[摘 要]先進(jìn)復(fù)合材料是關(guān)系國(guó)家戰(zhàn)略和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的關(guān)鍵材料之一。為適應(yīng)國(guó)家對(duì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)需求，結(jié)合近年來(lái)復(fù)合材料學(xué)科的發(fā)展特點(diǎn)，筆者所在的教研團(tuán)隊(duì)對(duì)聚合物基復(fù)合材料專業(yè)課程的考核方式進(jìn)行改革，提出了新的考核方法和內(nèi)容，如：以復(fù)合材料的典型結(jié)構(gòu)應(yīng)用為案例，撰寫可行性論證報(bào)告，啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生對(duì)原材料、工藝和性能進(jìn)行綜合分析，提升對(duì)知識(shí)的融會(huì)貫通與運(yùn)用能力。實(shí)踐表明，這一改革可有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高解決工程實(shí)踐問(wèn)題的能力。

[關(guān)鍵詞]聚合物基復(fù)合材料 航空航天 創(chuàng)新型人才 教學(xué)實(shí)踐 考核方式

中圖分類號(hào)：G642.0; TB332 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

先進(jìn)聚合物基復(fù)合材料由于質(zhì)量輕、強(qiáng)度高，已成為航空航天等領(lǐng)域具有戰(zhàn)略性的關(guān)鍵材料之一，近年來(lái)其應(yīng)用、科學(xué)與技術(shù)呈現(xiàn)出突飛猛進(jìn)的發(fā)展態(tài)勢(shì)[1,2]。2006年1月國(guó)家提出了在2020年建成創(chuàng)新型國(guó)家，實(shí)現(xiàn)科技發(fā)展成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展有力支撐的建設(shè)目標(biāo)，其中培養(yǎng)和造就創(chuàng)新型人才，特別是創(chuàng)新型工程科技人才是重中之重[3,4]。

以往的教學(xué)方式，注重基本概念、基本理論和基本技能的講授，考核也主要是閉卷答題，對(duì)學(xué)生關(guān)于知識(shí)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性和在實(shí)踐中自覺運(yùn)用知識(shí)的積極能動(dòng)性引導(dǎo)不足，不利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立性、實(shí)踐性和創(chuàng)新性意識(shí)。針對(duì)這一問(wèn)題，筆者所在的北京航空航天大學(xué)復(fù)合材料團(tuán)隊(duì)結(jié)合50多年的教學(xué)科研經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，就如何適應(yīng)創(chuàng)新型國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展需求，培養(yǎng)高素質(zhì)的復(fù)合材料創(chuàng)新人才問(wèn)題，開展了《聚合物基復(fù)合材料及其成型工藝》課程改革。其中課程考核是教學(xué)活動(dòng)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)引導(dǎo)和促進(jìn)學(xué)生潛能、個(gè)性和創(chuàng)造性等的培養(yǎng)具有重要作用。

考核方式的改革

聚合物基復(fù)合材料是一門誕生于上世紀(jì)50年代的新興工程學(xué)科方向課程，相對(duì)于傳統(tǒng)材料，它的理論、方法及技術(shù)處于不斷更新與發(fā)展階段，同時(shí)該材料涉及的學(xué)科知識(shí)很廣，包括高分子物理、高分子化學(xué)、物理化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、材料測(cè)試方法、材料力學(xué)等，具有多學(xué)科交叉融合、知識(shí)更新快、應(yīng)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。因此，在教學(xué)大綱的指導(dǎo)原則下，結(jié)合復(fù)合材料學(xué)科方向的以上特點(diǎn)，首先確定了《聚合物基復(fù)合材料及其成型工藝》課程考核方式改革的核心內(nèi)容。選取先進(jìn)聚合物基復(fù)合材料在航空航天應(yīng)用中的四種典型案例，引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)所選對(duì)象的結(jié)構(gòu)、使用等設(shè)計(jì)要求[5]，綜合分析其原材料選擇、工藝制訂和性能分析各環(huán)節(jié)，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)和技術(shù)的融會(huì)貫通理解能力，提升運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

1.改革內(nèi)容

在原有教學(xué)內(nèi)容基本講授完畢后，對(duì)應(yīng)于課堂講授的重要知識(shí)點(diǎn)，以復(fù)合材料在飛行器結(jié)構(gòu)上的典型應(yīng)用為實(shí)例，對(duì)其應(yīng)用情況和結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行綜合評(píng)述，然后讓學(xué)生自由選擇一個(gè)實(shí)例，通過(guò)課外自學(xué)、資料調(diào)研、小組討論等途徑，對(duì)原材料選擇、制備工藝設(shè)計(jì)、性能測(cè)試評(píng)價(jià)三個(gè)方面進(jìn)行細(xì)致分析。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)用的可靠性、材料質(zhì)量的穩(wěn)定性、表征分析的有效性和完備性，以及成本效率等因素，對(duì)所選材料、工藝和性能指標(biāo)等進(jìn)行可行性論證和評(píng)價(jià)。

首先讓學(xué)生形成2～3人的小組，利用課余時(shí)間根據(jù)所選擇的實(shí)例進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研，每個(gè)人調(diào)研的內(nèi)容應(yīng)各有側(cè)重點(diǎn)，然后進(jìn)行討論和匯總，撰寫可行性論證報(bào)告，該環(huán)節(jié)在一周內(nèi)完成。然后教師對(duì)報(bào)告進(jìn)行評(píng)閱，總結(jié)報(bào)告存在的問(wèn)題。最后教師在課堂上對(duì)所涉及的應(yīng)用案例進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和講解，對(duì)比較集中的問(wèn)題進(jìn)行分析，并挑選報(bào)告撰寫的比較優(yōu)秀的小組在課堂上闡述撰寫的思路和過(guò)程。

撰寫形成的典型復(fù)合材料應(yīng)用可行性論證報(bào)告是考核學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)能力的主要依據(jù)，其內(nèi)容應(yīng)包括：（1）復(fù)合材料結(jié)構(gòu)使用要求及國(guó)內(nèi)外應(yīng)用情況；（2）復(fù)合材料原材料選擇；（3）復(fù)合材料制造工藝設(shè)計(jì)與制造方案評(píng)估；（4）復(fù)合材料關(guān)鍵性能測(cè)試及評(píng)價(jià)。報(bào)告內(nèi)容的安排上要求具有條理性和邏輯性，給出選定材料和方案的分析判定依據(jù)，并要求具有可操作性。在報(bào)告格式上要求符合學(xué)術(shù)規(guī)范，適當(dāng)引用參考文獻(xiàn)。

2.可行論證報(bào)告考核要求

依據(jù)先進(jìn)聚合物基復(fù)合材料近年來(lái)的前沿發(fā)展和國(guó)家需求，結(jié)合筆者所在教學(xué)科研團(tuán)隊(duì)已有基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì)經(jīng)驗(yàn)，突出航空航天特色，在課程改革中選定：大型客機(jī)機(jī)翼上下壁板及中央翼盒上下壁板、超音速飛機(jī)機(jī)翼縱橫加筋壁板、大型客機(jī)機(jī)頭雷達(dá)罩及升降舵壁板、衛(wèi)星主承力筒等作為研究對(duì)象。學(xué)生依據(jù)所選結(jié)構(gòu)對(duì)象的應(yīng)用要求，就原材料、工藝和性能展開可行性論證分析，形成報(bào)告。報(bào)告的具體考核要求如下：

（1）復(fù)合材料典型應(yīng)用案例分析：闡述所選對(duì)象的結(jié)構(gòu)形式、承載要求、功能特性、使用環(huán)境等；

（2）復(fù)合材料原材料選擇：主要對(duì)增強(qiáng)體、樹脂基體、夾芯材料等的主要類型、工藝及性能特點(diǎn)及其匹配關(guān)系進(jìn)行對(duì)比分析，按照性能滿足應(yīng)用要求的原則，同時(shí)考慮工藝和成本因素，初選出幾種材料體系；

（3）復(fù)合材料制備工藝設(shè)計(jì)：依據(jù)材料工藝性表征評(píng)價(jià)方法，分析所選結(jié)構(gòu)對(duì)象的可制造性，主要包括工藝方法對(duì)所選對(duì)象結(jié)構(gòu)形式的制造質(zhì)量控制難度和制造周期兩個(gè)方面，結(jié)合材料體系的物理化學(xué)行為分析，確定成型、固化方法、工藝流程，對(duì)比不同方法在制造質(zhì)量穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)靈活性、實(shí)施成本、批量適用性等方面的特點(diǎn)，再詳細(xì)分析工藝參數(shù)、工裝設(shè)備、缺陷控制等因素，確定工藝優(yōu)化方案；

（4）復(fù)合材料性能測(cè)試評(píng)價(jià)：結(jié)合復(fù)合材料結(jié)構(gòu)服役特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求，針對(duì)所選材料體系組成和各向異性特征，確定復(fù)合材料的力學(xué)、功能、環(huán)境使用性能等的測(cè)試方法與評(píng)價(jià)指標(biāo)；

（5）論證報(bào)告結(jié)論：綜合分析所選材料體系、工藝方案及性能指標(biāo)的科學(xué)性、關(guān)聯(lián)性和工程可實(shí)施性，對(duì)于可能存在的難點(diǎn)或關(guān)鍵問(wèn)題給予評(píng)述，并提出分析和解決的方法。

改革效果與體會(huì)

針對(duì)學(xué)生撰寫的報(bào)告，教師依據(jù)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握、運(yùn)用能力，以及分析、闡述問(wèn)題的邏輯性和科學(xué)性進(jìn)行評(píng)分，占總成績(jī)的30%，選出優(yōu)秀報(bào)告作為范例，并總結(jié)學(xué)生在分析中存在的問(wèn)題，在課堂上對(duì)所涉及的應(yīng)用案例進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和講解，使學(xué)生深入理解所學(xué)知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)性和貫通性，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)分析、解決問(wèn)題的自覺性和主動(dòng)性。

通過(guò)兩年的教學(xué)改革和實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，這種考核方式有效激發(fā)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，不僅學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力、發(fā)散思維、逆向思維能力、文獻(xiàn)調(diào)研能力、溝通表達(dá)能力、隨機(jī)應(yīng)變能力等方面得到了培養(yǎng)和提高，而且學(xué)生養(yǎng)成了主動(dòng)學(xué)習(xí)和互動(dòng)學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣。從可行性論證報(bào)告的成績(jī)看，兩年中優(yōu)和良的總比例占到了70%～90%，說(shuō)明了學(xué)生的認(rèn)真態(tài)度和積極性。通過(guò)與學(xué)生的座談，了解到學(xué)生對(duì)考核方式的改革反映良好，認(rèn)為該環(huán)節(jié)對(duì)課堂知識(shí)的理解和運(yùn)用起到了很好的促進(jìn)作用。這一考核方式改革導(dǎo)向，使學(xué)生對(duì)復(fù)合材料基本知識(shí)的理解變得生動(dòng)和深刻，提高了在實(shí)踐中運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、解決問(wèn)題的綜合能力，并且利于學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)和約束作用，以及對(duì)知識(shí)體系的有機(jī)性理解與融會(huì)貫通，是一種創(chuàng)新型工程科技人才培育的考核新模式，為“兩領(lǐng)”人才成長(zhǎng)及其素質(zhì)提升提供了有益的探索。

另外，通過(guò)學(xué)生反饋和論證報(bào)告的總結(jié)評(píng)述，教師可掌握課堂教學(xué)效果，便于改進(jìn)教學(xué)方法，更新教學(xué)內(nèi)容，提高素質(zhì)教育的教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)可以更客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生的綜合能力，判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，使教和學(xué)兩者得到有機(jī)結(jié)合。顯著提高了學(xué)生將理論知識(shí)與工程實(shí)踐相結(jié)合、專業(yè)知識(shí)與專業(yè)技能相貫通的學(xué)習(xí)意識(shí)，培養(yǎng)和增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、綜合分析，以及運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的創(chuàng)新能力。

根據(jù)已有的改革成果和體會(huì)，下一步準(zhǔn)備結(jié)合復(fù)合材料技術(shù)和應(yīng)用的最新發(fā)展趨勢(shì)，豐富典型實(shí)例中涉及的內(nèi)容，不局限于復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用，而擴(kuò)大到能源、交通、建筑等方面，如大型復(fù)合材料風(fēng)電葉片、復(fù)合材料車身、復(fù)合材料船體等，從而進(jìn)一步擴(kuò)展學(xué)生思路，豐富教學(xué)內(nèi)容。

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