信息化背景下傳統(tǒng)課程教學(xué)革新探索
——以機(jī)械工程材料課程為例

李加強(qiáng) 朱剛賢

（蘇州大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，江蘇 蘇州215031）

0 引言

知識(shí)的轉(zhuǎn)型、學(xué)習(xí)方式的改變、教學(xué)媒體的變遷以及新型開放課程的崛起，鞭策著教育理念的更新和教學(xué)方式的變革[1]。大學(xué)的發(fā)展從1088年意大利的博羅尼亞大學(xué)設(shè)立開始，至今已經(jīng)有了近千年的歷史[2]。信息化背景下的高等教育正在發(fā)生著深刻的變化，呈現(xiàn)出教育資源數(shù)字化、線上教學(xué)常態(tài)化、信息獲取碎片化的發(fā)展態(tài)勢(shì)，給教育、教學(xué)造就了前所未有的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。當(dāng)前形勢(shì)下，應(yīng)當(dāng)主動(dòng)適應(yīng)信息化快速發(fā)展的需求，開創(chuàng)與之同步的教育理念，培養(yǎng)新時(shí)代、新背景下的綜合型人才。

加快培養(yǎng)能夠解決“卡脖子”問題的創(chuàng)新型人才是習(xí)近平總書記對(duì)高等學(xué)校提出的最基本的要求，也是實(shí)現(xiàn)民族偉大復(fù)興的重要支撐[3]。機(jī)械工程材料是高等院校機(jī)械類專業(yè)的基礎(chǔ)課程。主要學(xué)習(xí)目標(biāo)是掌握機(jī)械設(shè)計(jì)、制造過程中常用材料的種類、選擇和優(yōu)化[4]，以工程材料成分、結(jié)構(gòu)、組織、性能之間的關(guān)系及變化規(guī)律為主線[5]。該課程是連接材料科學(xué)與機(jī)械制造兩個(gè)學(xué)科的重要紐帶，能夠培養(yǎng)學(xué)生在認(rèn)知常用工程材料的基礎(chǔ)上，合理選用材料、優(yōu)化結(jié)構(gòu)的能力。

眾所周知，一代材料、一代裝備。對(duì)材料的認(rèn)識(shí)、研制、發(fā)展和使用材料的能力是人類社會(huì)進(jìn)步最基礎(chǔ)、最原始、最本質(zhì)的驅(qū)動(dòng)力[6]。機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生在前導(dǎo)課程的學(xué)習(xí)中，對(duì)材料的基本概念了解較少，基礎(chǔ)薄弱。因本課程教授的主要難點(diǎn)在于內(nèi)容繁雜，術(shù)語(yǔ)、概念抽象，容易使學(xué)生在理論學(xué)習(xí)的過程中出現(xiàn)興趣缺乏、獲得感低，課堂氣氛不活躍等問題。另外，信息化的高速發(fā)展給傳統(tǒng)基礎(chǔ)課程（如機(jī)械工程材料）的教育教學(xué)帶來了新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，亟待對(duì)教育理念和教學(xué)方式進(jìn)行更新。

1 課程內(nèi)容的更新

傳統(tǒng)機(jī)械工程材料課程的總體目標(biāo)主要包括[7，8]：一是熟悉常用工程材料種類、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)及優(yōu)化方法，了解常用材料的成分、組織、性能之間的關(guān)系；二是掌握常用工程材料的加工、成形方法及工藝流程，初步具備選擇材料和相應(yīng)加工方法的能力。三是清楚機(jī)械制造工程相關(guān)的新材料、新技術(shù)及新工藝，奠定后續(xù)學(xué)習(xí)、科研及其他相關(guān)課程的基礎(chǔ)。

然而，現(xiàn)行課程教材內(nèi)容相對(duì)老舊，內(nèi)容形式已不能適應(yīng)先進(jìn)新型材料的更新?lián)Q代和技術(shù)手段的升級(jí)。因此，針對(duì)課程內(nèi)容應(yīng)該革故鼎新，重視新技術(shù)、新工藝、新材料的介紹和引入，同時(shí)，結(jié)合實(shí)時(shí)國(guó)際形勢(shì)發(fā)展，展開潛在的新材料和新技術(shù)的應(yīng)用的討論，提高學(xué)生的主人翁品格，培養(yǎng)現(xiàn)代大學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和歸屬感。

作者認(rèn)為，應(yīng)當(dāng)在教授教材中基礎(chǔ)知識(shí)內(nèi)容外，增加學(xué)術(shù)前沿文獻(xiàn)的討論環(huán)節(jié)。引導(dǎo)學(xué)生檢索文獻(xiàn)，討論當(dāng)前熱點(diǎn)工程材料報(bào)道、學(xué)術(shù)論文的應(yīng)用前景和對(duì)傳統(tǒng)工程材料的影響。啟發(fā)發(fā)散性思維，拓展工程實(shí)踐中新材料的選擇和優(yōu)化。此外，將新興制造技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)課程教學(xué)，設(shè)計(jì)制造典型零件。例如，蘇州大學(xué)的朱剛賢和王麗芳[9]已經(jīng)將3D打印技術(shù)成功應(yīng)用于液壓與氣動(dòng)傳動(dòng)課程實(shí)踐教學(xué)中，并得到了很好的效果。

2 教學(xué)方式的變革

實(shí)踐教學(xué)是確保工程材料課程教學(xué)質(zhì)量的重要保障，能夠有效連接理論知識(shí)和實(shí)際生產(chǎn)的橋梁。目前，機(jī)械工程材料課程普遍缺少甚至缺失實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，未將專業(yè)特點(diǎn)與實(shí)踐內(nèi)容相結(jié)合，致使機(jī)械工程課程教學(xué)質(zhì)量大打折扣。鑒于高校平臺(tái)差異，實(shí)踐條件不足的問題。教師應(yīng)當(dāng)充分利用信息化技術(shù)手段制作、發(fā)布、檢索與學(xué)生專業(yè)特點(diǎn)緊密相關(guān)的實(shí)踐教學(xué)資料，如視頻、前沿文獻(xiàn)資料等。讓晦澀難懂、抽象的材料相關(guān)的概念可視化、物象化，改善教學(xué)效果，提高教育質(zhì)量。

探索性地將伯恩斯坦教學(xué)關(guān)系理論應(yīng)用于機(jī)械工程材料課程教學(xué)中。伯恩斯坦的“分類—架構(gòu)”教學(xué)關(guān)系理論從知識(shí)和權(quán)力兩個(gè)維度探索教學(xué)活動(dòng)的實(shí)質(zhì)性問題[10]。就知識(shí)邊界分類而言，在布置作業(yè)時(shí)融合材料科學(xué)基礎(chǔ)、金屬學(xué)與熱處理、現(xiàn)代材料加工、特種加工等課程的內(nèi)容；課堂討論或完成作業(yè)時(shí)鼓勵(lì)從不同的學(xué)科角度綜合考慮問題；引導(dǎo)學(xué)生將機(jī)械工程材料所學(xué)的知識(shí)與當(dāng)前重大工程、重大項(xiàng)目聯(lián)系起來；啟發(fā)學(xué)生將課程中的觀點(diǎn)與先前的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)相結(jié)合。另一方面，針對(duì)師生權(quán)力分配架構(gòu)，在教學(xué)過程中給予學(xué)生一定的學(xué)習(xí)自主度；課堂上鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)提問和參與自由討論；允許學(xué)生在課堂上對(duì)教師的觀點(diǎn)提出不同的看法。

3 教學(xué)評(píng)價(jià)的創(chuàng)新

考核的目的一方面是評(píng)估學(xué)生知識(shí)的獲取效果，另一方面可以揭露教學(xué)的薄弱點(diǎn)，在教學(xué)環(huán)節(jié)中起著導(dǎo)向性的作用[11]。對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行評(píng)價(jià)，有利于提升教學(xué)質(zhì)量，保證人才培養(yǎng)效果。傳統(tǒng)的教學(xué)評(píng)價(jià)主要是針對(duì)學(xué)生的考核，以考勤、作業(yè)和考試為主要手段。由于缺乏明確的評(píng)價(jià)規(guī)則和量化指標(biāo)，因此，受教師主觀因素影響較大，不能很全面、客觀地反映學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)效果。

基于成果導(dǎo)向教育（OBE）理念，建立新型評(píng)價(jià)方式，分為閉卷考試和實(shí)踐分析兩部分。閉卷內(nèi)容主要包括基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)和拓展性前言知識(shí)；實(shí)踐分析包括典型零件選材設(shè)計(jì)說明書撰寫或設(shè)計(jì)。這種考核評(píng)價(jià)方式是以工程實(shí)際問題來考核學(xué)生的綜合能力，為開放的試題，有助于充分考查學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)的能力、設(shè)計(jì)創(chuàng)新的能力以及解決復(fù)雜工程問題的能力。

4 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)教學(xué)內(nèi)容更新，追蹤前沿?zé)狳c(diǎn)，延伸了傳統(tǒng)課程的知識(shí)界限。通過教學(xué)方式的變革和教學(xué)評(píng)價(jià)的創(chuàng)新，解決了傳統(tǒng)課程中知識(shí)傳遞效率低、教學(xué)質(zhì)量差的問題，能有效提升教學(xué)水平。充分利用信息化技術(shù)手段，有望治愈機(jī)械工程材料等傳統(tǒng)課程的痼疾，必將加快實(shí)現(xiàn)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)變革。