《复合材料加工》的教学改革与实践

2019-07-23◆

中国校外教育 2019年21期

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(上海应用技术大学材料科学与工程学院；上海电机学院电子信息学院)

随着科技发展和进步，市场对材料的需求日新月异，因此高校在制定培养计划时，往往考虑学生毕业后社会的需求和认可。高校在大四第一学期开设较多的专业选修课供学生自由选择，这就决定了专业选修课的教学班级人数较少，形成了小班化教学。如何适应小班化学生的具体需求，有针对性教学成为摆在教师面前迫在眉睫的事情。针对这种现状，从《复合材料加工》课程教学内容、教学方法和手段的改革，提高课程教学效果，提高学生的综合能力和综合素养。

一、教材的选择及教学内容的确定

(一)教材的选择

由于选修课的目的主要是拓宽学生的知识面及掌握科技发展前沿，因此本课程没有指定专门的学生用书，教师用书则选择了国防科技出版社出版的译著《复合材料加工技术》，教学内容则涵盖了该书上的部分内容及最新与复合材料加工有关的期刊文献作为参考资料。

(二)教学内容

本课程理论教学内容有：聚合物基复合材料及加工、陶瓷基复合材料及加工、金属基复合材料及加工、碳/碳复合材料及加工。

聚合物基复合材料及加工重点就长玻纤增强聚合物基复合在加工过程中，玻璃纤维角、刀具前角及切削深度对复合材料表面粗糙度和切削力的影响及影响程度等方面展开了细致的学习。

陶瓷基复合材料及加工讲授了陶瓷基复合材料的特点及性能，陶瓷基复合材料的增韧机理，陶瓷基复合材料的电火花加工等内容。

金属基复合材料及加工的教学内容有：传统的车削、钻削、磨削和铣削的加工工艺，以及电火花加工、激光加工、电化学加工和磨料水射流加工等特种加工工艺和方法。

碳碳复合材料及加工则主要对碳碳复合材料的制备及特点，碳碳复合材料加工过程中应注意的问题等方面展开学习和讨论。

教学内容改革在保持原有理论教学学时不变的情况下，适当增加学生主讲及企业教学课时，教学内容改革见表1。

二、教学方法和手段的改革和创新

传统教学中，以“教师讲，学生听”为主，该种模式容易造成课堂氛围不活跃、学生无法紧跟教学节奏等，不利于课堂教学和学生对知识的吸收消化，同时也不利于提高学生的学习兴趣。为了打破该局面，本课程采用教师讲授、学生分组主讲、课堂练习、读书报告等多种形式有机结合的方式完成教学过程。

(一)教师讲授

为了让学生了解最新的复合材料及加工，笔者结合企业最新生产的蜂窝夹层结构复合材料样品作为教学辅助带入课堂，先让学生仔细观察材料的结构，再让学生尝试根据复合材料的外观回答材料有哪些组成部分，由何种原材料生产而成以及如何实现该复合材料所需的特定性能等。

因小班化教学，所以每个学生均有机会来阐述自己的观点，结合学生的回答，笔者再将蜂窝结构复合材料有关的思想启发、原料组成、性能特点等相关理论知识进行教授，并播放企业车间生产蜂窝结构复合材料及加工的有关视频，使得学生对该种结构的复合材料及加工有了全面而深入的了解和学习，形成深刻的印象，对知识点的理解也比较深入。

视频放映结束后，对学生提问：如果你是复合材料与工程的毕业生，你认为自己可以在该企业从事哪些方面的工作？该问题无疑引起了学生极大的兴趣，大家纷纷自主发言，有的说可以做复合材料的研究开发，有的说可以做复合材料的检测，有的说可以做产品销售等。通过此种方式的提问及回答，学生能更加有效地理解自己所学专业今后能从事的工作岗位，同时可针对今后的就业方向有针对性地补充相应的理论和实践技能。

(二)学生分组主讲

课程第一节课，笔者先将学生进行分组，并给每组布置不同的主题，一般在教师讲授四五次后由学生主讲交流小组的主题成果。在学生主讲环节，有的小组通过资料调研形成完整的ppt，由小组成员上台分享；有的小组查找相应的视频资料，结合ppt进行分享。学生通过该种形式的教学和学习，可以有效地理解、吸收课堂理论知识，并追踪最新研究前沿，提升学生查阅整理资料、制作ppt的能力，学生通过上台主讲，学生的口语表达能力及课堂表现等综合能力得到大幅度的提升。同时因学生自主主讲分享，避免了学生玩手机及课堂讲话等不良现象的发生。

(三)课堂练习

由于部分章节内容难度比较大，笔者往往在课程结束前十分钟左右给学生留几道课堂练习题，让学生课堂完成并提交。该种方式有利于学生及时将所学的知识加以理解记忆，并能有效地将知识点转化为答题的能力，明白所学的内容如何在实际解题中应用。在整个教学环节，加入两三次课堂练习，可以让学生及时理解当堂课所讲授的理论知识。

(四)读书报告

针对陶瓷基复合材料及加工和金属基复合材料加工等有关内容，笔者先期准备几篇最新研究成果，研究主题与授课内容紧密相关，分别在两次课堂上留出半个小时的时间，前期让学生开展阅读，接下来形成读书报告。这一项教学模式的改革需要学生具备很强的快速阅读文献，快速提炼文献核心思想，并归纳总结几篇文献的共性和差异所在的能力。通过几次训练，学生对专业知识的理解能力，对文献的归纳总结能力得到了大幅度的提升。

通过学生期末考核及问卷分析学生对课程反馈，分析了教学改革后的效果，结果见表2。

由表2可以看出，全班共28名学生，对教学内容的改革均持满意的态度，大部分同学表示很满意，并指出这种教学形式的改革提升了他们各方面的能力。

三、课程建设及教学改革设想

(一)加强校企合作课程建设

学生在校期间的理论学习最终是要为走上工作岗位服务的，因此在理论教学环节加强校企合作课程建设显得尤为重要。《复合材料加工》课程曾获校级校企合作课程建设，建设期间，学生的理论学习一部分在学校开展，一部分进企业学习，由企业专家进行讲授，主要形式有企业理论教学、学生实际动手操作等，同时结合实际开展企业生产方面的实习实践。校企合作课程的建设有利于学生切实将理论联系实际，因此进一步加强《复合材料加工》的校企合作课程建设对学生培养及理论教学都有举足轻重的作用。

(二)完善教材建设

由于可供本课程选择的教材有限，因此可以在教学过程中积累前沿性研究方向作为学生的参考资料，笔者在教学改革中采用的读书报告已经完成了部分任务，今后的教学中，可进一步系统化收集与本课程有关的前沿研究成果，形成有特色的专业教材或教辅资料。在教材的选择和编排上要注重前沿性、实用性、应用性等特点。

(三)加强实验教学

任何一种材料从开发到应用需要经历材料的研究、材料的制备、材料成形及材料加工等几个过程，复合材料亦如此。复合材料加工实际上是复合材料从开发到应用的最后一个环节，也是非常关键的环节。复合材料加工质量的好坏直接影响到复合材料实际应用效果及产品的质量，因此要学好该门课程，适当加入实验教学环节，在该环节开展复合材料不同成型工艺进行成型，成型后的产品进行切削加工、磨削加工等后续加工操作。经过实验教学后，学生对影响复合材料加工性能的工艺参数及影响大小会有更加直观的认识，便于学生更加直观理解理论教学的各个知识点。