北京航空航天大学交通科学与工程学院 潘 强 何 田 张 驰 胡大勇
[摘 要]文章通过介绍复合材料专业课的特点，从专业背景、教学内容、教学手段、考核方式等方面阐述了针对该课的教学改革实践，以培养具有扎实理论和工程基础的学生。
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关键词 ]复合材料，教学改革，适航技术
中图分类号：G642.3 文献标识码：A文章编号：1671-0568(2014)35-0083-01
复合材料是有别于传统金属材料的一种新型结构和功能材料，具有高比强度、比刚度、抗腐蚀性、可设计性、便于整体成型等优点。随着复合材料在工业、生活中的大量应用，复合材料的特性及应用已成为材料、化学、制造、力学等专业的学生亟需掌握的基本知识之一。
《复合材料设计》是北京航空航天大学飞行器适航技术专业本科生的专业课程之一，课程涵盖了复合材料的基本结构、基体和增强体的性能、力学特性、复合材料结构与航空航天应用等方面的内容，具有内容丰富、应用性强等特点。由于课程需要比较扎实的力学基础，部分学生反映有些课程内容驳杂，难以理解。另外，复合材料的制造、性能、结构、设计与实践紧密关联，但限于教学和实验条件，很难通过实际接触让学生对其有直观的感受和认识，影响了学生对课堂内容的理解和知识的掌握。为增强学生对未来工作的适应能力和就业的针对性，必须不问断地提高教学水平，有意识地进行教学改革与创新，以实现课堂教学的预期效果。 为此，笔者根据最近几年的教学经历，结合以往学生的反馈，并参考其他教师、课程的经验，陶在教学过程中进行改革尝试，取得了一定的效果。
一、结合专业方向，增加背景知识和最新科研成果介绍
随着材料工业的发展和飞机结构减重的需求日益增加，复合材料在航空航天领域的应用逐渐加大。在欧美航空发达国家，波音公司的787飞机复合材料用量占飞机结构重量的50%，空客公司正在研制中的A350宽体客机复合材料用量达到了52%。在直升机等领域，部分机型的结构重量占比达90%以上。近年来，我国复合材料的设计能力、试验验证手段、制造工艺水平、维修能力也取得了很大发展，与国外的差距日益减小，但在先进复合材料的研制和使用方面尚有很大欠缺。这些背景知识，应始终贯穿于本课程的具体教学内容中，让学生能够对复合材料的工程应用有广泛的认识。
与传统的金属材料相比，复合材料的应用成熟度较低，其在飞机上的应用也给飞行器适航设计、审定工作带来诸多问题，直接影响飞机的安全性。如何满足飞机的适航性要求，已经成为航空适航管理局、工业部门及材料供应商关注的焦点，有待于相关专业的学者、工程人员去探索和解决。教师应及时跟进复合材料研究的最新成果，并结合自己的科研成果，将相关知识由浅入深地介绍给学生，让学生能够对复合材料领域有深刻的理解。
二、合理选择教学内容
学校很多工科专业都有关于复合材料的课程，由于培养目的和专业方向的不同，其教学内容也不宜相同，应当合理选择教学内容，因专业施教。飞行器适航技术在国内是一个崭新的专业，适航是该专业的核心和主要特色。针对飞行器适航技术专业的学生， 《复合材料设计》课程应明确复合材料的适航性设计，审定和验证，这是学习重点；最终教学目标是使学生奠定扎实的理论基础，并培养学生的工程能力，使其能够胜任复合材料的适航符合性设计、审定和工程验证相关的工作。
为此，结合传统专业的教学内容，将本课程的授课侧重点调整为复合材料的典型结构及应用、力学性能分析方法、强度计算与判定准则，以及与传统金属材料的力学特性的区别，并增加了复合材料适航符合性设计、审定的技术发展历史，以帮助学生掌握复合材料的基本概念和理论，进而理解复合材料与金属材料在适航设计与审定中的差别与技术难点。
三、改进课堂教学手段
现在多媒体教室已经普及，日常教学通常是把课程内容制成多媒体课件，在课堂上给学生讲解。多媒体课件教学的好处是直观、教学效率高，但是由于省去了书写的时间，有时讲解速度难免与课堂讲解内容不匹配，另外，由于形式枯燥，容易导致学生在理解、掌握知识方面产生困难，这一现象在力学公式推导方面尤其突出。为此，采用多媒体课件与黑板书写相结合的方式，通过课件展现公式、黑板书写、讲解推导过程，并在一些重要推导环节对学生提问，吸引他们的注意力，调动学习的主动性以加深印象。这种互动方式，既能够帮助学生主动思考问题，又能保证课堂讲解速度与内容的协调性，其效果是单纯的也是多媒体课件教学难以达到的。
每个老师都明白， “兴趣是学生最好的老师”。但是如何提高学生对课堂内容的兴趣，这让每一位老师都煞费苦心。采用视频教学、案例教学等方式， 即可以有效提升学生的课堂乐趣，加深对知识的理解。例如，采用动画的形式展示复合材料机翼、各种成型工艺的制造过程，让学生对其有直观的认识；采用视频录像叙述飞行器因复合材料结构、维护故障导致的空难事故，帮助学生了解复合材料结构的设计、维护重点，并借对空难导致的严重后果的直观感受，培养学生的责任心和正确的价值理念；采用工程案例，分析复合板、蜂窝、编制等不同复合材料结构的区别及其适用范围，培养学生的工程意识，提高独立思考能力及解决工程实际问题的能力。
四、改变课程考核方式
传统的教学考核方式通常为闭卷考试，这种方式可以促使学生在短期内记忆、巩固所学知识，但不可否认，它容易导致学生死记硬背，在一定程度上束缚了学生分析、创造能力的培养。因此，亟需在考核方式上进行创新改革，如课堂开卷考试、课外论文等。
开卷考试由于考试命题的多样化，有利于引导学生查阅文献、资料、背景、数据，提高学生学习的主动性，并增强其理解和综合分析问题的能力。由于既督促了学生平时认真学习、积累知识，又避免了死记硬背却很难学以致用的尴尬，在近几年的教学尝试阶段取得了良好效果，颇受学生欢迎。在实际的教学过程中，正在逐步尝试将开卷考试与其他方式相结合。例如，在学期中安排一次学生的课堂演讲报告，内容既可在教师给定范围内，也可自拟。由于时间所限，演讲时间不宜过长，但要有清晰的条理和汇报内容。从实际效果看，学生不仅增加了对相关知识的兴趣，而且培养了演讲和独立思考能力。在最终的成绩评定上，演讲成绩与试卷考试成绩各占一定比例，综合考查了学生的各方面素质，评分标准也相对比较客观。
根据适航技术新专业的特点，针对《复合材料设计》课程中出现的问题，从专业背景、教学内容、教学手段、考核方式等方面进行教学改革实践，可以有效促进学生的学习积极性，培养学生的主动思考意识、创造能力和工程能力。
（编辑：陈见波）