周星 鮑桐 鄧?yán)?/p>

摘要：采用主體式教學(xué)的方法，開展了靶線法測試固體推進劑藥條燃速的實驗教學(xué)，由學(xué)生負(fù)責(zé)該實驗設(shè)備的調(diào)試和實驗過程講解，教師對學(xué)生提實驗要求、實驗材料，負(fù)責(zé)實驗設(shè)備調(diào)試指導(dǎo)、講解要點補充和檢查實驗結(jié)果。實驗教學(xué)活動注重培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的思路，提高了教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：含能材料;固體推進劑;實驗教學(xué);燃速

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2016）06-0246-02

一、前言

隨著高等教育體制改革的逐步深化，要求高校培養(yǎng)出來的人才在知識結(jié)構(gòu)和能力上都具有較高的素質(zhì)。實驗教學(xué)是高等教育中培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、高素質(zhì)人才的一個重要環(huán)節(jié)，越來越受大家的關(guān)注。

含能材料應(yīng)用于陸、海、空及二炮各類武器系統(tǒng)，是完成發(fā)射、推進和毀傷的能源材料。隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭對武器裝備性能要求的進一步提高，對炸藥、推進劑和發(fā)射藥等含能材料的性能提出了更高的要求。國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)軍事化學(xué)與煙火技術(shù)專業(yè)開設(shè)了《含能材料及性能測試》課程，主要介紹含能材料的配方特點、性能測試的基本原理及測試方法，為碩士論文的研究工作及今后從事含能材料研制工作打下良好的基礎(chǔ)。

實驗教學(xué)作為學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力培養(yǎng)手段，已經(jīng)越來越受到人們的關(guān)注[1，2]。固體推進劑燃速測試是《含能材料及性能測試》課程的實驗教學(xué)內(nèi)容之一，為提高教學(xué)效果，對實驗教學(xué)方法進行了改革探索。

二、主體式實驗教學(xué)方法

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)是實驗教師提前把實驗所用的儀器設(shè)備準(zhǔn)備好，由教師講解實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗步驟等內(nèi)容。然后學(xué)生操作，得到實驗數(shù)據(jù)，完成實驗報告。在這種教學(xué)模式下學(xué)生思維只能跟教師走，學(xué)生雖然參與了實驗教學(xué)活動，但實質(zhì)上是處于被動接受的狀態(tài)，這導(dǎo)致許多學(xué)生的實驗技能和動手能力較差，而動手能力差又使學(xué)生畏懼實驗課[3]。學(xué)生的主動性、積極性都受到一定的限制，創(chuàng)新能力和設(shè)計思想等各方面能力也無法得到訓(xùn)練。無法滿足培養(yǎng)研究生的自主動手能力、實驗方法設(shè)計能力和今后從事科研工作解決問題的能力的要求。

實驗教學(xué)方法改革主要是改變不顧學(xué)生的個體差異，忽視學(xué)生的個性、能力、興趣，按同一模式進行教學(xué)的方式。深化實驗教學(xué)對學(xué)員動手能力、知識運用能力、分析解決問題能力和團隊精神的培養(yǎng)，在實驗教學(xué)過程中必須體現(xiàn)學(xué)員的主體地位，以此作為實驗教學(xué)的出發(fā)點。

教學(xué)過程中進行分組，本組人員共同準(zhǔn)備實驗，并由擔(dān)任組長的同學(xué)負(fù)責(zé)該實驗設(shè)備的調(diào)試和實驗過程講解。教師對學(xué)生提實驗要求、提供實驗材料，負(fù)責(zé)實驗設(shè)備調(diào)試指導(dǎo)、講解要點補充和檢查實驗結(jié)果。使學(xué)生自己有目的、有步驟地去設(shè)計實驗，完成實驗任務(wù)，不再是簡單、被動地驗證基礎(chǔ)知識，而是激發(fā)了學(xué)習(xí)的主動性，充分發(fā)揮了想象力和創(chuàng)造力，從而培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

引導(dǎo)學(xué)生對實驗過程的分析和處理能力，實驗過程中可能會出現(xiàn)點火失敗或測試數(shù)據(jù)錯誤的現(xiàn)象。此時，要鼓勵學(xué)生通過討論、分析實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象，通過思考找出解決問題的方法。雖然實驗過程中會出現(xiàn)許多問題，但正是這些問題的出現(xiàn)，提高了學(xué)生綜合處理問題的能力。

三、固體推進劑燃速測試實驗過程

燃速[4]是表征固體推進劑燃燒性能的一個重要參數(shù)，有兩種表示方法，即線性燃速和質(zhì)量燃速。線性燃速是指垂直于推進劑燃面的方向上，單位時間內(nèi)推進劑被燒掉的長度。燃速壓強指數(shù)是評定推進劑燃燒穩(wěn)定性的重要指標(biāo)之一，代表壓強對推進劑燃速的影響程度。

靶線法測試原理是將包覆的試樣鉆孔穿入靶線，在規(guī)定的試驗壓強和溫度下，記錄試樣在氮氣中燃盡靶距長度所需的時間，計算出燃速。根據(jù)一定溫度下不同壓強下的燃速，可以計算出燃速壓強指數(shù)。

首先由主講教師在課堂上集中講授固體推進劑靶線法燃速測試實驗的目的、原理、注意事項，試樣的制備方法和要求。根據(jù)研究生人數(shù)，分組，每組3～4人，分組輪流實驗。

采用開放實驗室方式，對定時、定人、定內(nèi)容的實驗教學(xué)進行改革。學(xué)生分組后，可以與教師預(yù)約實驗室，利用課余時間到實驗室進行實驗準(zhǔn)備，實驗準(zhǔn)備工作包括推進劑試樣的包覆、壓強傳感器的標(biāo)定、燃速儀燃燒室氣密性的調(diào)試、燃速儀控制系統(tǒng)的操作等。這些工作需要運用多種課程知識，如推進劑試樣的包覆涉及高分子化學(xué)的知識，壓強傳感器的標(biāo)定涉及機械、控制相關(guān)知識，燃燒室氣密性調(diào)試涉及機械知識，控制系統(tǒng)的操作涉及計算機軟件、自動控制的相關(guān)知識，可以培養(yǎng)學(xué)生動手能力、集成和測試能力。

在實驗準(zhǔn)備過程中，教師按照GJB770B-2005《火藥試驗方法》的要求指導(dǎo)，培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神。教師設(shè)計一些科研活動中與實驗相關(guān)的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生在實驗過程中對這些問題進行思考，使學(xué)生通過實驗達到對基本知識、技能的系統(tǒng)化和完整化。

實驗時，由各組學(xué)生負(fù)責(zé)介紹實驗的基本原理、操作步驟、注意事項等內(nèi)容，對于學(xué)生介紹不全面的內(nèi)容或介紹有錯誤的內(nèi)容，教師進行補充。教師指導(dǎo)學(xué)生的操作，發(fā)現(xiàn)問題及時給予原理性或方法性的引導(dǎo)。提倡同組學(xué)生間的溝通與合作，解決遇到的問題和難題。例如采用靶線法測試富燃料推進劑的燃速時，第一靶線和第二靶線的低熔點絲同時熔斷，可能是由于燃燒后的殘渣掉落，造成實驗測試失敗。針對這一實驗現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生分析原因。學(xué)生通過小組討論，認(rèn)為由于富燃料推進劑中氧化劑含量低，金屬含量高，燃燒后有大量熾熱的金屬殘渣，金屬殘渣可能同時熔斷兩個靶線;另外，燃燒產(chǎn)物具有較強的導(dǎo)電性，造成測試系統(tǒng)采集的信號有干擾。采用絕緣膠布保護第一靶線和第二靶線的低熔點絲，有效防止了金屬殘渣同時熔斷兩個靶線，提高了實驗的成功率。通過這種主體式實驗教學(xué)，不僅鍛煉了學(xué)生的專業(yè)技能，也提高了學(xué)生團隊合作、理論聯(lián)系實際的能力，從而提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

實驗結(jié)束后，由實驗小組同學(xué)共同完成實驗報告。實驗報告的評定除了考核具體的諸如實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗步驟和實驗結(jié)論是否準(zhǔn)確，重點放在實驗的思考與討論上，因為這部分最能體現(xiàn)學(xué)生對相關(guān)知識的理解，體現(xiàn)學(xué)生分析和解決問題的能力。每一小組實驗方案不完全相同，最終的實驗報告也會有所不同，這就避免了實驗報告的雷同現(xiàn)象。實踐表明，這種考核方式能明顯地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，增強思考和團隊合作的能力。

四、主體式實驗教學(xué)的優(yōu)勢

以能力培養(yǎng)為核心的主體式實驗教學(xué)是創(chuàng)新的教學(xué)方式，學(xué)生能夠親自動手操作，現(xiàn)場親身感受;進一步加深了學(xué)生對固體推進劑燃速測試知識的理解與掌握，較好地鞏固了專業(yè)理論課程的教學(xué)效果;實驗綜合性強，很好地鍛煉了學(xué)生綜合利用知識解決實際問題的能力;擴大了學(xué)生自主實驗的空間和想象，激發(fā)了學(xué)生的自主思考與創(chuàng)新意識;實驗需要多人共同協(xié)作完成，培養(yǎng)了學(xué)生的團隊協(xié)作能力。主體式實驗教學(xué)具有以下優(yōu)勢。

1.教學(xué)與科研實踐密切結(jié)合。通過科研項目中涉及的不同燃燒性能的固體推進劑藥條燃速測試，加深學(xué)生對固體推進劑燃燒性能測試基本原理和概念的認(rèn)識與理解，培養(yǎng)理論和實際相結(jié)合的良好作風(fēng)，在鍛煉學(xué)員動手能力的同時，訓(xùn)練其科研思路。

2.促進學(xué)員主動探索和分析問題。不同配方固體推進劑在相同壓強下的燃速不同，同一配方固體推進劑在不同壓強下的燃速也不同，促使學(xué)生進一步深入思考引起燃速差異的原因，激發(fā)他們進行深入研究和進一步探索的積極性。提高他們獨立分析、歸納、總結(jié)的能力，激發(fā)他們繼續(xù)探索的熱情，培養(yǎng)各方面分析問題的能力。

3.實驗設(shè)計的拓展性強。此實驗教學(xué)可起到啟發(fā)的作用，學(xué)生可以通過自學(xué)或交流，更深入地了解與燃燒性能測試相關(guān)的知識，如壓強傳感器的標(biāo)定原理、靶線計時原理、恒壓原理和機械密封原理。極大地拓寬了學(xué)生的知識面。

深入研究和大力推廣主體式實驗教學(xué)有利于提高研究生課程實驗的教學(xué)效果。

參考文獻：

[1]陳德碧，楊帆.應(yīng)用型人才培養(yǎng)的實驗教學(xué)改革實踐[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2010，8（4）：42-43，133.

[2]易昆南，于菲菲.在綜合性、設(shè)計性實驗中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[J].實驗技術(shù)與管理，2007，24（8）：8-9.

[3]盛燦梅，蔣雪薇，李曉文，等.實驗教學(xué)改革與素質(zhì)教育的探索與實踐[J].教學(xué)改革與創(chuàng)新，2006，4（8）：48-50.

[4]張煒，鮑桐，周星.火箭推進劑[M].北京：國防工業(yè)出版社，2014：104-105.