材料科学与工程专业无机非金属方向《复合材料概论》课程的改革与实践

廖建国　马婷婷

摘  要：根據本科专业类教学质量国家标准要求，材料科学与工程专业的学生应具有较强的工程意识和创新意识。《复合材料概论》这门课程多学科交叉，实用性较强，与其他专业课程联系密切。然而课程内容较为繁琐，课程体系较为宽广，传统的授课方式难以满足材料类专业的教学目标，实行课程改革刻不容缓。该文所述课程改革与实践主要涉及课程内容、教学方式以及考核方式。课程内容改革即详略得当，根据学生专业学习方向突出重点地进行教学;教学方式改革是指“学生为主，教师为辅”，由学生通过先期自学，然后制作各课件进行教学;考核方式改革是将传统的“唯成绩论”评价方式分为3部分，即将出勤所得分数、课堂表现即PPT课件讲解表现所得分数、闭卷考试分数按照一定比重进行划分。对课程进行改革既提升了学生概括总结知识点的能力又锻炼了学生的语言表达本领，真正将书本知识与实践融合到了一起。

关键词：复合材料  教学方式  课件讲解  改革与实践

中图分类号：G642                            文献标识码：A                   文章编号：1672-3791（2020）11（c）-0140-03

The Reform and Practice of the Course Introduction to Composite Materials in the Direction of Inorganic Nonmetal in Materials Science and Engineering

LIAO Jianguo  MA Tingting

（School of Materials Science and Engineering， Henan Polytechnic University， Jiaozuo， Henan Province， 454000 China）

Abstract： According to the requirements of the national standard of teaching quality for undergraduate majors， students who major in materials science and engineering should have a strong sense of engineering and innovation. Introduction to composite materials is interdisciplinary， practical and closely related to other professional courses. However， the course content is relatively complicated， the course system is relatively broad， and the traditional teaching method is difficult to meet the teaching objectives of the material major， so it is urgent to implement the curriculum reform. The curriculum reform and practice described in this paper mainly involves the curriculum content， teaching methods and assessment methods. The course content reform is to carry on teaching according to the students' major study direction. The reform of teaching means that "students are the main， teachers are the auxiliary". Students will teach themselves in advance and then make various courseware for teaching; The reform of assessment method is to divide the traditional "results-only" assessment method into three parts： the score of attendance， the score of classroom performance， namely PPT presentation， and the score of closed-book examination according to a certain proportion. The curriculum reform not only improves the students' ability to summarize knowledge points but also exercises their language skills， truly integrating book knowledge with practice.

Key Words： Composite materials; Teaching methods; Courseware explanation; Reform and practice

复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。科学技术以及尖端科学技术的突飞猛进，对材料性能的要求愈发严苛，单一材料的性能很难满足实际需要，既可保持原材料某些特点又可发挥组合后特征的先进复合材料成为21世纪研究热点。

1  课程改革背景及要求

“十三五”时期教育改革发展的总目标是：教育现代化取得重要进展，教育总体实力和国际影响力显著增强，推动我国迈入人力资源强国和人才强国行列，为实现中国教育现代化2030远景目标奠定坚实基础。《本科专业类教学质量国家标准》要求，材料类专业培养的学生应具有坚实的自然科学基础、材料科学与工程专业基础和人文社会科学基础。此外，要具备较强的工程意识、实践能力、创新意识、创业精神以及宽阔的国际视野[1]。复合材料领域需要的是各项能力较强、综合素质较高，具备复合材料方面基础理论和专业知识，可从事科研、设计、运营等方面的综合性技术人才。

2  课程内容的改革

《复合材料》是河南理工大学材料科学与工程专业的一门选修课程，2019年河南理工大学材料科学与工程专业顺利通过专业认证，与会专家领导结合专业教学内容对培养方案做了进一步调整。根据材料类专业特点，《复合材料概论》这门课程多学科交叉，实用性较强，与其他专业课程联系密切。该专业选用的是由王荣国等主编，哈尔滨工业大学出版社出版的《复合材料概论》一书，涉及金属、无机非金属、高分子等多个领域，课程内容较为繁琐、枯燥无味[2]以及课程体系较为宽广的课程特点使得任课教师必须对《复合材料概论》进行教学改革。

2.1 确定教学重点

《复合材料概论》作为材料类学生的选修课，学时少、内容多，任课教师应精简课程内容，突出重点地进行讲授。专业方向决定学习重点，例如无机非金属材料方向的学生简单了解金属基复合材料和高分子基复合材料相关内容即可，应详细学习无机非金属基复合材料的相关知识。一些基础概念、材料分类等简单内容学生自主学习，当前企业应用现状、生产工艺流程、原理规律、应用前景等重点部分教师做补充。课堂教学采用此方式进行既提升了课堂容量、提高了教学效率、减轻了教学压力，又提升了学生的自主学习能力，详略得当的学习安排也有利于学生今后工作学习任务的调整[3]。

2.2 更新教学内容

复合材料可将多种材料的优势结合，因此成为科研工作者研究的热点，并且一直都在推陈出新，学术界也不断涌现出新的研究成果。然而教材内容难免落后陈腐，所以教师应起到一个重要的角色，即更新教学内容，要在授课过程中加入复合材料领域的最新研究成果，结合航空航天、新能源、医疗等尖端领域的实例进行教学[4]。如，波音787飞机上使用的先进复合材料创纪录的达到50%[5]、玻璃纤维增强复合材料加固海洋钢结构[6]等实际案例。

3  课程教学方式的改革

3.1 学习方式的改革

《复合材料概论》包含聚合物基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、水泥基复合材料、碳/碳复合材料以及混杂纤维复合材料几个章节。最好的学习方法在于用一个完善的知识结构将各章节联系起来，每章节的学习均可回归到材料科学研究的4个要素，即：组成与结构、合成与生产过程、性质以及使用效能。以四要素为主干，各章节知识点作为枝干，形成一棵知识树，课外查阅相关文献不断地去丰富完善知识树，这种学习方式也提升了学生总结概括的能力。

3.2 授课方式的改革——学生制作课件讲解

传统的教学方式使得课堂气氛呆板，教师的“满堂灌”使得学生单方面被“灌输”知识，严重束缚了学生的独立思考能力和思维发散，很难达到素质教育的要求。复合材料课堂教学需采用启发式教学方法，引导学生独立思考，主动查阅文献资料了解复合材料研究领域前沿的知识[7]。

在此，我们采用一种新的授课方式，即“学生为主体，教师为补充”。根据选课学生人数与课程章节数目进行分组，每一章节都需要学生自己查阅相关文献，了解研究背景和应用现状，并制作PPT课件，课堂中由各组学生进行讲解展示。

比如陶瓷基复合材料一节可这样进行，由负责该章节的几个（组）学生通过查阅相关文献、总结、并制作课件PPT，PPT内容应涉及以下方面：（1）陶瓷基复合材料的种类及基本性能，先将基体与增强体做简要说明，然后举例说明纤维增强陶瓷基复合材料、晶须和颗粒增强陶瓷基复合材料，同时对陶瓷基复合材料的界面和强韧化机理做简单介绍。（2）了解了基础概念以及增强机理之后，进一步讲解陶瓷基复合材料的成型加工的传统技术和新技术，以及在具体领域的应用与展望。此项工作是由学生自主学习课本内容并查阅相关文献完成的。学生讲解中未涉及的陶瓷基复合材料的前沿研究内容以及原理规律等，教师需及时进行补充。PPT课件由各组学生自己制作并讲解，每位同学都参与其中，承担着查阅资料——PPT制作、讲解，并回答其他同学的质疑等不同角色，进一步增强了学生对复合材料的认识，加深了印象。同时，通过这个过程的训练，锻炼了每个学生自己的语言表达能力和逻辑思维能力，对那些性格稍显内向、不积极主动的学生来说，我们采用该种教学方式给学生一个平台，给了这部分学生锻炼自己的机会，达到了教育教学目标，对他们今后的毕业答辩和以后的职场工作提供了经验。

4  考核方式的改革

一般课程教学的考核方式为闭卷考试，但是目前高校普遍存在的现象是考前短时记忆、临阵磨枪，部分同学对知识点完全不理解，仅仅为了应付考试，但有些学生在记忆背诵方面具有先天优势，因此闭卷考试成绩不能够作为评价学生能力的唯一标准[8]。

在此，我們将该课程最终考核分为3个部分[9]：出勤所得分数、课堂表现即PPT课件讲解表现所得分数、闭卷考试分数，每一部分的分数比重由任课教师根据实际情况进行划分。该种考核方式对学生进行综合评价，全面客观，克服“唯成绩论”的传统评价方式的弊端，极大提高了学生的学习积极性、信心以及学习兴趣。在今后的教学实践过程中，会根据教学实践结果及学生反馈继续探索更完善的课程评价机制，从而提高课程的教学效果[10]。

5  结语

课程改革的根本目的是为了帮助学生更好地掌握一门课程，因此没有固定的教学模式，《复合材料概论》各章节看起来相互独立实则相互联系，这也正是该课程进行课改的原因所在。“学生为主，教师为辅”的授课方式，学生制作并讲解PPT课件的课堂形式极大地促进了学生学习的主动性，激发了学生学习的兴趣。通过课程改革，《复合材料概论》的学习效果将显著提升，同时也为材料科学与工程专业其他课程的学习提供了一种参考。

参考文献

[1] 姜训勇.材料物理专业培养方案与材料类教学质量国家标准的对比[J].教育教学论坛，2019（38）：61-62.

[2] 王曉瑞，张骋，张娜，等.复合材料结构课程设计教学与实践[J].广州化工，2016，44（18）：204-205，236.

[3] 杨在志，傅小明，孙虎，等.《复合材料概论》课程教学改革与实践[J].才智，2016（4）：167-168.

[4] 成奖国，李龙江.《复合材料》课程教学思考与规划[J].教育教学论坛，2016（16）：205-206.

[5] 周少栋.浅析复合材料在现代民航飞机上的应用[J].科技创新导报，2015，12（14）：90-91.

[6] 彭绍源，李艳臣，胡哲.玻璃纤维增强复合材料加固海洋钢结构理论分析和实验研究[J].科技资讯，2018， 16（8）：66-67.

[7] 朱脉勇.《复合材料》课程教学改革与实践[J].广州化工，2019，42（21）：177-178.

[8] 薛兵，李芳菲，苗世顶.科研反哺教学在《复合材料学》课程改革中的实践[J].教育教学论坛，2019（47）： 95-96.

[9] 洪晓东.材料类专业本科生《复合材料》课教学改革[J].广州化工，2017，45（10）：169-170.

[10] 杨继年，丁国新，王周锋，等.《复合材料概论》课程的教学设计与实践[J].广州化工，2015，43（3）：167-168.

基金项目：河南理工大学研究生案例库建设项目《材料工程技术进展前沿》（项目编号：2019YAL04）;河南理工大学研究生精品课程建设项目《学科前沿进展》（项目编号：2019YJP02）资助。

作者简介：廖建国（1975，11—），男，汉族，四川荣县人，博士，副教授，研究方向为生物材料。