《复合材料力学》课程建设的实践与经验

董纪伟　陈培见　程红梅

在《复合材料力学》教学中，以下三种途径有助于更好地实现课程目标：结合社会实际，丰富课程资源；创新教学手段，提升教学效果；注重实际应用，培养实践能力。

《复合材料力学》课程建设实践经验复合材料力学是固体力学的一个新兴分支。它紧密联系现实生活与科技前沿，在航空航天、能源、交通、建筑、机械、生物、医疗、体育等领域日益获得较为广泛的应用，特别是发展纤维增强复合材料已经成为当前国际学界的关注热点。现实需求对复合材料力学专业的人才提出了更多和更高的要求。但是，作为一门历史较为短暂的学科，《复合材料力学》课程建设还刚刚开始，目前教学存在诸多不足，表现在：课程资源相对较少，需要充实教学资源；课程内容较为枯燥，需要创新教学方法；课程应用性较强，需要密切联系实际。这些情况制约了该课程教学效果的提升。笔者在教学中瞄准社会需求和学生发展，进行了课程建设的初步实践。

一、结合社会实际，丰富课程资源

课程教学离不开课程资源的支撑。课程资源的丰富性、适切性程度，决定着课程目标的实现范围和实现水平。鉴于《复合材料力学》教材内容较为抽象，我在教学中结合社会实际，恰切地拓展课程资源。一方面，从生活现象引出概念推理，从工程背景引出理论问题；另一方面，通过查阅国内外最新科技文献，了解复合材料研究的前沿发展动态，把相关的科研成果以及自己在科研中获得的新知识、新成果融入到教学内容。具体来说：

其一，引进社会生活实例和最新科技成果。例如，教学第一章“复合材料概论”时，对教材浅而泛的内容不作过多介绍，而是根据当今复合材料在航空航天、新能源等高科技领域的应用给出具体的实例，再用课件配以清晰、精美、实用的图片，讲解各种新型复合材料的特点及其实际应用，甚至结合最新研发的复合材料在大飞机和神州系列飞船的应用实例，使学生对复合材料发展前景充满希望，对学习这门课程充满兴趣。心理学研究表明：当学习内容和学生熟悉的生活越贴近，学生自觉接纳的程度越高。

其二，引进学科前沿与科学研究。例如，在讲解“复合材料的细观力学分析”一章时，我列举当今比较先进的点阵材料，譬如蜂窝复合材料。首先讲述这种材料的优点和应用背景，然后通过分析这种材料的结构，讲述代表性体积单元——单胞的建立方法和细观单胞周期性边界条件的施加方法；然后又举了本人研究的三维编织复合材料为例，讲述了单胞的建立方法和力学分析方法。通过这些代表性的科研实例，引导学生深入思考。这样，学生的积极性被调动起来，既能加深对教材内容的理解，同时主动思考的能力也得到提高。

教学实践证明，结合社会实际，不仅能够在最大程度上丰富教学资源，还能使得原本枯燥、繁琐的教学内容变得充满生机和活力。这不仅能够拓展学生视野，还能让学生紧跟时代步伐，为日后发展搭建基础和平台。

二、创新教学手段，提升教学效果

在丰富教学资源的同时，还需选用适当的教学方法和教学策略提升教学效果，才能最大限度实现课程目标。在实际教学过程中，围绕学科特点，我主要运用了以下三种教学手段。

其一，化繁为简。鉴于《复合材料力学》教学内容多为枯燥的理论和繁琐的推导，我在教学中通过扬长避短、因势利导。表现在：淡化繁琐的推导运算，突出清晰的思路方法；摒弃课堂满灌，注重问题触动、质疑思考、实例体验；从激发兴趣入手，引导学生积极思考、深入感悟、自主探索、勇于创造。这样，有助于学生准确吸收教材知识，提高对课程重点和难点的掌握程度。

其二，以研促教。鉴于《复合材料力学》是一门新兴学科，我在教学中还注重搭建研究性学习平台，以研促教。具体来说：首先，营造民主、多元、动态、开放的教学环境，提供自主探究、合作交流的机会；其次，逐步形成问题驱动—独立思考—合作探究—应用拓展—实验印证等的教学程序，引导学生深度学习。在此过程中，侧重以下几点：一是加大当代前沿知识部分的教学力度；二是强化学生独立思考、自我发展；三是激发学生的创造力，努力培养学生的创新精神和能力。

其三，充分利用现代信息技术。信息技术已经成为当前教育教学的重要辅助手段。充分发挥信息技术的优势，也是提升教学效果的有效途径。我在教学中，主要进行了以下几方面工作：一是制作精美课件，将教学内容以动画、图形、列表等形式生动再现、清晰展示，使枯燥的概念和内容变得直观、具体、富有形象感染力；二是将学习过程与计算机应用结合起来，培养学生获取信息、处理信息、分析问题、解决问题的能力：三是利用网络资源精心筛选、加工处理教学相关内容，建立立体化、网络化、精品化的教学资源库；四是建立教学交流群，便于师生沟通。

三、注重实际应用，培养实践能力

现代教育的重要目的之一在于使学生将学到的知识更好地应用到工作和生活中。毛泽东同志曾说：“读书是学习，使用也是学习，而且是更重要的学习”。后工业时代对应用型人才的需求变得格外迫切。高等教育是学生走上社会前最后阶段的学校教育，更应加强学生实践能力的培养。国内外许多高等院校已经开启了将学术资源转化推向实践应用的战略规划。作为一门科技应用型学科，《复合材料力学》更应契合社会需求和实际应用，推动知识形态向现实生产力的转化。

针对此，我在教学中，还着眼于培养学生的应用意识和能力。一是授课过程中，不单讲授知识点本身，更着眼于知识点对工程应用、现实生活的指导意义。二是增加工程应用软件教学环节和上机环节。例如，指导学生如何用MATLAB软件编写函数文件，分析层合板的刚度和铺层应力，并运用强度理论进行失效分析，课后布置一些实际的算例，让学生编程完成。此外，还教学生如何用ANSYS软件建立层合板的力学模型，进行层合板的有限元分析，取得了很好的教学效果。三是重视理论教学与实验教学结合，引导学生在实验中验证，在实验中发现，在实验中找到规律，在实验中得出结论。

四、结语

习近平同志曾说：“‘两个一百年奋斗目标的实现，中华民族伟大复兴中国梦的实现，归根结底靠人才，靠教育。源源不断的人才资源是我国在激烈国际竞争中的重要潜在力量和后发优势”。在现代科技迅猛发展、知识经济蓬勃涌动的历史条件下，适应时代变化和社会需求，为国家、为社会、为未来发掘提供“源源不断的人才资源”，是每一个高等教育工作者的神圣使命。要完成这一使命，高等教育者必须精心塑造具备创新精神和可持续发展品质的高素质的学生。笔者在《复合材料力学》的教学中，围绕人才培养这一核心和关键，通过丰富课程资源，创新教学手段，注重实际应用，取得了较好的教学效果，也为学生的潜能开发、适应社会、终身发展打下了坚实的基础。

参考文献：

[1]范欽珊，李绯，倪如慧.工程力学课程教学资源库的建设.中国大学教学，2004，（04）.

本文为中国矿业大学教育教学改革项目“《复合材料力学》课程资源建设与效果提升研究”（2016YB04）阶段性研究成果。endprint