1 教学方法改革

　　1.1 由日常生活中的现象导入概念，摆脱“枯燥、灌输式”授课

　　爱因斯坦说过：“只有兴趣才是最好的教师”。学生对学习有无兴趣和求知欲望，是能否进行积极思维的重要前提，要激起其兴趣，兴趣是点燃智慧的火花，是探索知识的动力。在教学中只有激发学生学习的兴趣，才能充分调动其学习的主观能动性。因此，教师应注意教学的趣味性[1-3]，以及教学内容和日常生活的联系，能使学生在愉悦的气氛中学习，唤起学生强烈的求知欲望。如笔者在介绍“复合材料”概念、组成及各组分作用时，由古代复合材料的介绍入题，墙壁和砖坯是以粘土作为基体材料，稻草作为增强体兼具功能体的一类复合材料，稻草除了具有增强作用，还由于其中空结构具有保温隔热作用，而漆器是以生漆为基体，将丝、麻作为增强体的一种复合材料。通过这样形象而又贴近实际生活的介绍，使学生很容易在潜移默化下理解并掌握复合材料的基本组成及各组分作用。

　　1.2 “类比法”教学，促进学生对理论方法的理解

　　教材中关于某些概念比较抽象，学生较难理解。根据学生已有认知结构思维水平，采用“类比法”讲解，逐步理解这些概念和相关内容。如讲解增强体特性时，学生对“比表面积”这一概念及其影响因素很难理解，可将一颗石头破碎前后作比较，破碎后小碎石的表面积高于破碎前的整颗石头，所以石头破碎后比表面积增大；而同样重量的一颗石头，如果石头表面的孔洞越多，外表面积越大，则这颗石头的比较面积也越大。而对于纤维增强体来说，纤维的直径越小，其比表面积越大，并且通过表面刻蚀处理后，纤维表面孔洞增多，比表面积也会增大，从而有利于纤维与树脂基体的机械结合。通过这样的情景类比联想，学生很容易理解并掌握这些概念。

　　1.3 引用案例或科研论文资料，完善教学内容

　　对于教材中某些内容的涉及比较单一，理论性较强，学生觉得比较抽象，很难联系具体理论的应用情景。教学内容不能仅仅拘泥于书本知识，应当关注相关学术研究，针对教学内容引用相关方面的案例或文献资料进行具体深入。比如讲解复合材料体系的界面表征方法、界面结合类型及界面反应等内容时，针对界面的反应结合类型，可以对一篇或几篇文献进行讲解，根据文献上相关研究，从研究背景出发，经过实验设计，再到界面的表征方法，如所用到的SEM观察及相应元素分析、XRD分析等，确定界面的反应厚度及反应产物，计算相应的界面反应动力学参数等。经过这样文献或案例讲解可以帮助学生系统的去理解所学的内容及其实际应用意义。通过文献的学习可以在很大程度上弥补教材内容的不足，可以让学生获得更多的专业基础知识，使学生可以直观理解，并意识到专业基础课的重要作用。 　　2 教学手段改革―科学训练与教学融合

　　笔者所在学校非常重视大学生的科研培训，目前有上海市和校级大学生科技创新计划等针对本科生的科研训练项目。在这些科技创新计划里所开展的科研项目一般由学生团队在导师的指导下进行选题，设计和实施实验，进行数据分析和撰写总结报告。在参加科技创新计划时，学生能够把所学的知识和技术应用于科研项目的研究，而且可以根据项目的需要，学习和掌握新的复合材料研究手段[4，5]。通过体验研究过程，学生有望获得灵活应用所学知识、自主摄取新知识、分析和解决问题的能力。教师围绕自己的科研方向，让学生选题开展自己的项目，根据课题研究内容，学生可以独立发表专利或科研论文。例如笔者所在课题组从事C/C复合材料的研究，以及石墨、石墨烯作为填料的炭基或聚合物基导热复合材料的研究。学生通过在项目研究时对所遇到问题的解决，一方面促进了学生对所学课本内容的理解与强化；另一方面使学生主动地查找书本教学外的文献研究知识。例如导热复合材料中各组分的导热系数与复合材料导热系数之间的关系，可以在实验结果的基础上建立数学模型，并通过数学模型进一步预测复合材料的导热系数并经实验验证。通过这样的训练，学生对复合材料原理中复合材料的组成计算、导热系数计算以及模型化方法都有深刻理解，并了解了教学内容对实际应用的重要性。

　　3 结语

　　上述教学改革方法在“复合材料原理”课程中的应用，我院的复合材料原理课程的教学效果得到明显改善，学生的学习兴趣明显增加，对学习内容掌握深度明显加强。但是复合材料基础课程的本科教学及其改革是一个新兴事物，任务艰巨而复杂，这就要求教师在教学过程中依据科学技术的发展，坚持以学生为主体，认真思索，不断探索新的教学方法，更新知识结构，改进教学内容，改革教学方法和手段，为培养创新型和复合型人才奠定基础。

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