[摘 要]先进复合材料是关系国家战略和国民经济发展需求的关键材料之一。为适应国家对创新型人才的培养需求，结合近年来复合材料学科的发展特点，笔者所在的教研团队对聚合物基复合材料专业课程的考核方式进行改革，提出了新的考核方法和内容，如：以复合材料的典型结构应用为案例，撰写可行性论证报告，启发和引导学生对原材料、工艺和性能进行综合分析，提升对知识的融会贯通与运用能力。实践表明，这一改革可有效培养学生的创新思维，提高解决工程实践问题的能力。

[关键词]聚合物基复合材料 航空航天 创新型人才 教学实践 考核方式

中图分类号：G642.0; TB332 文献标识码：B

先进聚合物基复合材料由于质量轻、强度高，已成为航空航天等领域具有战略性的关键材料之一，近年来其应用、科学与技术呈现出突飞猛进的发展态势[1,2]。2006年1月国家提出了在2020年建成创新型国家，实现科技发展成为经济社会发展有力支撑的建设目标，其中培养和造就创新型人才，特别是创新型工程科技人才是重中之重[3,4]。

以往的教学方式，注重基本概念、基本理论和基本技能的讲授，考核也主要是闭卷答题，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，不利于培养学生的独立性、实践性和创新性意识。针对这一问题，笔者所在的北京航空航天大学复合材料团队结合50多年的教学科研经验和体会，就如何适应创新型国家战略发展需求，培养高素质的复合材料创新人才问题，开展了《聚合物基复合材料及其成型工艺》课程改革。其中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。

考核方式的改革

聚合物基复合材料是一门诞生于上世纪50年代的新兴工程学科方向课程，相对于传统材料，它的理论、方法及技术处于不断更新与发展阶段，同时该材料涉及的学科知识很广，包括高分子物理、高分子化学、物理化学、有机化学、材料测试方法、材料力学等，具有多学科交叉融合、知识更新快、应用性强等特点。因此，在教学大纲的指导原则下，结合复合材料学科方向的以上特点，首先确定了《聚合物基复合材料及其成型工艺》课程考核方式改革的核心内容。选取先进聚合物基复合材料在航空航天应用中的四种典型案例，引导学生依据所选对象的结构、使用等设计要求[5]，综合分析其原材料选择、工艺制订和性能分析各环节，强化学生对专业知识和技术的融会贯通理解能力，提升运用所学知识分析、解决实际问题的能力。

1.改革内容

在原有教学内容基本讲授完毕后，对应于课堂讲授的重要知识点，以复合材料在飞行器结构上的典型应用为实例，对其应用情况和结构特征进行综合评述，然后让学生自由选择一个实例，通过课外自学、资料调研、小组讨论等途径，对原材料选择、制备工艺设计、性能测试评价三个方面进行细致分析。在此基础上，应结合工程实际考虑结构应用的可靠性、材料质量的稳定性、表征分析的有效性和完备性，以及成本效率等因素，对所选材料、工艺和性能指标等进行可行性论证和评价。

首先让学生形成2～3人的小组，利用课余时间根据所选择的实例进行文献调研，每个人调研的内容应各有侧重点，然后进行讨论和汇总，撰写可行性论证报告，该环节在一周内完成。然后教师对报告进行评阅，总结报告存在的问题。最后教师在课堂上对所涉及的应用案例进行点评和讲解，对比较集中的问题进行分析，并挑选报告撰写的比较优秀的小组在课堂上阐述撰写的思路和过程。

撰写形成的典型复合材料应用可行性论证报告是考核学生综合运用知识能力的主要依据，其内容应包括：（1）复合材料结构使用要求及国内外应用情况；（2）复合材料原材料选择；（3）复合材料制造工艺设计与制造方案评估；（4）复合材料关键性能测试及评价。报告内容的安排上要求具有条理性和逻辑性，给出选定材料和方案的分析判定依据，并要求具有可操作性。在报告格式上要求符合学术规范，适当引用参考文献。

2.可行论证报告考核要求

依据先进聚合物基复合材料近年来的前沿发展和国家需求，结合笔者所在教学科研团队已有基础和优势经验，突出航空航天特色，在课程改革中选定：大型客机机翼上下壁板及中央翼盒上下壁板、超音速飞机机翼纵横加筋壁板、大型客机机头雷达罩及升降舵壁板、卫星主承力筒等作为研究对象。学生依据所选结构对象的应用要求，就原材料、工艺和性能展开可行性论证分析，形成报告。报告的具体考核要求如下：

（1）复合材料典型应用案例分析：阐述所选对象的结构形式、承载要求、功能特性、使用环境等；

（2）复合材料原材料选择：主要对增强体、树脂基体、夹芯材料等的主要类型、工艺及性能特点及其匹配关系进行对比分析，按照性能满足应用要求的原则，同时考虑工艺和成本因素，初选出几种材料体系；

（3）复合材料制备工艺设计：依据材料工艺性表征评价方法，分析所选结构对象的可制造性，主要包括工艺方法对所选对象结构形式的制造质量控制难度和制造周期两个方面，结合材料体系的物理化学行为分析，确定成型、固化方法、工艺流程，对比不同方法在制造质量稳定性、结构灵活性、实施成本、批量适用性等方面的特点，再详细分析工艺参数、工装设备、缺陷控制等因素，确定工艺优化方案；

（4）复合材料性能测试评价：结合复合材料结构服役特点和设计要求，针对所选材料体系组成和各向异性特征，确定复合材料的力学、功能、环境使用性能等的测试方法与评价指标；

（5）论证报告结论：综合分析所选材料体系、工艺方案及性能指标的科学性、关联性和工程可实施性，对于可能存在的难点或关键问题给予评述，并提出分析和解决的方法。

改革效果与体会

针对学生撰写的报告，教师依据学生对所学知识的掌握、运用能力，以及分析、阐述问题的逻辑性和科学性进行评分，占总成绩的30%，选出优秀报告作为范例，并总结学生在分析中存在的问题，在课堂上对所涉及的应用案例进行点评和讲解，使学生深入理解所学知识之间的关联性和贯通性，培养学生运用知识分析、解决问题的自觉性和主动性。

通过两年的教学改革和实践发现，这种考核方式有效激发了学生的自主学习兴趣，不仅学生的团队合作能力、发散思维、逆向思维能力、文献调研能力、沟通表达能力、随机应变能力等方面得到了培养和提高，而且学生养成了主动学习和互动学习的良好习惯。从可行性论证报告的成绩看，两年中优和良的总比例占到了70%～90%，说明了学生的认真态度和积极性。通过与学生的座谈，了解到学生对考核方式的改革反映良好，认为该环节对课堂知识的理解和运用起到了很好的促进作用。这一考核方式改革导向，使学生对复合材料基本知识的理解变得生动和深刻，提高了在实践中运用所学知识分析、解决问题的综合能力，并且利于学生掌握知识点的内在关联和约束作用，以及对知识体系的有机性理解与融会贯通，是一种创新型工程科技人才培育的考核新模式，为“两领”人才成长及其素质提升提供了有益的探索。

另外，通过学生反馈和论证报告的总结评述，教师可掌握课堂教学效果，便于改进教学方法，更新教学内容，提高素质教育的教学质量。同时可以更客观地评价学生的综合能力，判断学生的学习效果，使教和学两者得到有机结合。显著提高了学生将理论知识与工程实践相结合、专业知识与专业技能相贯通的学习意识，培养和增强学生的自主学习、综合分析，以及运用知识解决问题的创新能力。

根据已有的改革成果和体会，下一步准备结合复合材料技术和应用的最新发展趋势，丰富典型实例中涉及的内容，不局限于复合材料在航空航天领域的应用，而扩大到能源、交通、建筑等方面，如大型复合材料风电叶片、复合材料车身、复合材料船体等，从而进一步扩展学生思路，丰富教学内容。

参考文献：

[1]益小苏，杜善义，张立同.复合材料手册[M].北京:化学工业出版社,2009:424-431.

[2]陈祥宝，张宝艳，邢丽英.先进树脂基复合材料技术发展及应用现状[J].中国材料进展,2009,28(6):2-12.

[3]中国工程院“创新人才”项目组.走向创新——创新型工程科技人才培养研究[J].高等工程教育研究,2010，(1):1-19.

[4]潘云鹤.论研究型大学工科学生的能力培养[J].高等工程教育研究,2005,(4):1-4.

[5]Chun-Yung Niu. Composite airframestructures[M].Hong Kong: Conmilit Press Ltd,1992:560-620.