《复合材料聚合物基体与纤维》课程教学初探_教学改革

1、复合材料聚合物基体与纤维课程教学初探_教学改革    论文导读:：根据复合材料聚合物基体与纤维课程内容丰富，知识跨度大，概念多等特点，本文从强调基本概念，及时更新教学内容，多种教学手段并举和加强与学生交流等几个方面入手，探讨了如何提高课程的教学质量和教学效果，并对授课过程存在的不足提出了改进的建议。 关键词：复合材料聚合物基体与纤维，教学改革    前言 复合材料聚合物基体与纤维是面向我校复合材料与工程专业开设的一门专业基础必修课，在大三下学期讲授。本课程主要讲授复合材料用的聚合物基体材料和增强纤维材料，涉及知识面

2、广，摘要和突出。本文拟从以下几个方面探讨和交流本人在教学方面的粗浅看法和经验。 强调基本概念 本课程涉及到很多基本概念，不仅有无机化学、物理化学、有机化学等方面，还有高分子化学方面的。在讲解基本概念的时候要帮助同学分析基本概念的内涵与外延，甚至其发展的过程。因为有些概念随着科学技术的发展会发生一些变化，因此在讲授基本概念时必要的时候需要指出所给出的定义所适用的范围与场合。给出术语所具有的基本特性并给出描述该术语所必需给出的关键词，让学生在理解的基础上用自己的语言表达出来，而不是要他们死记硬背。比如在讲授高分子这一概念时，首先要求学生自己讨论什么是高分子，高分子具有什么特点，然后在他们给出的答案

3、中总结归纳出高分子所具有的特点，最后给出描述高分子这一术语必需给出几个关键词：单体、聚合反应、重复结构单元、共价键、分子量。这样学生就可以用自己的语言轻松描述这一概念。用各种讲授形式来呈现教学内容。在讲述高分子与大分子的区别时，给出了高分子、大分子的英文分别为polymer和macromolecule教学改革，然后就从英文的构词法上来分析两者的区别，这样比简单看中文要容易理解得多，接着给出了大分子、高分子与有机物的关系图(见图1)。当然还要指出上述给出的区别仅是定义上的区别，现在两者经常是混用的会计毕业论文范文。在讲述树脂这一概念时，着重介绍了其发展简史：(1)树脂顾名思义最早是树分泌物中提炼

4、的脂状物(比如松香、天然橡胶等)；(2)后来是虫胶、动物胶(如驴胶)；(3)再后来是用来指未添加加工助剂的(人工合成的)高分子化合物。这样就比较容易让学生理解树脂这一概念。 图1 大分子、高分子与有机物之间的关系图 教学内容与时俱进 我们采用的教材是武汉理工大学出版社出版的复合材料聚合物基体和中国建筑工业出版社出版的连续玻璃纤维工艺基础。这两本教材都是10年前编写的，虽然内容丰富，但是随着科技的发展，有很多新发展、新性能和新应用没有及时反映出来，因此，在撰写备课笔记时需要补充新内容，比如增加热塑性树脂和碳纤维等的教学内容。而且上述教材，注重材料的合成与制备，对材料基本性能与应用范围介绍不多，这

5、与该课程的基本教学目的有一定距离，我们的教学目的是通过本课程的学习，同学们可以在进行复合材料生产、开发和设计时能够合理、正确的选用基体材料与增强材料，这就要求我们在教学内容上突出各种材料的性能与特点和应用范围。因此，我们以“组成-结构(/合成工艺)-性能-应用”这一主线来进行教学。强调材料的组成、合成原理/方法，突出材料的性能、应用，并能通过具体实例给出它们之间的联系(具体请见案例1)。 案例1 苯乙烯含量对不饱和聚酯树脂(UPR)固化产物性能的影响1          顺酐/苯酐(摩尔比)  

6、      苯乙烯含量(%)        固化时最高放热温(oC)        抗弯强度(MPa)        抗拉强    度(MPa)        热变形温度(oC)&

7、#160;       伸长    率(%)        25oC，14h后的吸水率(%)             40/60    40/60    40/60    

8、;40/60        20    30    40    50        323    347    349    340     

9、0;  145    113    100    110        57.6    55.6    64.0    66.8        147  

10、60; 158    172    176        1.2    1.31    1.73    1.85        0.17    0.21   &

11、#160;0.17    0.17             50/50    50/50    50/50    50/50        20    30   

12、0;40    50        340    380    392    396        140    134    120    105 

13、       57.0    58.3    64.7    56.2        158    194    201    199      &#

14、160; 1.3    1.32    1.7    1.7        0.19    0.23    0.21    0.20           

15、60; 60/40    60/40    60/40    60/40        20    30    40    50        356    4

16、00    407    404        134    12l    125    124        56.2    60.5    50.6

17、0;   46.5        169    219    226    225        -    1.38    1.46    1.23  

18、;      0.23    0.25    0.25    0.28     通过对表1的数据分析可以得到下面结论：1、顺酐/苯酐比例不同对UPR的力学性能、热性能的影响(双键密度à固化点密度)；2、苯乙烯含量增加对UPR的力学性能的影响(力学性能的影响是苯乙烯过量后未反应的苯乙烯单体起到增塑剂的作用造成的)；3、随着顺酐量的增大，UPR的吸水率增加(亲水性酯键含量

19、增加，憎水性苯环含量下降)。紧紧抓住组成-结构-性能三者之间的关系来讲授。 除了更新教材内容以外，还介绍一些国家的科技产业政策。比如最近上马的大飞机项目、风能产业和石油、天然气输送等方面使用的高性能复合材料和玻璃钢管材等，这些项目和产业的实施对复合材料的发展和本专业同学的就业均有极大帮助，讲授这些内容可以提高同学们的专业兴趣。在讲课时也穿插介绍一些专业方面的动态和本校、本学院、本专业的与课程相关的科研动态，增加同学对专业认同感和对学校、学院的归属感。 采用多种教学手段 板书是传统教学手段，形式灵活多样，可以边写边讲，促进学生的思考、加深学生的理解教学改革，学生在思维上可以和教师协调同步，教师在

20、板书时可以充分调动学生积极性，板书时易于学生记笔记。PPT课件具有信息量大，色彩丰富，感官刺激强等特点，在讲授一些不适合板书内容时PPT课件多用图表，增加学生的理解，PPT幻灯片应与板书结合起来使用，板书列出一些关键提纲和对PPT内容作适当补充。运用一些影视内容或是学术视频也是重要的教学手段，比如在讲授动物胶时，用大宅门中白景琦在济南作驴胶的内容作为例子来引起同学们的兴趣；在介绍碳纤维的应用时，可以在课间播放一个关于拍卖全碳纤维制成小汽车的视频，增强学生对碳纤维的认识。善用教学材料中的图表，从不同的视角分析图表中的数据，得出结论，利用已学过知识点来分析讨论(具体见案例2)将前置课程和本课程有机

21、联系起来，增强学生的学习效率和学习效果。 案例2 不饱和聚酯树脂的固化产物耐酸性能1          溶液        温度/ oC        外观        巴氏硬度        弯曲

22、强度             测定值        保留率/%        测定值/MPa        保留率/%          &

23、#160;  浸泡前        -        褐黄、有光泽        44        100        116.7    

24、0;   100             未浸泡        23    66    99        良好，透明    良好，透明   

25、; 褐红，半透明        40    47    47        91    107    107        115.3    158.

26、9    149.0        88    122    114             25%(质量分数)硫酸        66     &#

27、160;  良好，透明        45        102        140.6        107             5

28、%(质量分数)硝酸        66    99        良好，透明    橘黄，不透明        40    37        91 

29、   84        124.4    106.9        95.2    81.7             25%(质量分数)乙酸     

30、0;  66    99        良好，透明    暗褐，不透明        34    37        77.3    61.4   &

31、#160;    104.0    50.1        79.6    38.3     通过上表不仅可以总结出：1、未浸泡时，高温保存有利于力学性能的提高(由于在不饱和聚酯树脂中苯乙烯过量，高温会导致未反应的苯乙烯发生热聚合，提高了固化体的强度这也是不饱和树脂固化物需要热处理的原因)；2、同样为酸，稀硫酸可以增加不饱和聚酯树脂的力学性能，而硝酸和乙酸却降低了不饱和聚酯树脂的力学性能(由于不饱和聚酯树脂耐酸教学改革，因此低浓度的稀硫酸对其力学性能影响不大；但是稀硝酸具有氧化性，这样导致不饱和聚酯树脂发生部分氧化而性能下降；乙酸是有机酸，与不饱和聚酯树脂具有较好的相容性以致固化物发生部分溶胀而起到增塑剂的作用，因此力学性能变差)。通过这个表格