《复合材料原理》课程教学实践与改革

张奇伟++孙海勤

摘要：“复合材料原理”作为复合材料科学与工程专业的主干课程、基础课程，对其他专业课起到非常好的承接作用。课程的目标是希望学生能够理解复合材料的结构设计、界面设计的思想，通过复合手段实现材料性能的调控。同时从结构、界面、复合、性能这四要素的相互关联中领会材料复合的基本原理。然而枯燥的理论和原理，限制了学生学习的动力和兴趣。为此，通过改革教学方法、实践教学以及理论教学与科学研究的结合，实现理论—实践—探究三者的结合，有效提高学生学习的兴趣和对新知识的探究。

关键词：复合材料原理；兴趣；新知识

中图分类号：G642.4 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2018）02-0123-02

复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。复合材料的各组分材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，从而达到博采众长、巧夺天工的效果，使复合材料的综合性能优于原组分材料，从而可以满足各种不同的要求。

目前现代材料的研究中复合材料已经与金属材料、陶瓷材料、高分子材料并列为四大材料之一；众多高校也已经专门开设了复合材料专业。《复合材料原理》则是复合材料专业的专业必修课，也是一门承接性很强的关键课程之一。《复合材料原理》主要讲授各种复合材料的材料设计及组成界面所涉及的重要理论、原理等方面的系统知识，故该课程所涉及的理论和原理较多，内容比较抽象，因此，在以往的教学中，学生普遍觉得这门课过于抽象，琐碎枯燥，部分知识点较难理解，教师无法在讲台上将知识点形象地展示出来，难以进行深入的学习。针对以上问题，本研究在教学过程中进行了一定的改革，分析了本课程理论教学改革的方法和意义，期望为其他高等院校相关课程和专业建设提供一定的参考。

一、改革教学方法

笔者从近些年的教学实践中深深体会到：作为一名教师，要想讲好这门课，首先需要潜心钻研理论，吃透教材，这是基本；但最为重要的是要安排好课堂教学，使课程讲授尽可能生动有趣，从而最大程度地调动学生的学习积极性，使学生主动听讲，另外，教师要理论联系实践，多一些案例教学，增强课堂教学的趣味性，并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，从而可以在培养学生的综合能力及创新能力的同时更好地激发学生的学习兴趣。

尤其，在向学生展示某一个知识点时，首先需要利用多媒体，将一些具体的复合材料实例以生产流程的方式，从材料的最起始状态开始，经历不同的工艺流程，同时结合工厂中的具体生产线，完全呈现一个产品从起始到终端的具体过程。增加学生的感性认识，激发学生求知的渴望，产生浓厚的学习兴趣，在此基础之上，适当的讲解在产品制备和生产过程中所涉及的某些基本复合理论和原理，通过理论联系实践更能加深同学们对该门课程的理解，以及对知识点的把握。

最为重要的是结合日常生活中，人们经常用到或接触到的复合材料，引入到课本中，以生活实例增加课程内容的趣味性。例如，玻璃钢材料，可以结合多媒体，形象生动的展示具体的应用，让学生直观的体现生活中的复合材料，从内心深处体会到该类材料的重要应用价值，让学生对该类材料的某些性质感到惊讶。如玻璃钢的超强硬度，可以与常规的钢铁材料相媲美，同时又具有传统钢铁材料所不具有的优点，如密度低，耐腐蚀。然后，具体介绍该材料具体的性质、特点及其应用。利用上述的方法可以摆脱“枯燥、灌输式”的授课方式。

二、改革实验教学

目前，对于实验教学环节，大多数实验大纲的制定往往只是简单的复合材料实验的制备，忽略了性能的检测，以及性能的变化规律能否符合理论教学中的复合原理和理论。这一点往往是十分关键，决定了学生能否将所学原理和理论应用到具体实践中。因此，实验教学不仅要体现学生的动手能力，同时也要调动学生学以致用的能力。实验教学和课程教学的结合将能有效地将实践和理论合二为一，从而达到非常好的教学效果。

将实验教学和课堂教学结合在一起，相互促进，相辅相成。尤其在向同学们讲授复合材料的基本规律时，如复合材料的线性和非线性规律，单纯的知识灌输很难让同学们记住这些理论，此时可以结合之前做过的基础性实验，在实验的基础上延伸到具体的实验现象，从而加深对上述规律的理解。

三、改革理论教学与科学研究的结合

2015年5月13日国务院办公厅印发《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》，培养大众创业万众创新的骨干力量，掀起了高校教育改革的熱潮。利用高校优越的科研优势，把科学研究的内容引入到课堂中和理论教学中，激发学生对所学知识的应用能力和对知识探究的兴趣。科学研究往往需要项目负责人具有较高的学术造诣，独特的思维能力以及足够的毅力和决心。在课堂中或课后实践活动中，将与本学科相关的科学研究内容引入进去，让本科生在参与科研活动的过程中，让他们更多地了解和感受科学研究的全过程，从而强化学生对现有知识的理解和应用，拓宽学生的视野，从而有利于创新意识和创新能力的培养与提高。同样，针对复合材料原理一门十分重要的专业理论课程，如何有效地将该课程的理论教学与科研结合在一起，达到相互促进、优势互补的效果，从以下两个方面入手，有可能会取得更好的效果。

实现理论教学-实践教学-科研教学的平稳过渡。首先对于复合材料原理课程的设置应遵循理论-实践-应用相结合的原则，课程内容的安排旨在通过本课程的学习，将使学生理解复合材料起源于结构设计、界面设计，通过复合手段实现，最终体现为材料性能，要从结构、界面、复合、性能这四要素的相互关联中领会材料复合的基本原理，为后续复合材料专业课程的学习奠定必要的理论基础，从而避免在传统复合材料原理课程中重实践轻理论的现象。在内容章节的安排上要体现复合材料原理的特点，有浅到深的过程揭示复合规律。例如，第一章：绪论，第二章：复合材料的相结构，第三章：复合材料的复合理论，第四章：复合材料的界面结合，第五章：复合材料力学性能的复合规律。实践教学作为承接理论教学和科研教学的过渡环节，要结合理论教学中设置的大纲要求，利用实践环节中将实验部分分成三类典型的实验：基础实验，提高技能实验，创新实验，与复合材料原理中对应的理论教学一一对应，实现对理论知识理解程度的逐步提高。在上述基础之上，结合教师有关高分子基复合材料的科学研究方向，将复合材料中具体的科学原理或规律体现出来，进一步增加学生对理论的理解和掌握，强化学以致用的优点[5]。

实现科研反哺理论教学。众所周知，教学是科研的基础，反过来科研又能有效提高教学的广度和深度。在教师的指导下，利用院系的科学研究实验室，对学生进行课题研究方向的分析和探究，使学生对科学研究的过程、思路与具体实践方法有初步的了解。然后，以某一个具体的研究内容，指导学生进行课题任务的设计和分配，通过对未知知识的探索，提高学生对实践教学和理论教学的兴趣，激发学生的发散思维能力。另一方面通过兴趣的引导，让学生进一步重视实践教学，同时提高实验的积极性，也能很好地将复合材料理论知识应用到具体实践过程中。

四、结语

复合材料原理这样一门课程所涉及较多的理论和规律，如何更好的理解并掌握这门琐碎枯燥的理论课，成为复合材料科学与工程专业首要考虑的问题。总的目标是通过本课程的学习，将使学生理解复合材料起源于结构设计、界面设计，通过复合手段实现，最终体现为材料性能，要从结构、界面、复合、性能这四要素的相互关联中领会材料复合的基本原理。在讲授的过程中，适当的引入新的教学方法、实践教学及科研活动，丰富该课程的知识结构，将抽象化的理论或原理更加形象化、具体化，从而激发学生的求知欲和对科学探究的兴趣。

参考文献：

[1]朱和国，张爱文.《复合材料原理》[M].国防工业出版社.

[2]金双玲，张睿金，鸣林.复合材料原理课程教学改革思路探讨[J].科技教育，2015，24：149-150.endprint