《阻燃材料性能与测试》课程建设的实践与探索

智茂永，刘全义，胡再银

(中国民用航空飞行学院 民航安全工程学院，四川 德阳 618307)

高分子材料具有轻质、高强度、耐腐蚀、抗冲击等优良性能，在航空、机械、电子电器、建筑等行业得到了广泛的应用[1]。在民用飞机制造工业中，高分子材料应用越来越多，有利于降低飞机本身的重量和减少能源消耗，提高操纵性能[2]。但是，大多数高分子材料为可燃、易燃材料，增加了飞机的火灾危险性，飞机防火技术成为重要研究课题[3-4]。在民航特色课程建设背景下，安全工程和消防工程两个本科专业设置了《阻燃材料性能与测试》课程。根据专业培养方案的要求，在学生已经掌握燃烧学和普通化学等专业基础课的前提下，旨在让学生系统学习高分子材料的燃烧特性、阻燃基本理论与技术，以及阻燃性能测试方法等内容。围绕阻燃材料理论知识和实验仪器操作技能，突出项目式实践教学，着重提高学生的动手操作技能，培养学生在高分子阻燃材料领域具备从事科研和技术工作的能力。结合讲授《阻燃材料性能与测试》课程的教学实践，探讨了该课程的教学内容、教学方法与考核方式等方面的改革与探索。

1 教学内容建设

《阻燃材料性能与测试》是一门针对安全工程和消防工程两个本科专业开设的专业课程，涉及知识面较宽，实践性较强，学习该课程之前需要让学生具备燃烧学、普通化学等专业基础课知识[5]。我校是民航专业院校，在选择教材时，除了考虑教材内容的知识性和实用性，课程内容设置上还需要体现民航专业特色、学科发展趋势和课程组的前期研究基础。我们选用《聚合物燃烧与阻燃技术》(主编：张军，纪奎江，夏延致)、《阻燃理论》(主编：李建军，欧育湘)和《燃烧与阻燃实验》(主编：金杨，张军)作为参考教材。经过课程组多次研讨，针对学生的培养目标，结合阻燃材料的发展趋势和现有科研资源，确定了课程教学内容，主要分为阻燃材料基础理论、高分子材料阻燃技术和阻燃材料性能测试方法等三个部分内容。

1.1 阻燃材料基础理论

阻燃材料基础理论包括高分子材料简介、阻燃材料和阻燃剂等内容，从高分子材料在人们生产生活中的普遍应用为切入点，通过高分子材料在应用过程中的火灾案例，指出高分子材料阻燃的必要性和重要意义，引导学生对课程学习产生兴趣。讲述高分子材料的定义、结构特点、命名与分类方法，用于民用飞机的高分子材料的种类及性能特点，让学生对高分子材料的应用(尤其在民用飞机上)有全面的了解。介绍阻燃技术发展简史和阻燃高分子材料发展趋势、高分子材料的阻燃方法与阻燃机理。

1.2 高分子材料阻燃技术

针对目前高分子材料的阻燃技术，讲述阻燃剂的概念和分类，重点讲授卤系阻燃剂、无机阻燃剂、有机磷系阻燃剂、膨胀型阻燃剂的阻燃作用、优缺点以及应用研究情况。针对民用飞机上应用的环氧树脂复合材料和聚氨酯泡沫塑料，系统讲解环氧树脂复合材料和聚氨酯泡沫塑料的结构、性质、制备方法及阻燃技术，并结合主讲教师对聚氨酯泡沫和环氧树脂的阻燃技术研究情况，系统地讲述课题研究目标、科学技术问题解决思路和实施方案等，为学生后续从事科学研究和生产实践提供前期铺垫。

1.3 阻燃材料性能测试方法

阻燃材料性能测试方法分为燃烧性能测试、力学性能测试和结构形貌表征等三个方面。在燃烧性能测试方面，讲述热重分析仪、极限氧指数仪、水平垂直燃烧测试仪、锥形量热仪等仪器的测试原理、操作程序、结果分析等。在力学性能测试方面，讲述万能材料试验机、热机械分析仪、冲击试验机等仪器的使用方法。在结构形貌表征方面，讲述红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等仪器测试原理和数据分析等。

2 教学方法探讨

2.1 以案例为载体的启发式课堂教学

在课堂教学过程中，基于案例分析，通过问题研讨的形式，合理引导学生多角度思考，理清知识点之间的逻辑关系，掌握相关的知识点和重难点，拓展学习思路，对于激发学生的学习兴趣和培养创新能力具有重要作用。例如在“环氧树脂的阻燃技术”部分，结合授课教师从事的科研课题，设置“石墨烯-有机磷阻燃剂的阻燃机理”和“阻燃环氧树脂的性能测试方法”讨论环节，给学生一定的思维空间，通过对实际科研问题的深入讨论，探寻影响科学问题的主要因素和次要因素，避免传统的“灌输式”教学方法，并让学生在课下收集研读文献资料，进一步加深对课堂知识的理解，提高学生的创新思维能力和团队合作精神。并通过课堂作业和提问增强学生对所学知识的理解，随时掌握学生的学习情况，适时调整教学方法，全面提高课堂教学质量。

2.2 基于研究课题的项目式实践教学

为了让学生更有意义地学习阻燃材料性能测试方法，把全班学生分成若干个小组，要求每个小组设计1个与课程相关的研究课题。依托实验教学实验室，学生在教师指导下开展课题研究，掌握课题文献信息收集分析、实验设备选型与平台搭建、实验操作程序、数据分析和课题总结等。在开展项目式实践教学过程中，通过系统的课题研究，实现将课堂知识点与实验课题相结合，熟练掌握红外光谱仪、热重分析仪、烟密度仪、氧指数测定仪、锥形量热仪等测试技术，提高学生实验动手能力和科研素质，激发学生学习主动性，培养学生解决问题的能力，起到动手能力训练和理论知识巩固的目的。目前项目式教学方法经过小范围试点，教学效果很好，极大地提高了学生的主动性，取得了预期教学目标，后续将会推广应用。

3 多元化考核方式

《阻燃材料性能与测试》是一门兼顾理论与实践的专业课，通过合理设置考核方式和考核内容，着重对学生综合能力的评价。本课程教学由课堂教学和实践教学两部分组成，课堂教学以课堂讲授为主，采用多媒体课件、投影等教学手段，适时将案例分析与理论知识点相结合，实践教学以项目式课题研究为主，通过问题研讨、撰写研究报告等方式实现理论与实践的有机结合，培养学生的兴趣和创新思维能力。考核内容以教学大纲为基准，以教学内容为依据，把握好知识覆盖面和重难点，侧重基础理论知识、阻燃机理和技术、仪器测试原理和操作程序等知识点，设置较大比例的主观题，考查学生利用所学知识分析、解决问题的能力。为考核学生对所学内容的掌握程度，课程成绩由期末考试成绩和平时成绩组成，期末闭卷成绩占60%，平时成绩占40%，平时成绩的构成为：考勤及课堂表现占15%，实验研究报告占15%，作业完成情况占10%。

4 结论

随着高分子材料在建筑、电器、家具、车辆、民用飞机等领域应用越来越广，由于具有易于燃烧的问题限制了其应用，提高材料的阻燃性能成为研究热点。为了满足社会实际应用需求，在安全工程和消防工程两个本科专业设置了《阻燃材料性能与测试技术》课程。该课程涉及的专业知识点较多，在课程内容设计上，不仅要体现课程内容的适用性，还要结合我校的民航学科特色和阻燃材料的研究趋势，确定了包含阻燃材料基础理论、高分子材料阻燃技术和阻燃材料性能测试技术等教学内容。在教学方法上，探讨了启发式课堂教学和项目式实践教学，激发了学生的学习兴趣和创新潜能，取得了预期的教学效果，也为学生今后从事科研和生产技术工作奠定了坚实的基础。