張 艷，王 慧，吳 強(qiáng)，李 倩，武新星，韓帥波，孫芳利

(浙江農(nóng)林大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院，浙江 杭州 311300)

《復(fù)合材料》是我校為高分子材料與工程專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)核心必修課程。該課程授課時(shí)間為大四學(xué)年第一學(xué)期，總課時(shí)為32學(xué)時(shí)，學(xué)分為2.0個(gè)學(xué)分。課程全面系統(tǒng)介紹聚合物基復(fù)合材料的發(fā)展概況、基礎(chǔ)理論和制備工藝；重點(diǎn)講授通用型熱固性樹脂的合成、增強(qiáng)材料的制備及復(fù)合材料的成型工藝。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠全面系統(tǒng)地理解聚合物基復(fù)合材料的重要基本概念和理論知識，深刻理解聚合物基復(fù)合材料發(fā)展的重要意義及目前面臨的主要問題，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，使其能夠根據(jù)具體的應(yīng)用需求對復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)及工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)，為今后學(xué)生在復(fù)合材料領(lǐng)域的深造和研究奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。而如何更好的結(jié)合浙江農(nóng)林大學(xué)“林業(yè)工程”學(xué)科優(yōu)勢，緊密對接和服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，在高分子和生物質(zhì)材料等重點(diǎn)領(lǐng)域培養(yǎng)高層次創(chuàng)新型人才，是該課程需要重點(diǎn)考慮的改革方向。

1 課程學(xué)情分析

浙江農(nóng)林大學(xué)是浙江省重點(diǎn)建設(shè)高校、浙江省人民政府與國家林業(yè)和草原局共建高校，其辦學(xué)宗旨是建設(shè)區(qū)域特色鮮明的高水平生態(tài)性研究型大學(xué)。本校高分子材料與工程專業(yè)創(chuàng)立于2008年，源于木材科學(xué)與技術(shù)學(xué)科膠合材料方向，以膠黏劑和生物質(zhì)材料為特色。專業(yè)辦學(xué)目標(biāo)明確，特色明顯，定位于培養(yǎng)在高分子特別是生物基新材料和新技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)管理及檢測方面具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的高素質(zhì)復(fù)合交叉型人才。本課程涉及到復(fù)合材料基體、增強(qiáng)材料及不同復(fù)合材料的加工工藝等物理、化學(xué)、材料設(shè)計(jì)等方面的知識，是學(xué)生在已經(jīng)掌握了高分子物理、高分子化學(xué)以及塑料加工等課程的基礎(chǔ)知識前提下開展的。要求學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)，能夠積極主動的了解和掌握課程的授課內(nèi)容。然而，由于這門課程是在大四上學(xué)期開設(shè)，學(xué)生大多忙于考研復(fù)習(xí)、找工作、實(shí)習(xí)或做畢業(yè)課題，對這門課的重視程度大大降低，而且在課堂教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)存在利用上課時(shí)間復(fù)習(xí)考研課程、手機(jī)上網(wǎng)或上課睡覺的問題，無法集中精力聽課或做筆記，從而很大程度上影響了教學(xué)效果。同時(shí)，本課程所設(shè)置內(nèi)容仍多為傳統(tǒng)理工科院校高分子材料與工程專業(yè)開設(shè)的聚合物基復(fù)合材料的內(nèi)容，不足以體現(xiàn)我校高分子材料與工程專業(yè)的辦學(xué)特色。

為進(jìn)一步凸顯農(nóng)林類高校的專業(yè)辦學(xué)特色，解決本課程課堂教學(xué)中存在的問題，保證良好的教學(xué)效果，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，避免傳統(tǒng)授課過程中“填鴨被動”、“單一無趣”的教學(xué)方式，需對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和過程、考核評價(jià)等方面進(jìn)行改革和創(chuàng)新。

2 教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的實(shí)施

2.1 豐富課堂教學(xué)實(shí)例，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情

《復(fù)合材料》課程理論知識點(diǎn)多，涉及面廣且較為抽象，學(xué)生容易感到理解困難、枯燥乏味，嚴(yán)重影響課堂教學(xué)效果。復(fù)合材料應(yīng)用廣泛，與我們的生活息息相關(guān)。如果引入生活中的實(shí)際案例，通過案例分析來講解具體材料的相關(guān)知識點(diǎn)，可引起學(xué)生的關(guān)注，提高學(xué)習(xí)積極主動性。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目的，設(shè)置具體的教學(xué)案例，引導(dǎo)學(xué)生主動思考，積極參與討論和分析，是目前應(yīng)用較為廣泛的一種教學(xué)方式，即案例教學(xué)[1-2]。通過列舉大量相關(guān)的實(shí)例如三大熱固性樹脂、玻璃纖維、碳纖維、超高分子量聚乙烯纖維及纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制品及應(yīng)用等，以具體的例子、圖片及多媒體動畫等講解相關(guān)的理論知識，將抽象理論具體化，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)輕松愉快的學(xué)習(xí)氛圍，提高學(xué)習(xí)積極性。

本課程將農(nóng)林特色與傳統(tǒng)材料緊密結(jié)合，通過對案例進(jìn)行對比分析，使學(xué)生掌握知識點(diǎn)并深切領(lǐng)會其間區(qū)別。重點(diǎn)教學(xué)案例展示如下：

(1)案例一：在講解熱固性樹脂部分內(nèi)容時(shí)，重點(diǎn)分析環(huán)氧樹脂相關(guān)知識點(diǎn)。首先向?qū)W生引入環(huán)氧樹脂的一個(gè)應(yīng)用案例，如環(huán)氧樹脂是一種萬能膠。提出問題：什么是萬能膠？為什么環(huán)氧樹脂可以作為萬能膠？以環(huán)氧樹脂萬能膠產(chǎn)品為例具體講解為什么環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的粘結(jié)性，能夠粘結(jié)塑料、金屬、木材等多種材料，進(jìn)而講解相關(guān)的理論知識。以傳統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛的石油基雙酚A型環(huán)氧樹脂為例來講授其化學(xué)結(jié)構(gòu)、合成原理、性能及應(yīng)用等。同時(shí)，將生物基環(huán)氧樹脂作為對比案例進(jìn)行分析，引入目前研究較多的生物基環(huán)氧樹脂，重點(diǎn)分析如何利用生物質(zhì)原料合成環(huán)氧樹脂，以解決目前石油資源匱乏和不環(huán)保的問題。

(2)案例二：在講解增強(qiáng)材料部分內(nèi)容時(shí)，將碳纖維作為重點(diǎn)案例進(jìn)行講解。首先讓學(xué)生看到碳纖維實(shí)物，課堂上親自感受碳纖維的表觀形貌和力學(xué)強(qiáng)度等特征。然后引入碳纖維的生產(chǎn)及應(yīng)用等相關(guān)視頻，使學(xué)生直觀認(rèn)識和理解碳纖維作為增強(qiáng)材料的優(yōu)勢。之后重點(diǎn)分析以聚丙烯腈為原料的碳纖維制備方法和工藝流程，從原料特征、制備工藝條件及制備過程中分子鏈結(jié)構(gòu)的變化講解碳纖維的生產(chǎn)過程。同時(shí)，將木質(zhì)素基碳纖維作為對比，講解木質(zhì)素作為原料的優(yōu)點(diǎn)及與傳統(tǒng)碳纖維制備工藝的區(qū)別。

(3)案例三：在講解增強(qiáng)材料章節(jié)時(shí)，以超高分子量聚乙烯纖維為例，重點(diǎn)學(xué)習(xí)凝膠紡絲法超倍拉伸技術(shù)。首先讓學(xué)生看到超高分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯纖維實(shí)物，深刻體會塑料與特種高性能纖維的表觀形貌和力學(xué)強(qiáng)度等區(qū)別。引出超高分子量聚乙烯纖維的特征，并提出問題：為什么超高分子量聚乙烯纖維屬于高性能纖維？這種纖維是如何制備的？播放超高分子量聚乙烯纖維的生產(chǎn)及應(yīng)用視頻，重點(diǎn)講解凝膠紡絲法超倍拉伸技術(shù)制備超高分子量聚乙烯纖維的原理。將超高分子量聚乙烯纖維與市面上的普通塑料產(chǎn)品如保鮮膜做對比分析總結(jié)，加深對該部分內(nèi)容的理解。

(4)案例四：在講解熱固性復(fù)合材料成型工藝章節(jié)時(shí)，以大家常見的玻璃鋼游船為例，引入玻璃纖維復(fù)合材料的制備工藝。通過播放玻璃鋼小船的制備過程，讓學(xué)生了解玻璃纖維增強(qiáng)的樹脂基復(fù)合材料的制備流程，然后結(jié)合視頻內(nèi)容具體講解玻璃纖維、熱固性樹脂及其復(fù)合材料的特性及要求。同時(shí)，作為對比，將竹纖維或麻纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料產(chǎn)品引入課堂，重點(diǎn)講解植物纖維作為增強(qiáng)材料的優(yōu)勢及制備工藝。

2.2 思政教育融入課堂教學(xué)

通過真實(shí)案例分析，逐步構(gòu)建學(xué)生對事物的真實(shí)認(rèn)知，引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識問題，充分發(fā)揮思政課提升學(xué)生思想素養(yǎng)的作用[3]。本課程引入的思政案例主要為以下三個(gè)方面：(1)以木竹材、古代兵器、建筑及目前復(fù)合材料在航天航空、交通運(yùn)輸、建筑等多個(gè)方面的成功應(yīng)用為例，闡明復(fù)合材料的重要性，增強(qiáng)對復(fù)合材料的學(xué)習(xí)興趣，加深對創(chuàng)新性研究的理解，培養(yǎng)創(chuàng)新意識；(2)以航空航天等世界前沿項(xiàng)目中復(fù)合材料的發(fā)展動態(tài)為實(shí)例，講述解析技術(shù)壁壘及國內(nèi)外技術(shù)的真實(shí)差距，指出限制我國發(fā)展的“卡脖子”技術(shù)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和科技報(bào)國的熱情；(3)圍繞“碳達(dá)峰碳中和”主題，以生物基復(fù)合材料的設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝為例，講解復(fù)合材料輕量化、低成本、低VOC釋放的重要性，加強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識[4]。

重點(diǎn)思政案例展示如下：(1)在講解復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)理時(shí)，深入分析復(fù)合材料各組分有效復(fù)合的重要性，復(fù)合材料的高強(qiáng)特性源于其各組分的協(xié)同增效，基體粘結(jié)增強(qiáng)材料為一個(gè)整體，均勻傳遞應(yīng)力，增強(qiáng)材料提高增強(qiáng)效果，加之二者具有較好的界面相容性，則能夠充分發(fā)揮各組份的優(yōu)勢，使其大大優(yōu)于單一材料的性能。通過深入理解和體會材料的有效復(fù)合所產(chǎn)生的1+1大于2的效應(yīng)，使學(xué)生意識到團(tuán)隊(duì)成員協(xié)作的重要性。(2)在講解環(huán)氧樹脂時(shí)，詳細(xì)講解環(huán)氧樹脂的制備工藝及特性，指出環(huán)氧樹脂作為綜合性能優(yōu)異的膠黏劑廣泛應(yīng)用于航空航天、交通、化工、建筑等多個(gè)領(lǐng)域。然而，目前環(huán)氧樹脂在高端領(lǐng)域應(yīng)用如與碳纖維復(fù)合過程中，仍存在韌性不足的卡脖子問題。由此引導(dǎo)學(xué)生學(xué)好專業(yè)知識，增強(qiáng)突破技術(shù)難點(diǎn)和改革創(chuàng)新意識。(3)在講解碳纖維時(shí)，重點(diǎn)學(xué)習(xí)聚丙烯腈基碳纖維的制備工藝并揭示碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)決定性能，正是碳纖維的這種亂層類石墨結(jié)構(gòu)使其具有輕質(zhì)高強(qiáng)且耐高溫的特性，從而成功應(yīng)用到冬奧會火炬外殼。通過引入冬奧會火炬的創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感，樹立文化自信，增強(qiáng)科技與文化結(jié)合的創(chuàng)新意識。(4)在講解超高分子量聚乙烯纖維時(shí)，詳細(xì)學(xué)習(xí)凝膠紡絲工藝流程，揭示凝膠紡絲原理。強(qiáng)調(diào)正是凝膠紡絲法超倍拉伸技術(shù)的突破才成功生產(chǎn)了具有刀槍不入神奇功能的超高分子量聚乙烯纖維，讓學(xué)生體會科技創(chuàng)新的重要性。指出國產(chǎn)超高分子量聚乙烯纖維及復(fù)合材料只有不斷提升才能滿足國防戰(zhàn)略需求，推動學(xué)生勇于擔(dān)當(dāng)起新時(shí)代的歷史使命，堅(jiān)持“四個(gè)面向”，為我國科技領(lǐng)域長遠(yuǎn)發(fā)展注入強(qiáng)勁創(chuàng)新動能。

2.3 緊跟時(shí)代步伐，不斷更新課堂教學(xué)內(nèi)容

課堂教學(xué)以經(jīng)典教材為基礎(chǔ)，為學(xué)生講授相關(guān)復(fù)合材料的內(nèi)容。但是，教材往往存在更新較慢的問題。因此，在課堂教學(xué)中，將最新研究動態(tài)與教材基礎(chǔ)理論相結(jié)合是十分必要的。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)置小課題，讓學(xué)生根據(jù)興趣選擇課題內(nèi)容，并且通過查閱文獻(xiàn)資料對課題的研究進(jìn)展在課堂上以PPT的形式進(jìn)行匯報(bào)。學(xué)生通過自主選題、自主查閱資料并自主分析匯報(bào)，不僅增強(qiáng)了學(xué)習(xí)主動性，同時(shí)增強(qiáng)了分析問題和解決問題的能力。此外，將最新研究報(bào)道不斷引入課堂教學(xué)中，讓學(xué)生意識到社會發(fā)展不僅僅需要扎實(shí)的理論知識作為基礎(chǔ)，同時(shí)需要不斷創(chuàng)新。例如除了課堂上重點(diǎn)講解的長纖維復(fù)合材料，可以引入納米、智能及仿生復(fù)合材料。通過不斷更新教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生掌握課程基本理論知識的同時(shí)能夠把握最新的發(fā)展方向，緊跟時(shí)代步伐，開闊視野，培養(yǎng)學(xué)生的思維前瞻性。

2.4 線上線下相結(jié)合的教學(xué)方式

摒棄單純的“填鴨式”教學(xué)方式，依托互聯(lián)網(wǎng)，引入超星學(xué)習(xí)通、雨課堂、慕課堂等現(xiàn)代化教學(xué)工具和平臺，積極推動線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式，有效培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新和分析解決問題的能力[5]。

課前要求學(xué)生利用線上資源提前預(yù)習(xí)和了解課程相關(guān)的知識，并通過任務(wù)點(diǎn)完成情況掌握學(xué)生的課前預(yù)習(xí)情況。課堂教學(xué)中，依據(jù)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施以學(xué)生為主體，老師為主導(dǎo)的教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生多思考，講課過程中注重知識點(diǎn)的內(nèi)在聯(lián)系，通過對比分析，將知識系統(tǒng)化，編織成知識網(wǎng)，讓學(xué)生自主掌握由繁到簡的學(xué)習(xí)方法，高效學(xué)習(xí)，提高自信。此外，將課堂教學(xué)與課外實(shí)訓(xùn)緊密結(jié)合，具體為課堂教學(xué)-案例分析-實(shí)驗(yàn)室操作-提出問題，解決問題，將理論課堂與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，鼓勵學(xué)生積極參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目，從中提高其學(xué)習(xí)興趣，提高動腦和動手能力，真正達(dá)到學(xué)以致用的目的。

3 考核方法的探索

采用多元化的考核方式，除了試卷考試、課堂作業(yè)等具體知識點(diǎn)的考察，強(qiáng)化過程評價(jià)考核，將學(xué)生課堂表現(xiàn)、分組討論、課下實(shí)驗(yàn)、動手操作能力等全過程進(jìn)行評估，綜合評價(jià)學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握程度和運(yùn)用所學(xué)知識分析、解決問題的能力。教師可以通過過程考核評估及時(shí)發(fā)現(xiàn)課程教學(xué)中的不足，有針對性的進(jìn)行修正，學(xué)生可以在全方位的考核下展現(xiàn)自己的學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力，提高綜合素養(yǎng)和技能。

4 結(jié) 語

《復(fù)合材料》是高分子材料與工程專業(yè)必修的一門主干核心課程，緊密結(jié)合學(xué)校辦學(xué)宗旨和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展需求，建立高效的、特色明顯的課堂教學(xué)體系，是本課程教學(xué)改革的重要方向。通過對《復(fù)合材料》課程的教學(xué)改革探索，豐富了課堂教學(xué)案例，將抽象知識具體化，加深了學(xué)生對復(fù)合材料基礎(chǔ)理論知識的理解，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和分析問題的能力。向課堂教學(xué)中引入思政教育，進(jìn)一步端正學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度，提高學(xué)習(xí)熱情。采用線上線下和理論實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方式，結(jié)合多元化、全過程考核機(jī)制，優(yōu)化了課程教學(xué)體系，提高了學(xué)生的綜合素養(yǎng)和技能，達(dá)到學(xué)以致用的目的。