［摘要］
复合材料结构与性能是针对复合材料与工程专业大四学生开设的一门专业必修课，其内容涉及树脂基体、增强材料、增强材料的铺层和复合材料的夹层结构等多个方面，是一门理论联系实践应用、基础知识和科学发展前沿并行的课程。我们从充分利用信息技术、理论联系实际、启发式教学和考试方式多元化等多方面进行了课程改革和实践，以提高学生的学习兴趣和创新能力。
［关键词］
课程改革；课程实践；启发式；教育
复合材料结构与性能是本校针对复合材料与工程专业大四学生开设的一门专业必修课程。本课程是在学生学完了材料学概论、树脂基复合材料、复合材料工程实验等专业课程之后，为进一步拓宽学生的专业知识面、培养学生综合知识的运用能力而开设的，目的是培养其在复合材料原材料的选择、改性、结构设计方面综合运用知识解决实际问题的能力。复合材料结构与性能的教学内容包括复合材料概述、树脂基体材料结构与性能、高性能增强材料、增强材料铺层结构与性能及复合材料夹层结构等。复合材料概述部分重点介绍复合材料结构所包含的三个结构层次和复合材料的发展及应用近况；树脂基体材料部分主要介绍聚合物分子结构对性能的影响及基体材料的最新研究进展，让同学们通过学习掌握分子结构设计原理，初步具备从性能角度出发筛选合成原料的能力；增强材料铺层结构与性能和复合材料夹层结构部分突出复合材料结构的可设计性，根据复合材料结构件的受力情况，介绍增强材料铺设方式设计和夹芯材料选择的理论依据。不同于大学基础理论课，大学专业课的课堂教学内容必须紧跟本学科技术的发展。课堂教学中，教师在介绍完基础理论知识后，一定要配合实际的生产应用案例对其进行应用说明，这样有利于学生理解和掌握此知识点，并能通过实际的应用案例理解单纯追求某一性能指标是没有意义的，实际应用过程中应考虑工艺性能、应用性能、节能环保等综合因素。该课程为新开课，在教学内容、教学素材、教学方法等方面还需要进一步完善和改革，以适应复合材料现代科学技术的飞速发展。
一、充分利用信息化资源，丰富教学内容
在教学过程中，我们充分利用信息化资源、信息化技术来辅助教学，丰富教学内容，利用多媒体技术进行高密度的知识传授，增大教学信息量，并借助图片、动画、视频等媒介，增强学生的理解力，加深他们的记忆。［1］我们在传统的PPT中加入实物图片、工艺图片、三维设计动画、复合材料生产视频等，以丰富教学内容，把学生关心的一些复合材料应用领域的相关知识（复合材料原料、工艺及应用等）直接向学生演示出来，从而与文字讲义相呼应，给相对枯燥的教学注入兴趣和活力。多媒体教学（如制作动画、录像、图片和三维模型等）将原本抽象的、不易理解的复合材料多相结构生动、形象地展现出现，便于学生理解和记忆，加深对复合材料结构的理解，深层次理解复合材料结构对性能的影响。我们在查阅大量国内外文献的基础上，编写了适合本课程教学特点的电子课件，并根据需要采用大量生动、形象的工艺流程图介绍复合材料的生产工艺，以实物图片介绍复合材料的应用领域，采用动画、视频的形式介绍复合材料不同层次的结构及结构设计对性能的影响。对于较难理解的章节，采用模型或模拟辅助教学可以提高教学效果。为了让学生较好地了解复合材料领域的发展，教师需要密切关注该行业国内外的发展动向，及时查阅相关的文献资料，获取与国际接轨的最新知识、先进教材和信息。教师需要适时地参加国内外复合材料展览会，对国内外参展公司的展品、设备和技术图片进行拍照、录像并整理，将其融入课程内容；还可以参加复合材料相关的学术研讨会，密切关注复合材料领域的新技术、新工艺的发展和应用，及时更新本课程的教学内容。
二、授课内容注重理论与实践相结合
复合材料结构与性能是一门实用性较强的课程，单纯以文字的形式介绍复合材料结构与性能，特别是复合材料的夹层结构，很难介绍清楚，学生也很难想象，难以理解。因此，教学中一定要理论联系实践，以案例的形式讲授知识，如以风力发电机叶片、雷达罩、飞机机翼的结构为例，分别介绍其选材、结构，并解释原材料选择原因、结构设计的原理、性能特点、国内外的技术差距等。作为教师，将自己科研工作的实际应用案例加入课程讲授，理论联系实际，丰富课程内容的实用性，是非常必要的。不同高校复合材料专业的研究领域、研究特色不同，有的高校侧重于增强材料的研究与开发（如东华大学），有的高校重点研究复合材料结构件的设计制造（如武汉理工大学），而本校复合材料专业侧重于高性能树脂基体材料的研究与开发。在本课程的讲授过程中，我们将本校树脂基体方面取得的研究成果按相应类别穿插在课程内容中，如将耐腐蚀的乙烯基酯树脂、高残炭酚醛、脂环族环氧树脂、高性能芳炔树脂、高性能透波树脂等内容加入课程，分析其结构与性能特点。我校在复合材料增强材料、增强材料的铺设方式、复合材料结构的设计方面开展的研究工作较少，如果要想在这几章内容的教学中联系实践，教师需要做很多资料收集工作，特别是针对增强材料铺设方式和夹层结构部分，需要到相应的研究单位、生产单位进行调研，制作相应图片、三维模型、动画及视频，以丰富教学内容，便于学生理解。［2］
三、改进授课方式，采用启发式教学，让学生根据自己的兴趣点进行自主学习
复合材料结构与性能是复合材料专业大四学生的专业必修课，他们在此之前已经学完了大部分的专业课程，已基本掌握了复合材料的专业知识。本课程的目的是进一步拓宽学生的知识面，培养学生的创新思维，实现与毕业课题研究、社会工作的衔接。因此，教学中应该改变以往的“老师讲、学生记”的方式，鼓励学生运用前面学过的专业知识去思考，激发创新思维，从中获得运用知识解决问题的成就感。教师可以提出现在行业中的难题，让同学们通过查找资料寻找解决方法，发挥大学生精力旺盛、创新性强的特点。［3－4］这也对教师提出了要求：要紧跟本学科的发展，与复合材料相关企业建立密切联系，了解本专业新型的原材料、成型技术、成型设备及新型制品结构。在复合材料概述中介绍新型的复合材料时，同学们对“自修复复合材料”非常感兴趣，但课上仅仅介绍了“自修复复合材料”的设计原理和性能特点及其在航天领域中的应用前景，教学中若能够以实物图片展示此材料的使用案例，以录像展示生产工艺过程，并提出应用过程中有待解决的问题，则可以更生动、具体地体现该材料的结构与性能的关系。我们采用了启发式教学方法，建立教师和学生间双向互动的课堂气氛。教师采用提问的方式启发和调动学生的主观能动性，让学生对问题进行思考；当堂课不能解决的问题，则要求学生课后查找资料，以小论文的形式提交解决方案；鼓励学生探索科学前沿，激发学生对科学研究的兴趣。比如我们给学生留的课后作业为“你认为最有发展前景的复合材料是哪种类型？解释其原因”和“热固性树脂复合材料和热塑性树脂基复合材料的优缺点及其发展趋势”。课余时间，学生们根据自己的兴趣爱好去查找相关的资料，了解该类复合材料的结构、性能、应用及发展情况。这样不仅能够拓展学生的知识面，还能够激发其对复合材料科研的兴趣。［5－6］
四、考核方式多元化，培养学生思考问题、解决问题的能力
复合材料专业课程大多采用闭卷考试的方式进行考核，考试形式重于内容，考试分数重于能力，平时认真听课、认真思考的同学考试的分数倒不一定比背讲义、背课后题的同学高，这样打击了应用能力较强的同学的学习积极性，也与本课程的培养方案相悖。复合材料结构与性能是大四上半学期的专业必修课，是理论与实践相结合的一门课，旨在引导学生运用所学知识发现实际生产中的问题并解决问题，传统的靠知识点记忆的考核方式显然已不适用于本课程，课程改革也应在考核方法上有所体现。根据知识点的不同，本课程宜采用多元化的方式对学生进行考核。重要的概念、原理、工艺、聚合物结构及性能等要求学生掌握的知识点可采用闭卷考试，而不同类型复合材料的性能特点、发展及应用方面的知识是动态发展的，可以采用开卷考试的方式。这样学生可以在课下查阅大量的文献资料，详细了解复合材料的发展趋势，激发学习兴趣，拓展专业知识面。对于综合知识的运用，即从选择原材料、成型工艺选择、增强材料的铺设方式、夹层结构设计等方面设计某复合材料结构件，则采用小论文的形式考核，如设计轻质高强的工字梁结构。多元化的考核方式可以使学生成为学习的主体，有利于调动学生的积极性，并培养学生综合运用知识的能力。我们通过教学题材的更新、教学内容的多样化、教学方法和考核方式的改革，力争从教师讲授向学生在老师的启发下自主学习的模式转变，从而达到提高学生学习主动性、激发学生创新性的目的。课程改革和创新需要在实际教学过程中摸索，我们将结合复合材料新技术的发展，继续探索复合材料结构与性能教学新模式。
作者：宋宁 侯锐钢 周权 陈麒 王帆 方俊 倪礼忠 单位：华东理工大学材料科学与工程学院特种功能高分子材料及相关技术教育部重点实验室
参考文献：
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［2］邓洪．材料化学专业《复合材料》课程建设与教学研究［J］．中南林业科技大学学报（社会科学版），2009，3（3）：142－144．
［3］曹尤，王丽华，谷亚新．具有土木建筑特色的聚合物复合材料课程建设［J］．沈阳建筑大学学报（社会科学版），2012，14（3）：326－328．
［4］杨晓洁．“英特尔”未来教育与课改理念的融合———《复合材料》教学设计与反思［J］．教育科研论坛，2010（7）：56－57．
［5］王耀先．更新教育观念，深化课程改革［J］．化工高等教育，2003（2）：64－65．
［6］安晓燕．复合材料产品设计高职课程改革与实践［J］．科教文汇，2014（12）：112－113．
