复合材料学教学改革（共12篇）
复合材料学教学改革 篇1
人类社会进步和物质文明与材料的发展密切相关,新材料技术及其产业化日益成为推动经济和社会发展的主导力量,成为综合国力的核心［1］。当前随着科学技术的不断发展,人们对材料性能的要求日益苛刻,由于复合材料的可设计自由度大, 常常能满足某些需求的综合指标。所以国内众多高校非常重视复合材料课程的开设及复合材料课程的教学［2］。复合材料学是材料化学专业开设的一门专业选修课,包含了多学科、多领域的一门综合性学科。复合材料学课程的特点是知识量大,内容繁杂,更新快,合成原理抽象等,使得教学中存在一些问题, 如本课程涉及的内容多,课时少,难以将知识点拓展开来; 教学内容中涉及到复合材料的合成原理及成型工艺等内容比较抽象,难于理解等。因此,我对该课程的教学内容和教学方法进行了详细的研究,尝试着对复合材料学进行教学改革,以提高学生的积极性、主动性和创新性的目的。
1教学目的与要求
复合材料学是材料化学专业非常重要的专业基础课程,是材料科学中的一个重要分支,它广泛应用于国民经济的各个领域,对尖端科学技术的发展起到了重大作用。学习本课程既是学习后续其他专业课程的基础,也是继续深造进入研究生课程学习的基础。
复合材料学的教学目的与要求是了解复合材料的定义与命名,材料的分类以及复合材料的特性; 掌握各种复合材料的制备方法、制备工艺及设备的原理及技术关键,了解复合材料及其表征的进展和发展趋势,为今后从事复杂的技术工作和研制性能优越的复合材料打下坚实的基础。
2教学内容的改革
复合材料学作为材料化学专业的一门选修课,安排的学时较少,所以必须对教学内容进行合理的取舍。在复合材料学课程教学中,讲解重心着力于基本概念和重点知识,主要讲授各复合材料的种类、基本性能、成型加工技术以及它们的应用。 在讲解的过程中对于其他相关课程所涉及到的或者介绍过的内容,没必要重复讲解,只需以提问的形式回顾,让学生了解其在复合材料学中所用到之处以及起到的作用,如对复合材料的界面,结构力学等内容进行了部分删减。另外,复合材料学课程教学内容突出一个 “新” 字。随着各种科学技术的不断发展,人们对材料性能的要求日益苛刻,新型的复合材料及合成技术不断出现,复合材料学教材的更新远远跟不上其发展的速度,这就要求对教学内容进行改革,在讲授复合材料主要理论内容的基础上,引进最新的复合材料的研究成果以及国内外的研究进展,将其穿插到相关章节的教学内容中,并且培养学生自行查阅文献了解复合材料的最新研究进展的能力,提高学习的积极性和主动性。
3教学手段和教学方法的改革
3. 1教学手段的改革
结合复合材料学课程的特点,本课程采取多媒体课件教学为主、板书为辅,将多媒体信息化和原始板书相结合的方式进行教学。由于复合材料学课程较为突出的问题是学科概念多、 内容繁杂、部分内容不易直观理解,将多媒体和板书相结合的教学方式既能解决使用传统的板书教学手段呆板、无趣,学生看不到实物的不足,又能吸引学生的注意力,能将部分理论结合实际图像或是视频生动地展现给学生,从而增加了学习的兴趣和对知识点的理解。在讲解到相关复合材料的制备工艺时, 可以采取播放相应的制备工艺视频观看,这样学生不必进入生产现场,就可以全方位的了解制备工艺流程。然而,多媒体教学可以将抽象的文字描述转化为形象的图像、声音、动画等令学生容易接受,并且其容量大,内容丰富,大大的增加了授课的信息量,加快了教学进度,加强了直观性,调动学生学习的主动性。同时,单纯地使用多媒体教学的方式也会造成教学气氛沉闷、学生注意力容易分散等的现象,影响上课和听课吸收的效率,使用多媒体教学与板书教学相结合的教学手段便能较好地解决这样的情况,特别是在公式的推导、课程的关键环节和重要部分等可进行适当的板书并详细讲解,做到详略得当, 重点突出,综合发挥多媒体教学和传统板书教学的优点。
3. 2教学方法的改革
教学方法是在高等教育教学中为完成一定的教学任务,达到一定的教学目的所采取的教学途径或教学程序［3］。在教学过程中,传统的灌输式教学方式难以调动学生的积极性,使得教学效果不明显。为了激发学生的学习欲望,提高积极性,可以采用讨论式和研究式相结合的教学方法。首先,教师讲解理清整体的知识脉络,介绍每类材料可以通过它的组成、结构、性能、生产工艺以及应用等方面学习。通过具体章节的讲解,使学生对复合材料的学习有一个基本的知识结构体系。教学中教师讲解课程中重点的知识点,其他容易混淆和不易理解的知识点可以通过课堂上学生一起讨论,加深理解。其次,我们把学生分成5 ~ 6人一组,每一组选择一种复合材料,通过书籍和网络等手段查阅相关资料,从材料的组成、结构、性能、制备方法、应用以及研究背景和研究现状等方面进行学习,整理资料做出课件,每一章节教师讲解内容结束后,留出一节课的时间给两组学生分别讲解他们所准备的相关内容。通过这样的教学方式,提高学生学习的主动性和积极性,并且更加深入的理解所学知识点。另外,我们鼓励学生直接参与教师的科研活动,通过查阅文献,实验方案的设定,以及动手操作实验,培养他们分析问题、解决问题的能力,同时提高他们的积极性、 动手能力和创新精神,逐步培养学生对本专业的兴趣,激发他们的学习以及科研热情。
4课程考核方式的改革
科学的教学评价体系能全面考察学生学习过程中的态度和实际掌握知识和运用知识的能力。考试并不是目的,只是一种手段。因此,对于专业选修课复合材料学的考试,可以采取笔试、专题演讲、小论文等多种形式相结合的方式。平时成绩除考虑作业完成、出席情况和课堂表现外,增加了学生专题演讲。通过开设专题演讲环节,调动学生的主动性和语言表达能力。期末考试主要考核学生对课程的基本概念的理解程度、基本原理的掌握程度、必要的公式的推导和记忆、以及如何使用所学的理论知识解决实际问题。因此,注重对学生平时学习情况的关注、建立学生平时学习档案、关注学生平时对该学科活动的参与及记录,同时兼顾学生期末考试( 学科论文与笔试) 的成绩,只有这样才能提高学生对本学科的认知和提升学生学习本学科的积极性。
5结语
通过教学改革,使得授课内容更直观生动,课堂气氛更活跃,提高学生分析问题解决问题的能力,以及自己获取知识的能力; 突出专业特色,强化学生动手能力的培养,提高学生积极性、主动性以及创新性,实现应用型人才的培养和创新型人才的塑造。
复合材料学教学改革 篇2
摘要：土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称。作为一种土木工程材料，它是以人工合成的聚合物为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各种土体之间，发挥加强或保护土体的作用。本文介绍土工合成材料的发展史和现代土工合成材料的种类、用途及其所起到的作用。
关键词：原始土工材料、现代土工材料、土工复合合成材料、土工特殊材料、土工布。引言：在土工合成材料加筋土工程中，土工合成材料与填料的界面作用特性是最重要的技术指标，因此利用拉拔试验研究土工合成材料与填料的界面作用特性是非常必要的。文章采用两种国产土工合成材料为加筋材料，用砂、石屑和粉质黏土为填料，通过拉拔试验比较在不同填土性质、填土密实度、筋材上覆压力及筋材表面粗糙度等情况下土工合成材料与填料的界面特性，从而得出一些有益的结论。
古代的原始土工材料
据科学考证，数千年前的人类就利用芦苇加筋黏土建造房屋，三千多年前，英国人曾在沼泽地带用木排修建道路。在我国。远在新石器时代，我们的祖先就利用茅草作为土的加筋材料。在河南发现的仰韶遗址距今五六千年，有很多简陋住屋的墙壁和屋顶就是利用草泥修建的。公元前两千至公元前一千年，古巴比伦人曾把织物纤维掺在土中修建庙宇。
实际上，在独立于人类文明的自然界，许多鸟类和昆虫都本能地利用非土材料（草与树枝）加固泥土巢穴；树木依靠庞大的根系吸收养料水分，同时也加固了赖以立足的地基。这些都是“以非土材料加固土体”原理的自然体现。
现代的土工合成材料
在现代，1930年美国北卡罗来纳州首次使用棉纺织品加固路基土。在第二次世界大战中，英国曾在路基上铺放梢辊和帆布，供装甲车通行；荷兰曾大量利用柳枝、梢料加固堤坝，防止冲刷。合成纤维自1913年在欧洲问世以来，至今已有百年历史，但合成材 料用于土木工程却开始于20世纪50年代末。当时，美国人R．J．Barrett在佛罗里达州首次将透水性合成纤维有纺织物铺设在护岸混凝土块下，作为防冲刷保护层，因而他被称为“土工织物之父”。
1957年荷兰首先用尼龙纤维有纺织物制成充砂管袋，应用于护岸防冲和堵口工程。
1958年在美国佛罗里达州大西洋海岸防护工程中，聚氯乙烯有纺织物被置于土与石块之间，作为海岸防冲刷。经过27年的观察，其状态仍然良好。1985年，前联邦德国采用合成纤维制成有纺织物砂袋，修筑防波堤。1959年在日本伊势湾海岸，海堤和围堤因台风遭到灾难性破坏。在海岸修复工程中，利用有纺织物砂袋和合成材料片成功地修建了堤防；在修复围堤沉排工程时，采用维纶编织布成功代替沉排。5年后检查，未发现腐蚀现象，强度几乎没有下降。
1960年荷兰采用尼龙有纺织物充砂垫层，防止海岸淘刷。
1962年美国杜邦公司开发纺粘法长纤维无纺布，以取代短纤维无纺布。从此，欧洲各国都以纺粘法生产长纤维无纺布，并用做道路、护岸等工程中的滤层和导水体。
1963年土工织物正式应用于日本国营铁道的土建工程中。
1967年在海岸保护工程中，丹麦采用透水或不透水砂袋，用水力充填法冲人海滩砂形成充砂长管袋，保护海岸。
1968年法国将针刺无纺布应用于道路工程，英国将热粘无纺布应用于道路工程，前联邦德国将短纤维制成的针刺无纺布用于渠道岸边防护工程。一般认为，有纺织物于20世纪50年代首先在美国应用，无纺织物的应用在70年代始于欧洲。
20世纪70年代以后，在国外，织物的应用从马路、铁路路基工程逐步扩展到挡土墙、土坝等大型永久性工程。“土工织物”和“土工膜”(是1977年J．P．Giroud与J．Perfetti首先提出来的。他们把透水的土工合成材料称为“土工织物”，不透水的称为“土工膜”。这两个名词被使用了许多年。近十几年来大量的以合成聚合物为原料的其他类型的土工合成材料的纷纷问世，已经超出了“织物”和“膜”的范畴。进入80年代，土工格栅、土工网和土工垫等新材料相继出现，进一步加快了土工合成材料应用技术的发展。1983年J．E．Fluet建议使用“土工合成材料”一词来概括各种类型的材料，现在这一名词已被人们所接受。
与世界先进国家相比，土工合成材料在我国的应用大约晚了十几年。在20世纪60年代中期，我国才开始将塑料薄膜用于渠道防渗工程。在70年代，一种由扁丝纤维织成的编织物，即通常所称的“化纤包装袋”，开始应用于河道与涵闸工程，其原料多采用聚丙烯和聚乙烯，具有易于生产、成本低、强度较高和延伸率小等优点。20世纪80年代开始，从国外引进的许多生产设备和技术资料推动了我国土工织物的生产与应用。1981年，铁路部门采用美国、英国的无纺织物，首先用于路基层，解决了路基翻浆冒泥问题。1983年，江苏省引进日本化纤模袋，用于航道护坡工程；河北省采用法国罗纳普朗克公司生产的针刺无纺布，用于水库过滤层。20世纪90年代以来，土工织物由于所具有的功能和特性以及在实际工程中的应用效果，引起全国各行各业的极大兴趣。尤其是在水利水电建设部门应用范围广、应用量大，如三峡水电工程、秦山核电站、京杭大运河等工程。随着理论研究的深入，测试技术、设计水平、施工方法 的不断提高，土工织物开始在一些大型工程、重点工程中得以应用，并获得了较好的经济效益和社会效益。
我国土工织物的生产和应用发展速度很快，特别是针刺无纺织物的生产和使用量近年来大幅度增长，但尚缺少统一的测试方法和完善的设计理论。当前，除引进外资和国外先进技术外，更重要的是应密切结合我国的土质条件和工程特点，努力开发、研制我国急需的产品，不断提高质量性能和降低成本，总结设计、施工经验，大力推广应用，同时加强织物作用机理方面的研究，逐步统一技术标准，使这一新的建筑材料在工程建设中发挥更大的作用。
土工合成材料的种类
（一）土工织物
土工织物的制造过程是首先把聚合物原料加工成丝、短纤维、纱或条带，然后再制成平面结构的土工织物。土工织物按制造方法可分为有纺（织造）土工织物和无纺（非织造）土工织物。有纺土工织物由两组平行的呈正交或斜交的经线和纬线交织而成。无纺土工织物是把纤维作定向的或随意的排列，再经过加工而成。按照联结纤维的方法不同，可分为化学（粘结剂）联结、热力联结和机械联结三种联结方式。
土工织物突出的优点是重量轻，整体连续性好（可做成较大面积的整体），施工方便，抗拉较高，耐腐蚀和抗微生物侵蚀性好。缺点是未经特殊处理，抗紫外线能力低，如暴露在外，受紫外线直接照射容易老化，但如不直接暴露，则抗老化及耐久性能仍较高。
（二）土 工 膜
土工膜一般可分为沥青和聚合物（合成高聚物）两大类。含沥青的土工膜目前主要为复合型的（含编织型或无纺型的土工织物），沥青作为浸润粘结剂。聚合物土工膜又根据不同的主材料分为塑性土工膜、弹性土工膜和组合型土工膜。
大量工程实践表明，土工膜的不透水性很好，弹性和适应变形的能力很强，能适用于不同的施工条件和工作应力，具有良好的耐老化能力，处于水下和土中的土工膜的耐久性尤为突出。土工膜具有突出的防渗和防水性能。
（三）土工格栅
土工格栅是一种主要的土工合成材料，与其他土工合成材料相比，它具有独特的性能与功效。土工格栅常用作加筋土结构的筋材或复合材料的筋材等。土工格栅分为玻璃纤维类和聚酯纤维类两种类型。
（１）塑料类
此类土工格栅是经过拉伸形成的具有方形或矩形的聚合物 网材，按其制造时拉伸方向的不同可分为单向拉伸和双向拉伸两 种。它是在经挤压制出的聚合物板材（原料多为聚丙烯或高密度聚乙烯）上冲孔，然后在加热条件下施行定向拉伸。单 向拉伸格栅只沿板材长度方向拉伸制成，而双向拉伸 格栅则是继续将单向拉伸的格栅再在与其长度垂直的方向拉伸制成。
由于土工格栅在制造中聚合物的高分子会随加热延伸过程而重新排列定向，加强了分子链间的联结力，达到了 提 高 其强度的目的。其延伸率只有原板材的１０％～１５％。如果在土工格栅中加入炭黑等抗老化材料，可使其具有较好的耐酸、耐碱、耐腐蚀和抗老化等耐久性能。
（２）玻璃纤维类
此类土工格栅是以高强度玻璃纤维为材质，有时配合自粘感压胶和表面沥青浸渍处理，使格栅和沥青路面紧密结合成一体。由于土石料在土工格栅网格内互锁力增高，它们之间的摩擦系数显著增大（可达０.８～1.０），土工格栅埋入土中的抗拔力，由于格栅与土体间的摩擦咬合力较强而显著增大，因此它是一种很好的加筋材料。
同时土工格栅是一种质量轻，具有一定柔性的平面网材，易于现场裁剪和连接，也可重叠搭接，施工简便，不需要特殊的施工机械和专业技术人员。
（四）土工特种材料
1、土工膜袋
土工膜袋是一种由双层聚合化纤织物制成的连续（或单独）袋状材料，利用高压泵把混凝土或砂浆灌入膜袋中，形成板状或其他形状结构，常用于护坡或其他地基处理工程。膜袋根据其材质和加工工艺的不同，分为机制和简易膜袋两大类。机制膜袋按其有无反滤排水点和充胀后的形状又可分为反滤排水点膜袋、无反滤排水点膜袋、无排水点混凝土膜袋、铰链块型膜
2、土 工 网
土工网是由合成材料条带、粗股条编织或合成树脂压制的具有较大孔眼、刚度较大的平面。土工格室示意图结构或三维结构的网状土工合成材料。用于软基加固垫层、坡面防护、植草以及用作制造组合土工材料的基材。
3、土工网垫和土工格室
土工网垫和土工格室都是用合成材料特制的三维结构。前者多为长丝结合而成的三维透水聚合物网垫，后者是由土工织物、土工格栅或土工膜、条带聚合物构成的蜂窝状或网格状三维结构，常用作防冲蚀和保土工程，刚度大、侧限能力高的土工格室多用于地基加筋垫层、路基基床或道床中。
4、聚苯乙烯泡沫塑料（ＥＰＳ）
聚苯乙烯泡沫塑料（即 ＥＰＳ）是近年来发展起来的超轻型土工合成材料。它是在聚苯乙烯中添加发泡剂，用所规定的密度预先进行发泡，再把发泡的颗粒放在筒仓中干燥后填充到模具内加热形成的。ＥＰＳ具有质量轻、耐热、抗压性能好、吸水率低、自立性好等优点，常用作铁路路基的填料。
（五）土工复合材料
土工织物、土工膜、土工格栅和某些特种土工合成材料，将其两种或两种以上的材料互相组合起来就成为土工复合材料。土工复合材料可将不同材料的性质结合起来，更好地满足具体工程的需要，能起到多种功能的作用。如复合土工膜，就是将土工膜和土工织物按一定要求制成的一种土工织物组合物。其中，土工膜主要用来防渗，土工织物起加筋、排水和增加土工膜与土面之间的摩擦力的作用。又如土工复合排水材料，它是以无纺土工织物和土工网、土工膜或不同形状的土工合成材料芯材组成的排水材料，用于软基排水固结处理、路基纵横排水、建筑地下排水管道、集水井、支挡建筑物的墙后排水、隧道排水、堤坝排水设施等。路基工程中常用的塑料排水板就是一种土工复合排水材料。
国外大量用于道路的土工复合材料是玻纤聚酯防裂布和经编复合增强防裂布。能延长道路的使用寿命，从而极大地降低修复与养护的成本。从长远经济利益来考虑，是国内应该积极采用和提倡土工复合材料。土工布的分类
按制造方法，可以分为机织土工布、针织（主要为经编）土工布和非织造土工布
短纤维针刺土工布
短纤维针刺土工布是采用聚酯或丙纶短纤维经梳理或网针剌固结而成。
《复合材料原理》教学方法浅论 篇3
摘 要： 《复合材料原理》是复合材料与工程专业学生的专业方向课程之一，相关知识教学有其自身规律与特点。作者结合教学实践，从课程作用、教材选择、课程教学、成绩考核与评价、教学效果与评价等方面探讨这门课的教学方法。
关键词： 复合材料原理 教学方法 案例教学
复合材料与工程专业人才可从事阻尼材料、抗辐射材料、热功能材料、摩擦功能材料、压电复合材料、仿生复合材料、梯度功能材料、功能陶瓷材料、超导功能材料、医用功能材料的研发、生产与管理工作[1]。掌握材料设计的基础知识，能根据工程上对复合材料制品的要求，从微观或亚微观水平上选定合宜的基体和增强体或功能体，并确定合适的表面处理技术和成型工艺，使基体和增强体或功能体有良好的界面，从而达到预期的性能指标，这是复合材料与工程专业学生要掌握的一项重要能力[2]。《复合材料原理》就是面向高教学生开设的一门有关复合材料材料设计的专业方向课程。通过多年对本门课的教学，笔者总结出以下教学要点。
1.讲明本课程的作用
《复合材料原理》是复合材料与工程专业的一门专业方向课，是在学生学习了物理化学、高分子化学与物理、材料科学基础等专业基础课的基础上开设的。它是一门理论性和应用性都较强的课程，为学生今后从事有关聚合物改性的科学研究和生产一线工作提供基础。
2.本课程教材的选择
目前，国内关于《复合材料原理》可选的教材比较少，笔者选用原武汉理工大学闻荻江主编的《复合材料原理》。该教材面向本科生教学，通过教材学习，让学生基本掌握复合材料的复合效应、界面状态解析、界面处理技术、力学性能复合规律、物理和化学性能复合规律及复合体系的界面结合特性、典型界面反应，具备一定的分析和解决与材料复合相关问题的能力，为复合材料与工程专业学生将材料复合知识应用到科学研究和生产实践中，为经济社会服务打下良好基础。当然，由于教学过程中课程设定为32学时，老师可根据学生学习兴趣进行适当取舍，如讲解过程中可以删减一些第七章复合材料力学性能的复合规律的内容，因为这一章节的内容有相当一部分在本专业的另一门课《复合材料力学与结构设计》已经涉及，不需要重复教学。
3.本课程的教学方法
3.1多媒体结合板书
信息拓展展示以多媒体为主，重点问题讲解以板书为主[3]。对于《复合材料工学》课程教学，多媒体课件重点从以下三个方面突出应用：（1）当涉及大量信息拓展或者多种形式的直观展示时，就以多媒体为主。如复合材料界面微观结构电镜图、界面常规分析示意图等。（2）对于大量的公式推导、文字描述可以通过多媒体方式进行展示，这样可以比较准确完整地反映同时节省大量授课时间。而通过板书引导会带动学生的思维层层深入，更容易将一个知识点讲透彻。如讲解材料复合的线性效应、非线性效应时，通过板书讲解与分析，可以引导学生思考，更容易将难点讲透。
3.2案例教学法
案例教学法是一项系统工程，需要教师精心创设教学情境，巧妙设置探究问题，引导学生分析案例时研究问题，从而形成认识、发展能力、升华情感，并借助情境与问题，实现教学目标[4]。对于《复合材料原理》课程教学，工厂已经采用的一些工艺实例都是鲜活的案例，教师可以在课堂上适当引入工艺实例，通过对工艺实例的分析，告诉学生各种材料、界面之间的作用是如何影响最终复合材料性能的，在材料设计时遵循什么样的设计规律，为学生将来从事生产一线工作打下良好基础。
3.3课后在线答疑
手机和电脑已成为现今大学生文化生活的一部分，学生的手机基本升级为智能手机，通过手机就能实现上网交流。电脑在当前高校学生中几乎人手一台，而且学生对电脑的常用操作基本熟练，特别是一些交流工具，如电子邮件、QQ在线聊天甚至视频对话等。笔者认为借助手机和电脑进行学生课后答疑也是可行的教学辅助方法。学生在课后学习如遇到问题时，可借助短信、电子邮件向老师提问，这样可以提高学生的学习效率。当然，这些答疑方法还有待进一步完善，如果老师每天进行大量短信、邮件答疑则会增加教学负担，这时可以采取更为灵活的一些方法如建立微信群、QQ群，在指定时间内在线集中进行答疑等。
4.成绩考核与评价
《复合材料原理》是专业必修课，应采用笔试闭卷考核，由于这是一门应用性很强的课程，学生将来运用到相关知识时需要很强的主观能动性，笔者经过多年实践认为应侧重对概念和应用能力的考核，如用填充题、名词解释、简答、问答等题型，特别是问答题型，结合生产实际出现的问题要求学生根据材料性能要求，提出材料设计方案，不强求学生答案的唯一性，而是根据学生对课堂学习知识的把握和灵活应用情况综合评分。学生最终成绩按学校、系部要求进行，结合平时考核和期末考试成绩综合评分。笔者采用百分制，平时成绩占总成绩的30%，期末考试成绩占总成绩的70%。
5.教学效果与评价
通过本课程学习，让学生掌握复合材料的复合效应、界面状态解析、界面处理技术、力学性能复合规律、物理和化学性能复合规律及复合体系的界面结合特性、典型界面反应；了解结构复合材料和功能复合材料相关知识。从已经毕业的学生反馈看，学习这门课为从事相关工作打下很好基础，学生进入工厂后，能在比较短的时间内满足岗位要求，从事复合材料的材料设计、改进等工作。
目前，工业上复合材料的材料设计理论不断取得新进展，知识更新非常快，而学生的学习方式、学习兴趣也有时代特征，如何上好《复合材料原理》这门课，还需要一个不断探索、持续研究的过程。
参考文献：
[1]薄鑫涛.一种新型材料——复合材料[J].热处理，2015，（2）：13.
[2]张双寅.复合材料设计的原理与实践[J].应用基础与工程科学学报，1998，（3）：278-286.
[3]卞鸿巍，王荣颖，马恒.多媒体与板书在课堂教学中优化组合方法探讨[J].教育教学论坛，2014（39）：235-236.
《复合材料》课程教学改革与实践 篇4
1 精选教学内容
《复合材料》涵盖的知识体系宽广、内容丰富, 是一门实用性非常强的课程。另外, 作为一门为高年级学生开设的专业选修课, 课程本身被设计为30学时, 在这个指定的教学时限内很难完成课程全部内容的教学。因此, 对教学内容进行合理调整非常有必要。通过近几年教学实践, 笔者认为调整教学内容应从以下几个方面入手:
首先, 应确定教学重点。确定教学重点是实现有效教学的前提, 只有在明确了教学目标的前提下才能在教学过程中抓住重点、突破难点。复合材料各章节看似独立, 实际上各章节内容联系十分紧密。教学中一定要注重各章节之间的衔接, 了解各知识点之间的内在逻辑, 加强理论知识之间的关联, 使各环节的教学成为一个有机的整体, 形成一个知识体系, 才能让学生从整体上把握学习方向。例如, 教材中介绍的所有复合材料的类型, 都可以衍生成基体材料、增强材料、界面、加工方法和性能五个方面。前四个方面影响复合材料的性能, 而性能则决定了材料的最终用途。因此, 在教学过程中要始终注意强调各部分与性能方面的关系, 然后再对相应的内容展开分析, 这样才能把复合材料的内容串联成一个有机的整体。
其次, 应注重与实际应用相结合, 并适当补充相关前沿内容。众所周知, 复合材料是一类发展速度飞快的材料。而作为一门学科, 一般复合材料经典教材都是十几年, 甚至二十几年前编写的, 其与复合材料科学技术的最新进展和实际工业生产实践之间有一定的差距。因此, 在教学过程中, 有必要根据教学要求对教学内容进行重组, 突出重点。秉着实用、实际、实效的原则, 摒弃过时的、落后于目前材料发展水平的内容, 添加一些复合材料领域的最新研究成果, 穿插到相应的教学内容中。例如选取复合材料在航天、医疗、能源、环境保护、化工等领域应用中的典型案例, 引导学生依据所选对象的结构、使用等设计要求, 综合分析其原材料选择、工艺制定和性能分析各环节, 强化学生对专业知识和技术的融会贯通能力, 提升学生运用所学知识分析、解决实际问题的能力。类似这样的例子一方面使学生了解复合材料的最新进展, 另一方面会激发他们主动获取知识的积极性。
最后, 任课教师应将自己的研究课题引入到课程教学中。《复合材料》课程本身内容丰富, 仅仅通过教材理论的教学, 学生很难深刻理解和牢固掌握相关内容。“授予学生文化知识和培养学生能力”是高校所有课程共有的教学目标。孔子曰“学而不思则罔, 思而不学则殆。”理论对实践具有指导作用, 实践反过来又可以深化人类对理论的深入理解和发展。当今很多材料专业教师的科研项目都或多或少与复合材料有关。在条件允许的情况下, 教师如果能将自己的研究课题适当地引入到《复合材料》的教学中去, 使学生成为自己研究课题的参与者, 将会极大地激发学生的学习热情和改善课堂教学效果, 从而更好地实现教学目标。一方面, 可以使学生对复合材料中的相关知识从感性认识上升到理性认识, 从而牢固掌握课程内容。另一方面, 学生直接参与教师的科研项目, 不仅是为即将要开展的毕业论文 (设计) 奠定了一定的基础, 而且使学生获得了良好的科学思维训练和实践能力培养, 这些都对学生今后的发展非常有利。
2 丰富教学手段
长久以来, 教学多注重基本概念、基本理论和基本技能的讲授, 遵循“以教师为主体, 以课堂为中心”的原则。这样的教学方式课堂气氛呆板, 忽视对学生能力的培养, 严重束缚了学生的学习思维, 对学生关于知识结构的系统性和在实践中自觉运用知识的积极能动性引导不足[3,4]。针对这些弊端, 教师应采用启发式、讨论式的教学方法, 正确引导学生积极思考, 化被动接受为主动学习, 以期提高学生对该课程的学习兴趣、实现最终的教学目标。笔者认为, 教学方法的改进可以从以下方面入手:
首先, 教学过程中教师应指导学生自主学习, 让学生真正成为教学环节的主体。与其它材料课程相比, 《复合材料》课程多为陈述性内容。如果采用“满堂灌、填鸭式”教育, 会使课堂教学比较枯燥乏味[5]。因此在教学过程中, 讲课内容不必面面俱到, 应针对其中的难点和重点知识点进行详细讲解。而对于容易理解的内容, 可以让学生在教师的指导下对教材内容进行阅读并完成读书报告, 然后教师根据学生读书报告所反映出的问题进行讲解。这样不仅使学生成为了学习的主体, 而且培养了学生的自学能力。
其次, 教学过程中教师应注重该课程与其它基础课程的关系。作为一门高年级的专业选修课, 复合材料课程涉及基体、增强体、复合原理、材料设计、成型方法及工艺、生产设备等内容, 涵盖化学、物理、计算机、工程学等方面的基础课程[6]。专业选修课的学习一方面是对基础课知识的巩固和升华, 另一方面是对已掌握基础课知识的运用。例如, 在讲授热固性树脂基体时, 应尽量结合高分子化学和有机化学的基础知识, 这样便于学生理解和接受相关内容。又如, 在讲解复合材料界面相关内容时, 可以适当复习物理化学中关于界面的知识, 从而引导学生理解形成良好界面的必要条件是基体和增强体能够浸润。而在介绍复合材料界面分析技术时, 则应该尽量结合分析化学、特别是仪器分析的相关内容进行讲解。“温故而知新”是众人皆知的学习方法。将专业选修课教学与基础课结合起来, 不仅可以使学生复习旧知识, 获取新知识, 并且可培养学生将理论与实践相结合的科学辩证世界观, 为将来解决工程实践问题打下坚实的基础。
最后, 教学过程中教师应多采用交流讨论式教学。在掌握了学科基本理论知识的基础上, 广泛开展各种学术交流和讨论, 有利于培养学生的创新能力。由学生选择一个自己感兴趣的课题, 利用课余时间进行文献调研, 然后进行交流和讨论。通过学术文献调研, 可以使学生了解复合材料的最新发展动态, 接触学科最新前沿领域, 进而提升自身综合实力。交流讨论常能激发出新的思维, 迸发出新的思想火花。
3 优化考核形式
课程考核是教学活动的重要环节, 对引导和促进学生潜能、个性和创造性等的培养具有重要作用。考核不仅是对学生学的效果的评定, 也是对教师教的质量的检验, 更是加强教学反馈, 促使教师改进教学方法, 提高教学质量的重要措施之一。传统的考核方式主要是闭卷答题, 这种纯知识记忆考试方式和终结考评形式在一定程度上约束了学生的思维, 不利于培养学生的独立性、实践性和创新性意识。针对这一弊端, 笔者最近几年尝试了综合考核方式:《复合材料》课程的成绩由平时成绩、课程小论文及期末闭卷考试三部分组成。这种综合考核方式兼顾了学生平时表现情况与期末考试情况, 有利于引导学生在平时的学习过程中积极主动地参与, 而不是到最终考试时才突击学习。
4 结语
总之, “教学有法, 但无定法, 贵在得法”。如何提高学生学习《复合材料》的兴趣, 需要教师在授课的同时, 深入钻研本课程的理论知识及学科的发展历史和现状。教师只有合理选择教学内容, 运用各种有效的教学手段, 采取科学合理的综合考核形式, 同时倾注浓厚的教学兴趣, 才能够深刻感染学生, 使得学生能够积极主动地学习学科知识。
参考文献
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[5]王翔, 王钧, 王冬至, 等.复合材料专业研究生创新能力的培养[J].高等教育, 2012 (9) :159, 165.
磁功能复合材料 篇5
磁性产品种类繁多，应用广泛，在军事装备电子化及高新技术产业发展中起着重要作用，磁功能复合材料仅是其中的一个分支。磁功能复合材料一般由粉末材料填充形成，体积含量为2~98%，而基体可以为金属、玻璃、聚合物等。磁功能复合材料可将磁能转化为机械能，也可以将机械能转化为磁能。从磁功能复合材料组成看，它是一种介于高分子材料和磁性材料之间的功能型材料，对于这类材料的研究我们称之为边缘科学或交叉科学。
磁功能复合材料是20世纪70年代发展起来的一种新型高分子功能材料，是现代科学技术领域的重要基础材料之一。磁功能复合材料按组成可分为结构型和复合型两种，结构型磁功能复合材料是指聚合物本身具有强磁性的磁体；复合型磁功能复合材料是指以橡胶或塑料为粘合剂与磁性粉末混合粘结加工而制成的磁体。
磁功能复合材料的主要优点是：密度小、耐冲击强度大，制品可进行切割、钻孔、焊接、层压和压花纹等加工，而且使用时不会发生碎裂。它可以采用一般塑料通用的加工方法（如注射、模压、挤出等）进行加工，易于加工成尺寸精度高、薄壁、复杂形状的制品，可成型带嵌件制品，对电磁设备实现小型化、轻量化、精密化和高性能化的目标起着关键的作用，因而越来越多为人们所重视，是一种很有前途的基础功能材料。
1.1结构型高分子磁性材料
作为结构型高分子磁性材料的磁功能复合材料最早是由澳大利亚的科学家合成的PPH聚合物(聚双-2,6-吡啶基辛二腈)。它具有耐热性好，在空气中加热至300℃亦不会分解的特点，但它不溶于有机溶剂，且加工成型比较困难。后来，美国科学家用金属钒和四氟乙烯塑料聚合制成磁性高分子，它可以在不高于77℃的温度下保持稳定的磁性，但这类聚合物尚处于探索阶段，离实用化还有一定的距离。
此类聚合物的设计有两条途径：（1）根据单畴磁体结构，构筑具有大磁矩的高自旋聚合物；（2）参考α-Fe、金红石结构的铁氧体，对低自旋高分子进行调整，从而得到高性能的磁性聚合物。常见的有聚苯硫醚-SO3体系、聚乙炔-AsF5体系以及二茂铁金属高分子有机磁性材料。日本东京大学物性研究所野忠教授等合成的“PPH·硫酸铁”有机高分子强磁性材料，是在澳大利亚科学家合成的PPH的基础上经改进制得的，能显示出较强的磁性。
我国对结构型高分子磁性材料的研究始于20世纪80年代中期，科研人员利用新型磁功能复合材料已研制出功率分配器、射频振荡器等15种磁性元器件，这些元器件具有高频信号损失小、温度系数低、相对密度低、体积小、易加工等特点，是电子信息领域较具有发展潜力的新型磁性材料。
1.2复合型高分子磁性材料 复合型磁功能复合材料现在已经实现商业化，它主要是由树脂及磁粉构成。其中树脂起粘结作用，磁粉是磁性的主要受体，目前用于填充的磁粉主要是铁氧体磁粉和稀土永磁粉。复合型功能复合材料特性又可分为两大类。
一类是磁性粒子最大易磁化方向是杂乱无章排列的，称为各向同性磁功能复合材料，这种复合材料的磁性能较低，一般有钡铁氧体类粘结磁体和Nd-Fe-B类稀土粘结磁体；另一类是在加工过程中通过外加磁场或机械力，使磁粉的最大易磁化方向顺序排列，称为各向异性磁功能复合材料，使用较多的是锶铁氧体磁功能复合材料。在相同材料及配比条件下，各向同性磁功能复合材料的磁性能仅为各向异性磁功能复合材料的1/2~1/3。（1）铁氧体类磁功能复合材料：制作各向异性功能复合材料的方法主要有磁场取向法和机械取向法。磁场取向法是将特定的磁粉与树脂、增塑剂、稳定剂、润滑剂等混合后，在混炼机中进行混炼、造粒，然后使用挤出机或注射剂成型，在成型的同时，外加一强磁场，使得磁粉发生旋转顺序排列，制成各向异性磁功能复合材料制品。机械取向法是应用特定的片状磁粉与树脂、增塑剂、稳定剂、润滑剂等混炼塑化后，用压延机使磁粉在机械力的作用下发生顺序排列取向。
（2）稀土类磁功能复合材料：填充稀土类磁粉制作的磁功能复合材料属于稀土类磁功能复合材料。稀土磁粉出现后，树脂粘结磁体飞速发展。作粘结剂的高分子主要是橡胶、热固性树脂和热塑性树脂。橡胶类粘结剂包括天然橡胶和合成橡胶，主要用于柔性复合磁体的制造，但与塑料相比，一般成型加工困难。热塑性粘结剂主要为聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯等。聚酰胺（PA）类最为常见，综合考虑机械加工性、耐热性、吸湿性，目前最常见的PA基体是尼龙
6、尼龙66等。日本一项专利用尼龙与聚烯烃复合树脂作基体粘结稀土磁粉所得材料，其熔体流动性有所增强，可以加工成形状相当复杂、磁性能也相当优越的磁体。
1983年日本开发了性能优良的稀土永磁材料Nd-Fe-B，几乎同时美国GM公司开发了用快淬法生产各项同性Nd-Fe-B磁粉的新工艺。之后该公司又与日本大同制钢公司合作，在原有MQP-A磁粉基础上，通过添加少量Nd，成工地开发出一种能用于180℃的超耐热磁粉，大大提高了Nd-Fe-B磁粉的工作温度。1990年，日本三菱材料公司利用稀土金属间化合物吸氢的特性开发出一种建立在全新构思基础上的HDDR法，用这种方法制得的粉末具有800KA/m以上的矫顽力，晶粒尺寸约为0.3μm。同时该方法通过在合金中添加Ga、Zr和Hf等微量元素，生产出各向异性磁粉，由该磁粉制成的粘结磁体，最大磁能积可达144KJ/m3。
Nd-Fe-B粘结磁体的成型工艺主要有：压缩成型、注射成型、挤出成型和压延法。其中应用最多的是压缩成型，其主要工艺过程是：将稀土磁粉进行表面包覆处理后与热固性树脂混合均匀，用750MPa的压力压缩成型，在150~170℃固化。通常使用液态双组份环氧树脂或酚醛树脂作粘结剂。稀土类磁功能复合材料与烧结稀土磁体相比，虽然在磁性和耐热性方面要差一点，但其成型性和力学性能优良，组装及使用方便，废品率低，这是烧结磁体无法比拟的。稀土类磁功能复合材料性能虽不如烧结稀土磁体，但却优于铁氧体磁体，而且各向异性Nd-Fe-B粘结磁体在尺寸、质量和性能等方面均较铁氧体类粘结磁体有明显优势。例如，HDD主轴电机改用Nd-Fe-B粘结磁体，等效质量可降低9/10以上。
2．磁功能复合材料的种类
磁功能复合材料可分为磁性橡胶、磁性塑料、磁性高分子微球、磁性薄膜等。磁性橡胶、磁性塑料在技术上已较为成熟，广泛用于电子仪表、通讯、日用品等诸多领域，对电磁设备实现小型化、轻量化、精密化和高性能化的目标起着关键的作用。磁性高分子微球、磁性聚合物膜是目前研究的热点。
2.1磁性塑料
磁性塑料是一种重要的功能材料。通过改变高分子聚合物基体和磁性填充物的种类，可以充分体现各组分的特性及整体效应，获得满足不同应用要求的磁性塑料。直接填充法是制备磁性塑料最常用的方法，操作简单，经济实用。但用该法制备纳米磁性物质/高分子聚合物复合材料时，极易形成较大粒径的团聚体，这样磁性塑料中的纳米物质很难发挥其独特作用。可通过以高分子微球的形式，将纳米铁氧体引入到高分子聚合物基体中，组成新的磁性物质填充体系，赋予纳米铁氧体在聚合物基体中更佳分散性。
同传统烧结型磁性材料相比，磁性塑料具有如下特点：
（1）磁性塑料在成型加工中，制品收缩率小，可以生产高精度的产品，不需再用机械加工，即可直接使用，而且磁性稳定、易于装配，在生产小型化、轻量化、密度化和高性能化的电磁设备中起着关键的作用。
（2）加工性能好，可生产齿轮、螺纹、异型孔和薄壁型等外观复杂的产品，可整体成型。
（3）生产工艺简单，经济效益好，成本低，其价格仅为烧结磁体的1/3左右。
（4）由于合成树脂包裹着磁性材料，使磁体有较高的抗冲击强度、弹性和韧性。与传统的烧结材料相比，其拉伸强度、弯曲强度和压缩强度也有很大的提高。由于质量轻，所以能使制品轻量化，可减少运输等费用，并且其磁性能可以调节。
2.2磁性高分子微球
磁性高分子微球是将高分子与磁性无机物通过包埋、单体聚合等方法结合形成的具有磁性、粒径为几纳米到几百微米不等的特殊结构微球，具有超顺磁特性，即在外部磁场作用下，磁性微球可迅速从分散介质中分离出来；撤去外部磁场，磁性微球又可重新悬浮于分散介质中，无残余磁性。它具有高分子微球的特征，可通过聚合、表面修饰等在磁球表面引入各种不同性质的官能团，广泛应用于分子生物学、体外临床诊断、环境与食品分析等领域。
纳米磁性高分子微球按结构大致可分为两类：核-壳结构和三明治结构。核-壳式纳米磁性高分子复合微球的核可以是聚合物也可以是无机磁性材料；三明治结构外层和内层为聚合物，而中间为无机磁性材料。由于核为磁性无机物，壳为聚合物的纳米磁性高分子复合微球制备相对容易，且可通过共聚、表面改性等手段在聚合物表面接上多种反应性功能基团，因此研究报道较多。
龚荣洲等曾采用原位生成法制备出酞氰钴/纳米铁微球，比饱和磁化强度为76.3Am2/kg，矫顽场为4.15KA/m，热稳定性高于150℃，与甲基硅油组成的磁流变液有良好的抗沉降性。Wan等对γ-Fe2O3/PANI和Fe3O4/PANI纳米复合物的制备及性能进行了研究，但所制备的复合物室温电导率低（10-4~10-5S/cm），矫顽场低（Hc=0），由于合成方法的原因其结构和性质也很难控制。Deng等在此基础上曾将磁性氧化铁粒子用PANI包裹制成具有核-壳结构的电磁纳米复合材料，但发现将该复合物侵入3mol/L的硫酸时，由于PANI结构的无内聚（不粘结）力，氧化铁磁核要脱落。随后提出的改进合成方法是分散有Fe3O4纳米微粒的水溶液中原位聚合苯胺单体和苯胺-甲醛缩聚物（AFC）得到核-壳结构的Fe3O4-交联聚苯胺（CLPANI）复合物，分析表明该复合物表现出铁磁行为，具有高饱和磁化强度（Me=4.22~19.22emu/g），高矫顽场（Hc=2~8Oe）, 其电导率取决 于Fe3O4含量和掺杂程度，且由于Fe3O4粒子和CLPANI间存在某种相互作用使得复合物的热稳定性增加。
2.3磁性聚合物膜
大块磁性材料多以薄膜形式出现。磁性聚合物膜材料既具有磁记录、磁分离、吸波、缩波等磁特性，又具有质轻柔韧、加工性能优越等特点，可用作高磁记录密度的高分子磁膜、分离膜、电磁屏蔽膜，从而在功能性记忆材料、膜分离材料、隐身材料、微波通 讯材料等多种军用、民用领域获得重要用途。
早期复合膜的应用，主要是讲超细铁氧体磁粉和聚合物基复合再涂覆在聚酯薄膜上形成记录用磁带。随着人们对尖端膜材料、先进成膜技术的发展，对膜结构的控制，及对膜的物理、化学行为的深入研究，将膜作为提供特异的反应场、信息传递场、能量转化场等特异功能的功能材料的研究和应用增多。
镍铁合金磁性材料通过电镀嵌入聚硅烷弹性薄膜，在外加磁场作用下，膜中磁性部分产生扭转力矩导致膜的变形。该磁性膜器可用作微流系统中的微泵装置、高分辨率轻小光学镜面及磁开关。利用电沉积技术结合模板合成法制备的磁性微米、纳米膜可用作高密度可擦写磁记录材料、微波基板材料。在基体膜上涂覆压电磁性材料。当机械压力施加于膜，膜的压电磁特性能引起磁导率变化，与微型螺线圈构成磁心电感器，用于远程传感。运用在水分散相中制备铁磁纳米粒子的技术，结合多分子层自组装技术，可制成有机-无机多层复合膜，它综合了磁性纳米粒子的特性及聚合物的可加工性，具有独特的机械、电、光、磁性质，可用于发光二极管、抗蚀保护层、膜传感器、导电层、非线性光学器件及气体分离膜。
3．磁功能复合材料发展概况和应用
由于磁功能复合材料的生产可采用多种复合技术，因此在高聚物成型加工技术高度发达的今天，磁功能复合材料得到了迅速地发展。
磁功能复合材料中产量增长最快的是各向同性Nd-Fe-B粘结磁体，它是稀土类功能复合材料所占份额最大的一种材料。在过去的20年中，Nd-Fe-B粘结磁体已成工地占据了市场，现已广泛地应用于家用电器和办公用品，预计今后其在计算机外设中的应用还会继续增长。
我国的磁功能复合材料发展较晚，20世纪80年代初随着电冰箱生产的发展，从国外引进电冰箱门封条生产线。随后国内进行了仿制，年产磁条约3000t，除供国内电冰箱使用外，还有部分出口。但对于微电机及彩色电视机显像管会聚组件用磁功能复合材料等性能较高的塑料磁体研究较少。目前国内应用较多的是铁氧体磁功能复合材料和稀土类磁功能复合材料。铁氧体磁功能复合材料价格低廉磁性能较低，稀土类磁功能复合材料性能较高，价格昂贵，适用于小型器件。
铁氧体磁性材料有一个重要的特性是不导电，因而适用于具有高频磁场的地方。同时它可选择不同性质的塑料作为基材制成刚性或柔性制品，使得产品的设计较较烧结磁体更为灵活。其市场要求情况如下所示。
（1）直流微电机用磁体：直流微电极中必须有一个磁场，通常微型直流电机的磁场是永磁体产生的。我国微电机年产量上亿台，仅大连万宝至公司每月产量就达600万支，每种型号年需求磁功能复合材料条7200万条。
（2）气动元件磁环：气动元件磁环是用于气缸中与磁性传感器协作控制气缸动作的元件。目前国内有气动元件厂136家。另外日本SMC公司在北京建立了北京工厂，年需磁环5000万支，韩国丹海公司年需磁环360万支，中国台湾金器公司年需磁环1000万支。
（3）汽车仪表磁环：随着我国汽车工业的发展，仪表工业也迅速发展起来。北京仪表厂从日本引进了仪表生产线为北京吉普车配套，上海也引起生产线为桑塔纳配套。
（4）装饰减震磁体：国外高档汽车对车内的宁静度有较高的要求，据资料报道，每辆车中需要几公斤的磁体分别安装在顶、边、门上，从而改变板金结构的震动频率，提高车内的安静度。由此可见，磁功能复合材料是一技术含量高、市场急需、效益较好的高新技术产品，生产磁功能复合材料具有广泛的市场，一定能取得极好的经济效应。
磁功能复合材料和导电塑料作为新型功能材料，以其固有的特性而广泛用于电子、电气、仪器仪表、通讯、文教、医疗卫生以及日常生活中的诸多领域中，其产量和需求量正在不断地增加，生产技术日益完善。虽然目前磁功能复合材料的研究及应用在我国尚处于在发展的初级阶段，但在某些新的领域，已经得到应用，具有很大的发展潜力，尤其是稀土粘结磁体。因为随着全球信息产业的飞速发展，在未来的20年，我国IT产业将发生翻天覆地的变化，计算机产业，汽车产业和消费类电子产品市场对粘结Nd-Fe-B的需求将呈现猛烈的增大。目前，全球汽车产量日益增多，每辆车需用永磁材料3kg以上，随着小型轻量化发展，部分将采用粘结Nd-Fe-B磁体。
4．磁功能复合材料发展前景
磁功能复合材料的研究已经取得了很大进展，但以下几个问题需深入研究：
（1）磁性机制的研究。如除结构表征外，磁性高分子微球的磁性起源、结构和性能的关系；无机物、聚合物对磁性的贡献；无机物间、无机物与聚合物间磁性相互作用等。
（2）探索新的制备方法。包括对传统方法的改造，多种方法结合使用，与生物技术、激光技术新技术的结合等。纳米微粒在基材中的有效、可控、稳定分散和纳米微粒的稳定性，一直以来是纳米复合材料制备过程中最大的问题。
（3）探索新性能，扩展应用空间。如将纳米磁性无机粒子、导电聚合物符合于一体，有可能呈现出新的性质和功能，从而在微波、电磁屏蔽方面具有更广阔的应用前景，特别是在军事目标和武器的兼容隐身中具有重要价值。
复合材料装配工艺研究 篇6
关键词：顺切；逆切；劈裂；铰孔
中图分类号：TB333 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）15-0005-02
先进复合材料由于具有高比强度和高比刚度、耐高温、耐腐蚀、重量轻等优良的性能，是最理想的结构材料。复合材料装配工艺中的关键技术是修合、制孔和连接。而孔的质量状态能造成连接部位应力集中，导致结构提前破坏，对连接件的寿命影响极大。
1 研究内容
复合材料装配过程主要包括以下几个方面：修合-制孔（钻孔、扩孔、铰孔、锪窝）-紧固件安装。
2 复合材料的修合
复合材料壁板修合一般采用切割和修磨方法。修合量大时对壁板和蒙皮进行切割，修合量小时采用修磨的方法。
2.1 复合材料的切割
复合材料切割一般包括机械切割、高压水切割、激光切割和超声波切割，在装配生产中常用的方法为机械切割，机械切割包括顺切和逆切。
2.1.1 顺切和逆切
对复合材料壁板进行机械切割时必须采用顺切法，即刀具与壁板相接触处的速度方向和壁板相对刀具移动方向相同，一般不使用逆切法，如图1所示。
2.1.2 切割刀具和切割参数
①切割刀具：金刚石薄片砂轮，规格φ150×φ20×1 mm、φ100×φ20×1 mm，砂轮粒度80 #。
②切割参数：切削速度（V）8～12m/s、进给量（f）均匀。
2.1.3 切割中注意事项
①在切割过程中（包括进刀、切削、中途退刀、切割完毕）刀具均不能停转；
②应均衡用力，切割刀具对零件的压力不宜过大；
③切割时进刀要平稳，切割进给量要均匀；
④复合材料余量的切割必须使用专用刀具进行切割，严禁使用剪刀或用手折断；
⑤若手工切割锯加工不到的部位应该用锋利的锯条锯断；
⑥当余量快切割完毕时，要用手扶住余量部分，以免未被切割部分发生撕裂现象，R角部位在粗切之后，应用细纱布修磨。
2.2 复合材料的修磨
2.2.1 修磨刀具
金刚石柱型砂轮，规格φ5 mm、φ10 mm、φ20 mm、φ25 mm；金刚石锥型砂轮；120#、180#棕刚玉砂布。
2.2.2 修磨中注意事项
①用金刚石砂轮或砂布进行修磨，允许用砂布包在平锉上手工精修操作；
②修磨时必须顺着表层纤维方向进行修磨，禁止垂直于纤维铺层修磨。
3 复合材料的制孔（钻孔、扩孔、铰孔、锪窝）
3.1 钻 孔
3.1.1 刀具及工艺参数
刀具：选用Y330碳化钨硬质合金钻头。
工艺参数，见表1。
3.1.2 工艺要求
在碳纤维复合材料构件上钻孔：
①在碳纤维复合材料壁板上钻∮3～∮12的通孔时，使用硬质合金钻头，推荐转速为800～2 800 r/min，进给量为0.01～0.06 mm/r。钻头几何参数见表1。
②钻孔时，为防止复合材料孔出口面劈裂，一方面当接近钻透时应放慢进给速度，一方面应在孔出口面加垫板支撑，垫板材料为硬塑料板、夹布胶木板或铝板，垫板应与壁板贴严。
③当钻大于φ12的孔时，应采用80～100粒度的金刚石空心钻。为防止孔出口面劈裂，应采用两面钻孔，即先制出中心孔，中心孔径按空心钻的导销定，把空心钻导销插入中心孔内，从零件的一面划至零件厚度的三分之一或一半，再把空心钻从零件的另一面插入在反面将孔钻出。如无法两面钻孔，应在孔出口端加垫板支撑。空心钻结构形式，如图2所示。
在碳纤维复合材料与铝或钛组合的构件上钻孔：
①从复合材料面钻入，可不加垫板支撑，用硬质合金麻花钻按钻铝或钛的转速钻削，直至钻通为止。为防止金属切屑划伤复合材料孔壁，应注意断屑，见图三
如图3所示。
③在碳纤维复合材料与铝组合的构件上钻孔时转速1 500
～3 500 r/min。在碳纤维复合材料与钛和钢组合的构件上钻孔时转速500～1 800 r/min。
3.2 扩 孔
复合材料在制孔过程中，为避免分层和劈裂，通常不进行扩孔。但当螺栓孔在φ6 mm以上时，由于不能一次加工到位，则必须进行扩孔。扩孔要求与钻孔基本一致，为避免复合材料分层和劈裂，扩孔前需在钻出初孔φ3.1 mm后，用φ2.5×120 °金刚石锪钻进行倒角，如图4所示，倒角尺寸应小于铰孔前孔径，按铰孔前孔径用硬质合金钻头进行一次扩孔，再用铰刀铰孔至最终尺寸。
3.3 铰 孔
3.3.1 刀 具
选用Y330碳化钨硬质合金类。
3.3.2 工艺要求
钻孔时应留出铰孔余量0.15～0.4 mm，每级铰削量为 0.1 mm，然后用硬质合金铰刀铰至最后尺寸，推荐转速为500 r/min，铰孔次数，见表2。
3.4 锪 窝
①高速钢电镀金刚石锪窝钻、硬质合金锪窝钻。
②使用硬质合金锪窝钻转速为500～800 r/min，金刚石锪窝钻的转速为800～1 400 r/min。为防止表面纤维劈裂，锪窝钻必须在旋转以后接触工件。
③锪窝深度应用锪窝限位器控制，试锪合格后方可使用。
④孔需要倒角时，用金刚石锪窝钻，倒角转速为500 r/min。
4 安装紧固件
4.1 螺接工艺
①由于复合材料层间强度和压缩强度低以及抗冲击性差，一般只能采取间隙配合，既H8/f8、H9/f9配合；孔与复合材料壁板的垂直度偏差在2 °以内，铰孔后必须用孔垂直度量规检查孔的垂直度；
②除非传力构件外，螺栓的螺纹部分不允许处在孔的挤压部位，既螺纹不允许处在夹层内；为此，在装配中应使用夹层厚度以选择具有合适光杆长度的螺栓；
③装配中，一般采用湿连接，即螺栓涂胶或涂漆后安装。装配中螺母必须在胶的施工期内拧紧。
④沉头螺栓螺栓头不允许下凹，允许螺栓头突出0.15 mm。
⑤高锁螺栓、大底角螺纹抽钉拧断螺母、螺杆后，螺纹不得凹在螺母或套环内，至少应露出螺纹1～2扣；
⑥螺母、螺杆拧断后，应对剪断后的表面进行保护，防止腐蚀；
⑦对沉头螺栓，将0.05 mm厚的千分垫插入间隙时，允许在圆周的40%以内存在间隙，但不应触到头部和杆部的交接处；
⑧多螺栓连接安装时，由于复合材料层间剪切强度低，不宜逐一的将单个螺栓一次拧紧，而应均衡、对称的将所有螺栓分若干次拧紧，直至达到规定的拧紧力矩值。
4.2 铆接工艺
①铆接应尽可能选用压铆工艺，在无法压铆时，应采用冲击力小的铆枪正铆，严禁使用大功率铆枪；
②当铆钉镦头部位为复合材料时，应在镦头形成部位加钛合金垫圈或不锈钢垫圈。
5 结 语
先进的复合材料在国内航空制造业中得到了迅速的发展，但在实际装配中也存在一定的问题。加大研制力度、提高复合材料制造技术是我们的责任。我们必须结合生产实际，深入开展工艺试验研究，不断创新，找到最优工艺方案，将复合材料优良性能最大范围地用于航空产品中。
参考文献：
[1] 王云渤.飞机装配工艺学[M].北京：国防工业出版社，1990.
[2] 陈同安.飞机制造工艺技术指南[M].沈阳：沈阳飞机工业（集团）有限公 司，1996.
复合材料结构课程设计教学与实践 篇7
关键词：复合材料结构,课程设计,重点,基本内容
课程设计是高等学校实践教学环节的重要组成部分,需学生具有坚实的基础理论、广泛的专业知识和基本实验方法,才能进行的强化实践能力和综合应用能力的教学环节。对培养学生独立完成任务和初步形成科学研究的思维方法起着重要的作用[1,2]。在新的教育形势下,越来越注重培养应用型人才、培养一线工程师,因而本科生的实践教学环节显得尤为重要。特别是课程设计环节,虽然教学用时少,但内容却相当丰富,是与实际工程应用结合最紧密的过渡性课程,而这种设计类的课程和教学在理工科教育中的地位更为突出。
材料学科课程设计一般在2周左右,课程设计时间集中又短暂,因此要求设计针对性强。设计内容一般包含工艺设计和设备设计两大类,而对于厂房、工艺布局等整体设计要求并不高。通常的设计任务是针对某一种材料生产过程的具体环节所需设备进行计算,选型和设计。通过这样的课程设计,使学生深入理解一种材料的制备或加工方法、流程以及材料在制备加工过程中发生的变化,提高他们方案论证、分析比较以及使用网络检索和计算机绘图等多方面能力,达到课程设计的最初目的[3]。而复合材料结构课程设计与一般课程设计有很大的区别,课程设计的重点不是工艺和设备,而是材料的结构设计与计算。因为复合材料有着与常规材料完全不同的材料概念,它本质上是结构物[4]。因此复合材料的结构设计也应该有与常规材料结构设计不同的观念,使之更符合复合材料的特点,这样才有利于复合材料的应用与发展。
1 复合材料结构课程设计的教学流程与重点
课程设计的教学流程图如图1所示,其中重点环节是选题、指导与管理、考核。其中选题是整个设计任务能否完成并达到教学目的的关键;指导应讲究技巧,管理是过程控制,二者完美结合是课程设计顺利进行的保障;考核是对设计文本和作品最终的检验,考核结果也是该课程成绩的直接体现。
1.1 选题
课程设计的选题应与专业培养目标和课程教学要求相一致,并尽量与工程实际相结合,难易程度适中[5]。课题应具有一定的可设计性、灵活性、挑战性和趣味性,内容难度要以中等水平的学生在规定时间内经过努力能完成任务为依据。在多数课程设计中选题主要存在的问题是设计题目雷同、枯燥、陈旧,与现实脱节。如果小组间设计题目相似或历年来变化不大,那么在设计过程中很容易让某些学生偷懒,将别人或以往的设计结果在数据上加以修改即可完成自己的设计,这样便失去了该课程的意义;如果设计选题总是陈旧,不能与时俱进,学生做起来又会觉得很枯燥,毫无兴趣,也就不能激发出学生的兴致的潜能;如果选题仅仅是符合了教学任务,却与工程实际严重脱节,那么学生又会认为该设计并不实用,没有任何意义,导致学生消极对待。
由于《复合材料结构设计》这门理论课程涉及的都是复杂的公式计算,确实枯燥无味,且复合材料是新学科,在我校尤其如此,还缺少详细的全面的相关的课程设计指导材料和相关实践经验,所以在指导复合材料结构课程设计实践教学时,作为指导老师我还在不断地探索中前行。虽然我自身没有复合材料结构设计的工程经验,对复合材料在常用领域航空航空器上的应用理论基础也不够了解,但是化工专业出身的我对化工设备的应用与设计还是有一定了解的。所以在从事复合材料结构设计实践教学之初,我的设计选题多与化工储罐相关。这样即与工程应用相关,又能保证适当的难易程度,并有大量化工储罐类设计指导材料作为依据;此外,化工类储罐又是复合材料专业学生接触不多的设备,且看似简单的储罐按容积大小和应用形式不同又分为立式、卧式、拼装式、两支座、三支座等不同形式,设计计算方法就有很大差别,这样既能保证了选题的合理性和难易程度,又具有了一定的可设计性、灵活性、挑战性和趣味性。
1.2 指导与管理
虽然课程设计的教学形式相对于理论课程具有极大有灵活性,但并不是分配任务完成即可,过程中还不能缺少相应的指导和管理,目的是为了提高设计质量,培养学生独立工作能力,以发挥学生主动性和创造性为出发点,重在点拨,帮助学生理清思路,之后采取集中辅导和个别答疑相结合的指导方式。
在指导课程设计前指导老师应做好充分的准备工作,构思设计思路,拟定方案,并根据设计目标确定设计内容、步骤和重点、难点,然后在布置设计任务时,连同成果要求、参考资料等向学生介绍清楚。导论环节做得好坏直接影响后续的设计进程顺利与否。对于“玻璃钢化工储罐”课程设计而言,设计目的在于掌握玻璃钢制化工储罐的设计方法,重点是储罐壳壁的结构设计,即复合材料的铺层设计,难点在于力学分析和计算,为此,应在这些方面给予侧重。
尽管第一次接触复合材料结构课程设计学生有很多茫然,但课程设计的过程还是要以发挥学生主动性和潜力为主,而不应是老师一步步教着做,照葫芦画瓢,做完了也没有什么深刻的印象。这一课程上我个人很喜欢按照国外的教学方式,任务布置好了,由学生自己努力去完成,是一个很好的发掘潜力的过程。因此对课程设计的指导便是把共性问题应进行集中辅导,指出方向和思路,至于学生具体碰到的具体问题再给予个别答疑。为保证在短期内每一位学生都能完成设计任务,课程设计的过程管理和时间节点的安排尤为重要。
1.3 考核
考核是对课程设计的最终检验,也直接决定着学生的成绩。课程设计的评判不像考试试卷有标准答案,难以有着统一的标准。由于是分小组合作完成,所以在评定时更是要考虑多方面因素,除了看设计图纸和设计说明书的完成质量外,还应充分考虑到学生在设计过程中的真实表现及对课程的掌握程度,尽量做到公平。因此,在课程设计成绩评定体系分为平时成绩(30%)、设计文本(50%)和答辩(20%)三部分组成。平时成绩主要从以下三个方面考核:出勤率、设计过程中的表现和每日进度完成质量。平时成绩对督促懒惰学生的设计进程有一定好处,同时也对是否表现认真且独立完成有一定的公平性判据。设计文本成绩从以下几个方面考核:设计思路是否正确,设计步骤安排是否合理;造型、选材及工艺是否合理,结构计算是否准确;设计图纸是否规范、设计说明书书写是否详细清晰等。纳入答辩环节便于更客观、公正反映学生的实际水平和掌握程度。答辩中,学生通过与指导教师面对面交流,可以加深对设计的理解,对知识点上的盲点与误区有更好的反馈和弥补,并且答辩可以锻炼学生表达与应变能力;指导老师也可以通过答辩清楚了解学生对设计思路和方法的掌握情况,并且通过对学生的反馈信息加以整理,在以后的教学实践中加以强化。考核结果分为优秀、良好、中等、及格和不及格五等,对优秀的设计者和设计作品,予以表扬鼓励,以调动学生进行课程设计的积极性,对不认真完成设计或未达目标要求者要求其进行整改或限期重做。
2 复合材料结构课程设计文本的基本内容
以“**立方玻璃钢卧式盐酸储罐为例”,设计的任务是确定产品的结构,技术、经济指标和主要零部件,并编制必要的技术文件。故完整的设计文本应包括以下内容:
封面
设计任务书
目录
前言(主要介绍设计的目的及复合材料储罐的应用及优势特点等)
选型设计(依据设计标准选定储罐的基本造型、封头、支座等,并确定筒体直径、长度、伸壁长、跨距、封头高度、支座宽度和包角等相应的数值)
性能设计(依据使用条件和各材料的性能选定材料,并明确该材料的性能参数,如克重、模量、体积含量、许用值等)
结构设计(重点是载荷分析和计算,包括轴向应力、剪应力,环向应力等,从而确定筒体及封头的壁厚和铺层数,注意边设计边校核)
工艺设计(根据以上设计的内容选择成型工艺方法,并完成具体的生产工艺流程等)
零部件设计(主要指确定各种接管如人孔、进料口、排气口、液位计、出料口、排污口、压力计、液封等的数量及尺寸等)
安装设计(确定各接口的安装位置及储罐整体的安装等)
制品检验(制品的检测方法)
参考文献
附图(本课程设计只要求绘制总装配图,其中要把构成产品的全部各种零件,部件,标准件,配套件等表示出来,同时将局部放大的铺层设计图表示出来。)
3 复合材料结构课程设计的教学体会与改进措施
经过两年来对该门课程的教学实践,总结以下几点体会,以此为进一步的教学改革与创新奠定基础。
(1)学生起初对课程设计虽然不够了解,但了解后十分感兴趣,说明相对于枯燥的理论授课,学生更喜欢这种形式灵活的、能够充分发挥个人能力的教学方式,因此,对于该类实践课程应加大重视,并投入精力去研究和改革。
(2)课程设计的最大优点是能够在短时间内自主学习到更多的知识,但设计过程中发现学生对文献资料的检索收集能力不强,融会贯通运用知识的能力也较弱,以后教学中应就此点进行强化。并且,在布置任务初期,应利用一定时间教授学生如何有效进行文献检索和收集。
(3)设计过程中,团队合作不仅能够保证在有限的时间内较好地完成设计任务,而且还能够充分锻炼学生的团队合作意识,但仍有个别学生独立性差,不爱动脑思考,对团队成员的依赖性过大,有待于进一步有效控制。具体可通过考勤、检查设计草稿、及加大考核力度等措施进行过程控制。
(4)课程设计对指导老师是极大的挑战,需要丰富的教学经验和实践经验,故“双师型”教师更为合适。指导课程设计的过程中还应不断思考,研究有效的教学方法和提升学生设计能力的途径。与企业进行友好的沟通与合作是一个直接有效的途径(如邀请企业技术人员进入课堂参加指导)。
(5)现有的课程设计形式虽然使学生在设计方面有了基础的锻炼,但已远远满足不了现代工业发展的需要,如能配合复合材料结构专用设计软件的使用,不仅能提高学生的兴趣和设计效率,进而适当扩充设计内容,而且更能与专业设计人员的工作接轨,对培养应用型的大学生尤为重要。
参考文献
[1]张冬敏.高校课程设计教学中存在的问题与对策研究[J].改革与开放,2009(9):72-73.
[2]徐文娟.课程设计在教学中的作用[J].中国科教创新导刊,2010(28):59.
[3]于岩.材料学科本科生课程设计改革的思考[J].科教导刊(中旬刊),2012(03):58-59.
[4]张汝光.复合材料结构设计的基本观念[J].玻璃钢,1997(2):26-31.
复合材料学教学改革 篇8
关键词：聚合物基复合材料,课程,教学改革
进入21世纪以来,材料、能源和信息已成为现代科学技术进步的三大支柱。其中新材料对于科学技术的发展,有着十分重要的作用。一个国家新材料的品种和产量是直接衡量其科技水平、经济水平和人民生活水平的重要标志,各国正在大力发展新材料产业。复合材料是最近几十年发展起来的一大类新材料,对科学技术的发展产生了举足轻重的推动作用。复合材料是指两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体物质。根据基体的种类分类,复合材料可以分为聚合物基复合材料、金属基复合材料和无机非金属基复合材料［1］。聚合物基复合材料是重要的复合材料之一。近年来,随着高分子材料应用领域的发展,单一的材料已不能满足多种性能要求,聚合物基复合材料作为高分子材料改性的主要技术手段之一,已成为满足高分子材料多方性能要求的重要方法［2］。
1《聚合物基复合材料》 课程的特点
《聚合物基复合材料》是许多高校高分子材料与工程专业开设的专业必修课或选修课。它是以高分子物理、高分子化学、高分子材料结构与性能、高分子材料成型与加工以及高分子材料研究方法等为基础的,具有较强的综合性、理论性和应用性的一门专业课程; 教学的目的是培养学生的专业技能、分析问题和解决问题的能力以及创新能力,通过该课程的学习, 学生应能了解聚合物基复合材料的整体概况、制备方法、结构与性能、表征手段等内容,并能运用所学的专业知识,初步分析和解决聚合物基复合材料在制备及应用过程中的一些基本问题,学会合理设计高性能的聚合物基复合材料［3 － 8］。
2《聚合物基复合材料》 课程教学改革的主要内容
2. 1教学内容系统化,规范化
进入21世纪,新材料正在不断地涌现和扩大应用范围。 新材料的使用正改变人类的生活习惯与生活方式。随着科技的发展,新材料的种类越来越多,形成门类众多、学科交叉、纷繁复杂的知识体系。建构系统化的知识体系,有助于学生的理解与记忆。《聚合物基复合材料》的主体框架为聚合物基复合材料的概况与分类、聚合物基制备方法与工艺原理、聚合物基复合材料的界面与结构、聚合物基复合材料的力学性能、新型聚合物基复合材料。通过这样一个主体框架,把整个课程的主要内容串联起来,便于学生获得整体性和系统性的认知。
2. 2以基础知识讲授为主,引入趣味性内容
由于该课程主要针对本科生,课程的讲授以基础知识为主; 但由于课时的限制,在授课过程中难以面面俱到,我们并没有把所有内容全部灌输给学生,而是抓住重点,并结合实际生产应用的需求以及聚合物基复合材料的发展动态,选取有代表性的内容给学生讲授; 目前本课程教学主要立足于聚合物基复合材料的基体及增强体、聚合物复合材料的制备及成型工艺、聚合物复合材料的界面、聚合物复合材料的力学性能这几个方面,并注重培养学生在实际生产和科研工作中分析问题和解决问题的能力［3］。
由于当今手机、互联网的普及,学生的资讯丰富多彩,相比之下教材上的内容枯燥单调,难免有惰学的情绪。引入学生感兴趣的时政内容,例如许多学生对军事、航空航天感兴趣, 就引入应用于战斗机、航天飞机、民用飞机的复合材料,提起学生的学习兴趣,加深对课堂知识的印象。
2. 3问题式学习,增强师生互动交流
问题式教学是以增强问题意识,启迪思维,发现、分析和解决问题的能力为目的的教学方法［7，9］。在教学过程中,教师结合讲解的知识点,适当提出问题,有助于集中学生注意力, 引导学生思考问题,培养学生运用理论知识分析问题和解决问题的能力。在提问的同时,发动学生积极参与讨论,对于尚有疑问和争论的问题及时作出解答和补充。这种问题式的教学方法有利于活跃学习气氛,激发学生的学习兴趣,加深对知识的理解。
2. 4重视学生反馈,改进教学方法
教学反馈使提高教学质量的重要方法。由于时代的发展, 当今网络媒体等资讯平台较发达,扩宽了学生获取信息的渠道,而且不同年龄段的学生对知识的需求有所不同。除了系统化的知识之外,好学的学生还希望通过课堂了解更深入、专业化的知识。教学反馈是教师了解学生知识需求的重要渠道之一。在讲授 《聚合物基复合材料》课程时,我们经常了解学生的学习兴趣点,及时调整和补充相关的内容,尽量满足学生的求知需求; 在课程结束时,也发针对该课程的问卷给学生,了解课程的设计、课程的讲授等方面存在的问题,为下一次课程的改进做准备［2］。
2. 5善于利用多媒体设备,教学模式多样化、形象化
随着当今高新技术的迅猛发展,先进的多媒体设备已被广泛应用于课堂教学。多媒体教学设备集图形、图像、音响、动画等功能于一体,能将传统的教学方法与现代教学媒体有机地结合,相辅相成。多媒体教学使教学内容更加丰富多彩,教学手段更加多样化,教学方法更加新颖,能够从整体上优化课堂的教学效果和教学质量。
《聚合物基复合材料》课程的专业性较强,界面理论及力学性能等章节内容较为抽象,枯燥,学生注意力集中的时间不长。如果能利用各种示意图、微观表征图、结构分析图等,将一些抽象的科研问题直观化、形象化,并深入浅出地解释给学生,有助于激发学生的学习兴趣,加深学生对所学知识的印象［9］。
3结语
复合材料学教学改革 篇9
关键词：复合材料,无机非金属材料,教学改革
材料是社会文明的一个重要标志, 也是当今社会各个国家与地区发展基础工业和开发新技术、新行业的源泉和动力。新材料的开发和使用, 不仅需要材料研究的创新性思维, 而且需要材料科学与技术人才的创新精神。当前, 随着材料学的快速发展, 将对材料人才提出了更多更高的要求, 由原先的单一技术型人才逐步转变为具有多层次、多学科交叉的复合型人才[1,2]。复合材料学科近年的发展也反映了社会对材料的要求, 人们对多功能材料的需求和要求也在不断提高, 这加重了对学习材料人的要求, 对于各类材料的结构原理及其制备技术需要更多的了解。无机非金属材料不仅是复合材料专业的必选课程, 而且也是一门材料学科的综合性课程。该课程主要讲解无机非金属材料的定义、分类, 以及无机非金属材料的共性与个性;无机非金属材料中原料的制备、配合料的计算、成型、干燥和烧成等生产工艺以及介绍无机非金属材料现在的发展状况与研究方向。复合材料专业开设无机非金属材料课程的目的是让学生能够了解无机非金属材料的基本知识, 在学习复合材料专业的同时, 拓展自己的学科知识, 深化自己的专业领域, 这对于增强学生就业竞争能力具有重要意义。
一、复合材料专业开设无机非金属材料的必要性
无机非金属材料是一门历史悠久的学科, 在人类发展的历史上扮演着重要角色。在当今社会, 无机非金属材料在建筑、航空航天、交通、电子科技以及能源等方面有着不可替代的作用, 是国民经济的重要基础。复合材料作为一门新型学科, 需要与其他专业进行交流融合, 无机非金属材料与有机高分子材料、金属材料并称为材料界三大材料。通过对无机非金属材料课程的学习, 不仅能够掌握无机非金属材料的组织结构特点、制备工艺和性能特点, 而且可以将其和复合材料进行对比联系, 从而更加快速地学习复合材料。单一的材料已经不能满足现在社会的要求, 人们更加需要复合型材料, 而无机非金属复合材料的出现适应了社会的要求。例如在石灰浆中掺入麻绳或其他纤维用作涂墙的材料, 用钢筋、水泥、砂、石块制成钢筋混凝土, 等等, 这些都是生活中常见的无机非金属复合材料, 所以在复合材料专业中开设无机非金属材料, 不仅有利于学生学习复合材料, 在以后的社会工作竞争中也有很大的作用。
二、复合材料专业开设无机非金属材料课程的教学现状
无机非金属材料课程作为复合材料专业的一门专业必选课, 由于它涵盖了陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等内容, 因此它比复合材料专业中开设的其他课程更加复杂。无机非金属材料多是离子键、共价键或离子—共价混合键, 导致材料的性能及结构特征各有特点, 并且制备过程中原料的比例或制备工艺也会对材料产生巨大的改变, 学生在学习过程中容易将其混淆, 使得教学达不到预料的结果。教学中大多数注重理论教学, 不注重实践教学, 让学生对无机非金属材料的了解只停留在理论知识。此外, 作为一门选修课, 学生对其重视程度也没有复合材料必修课高, 在学习过程中态度也会有所下降, 学习效率也会降低, 那么开设无机非金属材料课程的初衷也没有达到。
三、复合材料专业开设无机非金属材料课程教学方法的探索
(一) 教学内容的优化
由于无机非金属材料课程包含的内容较多, 有陶瓷、水泥、玻璃以及耐火材料等内容, 如果每一种材料都详细讲解, 课时量必然不够, 因此需要以某一种材料为主线, 根据无机非金属材料的相同点和不同点进行穿插讲解。此外, 在教学过程中由于教学内容较多, 往往采用“填鸭式”教学, 将所有的知识一股脑的塞进学生的脑中, 这样导致学生不仅没有了解无机非金属材料, 还对教学内容产生厌倦, 所以在教学过程中还要注重知识点的连贯性和层次性, 准确把握重难点。在教学过程中可以借助于生活中的事物来帮助记忆, 比如可以根据树的模型, 将树干比作无机非金属材料的组成、结构和性能。学生通过了解不同的组成, 推断出将会产生怎样的结构, 从而导致相应的性能, 这样可以让学生抓住材料的本质, 学习起来也就得心应手。然后, 再由树干发散到枝干, 逐一讲解无机非金属材料课程中水泥、陶瓷、玻璃以及耐火材料的原料和制备工艺等, 将内容逐渐具体化, 使学生更加轻松地学习无机非金属材料课程, 让学生由浅入深, 逐步了解无机非金属材料, 从而达到掌握无机非金属材料课程的知识。
(二) 教学方法的创新
无机非金属材料是一门具有较强理论性的课程, 因此在课堂教学时, 首先要调动学生的学习积极性, 让学生能够跟着教师的步伐在上课开始提一些简单的问题, 不仅能让学生快速进入学习状态, 也可以检验学生课下的复习情况。其次, 记笔记对于学习无机非金属材料是非常重要的, 它不仅可以让学生建立自己的学习方法, 也方便课下的复习。另外, 实践教学是必需的, 无机非金属材料是一门理论与实践相结合的课程, 实践教学不仅能够让学生掌握课本知识, 还可以增强学生对无机非金属材料的理解[3]。实验是实践教学的主要途径, 实验可以培养学生的动手能力, 激发学习兴趣。托尔斯泰曾经说过:“成功的教学, 所需的不是强制, 而是激发学生的学习兴趣”。此外, 课堂多媒体教学的作用也很大, 观看材料的微观组织结构视频可以让学生更加清晰的了解无机非金属材料的制备过程。
(三) 考核方式的改革
学习无机非金属材料的目的是要让学生掌握无机非金属材料的种类、组成、共性和个性, 掌握原料的制备过程和原料选择对无机非金属材料性能的影响, 掌握陶瓷、玻璃和水泥的生产工艺流程等内容。在考核学生的学习结果时往往采用考试的方法, 这样的方法会导致学生死记硬背课本内容, 给学生造成巨大的思想负担, 不利于培养学生的学习主动性和积极性, 所以考试不是一种好的考核方法。采用论文考核也不是一种好的方法, 现如今网络的发达造成了利用网络资源抄袭的现象, 这样的考核也不能达到开设无机非金属材料课程的初衷。学习无机非金属材料一方面是为了让学生了解更多的材料学内容, 拓展自己的视野;另一方面, 通过对无机非金属材料课程的学习可以更好地学习复合材料, 因此, 可以将两者结合起来进行考核。将学生分成若干组, 每一组负责完成一种无机非金属材料设计, 最后对每组成果进行评价。这样既可以检验学生对无机非金属知识的了解, 也能开发学生的创新能力, 从而真正体现这门课程的教学成果。
四、结语
无机非金属材料课程一方面能够让学生了解无机非金属材料的基础知识, 另一方面能够从无机非金属材料学习中更好地学习复合材料。本文针对当前无机非金属材料课程在复合材料专业教学中所面临的问题, 结合复合材料专业开设无机非金属材料的必要性和教学现状, 对教学内容、教学方法和考核方式等方面提出了一些建议, 期望以此推进复合材料专业的发展, 为国家培养更多优秀的人才。
参考文献
[1]孟凡桂.材料化学专业无机非金属材料课程教学的实践与探索[J].广州化工, 2010, (38) :205-207.
[2]蔡苇.优化无机非金属材料课程体系培养创新型人才[J].中国冶金教育, 2009, (4) :16-18.
复合材料学教学改革 篇10
信息技术、新材料技术、生物技术是当代高新技术的重要组成部分,复合材料是当今新材料发展中极为活跃、极具生命力的部分,也是国家重点发展的高技术领域之一。当前人类已经从合成材料时代进入复合材料时代,“复合材料专业既是一门专业性很强的工程技术类专业,也是一门十分典型的交叉学科和边缘学科”。[1]目前复合材料产品设计的教学主要依赖于教师的课堂传授与课本的部分讲解,知识多多少少都趋向于死板、过于专业化,学生不能够很好的理解与掌握,导致教学效率下降教学成果达不到预期水平;复合材料产品设计课程成绩的评定绝大部分只是基于试卷、作业、报告,然而仅从试卷、作业、报告无法评定学生的动手和创新能力;同时学生对一些产品设计软件的使用与掌握较少,达不到实践要求,对于这些急需教学改革。
2 电子信息化为复合材料产品设计教学所带来的优势
在电子信息化时代,电子介质可把一部大百科全书的内容装入薄薄的光盘;无纸化的电子传递使信息传播速度要比纸张上的印刷快十倍百倍,因而加速了人们传播和获取知识的效率;电子信息便于保存、管理和数据库的高效检索能力,解放人于故纸堆。便捷的“信息资源共享和信息选择优化,使个性化的教育真正成为可能”,“网络的开放性将永远改变教育只局限在校园里的状况,多元化、互动式的信息传递结构打破了传统的金字塔型的知识传递方式,将建立起全方位开放的知识传授和能力培养的新教育生态”。[2]因此,电子信息化技术将为复合材料产品设计教学带去巨大优势:1)复合材料产品设计教学带去丰富的教学资源:如电子教材、图片和视频等等;2)复合材料产品设计教学带去多样的教学手段:如视频播放、网上演示和无纸化实验等等;3)复合材料产品设计教学带去多种教学评价方式:如网上考核、无线互评及电脑自动测评等等。总之,电子信息化技术将丰富更多复合材料专业学习的学习和实践。
3 改革的具体办法
面向电子信息化时代的技术优势和便利,我们建议在复合材料产品设计教学中进行改革,具体如下:
首先,在复合材料产品设计教学中应用信息化教学模式。信息化教学模式主要在于通过现代教学媒体构成理想的教学环境,研究如何充分发挥学生的主动性、积极性和创造性。学生不再是知识的被动接受者和消极学习者,而是主动探索与学习者。通过电子信息化带来的便利教学条件,复合材料专业学生可以方便的检索、下载复合材料产品设计、加工和应用知识,并且基于网络,同学们可以方便的进行线上交流和讨论,从而促进同学们学习主动性和提高学习的便利性。每讲一个复合材料产品设计时,通过网络寻找其应用、演变和不同产品对比,既提供了大量教学素材,又理论和应用结合,强化、加深了同学们的印象,有利于同学们掌握所学内容。笔者讲复合材料浮箱时,即现场提供了大量的复合材料浮箱图片、应用例子和与塑料浮箱的对比,强化刺激同学们记忆和对复合材料浮箱印象,效果很好。随着电子信息技术的不断革新,信息化教学新模式必将更加深入影响复合材料产品设计课程教育教学改革。[3]
其次,对于老师的教学方式也应有一定的改变。如果一名教师教学手段不够丰富,学生学习时将参与不够,缺乏学习热情。目前复合材料专业教学虽然普遍使用了多媒体教学技术,但仍是以教师讲授为核心,缺乏直观、可视化教学所必要的教学手段与辅助教学资料,本科生缺乏学习本专业课程的源动力与热情。老师的教学方式应不仅仅依赖于理论讲述,可以通过视频、动画播放一些产品设计过程、加工、检验的资料,多样化教学形式,使学生能够明白错误操作所带来的后果和实践中每一步操作标准化要求的意义。
再者,教师的教学成果和学生的学习情况仅以考试成绩来评价,但是现有的考试制度抑制了学生的创新。现有的考试制度以考试为主,侧重卷面成绩,试卷考核方式很难考验学生对理论体系的系统性掌握、知识点的内在联系以及实际技能的掌握程度与应用程度,不能够体现出学生的真实水平。在这种情况下应该利用电子信息手段,多记录同学们在学习复合材料产品设计课程时的平时表现,多一些平时分,有利于改变学生的学习习惯和行为,不让其抱有考试前突击也能拿到高分的心理,避免突击现象达到每一步都能说出原委,每一题都能讲出道理的目标。
不仅如此,还应该增加并强化软件辅助设计和仿真、虚拟实验、复合材料专题工艺实验、工程认识、生产实习、毕业设计与论文等。利用先进的电子信息技术使学生能够自主掌握所学的课程,严格把握设计步骤的每一步,增加一些教学软件使学生能够独立、完整的进行设计。
4 结语
全球电子信息化给教育带来了势不可挡的信息时代冲击,教育从业者应该利用网络所带来的巨大优势。但是凡事都有两面性,我们不能只看到其有利的一面,在利用其优势同时也应该注意其负面效应,如电子信息化可能造成同学们遇事就查网络、较少独立自主的思考习惯。如何在电子信息时代下培养出学生“学用结合”的习惯,杜绝“重信息轻实践”的局面,形成较强的实际操作能力和操作技能仍是复合材料产品设计课程教学待研究的课题。
参考文献
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[2]嵇立群.信息新技术与当代教育变革的关系[J].中国教育学刊,2005(5):34-36.
导电高分子复合材料 篇11
关键词：导电高分子复合材料；导电性；应用
中图分类号：TQ 316 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）06（a）-0000-00
导电高分子材料就是在高分子材料的基础上，根据使用的要求，加入了相应的导电体，经过多重技术的处理之后，使其具有了较高的导电能力。而由于这种材料在制造的过程中，使用对材料的要求不高，使用的技术加工手段简单，使用的生产成本较低，导电性能较好等原因，受到了社会各界的广泛重视。因此，为了使导电高分子复合材料在当前阶段中更好的应用，在当前的科学研究中，加强对其进行研究成为了必然趋势。
1导电高分子复合材料的导电理论
1.1 统计渗滤模型
在高分子复合材料的导电理论中，首先就是统计渗滤模型，这一模型通常是几何模型为基础上建立的，就是将复合材料中基本物质使用一定技术将其抽象化，使其存在一定形状的分散体系，然后根据一定的机理要求，将其进行重新的排列，使其重新组合成一个整体，使高分子材料中的基本物质成为了连续相，而加入的导电体材料根据其功能的不同，有些成为了连续相，有些成为了分散相，这些有效的分散相以及连续相，就在导电高分子复合材料中构造出了导电通道。在这一模型的基础上，对导电高分子复合材料的电阻率与导电体进行深层次的分析，在两者之间建立相应的联系。最具有代表性的就是在建立统计渗滤模型时，根据不同的需求，将基本物质抽象为形状、大小不同的球型、规则的多面体等，同时将导电体抽象成连续性的珠串等[1]。这种模型有效的将高分子材料的导电理论进行了阐述，但是其也具有一定的缺点，就是其只能使用在较为简单的复合材料中，复合材料中只能有一种基本物质以及导电体材料，对于具有多种基本物质或者导电体材料的复合材料时，虽然也能建立相应的模型，但得到的理论与实际之间会存在较大的差异。
1.2热力学模型
随着统计渗滤模型的使用，人们逐渐的发现其有一些缺点，例如在构建模型时，往往忽略了基本物质与导电体之间的作用关系，使得到的结果具有一定的偏差，不满足当前社会发展的需求，在这种情况下，就研究出了热力学模型来对导电高分子复合材料导电理论进行了阐述，使结果得到了很大的改进。这一理论是以热力学原理的基础上建立的，在这项理论中，认为构建导电通道的过程中，导电体处于临界状态的体积与模型中多余的自由能具有一定的联系，当模型中多余的自由能达到一定的程度后，就会在模型的内部自动的构建出导电通道。并且，高分子材料中基本物质的熔融粘度较大，更好的阻止了平衡相的分离；导电体粒子的直径较小，更好的帮助平衡相分离。使用这种模型来对导电高分子复合材料进行阐述与实际更加接近[2]。
2导电高分子复合材料的特殊效应理论
导电高分子材料的性能往往不是一成不变的，在特定的环境中，其性能也会逐渐的在变化着。例如一些导电高分子复合材料在拉力或压力的作用下，就会出现一些特别的效应，例如压敏效应、拉敏效应等，可以根据这些特殊的效应来对地导电高分子复合材料进行阐述。
在压敏、拉敏效应理论中，可以利用通道理论对其进行阐述。在不同的高分子材料，所中具有的临界范围不同，在压敏的情况下，材料中的导电体相对就不是很多，使得导电体的分布不是很好，无法直接构造出导电通道，如果在这时向复合材料施压，压力不是很高时，没有达到材料的最大临界值，复合材料仍然具有高阻态；当所施加的压力过高时，超过了最大临界值，就会使复合材料发生一定的形变，使其内部构建出了导电通道，从而使其具有了导电性。在拉敏的情况下，材料含有大量的导电体，其内部具有一定的导电通道，这时在对其使用拉力时，当垃圾过大，超过最大临界值时，复合材料就会发生形变，致使其全本具有的导电通道遭受了损坏，从而使复合材料不在具有导电性[3]。
3导电高分子复合材料的应用以及发展趋势
3.1导电高分子复合材料的应用
导电高分子的原材料一般为聚合物或者具有导电效果较强的填充物，随着科学技术的不断发展，目前已经成功研制出了具有良好导电性的高分子复合材料，且随着高分子复合材料的广泛应用，也增加了抗静电、电磁波屏蔽等功能，使得导电高分子材料获得了巨大的技术突破，目前，根据导电高分子材料的性能不同，可以将其分为半导体材料、高导电体材料、热敏导体材料等，其材料成分不仅有金属材料，如铜、铝等，同时也含有碳系聚合物，大大增加了导电高分子复合材料的稳定性，同时降低了制作成本。另外，由于导电高分子复合材料的优点，使得基于传统的工作方式有了极大程度的改善，如在开关元件生产过程，传统的导电材料的在开关中虽然能够保证电流的有效传输，但是金属材质会产生无用功率，同时导体过热还会引发安全事故，因此，在开关元件的生产中应用高分子复合材料，能够有效的保护用电安全，同时，利用高分子复合材料的热效应，能够制作出热敏传感器，提高能源的利用率，另外，导电高分子复合材料也在航电器的制作、煤电系统、建筑施工中有着广泛的应用[4]。
3.2 导电高分子复合材料的研究进展
由于高分子复合材料具有非常良好的应用前景，因此，我国重视并鼓励高分子复合材料研究的创新和发展，但是高分子复合材料具有较强的不稳定性，其性能容易受到制作工艺、制作环境等外在因素的影响，近年来，先进的导电理论指出寻研制能与复合材料稳定结合的导点模型是未来高分子复合材料的研究发展方向。随着科学技术的不断发展，目前已经得出复合体系的构建是建立导线模型的前提要素，利用拓扑学方法能够有效的对复合材料的参数进行测量，同时能够有效的观测出不同添加剂对导电高分子复合材料的影响。由于高分子复合材料必须具有实用性，因此，导电高分子复合材料的研究上也偏向于增加其稳定性、轻便型、降低制作工艺与成本，同时使导电高分子复合材料能够适应不同的温度及湿度，扩大导电高分子复合材料的应用范围，尽管在理论研究上存在诸多的困难，但是在应用方面已经取得了巨大的突破[5]。
4 总结
综上所述，在现阶段的发展中，导电高分子复合材料占据重要的作用，有效的对其进行使用，可以更好地促进社会的发展。并且随着不断对其进行研究，相关的理论知识已经得到了一定的发展，处在了一个瓶颈阶段，很难在使其继续发展。因此，在当前阶段对导电高分子复合材料进行研究时，就要向着应用方面进行研究，使其在实际中起到更大的作用，有效的促进我国社会的发展。
参考文献
[1]陆昶，胡小宁，赫玉欣等.特殊形态结构导电高分子复合材料的电学性能[J].材料研究学报，2012，07（01）：37.
[2]屈莹莹，赵帅国，代坤等.各向异性导电高分子复合材料的研究进展[J].塑料工业，2012，06（05）：22.
[3]徐晓英，王世安，王辉.复合导电高分子材料微观网络结构及导电行为仿真分析[J].高电压技术，2012，10（09）：2221.
[4]许向彬.通过微观形态控制降低导电高分子复合材料逾渗值的研究进展[J].高分子通报，2009，09（07）：36.
复合材料学教学改革 篇12
关键词：复合材料工艺技术,项目化教学,两个渗透,考核设计
项目化教学是行为导向教学法的一种, 其成为高职院校竞相采用的主要教学方法是有一定的必然性的。它充分考虑高职学生的学习特点, 即他们更适合从具体工作任务和生产相结合的过程中来综合学习知识技能态度等, 从而激发兴趣, 而传统的学科化教学只会让他们感到厌倦, 因此项目课程是高职课程的本质属性。项目化教学的主要吸引力在于直接回答学知识有什么用, 有现实的效果, 让学生获得成就感。我院2008年实施了大范围的职业教育课程改革, 在此氛围下, 我对所担任的复合材料技术与应用专业的核心课程《复合材料工艺技术》进行了项目化教学的理论设计和实践, 本文将具体谈谈此过程中的一些看法和做法。
一、项目选取
选取什么样的项目是首先遇到的一个关键性难题, 事关改革的成败。为此, 首先应该熟悉培养方案, 从工作岗位的调研入手, 分析其知识能力素质要求, 归纳出诸多工作项目, 然后考虑课程项目必须具备的几项要素:实用性、典型性、综合性、覆盖性、趣味性、挑战性、可行性, 从中筛选出教学项目。并按照项目的难易确定所需课时的多少, 按照工作逻辑安排项目的先后顺序, 按照条件的许可准备原材料和仪器设备。笔者为此曾在常州天马集团、常州玻璃钢造船厂等大型复合材料生产企业进行社会实践调研, 对其产品和生产过程进行详细考察和分析。最终确定以冷却塔主要部件的制作与组装为一大项目, 具体有布水器制作、除水器制作、输水管道制作、填料托架制作、风筒制作、外壳制作、风机叶片制作、积水槽制作等子项目。冷却塔是玻璃钢用量较多的大型产品, 具有项目的典型性, 其部件生产涵盖了手糊、拉挤、模压、缠绕、注塑等主要聚合物基复合材料的生产工艺, 因而具有全面性。产品要根据用户的需要而定制, 没有固定的样式, 需要设计, 因而具有挑战性和趣味性。同时, 这几大工艺的材料和设备分落在复合材料实训中心、高分子加工实训中心、东区实训中心, 所以具有可行性。另外, 考虑到无机玻璃钢的兴起和迅猛发展, 增设了与第一大项目配套的风管制作作为第二大项目。
二、教学过程与步骤设计
一般认为, 一个完整单元项目的实施步骤可分为回顾、引入、操作、总结、点评、答疑等六部分, 如何设计这六部分的具体内容以体现小步快进, 循序渐进, 从感性到理性的认知规律, 确实是一个难题。考虑到本项目都是部件的生产, 所以, 每一产品的制作从形式上完全可以套用, 只是具体内容不同。笔者先设定一个大的框架流程:
情景设立, 项目任务布置、解释→学生准备, 资料查阅, 计划制订→讨论修改完善→确定方案→学生开始实施→提醒、指导、示范、问题解答→方案修正与重做→成果评价→知识归纳、拓展→最后的成果 (方案制订和具体产品)
其中, 学生实施步骤又细分如下:明确分任务要求→组内分工→编制工艺流程图→安排分发仪器用具→模具工制作模具→计算糊制层数和每次原材料用量→配料工配制大小料→裁剪工裁取玻璃布和玻璃毡→糊制工开始手糊制作→组员变换身份进行第二第三次的糊制过程→脱模和进行表面处理→知识归纳→舰艇模型工艺品制作→性能检测, 改进报告→进行合同标的正式验收→新项目布置表面装饰性板材的制作。最终的成果———经过检验合格的制作成品。通过这样细致的划分, 能够使教学有条不紊地进行, 只要多准备一些可能的问题设计实训过程即可。关键是要放手让学生去做, 在做的过程中发现问题、解决问题, 在做的过程中将“够用”的知识牵连出来。同时, 一些常规的教学手段在项目教学中要有针对性的加强使用, 例如板书、投影、实物展示、图片展示、形象化的语言等。在手糊外壳教学中, 我用板书写上安全警示:钴酮同放易炸、配对错误无效等, 让学生每次进出试验室都看到;拼接示意时, 我用实物木板进行对接和搭接演示, 粘度计测量判断时用水、煤油、蓖麻油、蜜糖浆比做四个级别的粘度代表, 用武装到牙齿说明安全防护的程度。从效果看, 这样形象化的教学, 能够极大地提高学生的兴趣。
三、实施过程中如何体现“6+2”原则
“6+2”原则指工学结合, 职业活动导向、能力目标、项目载体、能力实训、学生主体、知识理论实践一体六项和两个渗透 (即德育外语渗透、核心能力渗透) , 是先进职业教育观念的主要内容, 也是检验课程改革成败的标准。前四项已经有前述, 这里只说下学生主体和两个渗透。学生主体体现在时间的控制上, 老师决不能喧宾夺主, 围绕着学生的主体活动, 老师要不断变化身份, 可以是提醒者、指点者、参与讨论者、问题解答者、示范者、评价者、协调者、监督者等等。两个渗透, 一般在完整的训练设计过程中会自然体现。如外壳制作项目, 事先有计划草案, 要查阅资料, 这可以培养自学和信息处理能力。关键词和专业术语的掌握体现了外语渗透, 各糊制班组的确定预示着分工合作与交流, 操作过程中的注意事项提醒同学要关注安全生产, 废弃物的处理和回收利用则可培养环保意识, 选择树脂原料逐层计量则体现经济成本和节约的职业道德素质, 事先的充分准备、当场答疑和示范体现了工作效率, 而利用边角料做饰品可以促进创新力等。
四、考核设计
项目教学注重过程性考核, 综合采用口试、笔试、作业、考勤、答问、操作等方式, 要考虑四个方面的权重。 (1) 项目操作过程和结果的权重。 (2) 自评、互评 (组内互评, 组间互评) 、师评、企业第三方评价 (对部分项目, 有校企合作的) 的权重。 (3) 各子项目的权重。 (4) 课内项目和课外拓展项目的权重。考核得分必须在全程跟踪中, 通过讨论、观察、批阅、提问、检测, 及时纪录后综合给出, 并且及时反馈学生。
五、不断完善设计方案
一个完整的设计方案就是该课程的特色教材, 与传统教材相比, 需要通过以下方式不断更新。 (1) 通过查阅新的文献, 追踪最新的科技进展, 对实践中出现的新的生产技术和设备予以关注和利用。 (2) 从教学过程中总结经验, 纪录问题, 扩充知识。 (3) 经常深入企业实践, 获得更合适的项目。 (4) 随着教学的深入, 加大与其他课程整合的力度。
六、结束语
项目化教学设计是工作过程的理想化平移, 其设计过程是大体可行的。真正想取得良好的效果, 需要各种软硬件的支撑和保证, 像校企合作办学、师资培训、学院的奖励激励政策、同事间合作、学生的理解和支持、课程改革理念的跟进、信心确立、自我知识技能的完善、仪器设备及网络资金等。“善学者究其理, 善行者知其难。”高职教育要求学生和老师既要善学又要善行, 而难处往往在于很多现有的设备被当做摆设, 应付评估, 与企业的联系合作流于形式, 实训基地利用率, 设备开出率低。教师想改变现状, 但现有的评价机制和政策不支持。这些情况的改变要一个过程, 需要领导的魄力、政策的确立和氛围的形成。随着我院大范围课程改革的深入, 这一过程的时间将变得越来越短。
参考文献
[1]徐国庆.高职项目课程的理论基础与设计[J].江苏高教, 2006 (6) .
[2]洪霄, 付彬.高职院校项目化教学探讨[J].中国成人教育, 2008 (6) .