《复合材料聚合物基体与纤维》课程教学初探_教学改革

论文导读:：根据《复合材料聚合物基体与纤维》课程内容丰富，知识跨度大，概念多等特点，本文从强调基本概念，及时更新教学内容，多种教学手段并举和加强与学生交流等几个方面入手，探讨了如何提高课程的教学质量和教学效果，并对授课过程存在的不足提出了改进的建议。
关键词：复合材料聚合物基体与纤维，教学改革
 

前言

《复合材料聚合物基体与纤维》是面向我校复合材料与工程专业开设的一门专业基础必修课，在大三下学期讲授。本课程主要讲授复合材料用的聚合物基体材料和增强纤维材料，涉及知识面广，摘要和突出。本文拟从以下几个方面探讨和交流本人在教学方面的粗浅看法和经验。

强调基本概念

本课程涉及到很多基本概念，不仅有无机化学、物理化学、有机化学等方面，还有高分子化学方面的。在讲解基本概念的时候要帮助同学分析基本概念的内涵与外延，甚至其发展的过程。因为有些概念随着科学技术的发展会发生一些变化，因此在讲授基本概念时必要的时候需要指出所给出的定义所适用的范围与场合。给出术语所具有的基本特性并给出描述该术语所必需给出的关键词，让学生在理解的基础上用自己的语言表达出来，而不是要他们死记硬背。比如在讲授高分子这一概念时，首先要求学生自己讨论什么是高分子，高分子具有什么特点，然后在他们给出的答案中总结归纳出高分子所具有的特点，最后给出描述高分子这一术语必需给出几个关键词：单体、聚合反应、重复结构单元、共价键、分子量。这样学生就可以用自己的语言轻松描述这一概念。用各种讲授形式来呈现教学内容。在讲述高分子与大分子的区别时，给出了高分子、大分子的英文分别为polymer和macromolecule教学改革，然后就从英文的构词法上来分析两者的区别，这样比简单看中文要容易理解得多，接着给出了大分子、高分子与有机物的关系图(见图1)。当然还要指出上述给出的区别仅是定义上的区别，现在两者经常是混用的会计毕业论文范文。在讲述树脂这一概念时，着重介绍了其发展简史：(1)树脂顾名思义最早是树分泌物中提炼的脂状物(比如松香、天然橡胶等)；(2)后来是虫胶、动物胶(如驴胶)；(3)再后来是用来指未添加加工助剂的(人工合成的)高分子化合物。这样就比较容易让学生理解树脂这一概念。

图1 大分子、高分子与有机物之间的关系图

教学内容与时俱进

我们采用的教材是武汉理工大学出版社出版的《复合材料聚合物基体》和中国建筑工业出版社出版的《连续玻璃纤维工艺基础》。这两本教材都是10年前编写的，虽然内容丰富，但是随着科技的发展，有很多新发展、新性能和新应用没有及时反映出来，因此，在撰写备课笔记时需要补充新内容，比如增加热塑性树脂和碳纤维等的教学内容。而且上述教材，注重材料的合成与制备，对材料基本性能与应用范围介绍不多，这与该课程的基本教学目的有一定距离，我们的教学目的是通过本课程的学习，同学们可以在进行复合材料生产、开发和设计时能够合理、正确的选用基体材料与增强材料，这就要求我们在教学内容上突出各种材料的性能与特点和应用范围。因此，我们以“组成-结构(/合成工艺)-性能-应用”这一主线来进行教学。强调材料的组成、合成原理/方法，突出材料的性能、应用，并能通过具体实例给出它们之间的联系(具体请见案例1)。

案例1 苯乙烯含量对不饱和聚酯树脂(UPR)固化产物性能的影响^[1]

通过对表1的数据分析可以得到下面结论：1、顺酐/苯酐比例不同对UPR的力学性能、热性能的影响(双键密度à固化点密度)；2、苯乙烯含量增加对UPR的力学性能的影响(力学性能的影响是苯乙烯过量后未反应的苯乙烯单体起到增塑剂的作用造成的)；3、随着顺酐量的增大，UPR的吸水率增加(亲水性酯键含量增加，憎水性苯环含量下降)。紧紧抓住组成-结构-性能三者之间的关系来讲授。

除了更新教材内容以外，还介绍一些国家的科技产业政策。比如最近上马的大飞机项目、风能产业和石油、天然气输送等方面使用的高性能复合材料和玻璃钢管材等，这些项目和产业的实施对复合材料的发展和本专业同学的就业均有极大帮助，讲授这些内容可以提高同学们的专业兴趣。在讲课时也穿插介绍一些专业方面的动态和本校、本学院、本专业的与课程相关的科研动态，增加同学对专业认同感和对学校、学院的归属感。

采用多种教学手段

板书是传统教学手段，形式灵活多样，可以边写边讲，促进学生的思考、加深学生的理解教学改革，学生在思维上可以和教师协调同步，教师在板书时可以充分调动学生积极性，板书时易于学生记笔记。PPT课件具有信息量大，色彩丰富，感官刺激强等特点，在讲授一些不适合板书内容时PPT课件多用图表，增加学生的理解，PPT幻灯片应与板书结合起来使用，板书列出一些关键提纲和对PPT内容作适当补充。运用一些影视内容或是学术视频也是重要的教学手段，比如在讲授动物胶时，用《大宅门》中白景琦在济南作驴胶的内容作为例子来引起同学们的兴趣；在介绍碳纤维的应用时，可以在课间播放一个关于拍卖全碳纤维制成小汽车的视频，增强学生对碳纤维的认识。善用教学材料中的图表，从不同的视角分析图表中的数据，得出结论，利用已学过知识点来分析讨论(具体见案例2)将前置课程和本课程有机联系起来，增强学生的学习效率和学习效果。

案例2 不饱和聚酯树脂的固化产物耐酸性能^[1]

通过上表不仅可以总结出：1、未浸泡时，高温保存有利于力学性能的提高(由于在不饱和聚酯树脂中苯乙烯过量，高温会导致未反应的苯乙烯发生热聚合，提高了固化体的强度－这也是不饱和树脂固化物需要热处理的原因)；2、同样为酸，稀硫酸可以增加不饱和聚酯树脂的力学性能，而硝酸和乙酸却降低了不饱和聚酯树脂的力学性能(由于不饱和聚酯树脂耐酸教学改革，因此低浓度的稀硫酸对其力学性能影响不大；但是稀硝酸具有氧化性，这样导致不饱和聚酯树脂发生部分氧化而性能下降；乙酸是有机酸，与不饱和聚酯树脂具有较好的相容性以致固化物发生部分溶胀而起到增塑剂的作用，因此力学性能变差)。通过这个表格，学生不仅了解了不饱和聚酯树脂的耐化学性能也掌握了过量的苯乙烯单体经过后处理可以提高制品的力学性能，还复习了高分子物理中的相容性、溶胀和增塑剂等概念。通过这个案例可以提醒同学在进行材料设计时，要学会具体情况具体分析，做到灵活应用基本理论知识和概念。

注重与学生交流

教学活动是个特殊的交流，学生是主体，教师是主导。教师是学生学习的引导者，组织者和解惑者。教师是教学活动的导演和策划者，学生才是主角。交流在教学活动中占有极重要的位置。一方面，交流可以了解学生的学习状况和心理状态，学生反馈的教学效果和改进意见等；另一方面，通过交流可以拉近教师和学生的距离感，我校为两地办学，教师和学生分处不同校区，平时没有机会进行师生交流，珍惜上课时交流的机会，让同学们多了解专业知识，增强对本专业的兴趣和信心。

在讲授本课程前，学生已进行了专业认识实习会计毕业论文范文。实习单位均为复合材料的产生和设计公司(如DSM树脂公司，南京玻璃纤维研究院等)。在学习相关的内容时让学生回忆实习内容，并根据实习内容提出关于一些聚合物的生产工艺和聚合物性能的课后思考题，要求学生给出自己理解后的答案。

课堂上的交流包括讨论、提问和课后思考题等。授课时会留出2－4个课时用来进行主题讨论，将班级分成4-5组，每组5-6人，准备1个ppt，派出一个代表进行ppt讲解，然后大家提问讨论。同学们积极性很高教学改革，准备很充分，提问和回答都很精彩，活跃了课堂气氛。另外，每章结束后都会给出若干开放性的思考题，让学生选择1题作答，培养学生的独立思考和发散思维能力。其次，课间和课后的交流也很重要。鼓励学生给老师发电子邮件交流学习上的困难和其它方面的困惑，促进学生与老师的交流意愿，缩短师生间距离，培养学生对教师的信任感。

构建良好互动交流的教学环境可以取得良好的教学效果。^[2]良好的交流方式可以激发学生学习的主动性，变被动学习为主动学习，提高教学效果。

总之，以上几点都是为了增强教学质量，提高教学效果。在实际的教学活动取得了较好的结果。当然还存在一些不足，比如如何利用更多的教学手段等。以后拟通过建立网上课程论坛的方式给学生搭建一个在线交流互动的平台，让学生之间和师生之间有更多交流的机会。

参考文献
[1]赵玉庭，姚希曾.复合材料聚合物基体［M]，武汉：武汉理工大学出版社，1992.
[2]王国建.在《高分子化学》课程中开展互动式教学的实践与探索[J]．高分子通报，2007,(1): 62-65.