1、文档下载 免费文档下载http:/ 年第 4 期(总第 120 期)量窀哮素 39 航窒航天院较辩料化翟建设蔟讨 姬广斌 (南京航空航天大学材料学院应用化学系,江苏南京 210016) 摘要本文从材料化学在航空航天领域所处的地位讲起,作者结合在材料化学课程讲授中的体会,在教 材建设,教学内容,教学方法,教学手段,考核方式和实验教学等方面进行了有益的探索和实践. 关键词材料化学;航空航天;课程建设 :AccordingtOthepositionofmaterialchemistryinthefieldofaeronauticsandastron,and SexperienceinMaterial
2、ChemistryCourseteaching.somevaluableexpl,coursecontents,teachingmethod,testingmodeandexperi :Materialchemistry;Aeronauticsandastronautics;Courseconstruction 材料是社会进步的物质基础与先导,材料的 发展水平是时代进步和社会文明的标志.航空航 天高技术领域对材料的需求越来越多,许多先进 材料如复合材料,高温结构材料,信息功能材料, 智能材料,隐身材料等得以快速发展.材料化学 是材料科学与化学的交叉学科,它从材料科学,材 文档下载 免费文档下载
3、http:/ 和化学各分支学科的相关理论和工程方 http:/ 面有关的 化学内容集中起来,加以分析,综合和提高,来研 究材料设计,制备,组成,性能检测,表征和应 用.1 近年来国内众多高校尤其是航空航天类院 校开设了材料化学专业.我校应用化学专业也在 年设立了材料化学专业方向.这其中材料 作者简介姬广斌(1974 一),男,教授,博士,系副主任. *南京航空航天大学教改项目(M0936062pt). * 化学课程是最重要的基础课程之一,重点讲述金 属结构材料,复合材料,隐身材料,智能材料,化学 电源,特种功能材料等先进航空航天材料的微观 结构,化学制备及性能测试方法,目的是使学生对 航空航天
4、材料的应用,化学合成方法,研究现状及 综合发展趋势具有较全面的了解,为学生在航空 航天材料领域的深造和专门研究奠定坚实 的基础. 为了使学生们更好地吸收材料化学课程知 识,并将之应用在实际生活及航空航天研究领域, 培养应用型人才,达到材料化学课程建设的目的, 作者结合在本校应用化学专业材料化学课程教学 以及科研中的实践体会,从教材建设,课程体系结 一航空航天院校材料化学课程建设探讨 构与教学内容,教学方法和手段等方面进行了初 步探讨. 一 ,教材建设 文档下载 免费文档下载http:/ 学,物理化学,分析化学)经过长期的教学积累不 同,材料化学课程缺少经典而权威的教材和参考 书.目前,市场上主
5、流的有唐小真等编写的材料 化学导论,朱光明等编写的材料化学,席慧智 等编写的材料化学导论,韩德刚编写的材料化 学,曾兆华等编写的材料化学,李奇等编写的 材料化学.虽然已有这些关于材料化学的教科 书出版,但各教材内容大相径庭,相应知识点已显 陈旧,新材料的研究和进展不能及时充实到教学 内容中.更为关键的是,缺少航空航天院校所需 要的材料化学教材.针对我校的特点及相关学 科的研究方向,编写航空航 http:/ 天用的材料化学教 材显得尤为重要.根据近几年的教学经验及对本 课程的理解,我建议教材内容编写如下: 第一部分:绪论.主要介绍材料化学的基本 概念,特点及其在航空航天领域的应用和发展,特 别是
6、在第四代,第五代战斗机,商用大飞机,小卫 星,月球/火星探测等方面,使学生从整体上把握 材料化学的学习内容,激发学习兴趣. 第二部分:结构,性能,制备和相图基础.材 料化学课程是本校材料学院应用化学专业第五学 期开设的一门专业基础课.考虑到学生刚开始接 触到专业课的知识,教材内容应该在基础理论知 识方面让学生初步了解各类材料的结构,制备和 性能特征,为后续课程打下基础.市面上的材料 化学教材这部分内容一般包括晶体学基本概念, 文档下载 免费文档下载http:/ 性能与材料组成和结构的关系,以及一些性能的 测试表征方法,而金属材料的相图部分尚未涉及, 从前几年的教学情况看,这部分内容对于航空航
7、天材料非常关键.同时,材料制备过程所采用的 工艺手段及相关的化学过程,现有教材中也未包 括,因此,在简要回顾化学热力学的基础上,教学 中对化学动力学也要进行阐述. 第三部分:无机材料化学.市面上的材料化 学教材一般介绍金属材料/无机非金属材料的结 柯 I 生能特点,E2J 缺乏航空航天无机材料化学内容. 新教材体系应该包括以下章节内容:腐蚀与防护 涂层,红外/雷达/可见光隐身材料,耐高温陶瓷材 料,光电转换材料,压电材料,热电材料,化学电源 等.着重介绍材料在航空航天方面的应用,国家 关于发展航空航天材料的科研现状及发展方向, 相关材料制备过程中的化学过程及原理. 第四部分:复合材料化学.当前
8、的材料化 学教材这部分一般为高分子材料,重点介绍高聚 物分子间的作用力,物理状态转变,结构特点,高 分子的聚合方法,塑料橡胶纤维的分类应用加工, 一 些功能高分子材料,这些都属于科普性的基础 :/ 知识.而先进复合材料在航空航天领域的应用愈 来愈广泛,未来的航空器中高性能复合材料的比 重将占到 859/6.复合材料是材料学院的学科特 色之一,挂靠南京先进复合材料产业化促进协会 和江苏省复合材料工程中心等机构,设有复合材 文档下载 免费文档下载http:/ 材料自动化制造技术及装备技术研究,聚合物基 复合材料原材料及其工艺技术研究,金属基和陶 瓷基复合材料技术,减摩复合材料技术等领域形 成了独特
9、的学科优势,部分成果获得了国防科技 进步奖,填补了国内空白.因此,新教材应该着重 介绍结构复合材料和功能复合材料的特性,结合 三航及本院的研究实力对先进复合材料的功能, 化学制备,工艺过程等进行阐述. 综合以上内容,新教材体系应该凸显航空航 天特色,使学生深刻理解材料的结构与性能的关 系,掌握各种航空航天材料的化学合成与制备,结 构表征,性能分析技术,对具有特殊性能复合材料 的制备方法和化学工艺手段有一定了解. 二,教学过程 材料化学课程的教学应结合课程特点,帮助 学生理清知识脉络,重点培养学生主动学习能力 和创新能力,激发学生的学习热情是提高教学质 量的关键.我结合在材料化学课程教学中的经验
10、 以及科研中的实际体会,对课程的教学内容,教学 方法和手段,考核方式和实验教学等方面进行了 相应的探讨. (一)合理编排教学内容 L3 材料化学课程属于应用化学专业的专业基础 选修课,和晶体化学安排在同一学期.由于晶体 结构部分和晶体化学内容重合,为此应调整晶体 点阵的授课时间,重点向学生讲述金属/合金/无 机非金属的晶体结构,材料的缺陷,固溶体,合金 文档下载 免费文档下载http:/ 航空航天院校材料化学课程建设探讨 41 能,制备等材料化学的基本内容安排 2 章节进行 讲解;专门用 2 学时让学生掌握科研文献的查阅 方法,期刊,数据库的使用方法,引导学生根据自 :/ 己兴趣自由学习;对于
11、无机材料和复合材料安排 章节,重点讲解紧扣航空航天前沿的新材料结 构,性能,化学制备工艺,国内外研究进展,来扩展 学生知识面,开阔其视野. (二)灵活采用多种教学方法和手段 为提高教学质量,培养学生主动学习和创新 的能力,材料化学的授课应该采取多种教学方法 相结合的方式.具体措施如下: .采用讲解与讨论相结合的方式.一味填 鸭式的讲授往往效果并不好,不如采取讲授与讨 论相结合的方式.例如,每堂课最后留下 1O 分钟 请一个或者几个同学来总结这次课的要点及问 题,以提高学生的注意力,活跃课堂气氛,通过讨 论发现问题,解决问题. .采用讲授与自学相结合的方式.教师要 善于把科学研究的最新成果引入到
12、教学中,使教 学内容不断丰富.我就经常把磁性纳米材料,半 导体光电材料取得的最新结果,以及参加学术会 议所获得的最新信息讲授给大家,使课程不仅有 基础性,而且保持时代性和前沿性.为了调动学 生的积极性,培养其自学能力,对于某些航空航天 先进新材料,我是让学生分组查阅相关资料,文 献,再以 PPT 的形式上台讲解,然后由其他组的 学生提出问题,讨论.这样不仅可以活跃课堂氛 文档下载 免费文档下载http:/ 知识.在近几年的教学模式中,我一直采用这种 方法,收到了很好的效果.学生在毕业设计(论 文)过程中对文献的综合及把握能力明显高于其 他同学,而且有助于学生找到以后的研究方向,如 俞慧娟同学通
13、过“隐身材料“的 PPT 制作及讲述, 对该方向产生了浓厚的兴趣,在研究生阶段从事 红外隐身材料的研究,获得了很好的研究成果:共 发表学术论文 8 篇,其中影响因子 3 以上论文 1 篇,申请国防专利 2 项,硕士论文被评为校优 秀论文. .采用理论与实践相结合的方式.在讲到 能源材料的时候,我为学生设计了几个实验方案, 如 SolGel 低温合成 LiPO 电极材料,微波法制 :/ 备BiTe 热电转换材料,阳极氧化法制备 TiO2 染 料敏化太阳能电池等.学生在我的指导下,亲自 动手实践,合成材料,分析实验结果,培养了独立 思考和动手能力,拓宽了知识面,激发了学 习热情. .增强学生的直观
14、了解.除课堂讲授外,教 师还应安排学生参观专业实验室,使学生对常规 化学制备手段如化学气相沉积(CVD),固相合 成,溶剂热合成,溶胶凝胶合成(SolGe1),微波合 成,电化学合成等获得直观的认识,同时了解材料 微结构表征及性能测试设备如高分辨透射电子显 微镜(HRTEM),扫描电子显微镜(SEM),X 射线 衍射仪(XRD),热重/差热分析仪(DSC/DTA/ ),比表面积分析仪(BET),电化学分析仪,光 致发光谱仪(PL),热导率测试仪,磁性能测试仪 文档下载 免费文档下载http:/ 科研中去,激发创新思维,培养创新能力. .活用现代化教学手段.授课过程中加入 相关的视频,如热电材料
15、章节,可以插人放射性同 位素温差发电器在深空探测中的应用的相关视 频;智能材料的形状记忆合金部分,插入 NiTi 合 金在低温和高温下发生形变的录像;先进复合材 料部分,插入我校智能研究所的人工肌肉的应用 视频等,以使专业知识形象化,加深学生的印象. 要充分利用网络资源,拓宽学生的知识面,联系实 际问题,学以致用,激发学生的学习兴趣. (三)考核方式多样化 众所周知,考核作为督促学生学习的指挥棒, 应当是一种手段,而非目的.但现在,绝大多数课 程的考核仍停留在期末考试的一张试卷上,平时 学习只占 30,这是传统的应试教育的产物,其 弊端越来越突出.这种考核方式不能完全反映学 习的好坏,更不能反
16、映学生的技能应用水平,也就 谈不上对创新型,实用型人才的培养.为此,我们 要加大平时学习所占的比重,建立多样化的课程 考试模式.如平时的学习状况占 3O,平时的技 能训练占 4O,期末考试只占 3Ohttp:/ 平时的学习状况占 30,主要考核平时的出 勤率,上课的学习积极性和互动性,作业的完成情 况等.平时的技能训练占 40,主要考核学生 的完成情况,提问,发言,小组讨论情况,实 验的操作以及实验结果的分析情况,平时查阅文 献资料情况等.期末考试占 30,主要是检查, 督促学生对平时学习做一个真正的复习巩固,促 文档下载 免费文档下载http:/ 空航天院校材料化学课程建设探讨 学生注重平时
17、学习,激发学习的积极性,提高教学 质量,更好地掌握知识. (四)实验教学 除了课程实验以外,我们还设置材料化学课 程开放性实验,_4由学生设计实验方案,独立操 作,获得实验结果,提交实验结论.开放性实验的 选择强调创新性,选择和航空航天相关的前沿功 能材料如宽频雷达吸波材料,相变控温材料,飞行 器表面防腐涂层,耐高温材料,超级电容器材料等 进行深入探索.根据学生的实际能力以及个人意 愿,实验具有相应的开放性,实现了从验证性实验 向创新性实验转变的过渡,填补了专业实验教学 体系的空白,加深了学生对课堂授课内容的理解. 三,课程建设的几点问题与建议 .近些年来航空航天新材料在基本理论,制 备技术,
18、表征手段和性能研究等方面均取得了显 着的成绩.教学中让学生了解掌握基本的化学制 备过程非常关键,而分配给本课程的实验学时数 只有 12 学时.如何在较短的学时内,合理安排实 验内容,让学生熟悉航空航天材料的化学制备及 性能分析是需要解决的一个重要问题.因此,我 建议将本课程的实验课时数延长至 18 学时,这样 能够使学生更多动手实践,更好地掌握材料的基 本化学制备方法,为后续课程及以后的科研工作 打下坚实的基础. .目前我校对材料化学专业实验室建设力 文档下载 免费文档下载http:/ 多关键实验无法开设.这就削弱了理论教学与实 践的结合,不利于培养具有扎实的理论基础和熟 :/ 练的实验操作技
19、能创新型的航空航天人才.实验 室建设是一项长期而繁重的任务.我建议,在学 校和学院领导下,根据教学要求制定实验室建设 的近期,中期和长期发展规划(包括方向,任务,装 备,经费,人员配备,管理等),经专家讨论,评估后 报校部批准,由学校学院加强对材料化学专业实 验室建设的重视,加大资金投入力度,在学校财力 允许范围内逐步配置仪器设备,完善实验室的建 设和管理,为培养学生熟练地实验操作技能提供 良好的条件. .如何把材料化学课程理论教学与实验教 学结合起来,并在课程中设置有针对性的开放性 实验以及加强教师与学生的相互交流,是各校以 后长期需要关注的一个问题. 四,结语 笔者对多年教授材料化学课所出
20、现的问题进 行了总结和思考,并从教材建设和教学过程两个 方面对材料化学进行了课程建设,重点突出了我 校材料化学课程的航空航天特色,即在教授基础 理论的同时,以航空航天用材料为中心,讲述各种 功能材料的结构,性能和化学制备方法.笔者在 教学内容安排,教学方法和考核方式上都做了许 多有益的尝试,以期强调实验教学的重要性,强调 对学生动手实践能力和自我学习能力的培养,为 学生以后参与航空航天材料的研究和从事航空航 文档下载 免费文档下载http:/ 飞速的发展中,理论教学和实验教学的结合仍有 待加强,开放性实验的设置仍有待探索,因此材料 化学课程建设也需要不断地发展和完善,使其更 符合培养航空航天类
21、应用型人才的办学目标. (文字编辑:吴文水) 参考文献: 1王赛.材料化学导论课程教改探讨J.高校讲坛, ,(35):153153. 2闵宇霖.无机材料化学教学中多媒体课件的运用 J.安庆师范学院(自然科学版),2009,15(2): 一 lO5. 3禹筱元,罗颖,董先明.材料化学专业人才培养模式的 改革与实践Jhttp:/ 4瞿晓岳,刘常坤,孙延一.材料化学专业阶梯式实践教 学模式探索J.吉林省教育学院,2009,25(8): 】47 一48. 文档下载网是专业的免费文档搜索与下载网站，提供行业资料，考试资料，教学课件，学术论文，技术资料，研究报告，工作范文，资格考试，word 文档，专业文献，应用文书，行业论文等文档搜索与文档下载，是您文档写作和查找文档下载 免费文档下载http:/ http:/
