陳 錕，杜 永，吳 蓁，賈潤萍，徐小威

(上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，上海 201418)

材料科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)定位為高素質(zhì)一線應(yīng)用型技術(shù)人才，《材料工藝學(xué)》課程的開設(shè)高度契合本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)?！恫牧瞎に噷W(xué)》作為材料科學(xué)與工程專業(yè)必修的一門主干專業(yè)基礎(chǔ)課程和學(xué)位課程，是一門研究材料制備技術(shù)、工藝以及實(shí)現(xiàn)新材料的設(shè)計思想，并使其投入應(yīng)用的一門學(xué)科[1]。它的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握各種材料及其工藝的基本原理、工藝特點(diǎn)和應(yīng)用，熟悉常用材料的組織、性能、應(yīng)用和選用原則，具有對各種材料及工藝的選擇和分析的初步能力[2-4]。由于該課程涉及的工藝種類繁多，知識面廣，概念性和理論性強(qiáng)，工藝方法實(shí)踐性強(qiáng)，缺乏對生產(chǎn)工藝流程感性認(rèn)識的學(xué)生，感覺課程內(nèi)容瑣碎、枯燥、抽象，教學(xué)效果較差[5-7]。因此，圍繞應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，改革課程的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法，進(jìn)一步凸顯本課程應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，以培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能應(yīng)用型人才。

1 課程目標(biāo)

圍繞以高水平應(yīng)用型人才為基礎(chǔ)的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，本課程融合金屬材料、無機(jī)非金屬材料和高分子材料的基礎(chǔ)理論于一體，以材料工程問題為導(dǎo)向，結(jié)合材料及其工藝的基本原理、工藝特點(diǎn)等教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生對材料及工藝的選擇和分析能力，分析和解決工程實(shí)際問題的能力，使其較好掌握材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能、工藝之間的相互影響關(guān)系及制約規(guī)律，具備為材料結(jié)構(gòu)設(shè)計、對材料科學(xué)研究中出現(xiàn)的復(fù)雜現(xiàn)象進(jìn)行初步分析的能力，為學(xué)習(xí)后續(xù)的各門專業(yè)課程及以后從事工程設(shè)計方面的工作奠定必要的基礎(chǔ)。

2 課程建設(shè)實(shí)踐

本文對我院材料科學(xué)與工程專業(yè)開設(shè)的“材料工藝學(xué)”課程，結(jié)合筆者在課程教學(xué)中的體會，就教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)手段，教學(xué)方法，加強(qiáng)校企合作等方面進(jìn)行了探討。

(1)教學(xué)內(nèi)容建設(shè)

本課程主要講授金屬材料、高分子材料、無機(jī)非金屬材料和復(fù)合材料的加工原理、方法和工藝過程，其核心是要探索材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能、工藝之間的相互影響關(guān)系及制約規(guī)律。因此，教學(xué)內(nèi)容的融會貫通就顯得尤為重要。例如，材料的體積密度是材料最基本的屬性之一。在無機(jī)陶瓷材料燒結(jié)工藝中，表觀密度的測量可得出燒結(jié)陶瓷的氣孔率，而氣孔率是微孔材料的一個重要的微觀結(jié)構(gòu)指標(biāo)，通過檢測密度，可以控制燒結(jié)工藝，最終控制制品質(zhì)量；在高分子材料中，高密度聚乙烯和低密度聚乙烯，其使用性能有很大的差別，密度差別是由微觀結(jié)構(gòu)差異決定的，高密度聚乙烯具有線性長鏈結(jié)構(gòu)，而低密度的分子鏈為非線性的，通過密度的測定可得出這種微觀鏈結(jié)構(gòu)的種類和相對含量，從而控制合成工藝。因此測量材料的密度結(jié)構(gòu)的變化，則可準(zhǔn)確的得出材料的性能。然而，在金屬材料的熱處理分析中，此前，并沒有任何人提出“用密度來分析金屬材料微觀結(jié)構(gòu)”的想法和操作。任課教師認(rèn)為材料大類之間，應(yīng)該融會貫通，并結(jié)合自己的科研實(shí)踐，提出將上述密度分析方法用于金屬材料的熱處理工藝，由密度的測量得出金屬材料熱處理工藝過程微觀結(jié)構(gòu)的變化，由此控制熱處理工藝。教學(xué)內(nèi)容的融會貫通，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生深入理解專業(yè)知識，構(gòu)建起知識框架體系，有效突破教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

(2)教學(xué)方法與手段革新

在教學(xué)過程中，根據(jù)課程內(nèi)容及其特點(diǎn)，采用了問題導(dǎo)向型教學(xué)方法，針對課堂講解，安排工藝設(shè)計討論課，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。比如，讓學(xué)生根據(jù)自己感興趣的某種材料，查閱研究現(xiàn)狀及最新研究進(jìn)展，收集和整理資料，設(shè)計該材料的制備工藝方案，分組完成后各組派出代表交流發(fā)言，大家各抒己見，進(jìn)行點(diǎn)評。這樣既提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，同時也加深了學(xué)生對相關(guān)知識點(diǎn)的理解，以及對一個產(chǎn)品從原材料到成品整個制造過程的完整概念的體會，培養(yǎng)其通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作運(yùn)用理論知識分析工程實(shí)際應(yīng)用問題的能力。

利用數(shù)字化多媒體技術(shù)將與課程內(nèi)容有關(guān)的各種類型的信息呈現(xiàn)在學(xué)生面前，特別是針對原來教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，如先進(jìn)的材料成形工藝與方法的錄制視頻，比較系統(tǒng)、真實(shí)地反映相關(guān)的新工藝、新技術(shù)、新發(fā)展，增強(qiáng)了學(xué)生的感性認(rèn)識，使課程的教學(xué)內(nèi)容具體化、形象化，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)、理解和掌握。

采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，嘗試使用雨課堂線上平臺，通過線下課堂教學(xué)、課堂討論及線上文獻(xiàn)閱讀、線上測試等的多種形式，使學(xué)生由平常簡單的被動學(xué)習(xí)方式變?yōu)榉e極主動探索的學(xué)習(xí)方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與求知欲望，培養(yǎng)學(xué)生的工程技術(shù)應(yīng)用能力。比如，在講解“塑料中空成型”這部分內(nèi)容時，課前教師挑選Discovery頻道的《How it’s made-Plastic bags》制造技術(shù)視頻，以手機(jī)課件的形式線上發(fā)布，要求學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)；然后在課堂上講解中空成型的內(nèi)容時，學(xué)生積極參與教師的互動活動，同時課堂線上測試的正確率也大為提高。授課一輪下來，根據(jù)雨課堂-課堂數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果(見圖1)顯示，彈幕、線上投稿等方式深受同學(xué)的歡迎，回答問題的人數(shù)和次數(shù)大幅增加，教學(xué)氛圍也變得更加活躍。線上線下的混合式教學(xué)，較大的提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的專業(yè)興趣，取得了良好的學(xué)習(xí)效果。

圖1 雨課堂-課堂簽到情況及彈幕報告

本課程建立了多樣化的評價方式，即本課程教學(xué)評價采用過程性評價和終結(jié)性評價相結(jié)合。過程性評價以課前預(yù)習(xí)測試，課堂線上測試，課后練習(xí)以及課堂工藝設(shè)計討論課等評價結(jié)果為主，其中，課堂工藝設(shè)計討論課的評價結(jié)果采用師生合作評價模式，評價結(jié)果分為學(xué)生互評與教師評價兩部分組成，強(qiáng)調(diào)對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)狀況和階段性學(xué)習(xí)成果多方面、多形式的考核，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力；期末終結(jié)性考試采用筆試的方式，主要考核基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)概念，以及利用基本概念和工程原理分析問題的能力。

(3)加強(qiáng)工程能力訓(xùn)練內(nèi)容，申請并實(shí)施校企合作建設(shè)

增加知識點(diǎn)的工程應(yīng)用性講解，增強(qiáng)結(jié)合工程實(shí)際的綜合性設(shè)計訓(xùn)練環(huán)節(jié)，通過開展工藝設(shè)計訓(xùn)練，要求學(xué)生將自己所學(xué)的理論知識創(chuàng)造性地應(yīng)用到模擬工程實(shí)踐當(dāng)中，培養(yǎng)學(xué)生工程技術(shù)應(yīng)用能力。比如，在講解“陶瓷材料的拉坯成型”這部分內(nèi)容時，特地開設(shè)了拉坯成型制作陶瓷罐實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前學(xué)生根據(jù)老師的授課內(nèi)容設(shè)計實(shí)驗(yàn)，提交預(yù)習(xí)報告，然后按各自的實(shí)驗(yàn)方案動手制作陶瓷罐，并通過改變拉坯成型參數(shù)，制作得到不同形狀的陶瓷罐，由此分析各工藝參數(shù)對陶瓷制品的影響規(guī)律。通過此實(shí)踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)，一方面確保學(xué)生都得到實(shí)踐鍛煉，培養(yǎng)動手能力；另一方面培養(yǎng)學(xué)生更好地運(yùn)用理論知識來解決實(shí)際問題的能力。

同時，積極申請并實(shí)施校企合作建設(shè)。一方面，通過合作企業(yè)為學(xué)生提供實(shí)習(xí)基地，實(shí)訓(xùn)機(jī)會，進(jìn)行生產(chǎn)現(xiàn)場教學(xué)，使學(xué)生對復(fù)雜的生產(chǎn)工藝流程及主要的生產(chǎn)設(shè)備有直觀且更深入的認(rèn)知。另一方面，聘請企業(yè)工程技術(shù)人員擔(dān)任兼職任課教師，以實(shí)際工程為背景，采用項(xiàng)目任務(wù)教學(xué)以及小組討論式教學(xué)的教學(xué)方法，將一系列工程實(shí)際應(yīng)用案例引入到理論教學(xué)中，強(qiáng)化理論與實(shí)踐的有機(jī)融合。通過校企合作，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，加深了學(xué)生對理論知識的理解，且不斷提高其工程實(shí)踐能力與解決實(shí)際問題的能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛力。

3 結(jié) 語

“材料工藝學(xué)”是一門應(yīng)用性和實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，通過在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段等諸多方面的改革與充實(shí)，進(jìn)一步凸顯本課程應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，提高了學(xué)生對材料加工工藝基礎(chǔ)知識的理解以及解決實(shí)際問題的能力，進(jìn)而提高了學(xué)生在材料工程學(xué)的基本技能，培養(yǎng)和引導(dǎo)學(xué)生的創(chuàng)新意識，在更高層次上構(gòu)筑人才培養(yǎng)的新平臺。