材料加工新技术课程建设与教学改革

王成铎　赵红亮　杜学山　孙玉福　李海梅

【摘要】本文介绍了郑州大学材料科学与工程专业的研究生核心课程材料加工新技术的建设与教学改革做法。针对该专业课的特点，围绕培养学生具有材料及其制品设计、生产和研究的科学素质及跨文化沟通能力，在课程体系、教学方法及双语教学等方面进行了有益的改革与探索。

【关键词】材料加工新技术 课程体系 教学方法 双语教学

【基金项目】郑州大学研究生核心学位课程建设项目，项目编号：YJSXWKC201502。

【中图分类号】G420，G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）02-0023-02

一、引言

材料加工新技术课程是郑州大学材料科学与工程专业的研究生核心学位课程，内容包括金属、高分子、无机非金属材料的成型加工理论、工艺及技术进展，目的是使学生了解影响材料性能的物理化学因素，掌握材料加工和制备的设备、方法、原理以及工艺过程。以网络化、多媒体化为代表的现代信息技术，改变了人们对知识的获取方式，这使得传统的教学模式与方法面临新的挑战[1]。另外，经济的全球化和教育的国际化使培养具有跨文化合作意识与沟通能力的国际化人才成为我国学生教育的当务之急[2]。为此，我们在郑州大学研究生核心学位课程建设项目资助下从课程体系、教学方法、双语教学等方面进行了有益的探索。

二、课程体系建设

材料的制备与加工，与材料的成分和结构、材料的性质一起，构成决定材料使用性能的最基本的三大要素[3]。因此，材料加工新技术的教学内容应该紧紧围绕“材料-加工技术-制品性能”这条主线来展开，重点使学生了解和掌握材料、加工工艺、制品性能三者之间的关系，即材料如何通过加工技术制成具有一定性能的制品，相同的材料用不同的加工工艺所得制品的性能为何不同，制品的性能与材料本身的性质有何关系等，使学生认识到材料的成分和组织结构等对加工性能和使用性能都产生不可忽略的影响；加工工艺、工艺条件及加工设备都会影响材料的组织结构，进而影响材料的性能和应用。课程建设既要注重“强化基础”，还要注意“紧抓创新”，突出加工新技术新工艺对材料制品性能及成本的重要影响。为此，我们在原有课程体系的基础上，结合现代教育特点，对课程知识体系进行优化，具体包括：

1.拓展专业知识。

在课程体系中融入“计算机控制技术”、“生态环境材料学”、“材料结构与性能”等相关课程知识，组成新的课程基础平台，突出新课程体系的基础性和系统性。

2.增加新技术新方法课程内容。

在原有课程内容的基础上，新增连续挤压与连续铸挤、复合铸造、金属等温成形、先进连接技术等内容，拓展现代材料加工的新技术、新工艺；并将材料加工的最新技术成果引入到教学内容中，保持课程中材料加工技术与方法的新颖性与前沿性。

三、教学方法改革

教学方法是影响教学目标是否能够实现的关键[4]。材料加工新技术课程的许多内容涉及设备结构和操作过程，要求有一定的实际感性认识，如果只以课堂板书讲授的方式教学，学生较难理解。材料制品的性能既与材料本身性质有关，又很大程度上受加工过程的影响，这涉及诸多基础理论与生产实际。如何在教学过程中，将基础理论与生产实际结合，使学生在学习过程中真正掌握专业知识，是本课程教学的一个难点。另外，材料加工新技术课程所涉及的内容较多，在有限的时间里很难把某一技术方法深入全面的讲解，如何让学生深入了解与自己研究相关的内容，是本课程面临的另一个问题。

针对上述问题，本课程以多媒体课堂讲授为主与观看录像辅助相结合的教学方法，采用启发式和讨论式等教学手段，结合课外学生文献检索和学习报告等形式，使学生的学习效果明显提高。

1.多媒体课件的制作

针对材料加工新技术的课程特点，我们按新的教学内容制作了电子课件，并不断对其进行修改，增加了许多实物照片和动画，并对一些相对成熟的材料加工新技术的加工过程录像，在课堂中进行播放讲解，实现了课程教学的多媒体化、可视化，形成了立体化教学模式。多媒体教学的内容直观、形象，信息量大，不但可以使学生对材料加工工艺有实际的感性认识，提高学生的兴趣和注意力，而且可以延伸课堂内容，使学生真切的感受到基础理论来源于生产实践，同时又对生产实践有明确的指导意义，认识到知识的价值和意义，从而自觉主动掌握知识，为学生从事科学研究和实际工艺技术的开发奠定了良好的基础。

2.启发式和讨论式教学

启发式教学可以把观察到的感性知识提高到理性认识[5]，但启发式教学必须建立在学生具有一定知识的基础上进行，因此，教师要充分发挥主导作用，根据学生已经掌握的和需要掌握的知识，有线索、有重点地进行启发式的讲授。例如对“快速凝固技术”进行启发式授课的线索是：在非平衡凝固理论指导下，着重讲授快速冷却对凝固组织的影响，快速凝固组织有什么特点，在此前提下，着重启发学生思考速凝固组织与平衡凝固组织的异同，引导学生运用已掌握的材料科学基础分析速凝固组织对材料的性能有什么影响。接下来重点讲授实现快速凝固的条件和目前较为成熟的快速凝固方法，在此基础上，着重启发学生思考比较各种快速凝固技术的优缺点以及它们可能的改进方案，最后落实到速凝固技术的实际应用。通过这一过程，学生可以将基础理论与实际技术很好的结合起来，并充分理解“材料-加工技术-制品性能”的主题思想，即材料及制品的性能不仅与材料本身性质有关，而且与加工工艺过程及其条件有很大关系。

课堂讨论是激发学生独立思考和创新意识，提高分析和解决实际问题能力最活跃和生动的环节[5]。在讨论中要注意因材施教地启发引导，既要注意培养学习尖子作为发言骨干，又要引导学习较困难的学生一道参加讨论，对学习较被动的学生也要随时提问，以调动各方面的积极性。最后，做出总结性讲解，对新见解及正确观点予以褒扬。在这种和谐宽松的课堂教学氛围中学生由被动变主动，教学过程热烈生动，所学知识印象深刻。

3.课外文献检索和学习报告

为使启发式和讨论式教学能顺利进行，学生学习成绩考核方式也作了相应的调整，让课外文献检索和学习报告成为学生学习成绩的重要组成部分。学习报告题目采用推荐与自选相结合的方式，针对某一具体的新技术阐述其最新进展，要求引用外文文献不少于30篇，其中百分之八十为近两年的新文献，引导学生主动查阅更新知识，有效防止学生照搬抄袭。报告题目确定后，一星期后上交，在此期间学生有什么问题可以找老师讨论。通过这种方式，不但可以使启发式和讨论式教学能顺利进行，而且进一步让学生深入了解与自己研究相关的内容，使材料加工新技术成为引导学生进入科研工作的有效途径。

四、完善双语教学

如何使学生通过对材料加工新技术课程的学习，熟悉并掌握与材料加工基础理论和工艺技术密切相关的英语专业词汇和文体表达，提高学生在材料及其制品设计、生产和研究的跨文化沟通能力，是我们关注的另一个重点。尽管学生经过大学的学习，而且大部分学生都通过英语四、六级考试。但学生的英语水平仍存在较大的差异，大部分学生的专业英语词汇掌握较少。如何让不同英语水平的学生都能从课堂上有所收获是双语教学面临的一个问题。在双语教学过程中，用中文讲授一节课的内容，用双语讲授则可能需要两节课的时间。如何在相同时间内，让学生应掌握的专业知识不减少是双语教学面临的另一个问题。为此，笔者在每次上课前一天将电子课件发到学生邮箱里，供学生查阅，使学生尤其是专业词汇掌握较少的同学做好预习工作，在课堂上仅对理解有误的单词以及重点专业术语进行更正和解释，提高效率。授课遵循循序渐进的原则，节奏由慢到快。教学过程不拘泥于汉语、英语所占的比例，但在教学起始阶段，采用中文讲授为主的方法，尤其是重点和难点用中文讲解，避免影响重要内容的学习，随着学生适应能力及英语水平的不断提高，逐步提高英语讲授的比重，最后过渡到英文教学为主。总之，在学生刚接触到双语教学时，避免英语的难度过大，保持学生对双语教学的兴趣，使双语教学形成良性循环。

五、结束语

随着材料加工技术和现代信息技术的发展，只有不断紧跟时代的步伐，完善与优化教学内容，改进教学方法，才能达到材料科学与工程专业高级专门人才的培养目标。为此，本课程在课程体系和教学方法上作了较大的改进，同时加强了双语教学，以提高学生的跨文化合作意识与沟通能力。当然，改革不可能一蹴而就，我们会不断对材料加工新技术的教学内容和方法进行探索，提出更加有效的实施方案。

参考文献：

[1]陈建.对信息技术与物理课程整合的认识[J]. 教育科学，2002，（09）：48-50.

[2]吕良环.双语教学探析[J]. 全球教育展望，2001，（04）：66-72.

[3]谢建新等编.材料加工新技术与新工艺[M]. 北京：冶金工业出版社，2004.

[4]李宝铭，张星，郑玉婴. 高分子材料成型与加工课程建设初探[J]. 化工高等教育，2011，113 （3）：39-42.

[5]许天增.启发式、讨论式教学的初步探索[N]. 中国教育报，2010-10-25（005）.

通讯作者：

赵红亮，教授。