材料类专业本科生复合材料教学改革研究

时间:2017-07-01 职称论文 我要投稿

  《铜—石墨复合材料的成形》分为铜一石墨复合材料概述、铜一石墨复合材料的常规成形、铜一石墨复合材料的半固态成形等3章,主要围绕成形工艺、摩擦磨损和导电性能等,较为系统地介绍了铜一石墨复合材料的常规粉末冶金成形、常规液相浸渍成形、常规喷射沉积成形、半固态成形等内容。下面是小编搜集整理的相关内容的论文,欢迎大家阅读参考。

  摘要:《复合材料》这门材料类专业本科生的必修课对增加学生的知识面和专业技能起着重要作用。然而,该课程的教学中存在一些问题,严重影响学生对知识点的掌握。针对当前存在的问题,本文提出了一些教改方案,在课堂中增加相应知识点的文献讲解和答辩环节。同时,让学生课后参加实训环节来提高学生的主动学习热情。增加平时考核部分成绩,弱化期末考试的权重。最终让学生更好的掌握该课程,进而提高本科生的专业技能和综合素质。

  关键词:复合材料;教学改革;实训环节;教学方法

  为了克服传统灌输式、填鸭式教学模式的弊端,积极响应教育部的高校本科生教学模式改革号召,专注于培养动手能力强、理论结合实践、高水平、综合素质的新世纪人才,许多高校的诸多专业课程都在进行教学模式改革。我校材料科学与工程专业为宽口径的大专业,主要培养无机非金属材料方向的毕业生。《复合材料》作为本专业的一门必修课,这门课程涵盖知识点很多,包括聚合物基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料等各个领域的基础知识、制备工艺和实际应用[1]。该课程对于扩大学生的专业知识面、提升学生的专业知识和实践技能具有重要的理论指导作用。针对目前该课程教学中存在的一些问题,本文提出了《复合材料》教学改革的一些方案和措施。

  一、课程的主要内容和培养目标

  《复合材料》是材料科学与工程专业本科生的基础课、必修课,也是本科毕业生从事材料、复合材料等相关工作、科研、工程应用的必备课程。本课程主要讲授常见复合材料的分类、加工制备技术及应用背景,如聚合物基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、水泥基复合材料和纳米复合材料等。在毕业设计、科研实践中掌握上述几种复合材料的制备及工艺技术,是材料类专业毕业生能够胜任本专业工作的基础和保障。这门课程的培养目标是理解复合材料的界面优化设计及界面作用机理,掌握复合材料的种类和制备工艺方法。了解复合材料界面及性能测试表征方法,学会分析材料研究和生产中的复合材料如金属基、聚合物基、陶瓷基、水泥基复合材料及纳米复合材料的成分、组织形貌和结构性能,并能够适当的调整配方或改进制备工艺最终实现目标所需的力学性能或特殊功能。

  二、教学中发现的问题

  《复合材料》课程内容繁多,涉及三大类材料金属、无机非金属和聚合物的配方、加工、性能及应用,涉及到大量的增强材料、基体材料制备工艺参数和配方,使得学生难于寻找重点内容,学习起来很难抓住重点,接收效果差。另外,学生也不清晰自己将来所面对的就业方向。因此,很有必要让学生自己动手查阅感兴趣的复合材料及相关产品,增强对某一材料产品及其知名企业的了解。在加深对这门专业课的认识和理解的同时,知道自己感兴趣的行业和就业方向[2-3]。这门课程一般期末考试成绩权重大于80%,平时成绩占的比重很小。因此,学生缺乏主动的学习意识,学生对于琐碎繁杂的知识点理解起来也很吃力,上课时容易产生懈怠的情绪、玩手机、精神溜号等现象。多年的教学经验发现:学生期末时候考前突击,只会应付期末考试,只求分数不求甚解,学生对知识的掌握不扎实、不系统,影响后续课程的学习效果和专业技能的培养。学生虽然经过突击性理论学习,但是仍然缺乏专业的实践、应用能力,不能学以致用。学生往往考完试后再问就什么也答不上来,遇到一些实际应用问题也不能马上想起课本上的理论知识体系。这些现象的根本原因在于学生缺少对知识点所对应的实践、范例的了解。

  三、《复合材料》课程的教学改革措施

  3.1以工业产品、科研信息为导向,加深学生对不同类型复合材料的深入理解

  本课程涉及到金属基、聚合物基、陶瓷基、水泥基复合材料及纳米复合材料等理论方面的内容,理论较深奥、知识面广、内容概念复杂,学生在学习过程中会遇到许多问题。在教学中充分考虑到知识面的拓宽和不同复合材料应用之间的相互关系,注重产品应用开发为导向,对复合材料的理论配方、制备工艺、性能要求、开发新产品的思路等方面的进行强化,在保持课程系统性的前提下,对一些次要的偏理论的内容适当删减。着重对近期出现的新型复合材料在结构材料和功能材料领域的应用实例进行介绍。通过引入实际产品和工业化生产问题,促进学生深入理解每种复合材料的基础知识和应用前景[4]。将目前与课程有关的科研动态带入课堂,让课程有足够的吸引力。如讲述通过介绍阻燃电缆护套料配方及工艺让学生深入聚合物基复合材料的加工原理和应用场合;通过介绍现有的锂电池正极材料让学生了解碳基复合材料以及纳米复合材料的应用;还有近期Science、Nature等顶级期刊发表的最新纳米尺度金属的伪弹性、功能材料,碳纳米管、石墨烯的微观尺度研究及其在复合材料、功能材料中的最新应用。这些科研实例的讲解可以激发学生的科研热情,调动学生的学习积极性。

  3.2以查找和阅读期刊文献为导向,培养学生的主动学习意识

  每一章节都给学生布置一定数量的关键词、主题词,让学生去期刊网或外文电子资源网站查阅相关章节关键词的期刊论文或发明专利,填写文献资料统计表。每个学生都要在课堂讲解文献,学生需要提问互动。通过这种能力培养,加深学生对某一复合材料的了解同时,也锻炼学生的查阅文献能力、阅读能力和课堂表达能力,发挥互动、让更多同学参与到课题讨论中,从兴趣和讨论中掌握复杂的知识点。“学生讲,教师听”的这种新模式可以增加教学互动效果,课堂上适当增加学生汇报文献、专利的内容,可以增进师生的相互交流、相互影响。这种方法可以活跃课堂气氛,加深学生对所学知识的理解,激发学生的创新意识和独立思考能力,显著提高课程的教学效果。培养学生一丝不苟、精益求精的学习和科研精神。

  3.3增加学生的课外实训环节,让学生到实验室动

  手参与复合材料的设计和制作除了课堂教学以外,还可以以材料生产和应用中的实际问题出发,培养学生的动手实践能力和团队协作意识。增加学生的课外实训环节,培养学生从发现问题、提出问题到解决问题的能力,真正意义摆脱课本的死知识[5]。要求老师到实验室亲自指导,让学生到实验室亲自动手参与某些复合材料的设计制备,要求每组学生实践不少于7个工作日,自己动手完成一个小实验,在课堂上互相交流自己的所学、所做、所感,是如何将文献知识转化为直接的功能或结构材料并实现其应用价值。让学生亲手参与实验设计和制作可以提高学生的主动性,再次回到课堂后能够更深刻听讲,认识到课本上基础知识的重要性。逐渐培养学生从提出问题,到寻找解决问题思路,最终解决问题的能力。实训结束后最终以实验报告形式上交并考核。这种实训环节可以在培养学生的应用技能的同时,培养学生团队协作意识,激发学生的课外学习热情。加强学生对知识的理解,提高对课本知识的应用能力,避免“读死书、死读书”。

  四、《复合材料》课程的教改考核及预期效果

  该课程在增加课堂文献讲解、答辩和课外实训环节后,期末考核时弱化期末考试成绩的比重,侧重上课过程中文献讲解、答辩和课外实训的考核,即增加平时成绩的权重。具体成绩比例可以调整如下:

  (1)期末考试分数:占考核总成绩的50%。

  (2)文献调研、讲解、讨论环节分数:每名学生不少于两次文献调研、讲解、讨论,共计占总成绩的30%,其中文献整理情况10%、课堂讲解10%和回答问题10%。加分条件:学生查阅参考文献可以查阅英文文献,考察学生对英文文献的理解,根据实际情况给予加分0.5~1分;课堂讲解文献后能够准确回答课堂老师或同学提出所有问题的学生得满分。

  (3)课外实训环节分数:两次实验占总成绩的20%,其中两次实训过程中的动手实验及实验报告各占10%。通过在《复合材料》课程教学中增加文献讲解和课外实训环节进行教改,改革后的保守目标是:100%学生能系统掌握查阅期刊文献和发明专利的方法,并且能够读懂科技论文的核心研究思想和理论内涵;90%的学生应能掌握课程重点知识,熟悉课本知识中的某种复合材料的制备方法和应用实例;20%学生能掌握英文期刊文献的查阅能力并且能够读懂英文文献含义,具备书写科研论文的基本素质和功底。上述比例都以学生总数为基数,各部分不互相独立,存在相互重叠。希望通过任课教师和学生的共同努力,最终实现由大学的应试教育到应用型人才培养的转变。

  五、结语

  作为一门材料类专业本科生的必修课,《复合材料》对于增加学生的知识面和了解专业方向具有重要作用。因此,这门课程的学习效果影响毕业生的综合素质和专业技能。作者针对平时教学中的一些问题,如上课死气沉沉,学生玩手机,期末考试突击复习等现象提出了一系列教改方法,主要是增加课堂上的工业产品、科研信息吸引学生的兴趣,增加文献讲解、答辩环节和课后的实训环节来弱化期末考试成绩的权重,这样来督促学生主动学习并且能够活跃课堂互动,通过课外实训环节提高学生的实践技能和对基础知识的应用能力。通过教师和学生的共同努力实现由应试教育到应用型人才培养的转变,进一步提升毕业生的专业技能和综合素质。

  参考文献

  [1]周曦亚.复合材料[M].北京:化学工业出版社,2005:1-225.

  [2]马庆宇.复合材料概论课程教学改革初探[J].石家庄职业技术学院学报,2011,23(4):53-55.

  [3]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.

  [4]张俊珩,李婷,程娟,等.《复合材料》课程教学改革探索与实践[J].广东化工,2015,42(22):197-199.

  [5]马庆宇.《复合材料概论》教学改革浅析[J].教育教学论坛,2013(2):48-50.

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