工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)材料與工藝課程教學(xué)改革探析

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)建筑與設(shè)計(jì)學(xué)院 江蘇徐州 221116

《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》中強(qiáng)調(diào)：高校教育要以提高學(xué)生自主創(chuàng)新能力為核心，鼓勵(lì)深入開(kāi)展應(yīng)用型研究和跨學(xué)科交叉綜合研究，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。材料與工藝課程注重學(xué)生對(duì)工業(yè)產(chǎn)品材料屬性與加工工藝知識(shí)的建立、材質(zhì)的表達(dá)方法和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，是高等院校工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，它具有理論性強(qiáng)、涉及面廣、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，在工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的教學(xué)體系中占據(jù)著重要地位。一件好的產(chǎn)品是多個(gè)設(shè)計(jì)要素的有機(jī)組合[1]，但材料與工藝首當(dāng)其沖，合適的材料選擇、合理的成型工藝和創(chuàng)新的表面處理技術(shù)可以使產(chǎn)品錦上添花，材料與工藝課程教育責(zé)無(wú)旁貸。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力也顯得尤為重要。

1 課程教學(xué)改革的意義

國(guó)內(nèi)開(kāi)設(shè)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的院校，大都把材料與工藝課程作為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課進(jìn)行講授，由于各院校的背景存在差異，在課程教學(xué)方法、內(nèi)容側(cè)重點(diǎn)等方面存在著差異。南京林業(yè)大學(xué)、成都理工大學(xué)等院校已建立了設(shè)計(jì)材料與加工工藝的精品課程，從教學(xué)方法手段、內(nèi)容組織等方面進(jìn)行了探索，對(duì)于該課程的建設(shè)起了很好的推動(dòng)作用。針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)材料與工藝過(guò)于書(shū)面化的現(xiàn)狀，高雪提出了基于校企合作的模式，充分利用企業(yè)的實(shí)習(xí)基地等實(shí)踐教學(xué)資源，使學(xué)生從課程學(xué)習(xí)中，深入了解材料與工藝的重要性，提高實(shí)踐動(dòng)手能力[2]；梁惠萍將項(xiàng)目教學(xué)法引入設(shè)計(jì)材料工藝課程教學(xué)實(shí)踐，分別從課程的教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容、模式等方面闡述了該課程實(shí)踐性教學(xué)的思考，以探尋一種符合目前工業(yè)設(shè)計(jì)教育發(fā)展的實(shí)踐教學(xué)方法[3]。這些教師在該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)模式等方面進(jìn)行了一些探索[4]，有許多值得學(xué)習(xí)和參考的方面。

通過(guò)廣泛的調(diào)研了解到，目前國(guó)內(nèi)材料與工藝課程教學(xué)存在的問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)的前沿相脫軌，學(xué)生不能及時(shí)地了解新材料、新工藝的發(fā)展和應(yīng)用；(2)課程教學(xué)方式過(guò)于單一，大多數(shù)以教師講授知識(shí)點(diǎn)為主[5]，教學(xué)中的互動(dòng)性不夠，從而難以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；(3)教學(xué)過(guò)程中缺乏針對(duì)性的實(shí)踐活動(dòng)，實(shí)踐與理論相脫節(jié)，學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力差，導(dǎo)致在畢業(yè)后參加實(shí)際的項(xiàng)目時(shí)不能很好將理論知識(shí)進(jìn)行應(yīng)用。因此，只有不斷革新、緊跟時(shí)代的步伐，對(duì)材料與工藝課程進(jìn)行全方位的變革，才能使學(xué)生適應(yīng)新形勢(shì)下社會(huì)對(duì)本專業(yè)學(xué)生的能力要求。

2 課程教學(xué)改革的方法

經(jīng)過(guò)不斷的探索和實(shí)踐，在材料與工藝課程的教學(xué)方法、教學(xué)過(guò)程組織、教學(xué)實(shí)踐等諸多方面取得了一定的經(jīng)驗(yàn)，也逐漸積累了一些教學(xué)資源，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量起到了一定的促進(jìn)作用，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)改進(jìn)。

2.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容 設(shè)計(jì)教學(xué)主題

教學(xué)內(nèi)容是學(xué)生學(xué)習(xí)課程的知識(shí)基礎(chǔ)，授課內(nèi)容不能僅限于一兩本教材，要根據(jù)學(xué)時(shí)、學(xué)生的特點(diǎn)、學(xué)校及專業(yè)的特色等對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理的安排，并且要緊跟時(shí)代的要求，更新教學(xué)內(nèi)容，完善課程體系，制訂合理的教學(xué)計(jì)劃。

2.1.1 更新授課內(nèi)容 教學(xué)有側(cè)重點(diǎn)

信息時(shí)代，材料與工藝的發(fā)展日新月異，工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生只有及時(shí)了解材料科學(xué)與新工藝的發(fā)展應(yīng)用，才能更好地進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。在教學(xué)中，教師要及時(shí)收集課程相關(guān)的新信息，如CMF(Color-Material-Finishing)的內(nèi)容與體系、快速成型技術(shù)、新材料和新工藝應(yīng)用情況等，從而不斷完善授課內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的探索熱情，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主性的學(xué)習(xí)。材料與工藝課程涉及內(nèi)容多，在有限的課時(shí)內(nèi)，不可能面面俱到，因此課時(shí)安排要有側(cè)重點(diǎn)，可通過(guò)課內(nèi)外學(xué)習(xí)相結(jié)合的形式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。如，對(duì)于金屬材料的學(xué)習(xí)，由于有金工實(shí)習(xí)的輔助，課堂的理論課時(shí)可以精簡(jiǎn)。典型金屬材料特性的了解可以結(jié)合產(chǎn)品案例分析，通過(guò)設(shè)置討論課題，讓學(xué)生思考產(chǎn)品應(yīng)用此材料的原因，從而加深學(xué)生對(duì)于金屬材料特性的認(rèn)識(shí)。高分子材料在產(chǎn)品中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，可以適當(dāng)增加該部分的課時(shí)，并結(jié)合實(shí)踐課題鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力。

2.1.2 結(jié)合知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)教學(xué)主題

為了調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生由被動(dòng)聽(tīng)課變?yōu)橹鲃?dòng)參與，在教學(xué)中，采用互動(dòng)的教學(xué)形式，根據(jù)知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)教學(xué)研討主題。如，在塑料及加工技術(shù)的學(xué)習(xí)中，設(shè)計(jì)家居塑料產(chǎn)品材料與工藝研討課題，讓學(xué)生先收集塑料用品，查閱其材料和特性，然后小組討論使用該材料的原因，分析產(chǎn)品的成型工藝和表面處理技術(shù)，并進(jìn)行總結(jié)匯報(bào)；在學(xué)習(xí)材料與環(huán)境內(nèi)容時(shí)，以綠色設(shè)計(jì)為主題，進(jìn)行專題研討和匯報(bào)的教學(xué)活動(dòng)，使學(xué)生自主查閱資料、整理分析，并進(jìn)行小組研討，學(xué)生經(jīng)過(guò)深層次的思考，可以加深對(duì)理論知識(shí)的理解，也能深入了解實(shí)物產(chǎn)品，為以后的設(shè)計(jì)積累知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。

2.2 豐富教學(xué)方式和方法

隨著信息技術(shù)的發(fā)展、教學(xué)設(shè)施的完善，大學(xué)課堂的教學(xué)方式和方法發(fā)生了巨大的變革。新的教學(xué)媒介和設(shè)施被引入課堂，豐富了課堂的教學(xué)形式。但如何增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，需要教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容合理地安排、應(yīng)用多種教學(xué)方式和方法，改變傳統(tǒng)的以傳授知識(shí)為主的教學(xué)方式，突出學(xué)生在教學(xué)中的中心地位。

2.2.1 新型教學(xué)手段與傳統(tǒng)方式并用

在教學(xué)中，應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容合理地應(yīng)用多種教學(xué)方式。傳統(tǒng)的板書(shū)可以繼續(xù)使用，通過(guò)板書(shū)展示教學(xué)主題和教學(xué)內(nèi)容目錄，讓學(xué)生清楚地了解課堂的學(xué)習(xí)要點(diǎn)；重點(diǎn)的知識(shí)點(diǎn)也可以寫(xiě)在黑板上予以強(qiáng)調(diào)，加深印象。教師要充分利用學(xué)校的教學(xué)資源，使用多媒體教學(xué)手段和信息化教學(xué)資源，提高學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的感性認(rèn)識(shí)。展示教學(xué)內(nèi)容的課件很重要，課件的內(nèi)容要圖文并茂，知識(shí)點(diǎn)結(jié)構(gòu)清晰，理論與應(yīng)用實(shí)例緊密結(jié)合。產(chǎn)品加工工藝是教學(xué)中的難點(diǎn)，例如金屬的鑄造工藝、塑料的注塑工藝等，教學(xué)中可以結(jié)合動(dòng)畫(huà)、動(dòng)態(tài)圖片、視頻等資源幫助學(xué)生理解加工工藝的過(guò)程，從而使教學(xué)內(nèi)容更加生動(dòng)直觀。為了提高教學(xué)質(zhì)量，教學(xué)中還可以應(yīng)用智慧教學(xué)工具，如“雨課堂”，通過(guò)“雨課堂”幫助學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)、課中測(cè)試和課堂互動(dòng)，可以很好地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

2.2.2 采用互動(dòng)式的教學(xué)方法

傳統(tǒng)的以教師講授為主、學(xué)生被動(dòng)接受的“一言堂”的教學(xué)模式已不適應(yīng)現(xiàn)在的課堂。手機(jī)對(duì)學(xué)生的影響不言而喻，要想抓住學(xué)生的注意力，課堂上教師要多采用互動(dòng)的教學(xué)方法，讓學(xué)生思考，學(xué)生才能聽(tīng)進(jìn)去。材料與工藝課程教學(xué)中，可以采用多種互動(dòng)的教學(xué)形式，例如簡(jiǎn)單易用的提問(wèn)，小組討論+展示匯報(bào)，實(shí)物或教具展示+討論，專業(yè)人士作專題講座+討論等。在回顧知識(shí)點(diǎn)或強(qiáng)化重點(diǎn)時(shí)可應(yīng)用提問(wèn)的形式，為避免直接點(diǎn)名的尷尬，可應(yīng)用“雨課堂”的隨機(jī)點(diǎn)名；在進(jìn)行專題研討時(shí)，可應(yīng)用小組討論+展示匯報(bào)的互動(dòng)形式；進(jìn)行產(chǎn)品的材質(zhì)和工藝分析時(shí)，可以應(yīng)用實(shí)物或教具+討論的形式進(jìn)行互動(dòng)；在進(jìn)行企業(yè)材質(zhì)思維訓(xùn)練或CMF規(guī)劃呈現(xiàn)時(shí)，可邀請(qǐng)企業(yè)專家進(jìn)行講座，學(xué)生進(jìn)行提問(wèn)和討論。教師講課過(guò)程中，應(yīng)用講授與不同互動(dòng)相結(jié)合的方式，可以較好地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高課程學(xué)習(xí)效果。

2.3 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié) 理論聯(lián)系實(shí)際

設(shè)計(jì)師要設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的產(chǎn)品，必須具備豐富的材料和工藝知識(shí)，不斷地通過(guò)實(shí)踐積累應(yīng)用材料的經(jīng)驗(yàn)，從而更好地進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。材料與工藝是一門(mén)實(shí)踐性強(qiáng)的課程，教學(xué)中結(jié)合實(shí)踐練習(xí)才能幫助學(xué)生鞏固課堂的理論知識(shí)，掌握材料的特性，學(xué)會(huì)正確地選擇材料和加工方式。

經(jīng)過(guò)探索和實(shí)踐，在課程教學(xué)中加強(qiáng)了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，除了金工實(shí)習(xí)，課程設(shè)置12課時(shí)的實(shí)驗(yàn)課，根據(jù)知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)3個(gè)實(shí)驗(yàn)課題，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐技能和創(chuàng)新能力。課程主要實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.3.1 帶領(lǐng)學(xué)生實(shí)地調(diào)研考察

學(xué)生在校園環(huán)境中，接觸到的產(chǎn)品種類比較單一，由于沒(méi)有明確的認(rèn)知目標(biāo)，熟悉的產(chǎn)品也說(shuō)不清楚具體的材料。為了獲得較好的實(shí)踐效果，考察活動(dòng)進(jìn)行前，把考察任務(wù)書(shū)發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生明確考察目標(biāo)，做好充分的準(zhǔn)備；考察過(guò)程中，教師為學(xué)生講解演示觀察收集資料的方法，并與相關(guān)人員進(jìn)行交流；考察結(jié)束后，學(xué)生對(duì)于資料的整理分析非常重要，例如帶領(lǐng)學(xué)生實(shí)地調(diào)研考察，學(xué)生以團(tuán)隊(duì)的形式完成考察，之后圖文并茂地整理資料，對(duì)考察的產(chǎn)品進(jìn)行五感語(yǔ)義分析，應(yīng)用手繪的形式進(jìn)行產(chǎn)品的材質(zhì)表達(dá)，并進(jìn)行材料、工藝的標(biāo)注，學(xué)生還要應(yīng)用思維導(dǎo)圖對(duì)調(diào)研考察的過(guò)程進(jìn)行總結(jié)反思。通過(guò)完整的實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)材料，了解材料的性能、應(yīng)用、發(fā)展趨勢(shì)等，掌握材質(zhì)的表達(dá)方法和材質(zhì)感覺(jué)特性的評(píng)價(jià)方法。

2.3.2 參觀木工坊 進(jìn)行木制品設(shè)計(jì)制作

依托學(xué)院的木工坊實(shí)驗(yàn)設(shè)備，如臺(tái)鋸、帶鋸、平壓刨組合機(jī)、車床、開(kāi)榫機(jī)、手工鋸等開(kāi)展木制品設(shè)計(jì)制作實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前，教師帶領(lǐng)學(xué)生參觀木工坊，了解木質(zhì)產(chǎn)品的加工流程和常用的木質(zhì)加工設(shè)備的操作方式；通過(guò)查閱資料和木工師傅的講解，了解常用的木質(zhì)材料的種類和特性。學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)主題構(gòu)思設(shè)計(jì)方案，繪制零件圖和裝配圖，并提前購(gòu)買好材料，做好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備。然后利用木工坊的加工設(shè)備，在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行木產(chǎn)品的加工制作和裝配，并對(duì)木產(chǎn)品進(jìn)行一定的表面處理。通過(guò)該實(shí)踐課題，學(xué)生基本了解了常用木質(zhì)材料的特性和市場(chǎng)行情，掌握了木產(chǎn)品常用的加工方法、連接方法和表面處理方法。

2.3.3 輔助金工實(shí)習(xí)活動(dòng)

金工實(shí)習(xí)不是材料與工藝課程的教學(xué)內(nèi)容，但屬于專業(yè)教學(xué)系統(tǒng)中的輔助實(shí)踐環(huán)節(jié)，可以使學(xué)生們對(duì)金屬材料的性能和加工工藝有感性認(rèn)識(shí)。學(xué)生到校辦工廠參加金工實(shí)習(xí)，實(shí)習(xí)時(shí)間與課程時(shí)間同步，通過(guò)實(shí)習(xí)使學(xué)生了解常見(jiàn)的金屬加工設(shè)備及加工方法，動(dòng)手進(jìn)行車、銑、鉗、鉆、刨、磨、焊接、鑄造、數(shù)控等工藝實(shí)習(xí)，并利用幾種加工工藝制作一件成品。通過(guò)金工實(shí)習(xí)，加深學(xué)生對(duì)金屬材料的特性和加工工藝的理解，一定程度上提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升了學(xué)習(xí)效果。

2.4 建立數(shù)字化的課程教學(xué)資源

課程的學(xué)時(shí)有限，一門(mén)課程的學(xué)習(xí)不能局限于課堂的學(xué)習(xí)時(shí)間，借助豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，學(xué)生可以利用課外的時(shí)間進(jìn)行課程內(nèi)容學(xué)習(xí)、復(fù)習(xí)及交流討論。目前，針對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的材料與工藝課程的網(wǎng)絡(luò)資源還不豐富，前期可以梳理課程的知識(shí)點(diǎn)，以文字、圖片、動(dòng)態(tài)圖片、視頻相結(jié)合的方式展示課程的教學(xué)內(nèi)容。同時(shí)廣泛收集國(guó)內(nèi)外關(guān)于材料和工藝的新應(yīng)用、設(shè)計(jì)案例、CMF資訊、國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)大賽的相關(guān)資料，建設(shè)立體化的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。通過(guò)不斷積累，逐步拍攝教學(xué)視頻，完善教學(xué)資源，從而滿足多種形式的學(xué)習(xí)需求。

3 結(jié)語(yǔ)

工業(yè)設(shè)計(jì)是交叉應(yīng)用型學(xué)科，應(yīng)根據(jù)社會(huì)的發(fā)展對(duì)人才的能力需求制訂合理的課程教學(xué)大綱。教學(xué)內(nèi)容應(yīng)緊跟時(shí)代步伐，結(jié)合知識(shí)點(diǎn)有針對(duì)性地設(shè)計(jì)教學(xué)主題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深層次的思考，從而加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解；教學(xué)方式和方法要靈活多變，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理的設(shè)置，將講授與不同的互動(dòng)形式相結(jié)合，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高課程學(xué)習(xí)效果；實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)需要加強(qiáng)，可根據(jù)大綱中的重要知識(shí)點(diǎn)設(shè)置專項(xiàng)或綜合性的實(shí)踐活動(dòng)，以鍛煉學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力；通過(guò)建立數(shù)字化的課程教學(xué)資源可滿足學(xué)生不同形式的學(xué)習(xí)需求。工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的材料與工藝課程教學(xué)改革的探索，對(duì)促進(jìn)我國(guó)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)發(fā)展、教學(xué)體系的完善及專業(yè)教學(xué)質(zhì)量的提高，具有重要的理論與實(shí)踐意義。