“高温热结构复合材料”课程教学改革与实践研究

张磊磊 张雨雷 付前刚

［摘 要］ 在高校专业课中实施课程教学改革是高等教育实现全员全程全方位育人的重要组成部分。以“高温热结构复合材料”课程为研究对象，分析了目前课程教学中存在的“课程理论知识与工程实践结合不紧密”和“课程教学内容与思政教育的融合性不充分”等问题。针对教学问题开展了课程教学改革与实践，提出了“高温热结构复合材料”课程内容设计方法，阐明了“高温热结构复合材料”课程思政设计思路。最后，结合“高温热结构复合材料”课程教学改革的实施过程和学生的反馈，总结了课程教学改革的实施效果。

［关键词］ 材料学；教学改革；教学实践；高温热结构复合材料

［中图分类号］ G642.0［文献标识码］ A［文章编号］ 1674-9324（2024）08-0052-04

引言

新时代高等教育“全员全程全方位育人”对教学和培养专业人才提出了更高的要求，致力于培养学生具备扎实的专业基础知识、较强的实践能力和解决复杂工程问题的能力［1-3］。传统课堂中以“教”为主导的教学模式已不适应现代教育对人才的要求，要逐渐转变为以“学”为主导的教学模式，将教师“讲授了什么”转变为学生“学到了什么”。课堂教学改革可以调动学生的学习兴趣和热情，提高学生的学习效率，培养学生对专业知识的兴趣。课堂教学改革需要使教学内容和教学模式跟上时代的步伐，让学生掌握基本理论知识的同时，能够运用课程的基础理论知识分析和解决复杂工程问题。

“高温热结构复合材料”是复合材料与工程专业的核心课程之一，主要教学内容包括高温热结构复合材料的发展历史、增强体、微观结构、制备工艺、性能特点、氧化与烧蚀、应用领域等。教师要着重讲述高温热结构复合材料的制备工艺原理、力学性能强韧化、氧化机理与防氧化技术，为学生今后从事复合材料领域的科学研究和工程实践工作奠定理论基础。该课程涉及的材料学的知识体系庞杂，内容丰富且实践性强。传统教学方式存在教师难讲和学生难理解的问题［4-6］，为解决教师难讲和学生难理解的问题，有效提升学生学习效果，改进课程教学内容并使之更好地服务于工程应用，在教学中实现课堂教学与高温材料实际工程应用的深度融合，同时在课堂教学中有效融入思政教育，培养学生的家国情怀和科学精神，就此，本文提出了“高温热结构复合材料”课程内容设计方案并阐述了课程思政的融入方式。

一、“高温热结构复合材料”课程的教学问题剖析

（一）课程理论知识与工程实践结合不紧密

传统课堂教学模式主要是理论知识的讲授，与工程实践结合不充分［7-8］。因此，需要积极采取措施解决教学中的问题，基于人才培养进行改革创新［9］。“高温热结构复合材料”课程讲授的内容主要包括高温材料的基本概念、制备工艺、结构特征、性能特点等。该课程的知识点与工程实际联系紧密，许多知识点来源于工程实践又服务于工程实践。在教学过程中发现，课程中涉及的高温材料的工艺过程、制备设备、高温测试设备等学生很难见到。另外，教学内容中涉及的复合材料合成原理及高温反应过程等内容比较抽象，学生对课堂知识的理解仅仅停留在感性认识阶段，难以建立对高温材料的直观感受。由此导致“高温热结构复合材料”课程教学中课堂理论知识与工程实践结合不紧密，学生更注重学习高温材料的基础知识而忽略了深入理解高温材料的工程应用。

（二）课程教学内容与思想政治教育的融合性不充分

“高温热结构复合材料”课程涉及的内容多而杂，涉及了高温、材料及复合的概念和理论，讲授过程中如何将繁杂的知识点与思政教育融合是教学面临的难点问题。在教学过程中，学生对高温材料复杂的高温反应原理和烦琐的高温制备过程的理解存在困难，在学习过程中很难掌握课程的重点与难点，这就使得学生容易产生畏难情绪，对知识点的掌握感觉无从下手，更难以在学习课程的过程中体会知识点蕴含的思政点。

针对上述问题，为了提高“高温热结构复合材料”课程的教学效果，使学生牢固掌握高温热结构复合材料的基础知识，能够综合运用课程知识有效解决复杂工程问题，在课程学习过程中潜移默化地培养学生科学人文素养、社会责任感和家国情怀。本文探索了“高温热结构复合材料”课程的新型教学模式，在理论教学中将每个知识点与其涉及的相应的实际工程问题相结合，在学生学习高温材料基础理论的过程中融入工程问题和工程案例，并在讲解课程知识点之前，采用与之对应的工程实例导入知识点，在教学全过程中综合培养学生解决复杂工程问题的能力并有效融入思政教育。

二、“高温热结构复合材料”课程新型教学模式的构建

（一）“高温热结构复合材料”的课程内容设计

“高温热结构复合材料”新型教学模式的教学内容设定了四个教学板块，分别为：工程理论阐述、工程应用讨论、工程前沿分析、工程样件展示。在课程教学内容的设计中，处处融入工程问题，打破了传统教学内容设计的结构，将“高温热结构复合材料”课程的教学内容按照理论、应用、前沿和构件进行了教学重构，形成了四个板块的教学内容，四个板块之间呈现层层递进又相互关联的关系，如图1所示。

通过板块一和板块四的结合，解决“学生看不见、摸不着课程涉及的高温热结构复合材料”的问题，每个知识点的引入有效结合该知识点所涉及的工程问题。通过工程样件展示，将多种形式和多种结构的工程样件带入课堂中，使得学生能看得见、摸得著课堂所讲述的高温热结构复合材料。通过板块二和板块三的结合，解决“学生不明白哪里用、如何用课程制备的高温结构材料”的问题。在此基础上，在课堂中展开工程问题讨论，针对课堂中讲到的基础知识和重点与难点，设计了如下系列问题：课堂讲述的高温热结构在航天航空哪里应用？应用过程中发现了什么问题？应用问题与课堂讲述的哪些知识点对应？应用问题的解决思路是什么？此解决思路是基于课堂上的什么理论？此解决思路可能的结果是什么？不同的工程样件存在的问题的共性是什么？通过系列讨论，提升了学生分析问题、解决问题的能力，拓展了学生的学习广度。在课堂讨论过程中，针对学生的个性化差异，以学生为教学的主体，培养学生的自主学习能力，使得专业课程的教学内容多元化与多面化。在教学过程中，可根据学生不同的学习状态与学习需求，专注于高温热结构复合材料中某一类的专业内容，或者专注于高温热结构复合材料的某几个知识点的深入理解。

（二）“高温热结构复合材料”课程思政设计

在教学过程中，将“高温热结构复合材料”课程教学与思政教育深度融合，深入挖掘课程知识点中蕴含的思政元素，将专业知识教育与思政教育紧密结合。思政教育要紧扣立德树人根本任务，坚持以学生为中心，将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体，育人与育才相结合。一方面，通过专业知识的讲授，提高学生的专业知识水平，激发学生自主学习的兴趣；另一方面，注重学生健全人格的养成，帮助学生塑造正确的世界观、人生观、价值观，培养学生的家国情怀和科学精神。

“高温热结构复合材料”课程思政教学与课程内容的教学板块相对应，将思政教育理念融入课程教学板块之中，使学生在学习板块化的课程知识的同时，培养其勇于创新的精神。在第一教学板块“工程理论阐述”中，在进行高温热结构复合材料理论教学的基础上，通过视频、图片、动画等多种教学手段介绍高温热结构复合材料在航天航空领域的应用现状和前景，在理论教学中潜移默化地培养学生树立航空报国之志；在第二教学模块“工程应用讨论”中，将课堂中讲到的基础知识及重点和难点与高温热结构复合材料的多种工程科研问题相结合，激发学生的科研兴趣，在教学过程中融入科学思维和创新思维；在第三教学板塊“工程前沿分析”中，将材料科学领域的权威学术期刊论文的研究成果引入课堂，实现前沿科研成果对教学的反哺作用，在教学过程融入科研探索的创新精神和工匠精神；在第四教学板块“工程样件展示”中，向学生展示课程内容所涉及的多种形式的高温热结构复合材料工程样件，实现课程理论知识与工程问题的具象化，结合复合材料样件的背景和应用，加深学生对课堂理论知识与国家综合实力的理解，在工程样件的教学过程中融入家国情怀。

三、“高温热结构复合材料”课程新型教学模式的实施效果

在“高温热结构复合材料”课程中实施了新型教学模式之后，采用了多种形式来评价新型教学模式的实施效果。在开课之前，对该课程学生的学习需求、学习资源、学习形式等方面进行问卷调查，及时收集学生反馈信息，了解学生对课程的学习需求和对课程的期待，课程内容设计要充分考虑学生的需求。在课程进行过程中，通过雨课堂问卷、课堂问题、收集学生手写反馈等形式及时与学生沟通，了解学生对重要知识点的掌握情况，判断学生对核心知识点的理解程度。针对学生的反馈，对每个知识点的引入方式、问题设定、讨论设计等进行更新迭代，让迭代的教学设计更符合学生需求。学生可在乐中学、思中学，取得更好的学习效果。在课程结束之后，对学生的成绩分布情况进行数据分析，对学生的学习情况和学习效果进行问卷调查，收集学生对课程重点和难点的掌握情况、对课堂教学的建议、对课堂讲授形式的看法及实际的课堂收获，掌握学生对知识目标、能力目标和素养目标的达成情况。

通过问卷调查和学生的实时反馈，学生普遍认为“高温热结构复合材料”新型教学模式课程讲解的思路清晰、深入浅出、生动形象。在新型教学模式中，学生学习氛围活跃、讨论热烈、课堂参与度高。学生之间以及学生与教师之间的互动增进了学生之间以及学生和教师之间的交流，让学生体会到了学习的乐趣。同时，学生反馈在课堂知识点的学习过程中，逐渐体会到了创新精神、科学精神、家国情怀。学生不仅收获了知识，也获得了素养的提升，尤其是学生普遍认识到了课堂教学内容对工程问题的意义和价值，建立了良好的工程思维。在学生未来的职业选择或继续深造的过程中，课程所培养的工程问题思维方式将有助于学生尽快进入工作状态或深造学习状态。

结语

通过对“高温热结构复合材料”课程教学过程中存在的问题进行深入分析，结合课程特点和学生需求实施了新型教学模式改革，使得“高温热结构复合材料”课程的教学内容更加丰富，课程知识点与工程实践的结合更加紧密，课程思政的融入更加有效。在新型教学模式下，有效地提高了学生分析工程问题和解决复杂工程问题的能力，较好地实现了学生的知识目标、能力目标和素养目标，学习效果也得到了明显的提升。在此基础上，“高温热结构复合材料”课程的教学改革仍需与时俱进，不断进行深化研究和迭代升级。

参考文献

［1］张双燕，王传贵.《复合材料学》课程教学改革研究［J］.安徽农学通报，2016，22（16）：143-145.

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［3］郭启龙，魏相君，曹万智，等.基于翻转课堂的《无机非金属材料工学》课程教学改革与实践［J］.西北民族大学学报（自然科学版），2020，41（4）：80-84.

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［5］钟启泉.“有效教学”研究的价值［J］.教育研究，2007（6）：31-35.

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［9］李巧针.新时代高校思政课教学改革：问题与思路［J］.中国大学教育，2022（2）：102-106.

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