材料工艺学多元化教学初探

王征科

[摘           要]  材料工艺学是一门有关材料成型工艺方法的综合性技术科学课程，材料工艺种类繁多、内容琐碎、知识量大而广，兼具理论性和实践性。并且，随着新材料和新技术的发展，材料工艺学应不断更新发展。通过实施教学模式多元化、教学环节多元化以及课程考核评价多元化，让学生了解、掌握材料工艺学的基础知识与前沿进展，做到理论联系实际，全面提高学生材料工艺学的理论知识和实践创新能力，从而培养出具有材料工程技术运用能力的创新型人才。

[关    键   词]  材料工艺学;多元化教学;教学改革

[中图分类号]  G642                 [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2019）22-0232-02

一、材料工艺学课程性质与目标

材料工艺学是一门有关材料成型工艺方法的综合性技术科学课程。本课程的主要内容包括液态金属铸造成形、固态金属塑性成形、金属连接成形、粉末冶金及陶瓷成形技术、玻璃的性质与成形、硅酸鹽水泥生产工艺以及表面成形工艺与技术等。通过该课程的学习，让学生系统和全面地掌握材料加工工艺的基本知识、一些主要技术工艺的内在规律和物理本质、技术现状和发展趋势，能针对具体材料加工过程运用基本理论提出具体的加工工艺设计方法，培养学生解决材料加工过程中实际问题的意识与能力。

材料工艺学课程可测量的教学效果包括：（1）能运用材料科学基础知识分析、解释材料加工过程中材料组织、结构和性能等内在规律和物理本质变化;（2）了解材料加工成形过程的主要影响因素，如一般材料凝固、塑性变形、扩散、相变等在材料加工过程中的作用;（3）能说明在具体材料加工过程中，运用材料科学基本理论提出具体加工工艺的设计方法，材料组织与性能受控于材料加工工艺和过程;（4）初步掌握解决材料加工过程中实际问题的意识与能力;（5）形成阅读科学文献的能力;（6）具有在讨论课程作业中的批评与合作能力。

二、材料工艺学多元化教学的必要性

材料工艺学课程特点是材料工艺种类繁多、内容琐碎、知识量大而广，兼具理论性和实践性。传统教学方式以教师讲授为主，各种复杂的工艺流程和生产设备通过口头阐述显得很抽象，难以被学生理解、掌握，影响了学生的学习积极性，降低了课堂学习效率，存在相当大的教学难度。并且，当前材料科学的发展日新月异，教材中的教学内容过于陈旧，跟不上时代的发展步伐，新材料、新技术与新工艺不能及时引入课堂，如新型纳米材料、3D打印技术等鲜有介绍。

针对这些情况，国内很多高校材料工艺学相关课程的教师都在探索新的教学模式，并提出了很多可供参考的新型教学方法。例如：太原工业学院谭俊华等人在教学过程中联合采用多种教学方法，如类比教学法、比喻教学法、案例教学法等，不仅丰富了教学内容，还活跃了课堂气氛[1]。湖南文理学院左成钢等人在无机非金属材料工艺学课程的教学中采用研究性教学法，根据课程需要调整教学内容，引入科学研究的要素，积极开展研究性教学，同时加强实践教学，提高学生获取和创造知识的能力[2]。滨州学院王丽等人以橡胶的加工工艺为例，介绍案例教学法在课堂教学中的具体应用，选取橡胶轮胎作为加工工艺的教学案例，介绍了工艺过程以及最终实现的教学目标，取得了良好的教学效果[3]。青岛农业大学牛永盛等人在教学中采用开放式实践教学法，很好地培养了大学生的创新能力，他们结合科研项目，培养学生的科研观念，让学生在课余时间利用实验室的仪器设备，完成材料加工及其改性的内容，掌握材料的制备工艺，了解材料的表征方法。通过实践锻炼，培养学生的创新能力[4]。混合教学模式是将网络化教学模式与传统教学模式相结合的一种新型教学模式，是目前大学教学改革的一个重点方向。常州大学赵彩霞等人将混合教学模式引入高分子材料成型工艺学的教学过程中，并对混合教学模式的教学效果进行了分析，发现采用混合教学模式的教学班的得分要显著高于传统教学方式的教学班，说明混合式教学有利于学生理解关键的知识点[5]。常州大学方必军等人在无机非金属材料工艺学课程中采用了模块化教学法，他们将该课程分为生产过程原理与设备、工艺原理与性能和环境保护三个模块，每一模块由系统的知识体系构成子模块，以使学生在模块化教学中整合知识，培养他们的创新思维，提高他们分析问题和解决问题的能力[6]。常州大学李海等人将任务驱动教学模式应用于材料工艺学课程的教学实践，让学生在完成任务的过程中学习知识，培养创新性思维，探讨了材料工艺学教学过程中实施任务驱动教学法需要注意的问题，培养适应现代工程要求的高级人才[7]。中国计量学院秦来顺等人为了实现素质教育、达到培养学生主动学习能力的目的，在无机材料工艺学教学中引入了小论文写作这一环节，提高了学生的学习兴趣，培养了他们查阅文献、论文撰写和文字处理的能力，为他们的毕业论文写作打下了良好的基础，但同时也存在一些问题，如深度不够、大题小做、抄袭、专业术语和写作格式不规范等[8]。

然而，一种教学方法即使完美，一直用也容易让人审美疲劳，就像巴班斯基说的“现代课堂教学的鲜明特色乃是教学方法的丰富多彩，乃是有意识地选择某一课题的主要教学方法，所选的教学方法要能很好地完成教学和教育中的任务”。因此，材料工艺学课程的教学应采用多元化方法，在教学过程中不断更新讲课内容，补充新材料和新工艺，将材料科学最前言的研究进展介绍给学生，提高他们的学习兴趣，提升课程的教学效果。那么，什么是多元化教学呢？它是指多个主体、多个元素、多种途径、多种媒体参与下的一种综合性教学方法。多元化教学法有利于传授新的材料工艺学知识，有利于培养学生自觉学习和自觉思考问题的能力，有利于培养他们发现问题和解决问题的能力，使他们成为创新型人才。多元化教学法可以让材料工艺学课程变成一个活动的舞台，让刻板、抽象的语言讲授变得生动、形象，让学生更加容易理解材料加工工艺流程和基础理论，使教与学融为一体。笔者根据自己的教学实践，初步探索了材料工艺学课程的多元化教学方式。

三、材料工艺学多元化教学的路径

（一）教学模式多元化

在以往教学中，通常将教师看作课堂的主体，教学工作以讲解为主，难以调动学生的学习兴趣，不能有效发挥学生的学习主动性。然而，新时代教学资源相当丰富，包括课件、视频、音频、案例、图片等，采用高科技教学手段，支持多模式教学法，制作数字化教学资料，不断建立课件、案例、文献资料和多媒体素材等组成的资料库。多元化教学法通过联合采用情景式教学法、专题式教学法、演讲式教学法、互动式教学法等多种教学方法，图、文、声并茂，使枯燥、抽象的教学内容变得生动起来，有效地提高了教学效果。材料工艺学教学应该随着新材料和新工艺的发展，不断开拓创新，联合采用多种教学手段，包括多媒体教学、现场教学等，丰富材料工艺学的教学内容，在实践中不断优化教学模式。在教学中图文并茂地展现教学内容，增加学生的学习兴趣，不仅可以听课，还增添了“看课”的乐趣，如浮法玻璃和水泥的生产流程。另外，还要加强课堂交流，实现良好的互动，深入了解学生的想法，以便有的放矢，更好地向他们传授知识。通过教学模式的多元化，充分调动学生的学习主动性，潜移默化中收到事半功倍的效果。

（二）教学环节多元化

材料工艺学不仅材料工艺随着时间不断更新发展，而且与社会生产实践紧密联系，所以教学工作绝不能脱离实际和实践环节，为了更好地理解材料工艺学的基础理论，应增加一些实践环节，理论联系实际，让基础理论不再空洞无物。教师布置几个主题，让学生在课外查找、阅读材料工艺学相关文献资料，了解材料工艺学的发展前沿和最新进展，课堂上组织讨论，让学生直接参与教学，通过讨论将问题搞清楚，激发学生的学习潜能。通过理论学习环节、实践学习环节以及文献查阅环节，再进一步培養学生设计新材料工艺流程以及小论文写作等能力，教学环节的多元化有利于培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力。

（三）课程考核评价多元化

传统的课程考核多采用闭卷笔试方式，材料工艺学要求记忆的知识点太多，这种考试方式会在一定程度上影响学生的思维方式和学习积极性，不利于培养人才。通过构建多元化的考核评价体系，检验学生掌握知识的情况，达到考查学生综合素质的目的。多元化考核评价体系包括平时出勤、课题互动、实践能力、设计工艺流程能力、小论文写作能力等，将这些与期末考试相结合，考查学生掌握和运用知识的能力。通过考核评价多元化极大地调动了学生的学习热情，培养了他们理论联系实际、发现问题、解决问题的能力，培养了他们的创新思维。

多元化教学法可以更好地提高材料工艺学的课程教学效果，利用有限的教学课时，让学生了解、掌握材料工艺学的基础知识与前沿进展，做到理论联系实际，通过教学模式多元化、教学环节多元化以及课程考核评价多元化，全面提高学生材料工艺学的理论知识和创新能力，起到事半功倍的效果，培养出具有工程应用能力和材料工艺实践能力的创新型人才。

参考文献：

[1]谭俊华，彭军辉，朱开金.“无机材料工艺学”课堂教学改革实践[J].教育观察，2017，6（23）：93-94，105.

[2]左成钢，肖安国，周诗彪，等.《无机非金属材料工艺学》课程的研究性教学[J].广州化工，2014，42（4）：168-169，195.

[3]王丽，张新，郑晶静.案例教学在《材料加工工艺学》中的应用[J].广州化工，2014，42（19）：209-210，232.

[4]牛永盛，李红春，师进生，等.材料工艺学开放式实践教学与大学生创新能力培养[J].实验技术与管理，2017，34（12）：23-25.

[5]赵彩霞，邹国享，张洪文.基于混合教学法的《高分子材料成型工艺学》教学模式[J].高分子通报，2018（9）：68-71.

[6]方必军，杜庆柏，陈智慧，等.模块化教学在无机非金属材料工艺学课程中的应用[J].广州化工，2013，41（17）：216-218.

[7]李海，方必军，杜庆柏，等.任务驱动教学模式在材料工艺学课程中的教学实践[J].淮北师范大学学报（自然科学版），2014，35（1）：84-86.

[8]秦来顺，陈达，史宏声，等.小论文写作在《无机材料工艺学》教学中的实践[J].教育教学论坛，2012（9）：253-254.

◎编辑 马燕萍