新工科背景下“材料與工藝”課程教學改革與探索

潘雅璇

（中國礦業(yè)大學徐海學院,江蘇徐州 221000）

近年來，隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，制造業(yè)的加速轉(zhuǎn)型，各種新型技術(shù)、理論及方法層出不窮，這一現(xiàn)象對相關專業(yè)的本科教育工作者提出了更高的要求。目前現(xiàn)有的工科類專業(yè)課程教學已無法適應新工科背景下人才培養(yǎng)的要求，為滿足當前形勢下，社會經(jīng)濟市場發(fā)展對全方位培養(yǎng)新工科高技能復合型人才的需求。材料與工藝這門課程，作為工業(yè)設計的基礎課程，高校在對專業(yè)人才進行培養(yǎng)過程中，具有極其重要的地位及作用。對于目前教學現(xiàn)狀而言，教學模式急需進行轉(zhuǎn)變，尤其對于工業(yè)設計課程而言，應對傳統(tǒng)教學結(jié)構(gòu)進行改善，保障材料與工藝課程呈現(xiàn)良好態(tài)勢發(fā)展，構(gòu)建新型課堂教學。這里與工業(yè)設計專業(yè)結(jié)合本文針對“新工科”背景下社會發(fā)展對高等院校人才對專業(yè)素養(yǎng)的需求，對目前材料與工藝課程開展教學改革與探索工作。

一、材料與工藝課程概述

材料與工藝課程作為工業(yè)設計專業(yè)的一門基礎課程，為整體專業(yè)發(fā)展提供一定的基礎知識鋪墊，在對學生進行綜合素質(zhì)與專業(yè)能力培養(yǎng)時，應當引導學生以全面的專業(yè)能力積極參與到實踐項目的創(chuàng)作設計中，充分激發(fā)學生對課程的學習興趣以及創(chuàng)造潛力。材料與工藝這門課程包含塑料、陶瓷、木材、金屬、玻璃五大材料及其加工工藝。通過材料工藝的認知學習，要求學生能夠?qū)θ?、材料、設計、工業(yè)設計及其相互之間的關系有所了解，了解材料與工業(yè)設計的關系，熟悉材料的分類形成，為接下來的學習做好準備。

二、材料與工藝教學現(xiàn)狀

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，科學技術(shù)水平的不斷提高。近年來，新材料、新工藝以及新技術(shù)不斷優(yōu)化更新，但相應的材料工藝技術(shù)的教學內(nèi)容，在課堂中卻顯得較為落后，這一現(xiàn)象十分不利于學生的專業(yè)培養(yǎng)，使得學生對材料與工藝課程的相關知識無法提起興趣，降低了相關內(nèi)容知識學習運用的質(zhì)量。材料與工藝課程具有專業(yè)性強、理論性強的特點，其課程內(nèi)容涉及眾多抽象難懂的理論概念、專業(yè)術(shù)語以及煩瑣晦澀的工藝參數(shù)。教學內(nèi)容中存在大量的工程專業(yè)、材料學的專業(yè)術(shù)語，例如，奧氏體、充型能力、變形抗力等。這就導致專業(yè)背景薄弱、工程意識及實踐經(jīng)驗缺乏的學生無法明確教學內(nèi)容。導致大量學生在學習過程中普遍覺得課程內(nèi)容晦澀難懂、抽象雜亂，降低了學生對這門課程的學習興趣，使得學生無法緊跟課堂內(nèi)容的教學節(jié)奏，甚至部分學生產(chǎn)生厭學態(tài)度等。

此外，這門課程技術(shù)性較強，與日常生活以及現(xiàn)代工業(yè)制造有著緊密的聯(lián)系。但現(xiàn)階段高校對于其課程內(nèi)容安排，主要都是以基礎理論教學為主，并未將課堂中的理論知識與實際生活及工業(yè)制造的應用進行銜接。導致在教學過程中，學生對專業(yè)無法實現(xiàn)自主能動性。在教學過程中學生出現(xiàn)基礎概念混亂模糊、實踐應用能力差等問題時有發(fā)生。不僅如此，材料與工藝這門課程在開展過程中，普遍存在課時少、內(nèi)容多、重點不突出的問題。材料工藝內(nèi)容繁多，課程內(nèi)容中對各種相對獨立的加工工藝都有涉及，其主要包括鑄造（金屬材料液態(tài)成形）、鍛壓（材料塑性成形）、焊接（材料連接）以及非金屬材料成型（高分子材料、陶瓷等）等常見工藝方法。每種工藝又可以對其進行更加詳細的分類，其中鑄造具體分為：砂型鑄造、壓力鑄造、金屬型鑄造等鑄造工藝。從所需基本材料的相關基礎專業(yè)工藝知識[如各工藝的概念特點、使用環(huán)境、基本操作、材料的工藝性能等、各類工藝制品的使用性能（物理性能、化學性能等）以及未來發(fā)展趨勢，到對零件進行結(jié)構(gòu)工藝性分析、工藝選擇、方案制定、加工方法的確定等]，集理論知識與工藝于一體，課程教學的信息量巨大，教學內(nèi)容復雜，所涉及的專業(yè)較多。

但在高校課堂教學時，所占據(jù)的課時較少，教師大多都只是對相關知識進行簡單介紹，或是單一介紹每一個知識點。教學過程中內(nèi)容連接性較低，整體系統(tǒng)性不強。許多學生普遍認為這門課程知識雜亂、枯燥、難以利用，這就導致學生對其學習熱情不高，所呈現(xiàn)的學習效果較差。隨著材料與工藝的不斷更新，其課程內(nèi)容日益增多，但由于對各種工藝方法學時不均，導致課程內(nèi)容的重點無法得到突出，使得學生對專業(yè)知識無法做到徹底明白。對于這類現(xiàn)象的發(fā)生，由于課程時間容量收治，對于知識點與能力培訓如何在教學進行開展成為目前多需解決的問題。在對材料與工藝這門課程進行展開時，許多教師仍是沿襲了傳統(tǒng)的教學模式，無法真正的激發(fā)學生對學習的積極性，不利于學生對相關知識的理解及掌握，單一的將理論知識傳遞給學生，只會使學生對這門課程產(chǎn)生厭學的情況。這一現(xiàn)象主要表現(xiàn)在以下兩個方面：

第一，教學仍以教師為中心：現(xiàn)階段雖然在課程教學過程中逐漸采用項目化教學、案例教學等，使得教學過程不再過于模式化。但許多教師仍是以講授知識，引導教學的“填鴨式”教學為主，只是單一地對知識進行機械化講解，并對知識進行局部應用，缺乏對學生自學能力以及自我解決問題的能力培養(yǎng)，難以調(diào)動學生對學習的主觀能動性，使得學生對知識的學習只是單一為了應付考試，并不會將知融入生活加以利用，這就造成學生考完即忘的現(xiàn)象頻繁發(fā)生。

第二，缺乏實踐教學：材料與工藝這門課程由于需要經(jīng)常說明材料成形過程及原理，并且在教學過程中還會涉及大量的成型工藝以及工業(yè)設備，具有較強的實踐性。由于學生對于工業(yè)相關知識比較缺乏，這就使得傳統(tǒng)板書的教學模式很難將材料成形的微觀內(nèi)容、材料結(jié)構(gòu)的多樣性變化等進行清晰地講解。學生在學習過程中無法觀察實際現(xiàn)代制造業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)場，對于課堂教學學生普遍覺得極其枯燥乏味，難以理解。因此，在教學過程中，教師應對圖片、生產(chǎn)視頻以及動畫等多媒體手段進行充分利用，將與課程內(nèi)容相關方法及原理生動形象地向同學們進行展示，并將實際生產(chǎn)中所有場景直接展現(xiàn)在學生面前，提高學生對專業(yè)知識的感性認識，使得學生對整體工藝流程有基本的直觀理解，這一方式不僅使得學生對實際生產(chǎn)工藝流程有極深的印象，并且會加深學生對課程內(nèi)容的理解，既打開了學生的眼界，又拓寬了學生的思維，提高了學生對專業(yè)知識學習的積極性。此外，傳統(tǒng)的教學模式知識單一介紹理論知識，雖逐漸結(jié)合多媒體教學，使得學生對理論知識有了更深刻的掌握，但即便如此，學生們對相關專業(yè)內(nèi)容還是無法得到實踐操作，無法更好地培養(yǎng)學生的實踐能力。因此在后續(xù)教學過程中，教師應適當?shù)貫閷W生安排相應的實踐課程，加深對知識的理解與運用。

隨著教學模式的不斷革新，教學內(nèi)容不斷擴大，傳統(tǒng)的教學模式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)階段新形勢的發(fā)展。因此探索更完善的教學模式、強化理論知識，與實踐進行巧妙結(jié)合，是目前提高學生積極性與課堂參與度的重要問題。此外，當前材料與工藝課程的考核方式仍是沿用50%的平時成績與50%的期末成績相結(jié)合，其中平時成績包括：10%的課堂表現(xiàn)（出勤率、回答問題的次數(shù)與質(zhì)量等）、10%課后作業(yè)以及30%期中考試成績,這種考核方式較為單一，只是單一對理論知識掌握程度進行考核，對于學生的實踐能力以及學習成效并未進行有效評價。傳統(tǒng)考核方式大多都是注重學生考試成績，對于學生在學習過程中的思考與研究的考核仍有不足，著重重視終結(jié)評價，忽略了形成評價。目前所使用的考核方式主體仍是比較單一，大多都是教師對學生的學習進行評價，無法客觀的對小組內(nèi)的每一位成員的考核進行評價，使得學生產(chǎn)生消極的心態(tài)，處于被動地位，不利于提高學生日常學習的主觀能動性。這種考核方式所培養(yǎng)的學生大多會出現(xiàn)理論知識豐富，但卻無法與實際應用進行結(jié)合的情況。

三、課程教學改革方法

1.構(gòu)建趣味性的教學模式

目前的應試教育中普遍出現(xiàn)“教師講、學生聽”的現(xiàn)象，學生對于所學內(nèi)容缺乏獨立思考的能力。引導學生對教學內(nèi)容進行獨立思考并提出有關問題，是目前我國高校教師所應具備的基本要求。教師在教學過程中，應當只起到引導與指導的作用，在課堂中，教師可以采用現(xiàn)代授課方式，結(jié)合多媒體的運用，將相關內(nèi)容、工程案例、工藝流程等進行分析，使得學生可以明確知道，材料的類型有哪些、材料的特性是什么等等。通過案例分析，引出教學內(nèi)容中的重難點，并加以著重講解，使學生可以進行獨立思考并針對案例提出問題，加深學生對專業(yè)知識的理解程度以及學習興趣，使學生的學習態(tài)度發(fā)生轉(zhuǎn)變。在教學過程中，教師還可以通過豐富課堂內(nèi)容的方式，將工藝模型帶到教室中，使得學生可以對整體的施工過程進行簡單模擬，提高課堂的趣味性以及學生的求知欲。課后，教師還可以給學生布置相應的課后作業(yè)，讓學生通過查閱文獻資料對自己感興趣的問題進行解決，并對其內(nèi)容進行繪制或動畫制作，以便完成作業(yè)。在構(gòu)建趣味性的教學模式時，教師需要先對知識進行引導講解演示、學生進行具體實踐，對學生進行啟發(fā)，使學生可以不住地對課堂內(nèi)容進行思考。在完成作業(yè)時，學生可以對專業(yè)知識進行總結(jié)，并將問題具體化分析，增強學生對教學內(nèi)容的了解，對于提高學生自主學習有很大的促進作用。

2.加強實踐類型教學模式

為更好地培養(yǎng)學生的自主學習、創(chuàng)新實踐能力，理論與實踐相結(jié)合的教學模式是必不可少的。為使學生更好地掌握材料工藝技術(shù)，教師必須要求學生參與工程訓練實踐活動，將數(shù)字化實踐教學與書本化理論知識相結(jié)合。因此，在教學過程中，應增加實踐課程的教學，采用實地參觀、實訓操作、實驗開展等教學模式，竭力做到理論與實踐的完美結(jié)合。與此同時，教師還可將教學地點進行轉(zhuǎn)換，由課堂搬至施工現(xiàn)場，在現(xiàn)場對學生進行教學。這種方式不僅可以使學生到校企合作企業(yè)進行認知實習，提高學生對現(xiàn)代社會材料成形技術(shù)，以及先進材料成形設備的認識，對目前企業(yè)生產(chǎn)實踐中所運用到底各種工藝進行認知了解。此外，學校還可以安排學生到校企合作企業(yè)、校內(nèi)實訓基地以及實驗室等進行實訓操作，并對材料成形實驗進行設計，使其與之結(jié)合。在碳鋼熱處理的實訓過程中，可以讓學生對碳鋼熱處理前后的組織及硬度的變化情況進行觀察、測定并分析等，使學生不僅對于材料成分、組織、性能以及使用有更深層次的了解，而且大幅度提高了學生對制定工藝、操作步驟以及性能檢測的能力，從而對學生技能進行綜合強化，因此加強對工程技術(shù)應用的訓練效果。通過不斷開展實踐活動，可以使學生切實地感受現(xiàn)代工程現(xiàn)狀，幫助學生對不同材料成形工藝的理解，增強學生對課程的學習興趣，同時使學生將自己所學理論知識與實踐活動進行融合。

3.線上線下混合教學模式

現(xiàn)階段，隨著科學技術(shù)水平的不斷發(fā)展，在線教育平臺課程資源豐富，線上線下混合的教育模式受到人們的廣泛關注，并已經(jīng)取得較好的實施效果。基于線上平臺對材料與工藝這門課程展開混合式教學，在有限的課堂時間內(nèi)，學生普遍更愿意參與“線上+線下”混合式的教學活動。采用混合教學模式開展的學習內(nèi)容，可以使學生自主在網(wǎng)絡上對材料與工藝的相關文獻資料進行搜索，結(jié)合線下教學即可使學生快速認識材料與工藝，并對產(chǎn)品所需材料及加工工藝進行全面掌握。與此同時，教師應對課程考核方式進行適當調(diào)整，通過對學生在線時長、對課程的學習時長、與教師的互動情況、知識的學習反饋以及線下實踐操作能力等多方面進行更加全面客觀的分析，大幅度的促進學生對學習的主觀能動性以及學生的學習效果。通過采用線上線下的混合式教學，教師可以依托線上資源對目前行業(yè)現(xiàn)狀進行有效傳遞，不再是單一進行填鴨式教學，而是根據(jù)學生的實際問題進行具體的答疑解惑，逐漸引導學生，并對其實踐及創(chuàng)新能力進行有效培養(yǎng)。使得學生更加符合現(xiàn)階段新工科背景下的發(fā)展目標以及市場對人才的培養(yǎng)要求，同時對網(wǎng)絡教育資源的共享以及現(xiàn)代教學技術(shù)推廣應用起到促進的作用。

總結(jié)

綜上所述，本文針對目前在新工科背景下材料與工藝課程教學所存的問題及不足進行具體歸納分析，并提出采用構(gòu)建趣味性的教學模式、加強實踐類型教學模式以及開展線上線下混合教學模式對教學現(xiàn)狀進行改革與探索，在保證學生對理論知識學習的同時，提升學生的學習興趣與學習質(zhì)量，提高學生的動手實踐能力，為學生日后的專業(yè)發(fā)展及就業(yè)奠定基礎。