工业设计专业材料与工艺课程教学改革探析

中国矿业大学建筑与设计学院 江苏徐州 221116

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》中强调：高校教育要以提高学生自主创新能力为核心，鼓励深入开展应用型研究和跨学科交叉综合研究，培养学生的实践能力。材料与工艺课程注重学生对工业产品材料属性与加工工艺知识的建立、材质的表达方法和实践能力的培养，是高等院校工业设计专业一门重要的专业基础课程，它具有理论性强、涉及面广、实践性强等特点，在工业设计专业的教学体系中占据着重要地位。一件好的产品是多个设计要素的有机组合[1]，但材料与工艺首当其冲，合适的材料选择、合理的成型工艺和创新的表面处理技术可以使产品锦上添花，材料与工艺课程教育责无旁贷。通过该课程的学习，进一步提高学生的实践和创新能力也显得尤为重要。

1 课程教学改革的意义

国内开设工业设计专业的院校，大都把材料与工艺课程作为重要的专业基础课进行讲授，由于各院校的背景存在差异，在课程教学方法、内容侧重点等方面存在着差异。南京林业大学、成都理工大学等院校已建立了设计材料与加工工艺的精品课程，从教学方法手段、内容组织等方面进行了探索，对于该课程的建设起了很好的推动作用。针对学生学习材料与工艺过于书面化的现状，高雪提出了基于校企合作的模式，充分利用企业的实习基地等实践教学资源，使学生从课程学习中，深入了解材料与工艺的重要性，提高实践动手能力[2]；梁惠萍将项目教学法引入设计材料工艺课程教学实践，分别从课程的教学目标、内容、模式等方面阐述了该课程实践性教学的思考，以探寻一种符合目前工业设计教育发展的实践教学方法[3]。这些教师在该课程的教学内容、教学方法、教学模式等方面进行了一些探索[4]，有许多值得学习和参考的方面。

通过广泛的调研了解到，目前国内材料与工艺课程教学存在的问题主要体现在以下几个方面：(1)教学内容与专业的前沿相脱轨，学生不能及时地了解新材料、新工艺的发展和应用；(2)课程教学方式过于单一，大多数以教师讲授知识点为主[5]，教学中的互动性不够，从而难以激发学习兴趣；(3)教学过程中缺乏针对性的实践活动，实践与理论相脱节，学生实际应用能力差，导致在毕业后参加实际的项目时不能很好将理论知识进行应用。因此，只有不断革新、紧跟时代的步伐，对材料与工艺课程进行全方位的变革，才能使学生适应新形势下社会对本专业学生的能力要求。

2 课程教学改革的方法

经过不断的探索和实践，在材料与工艺课程的教学方法、教学过程组织、教学实践等诸多方面取得了一定的经验，也逐渐积累了一些教学资源，对提高教学质量起到了一定的促进作用，可以从以下几个方面进行教学改进。

2.1 优化教学内容 设计教学主题

教学内容是学生学习课程的知识基础，授课内容不能仅限于一两本教材，要根据学时、学生的特点、学校及专业的特色等对教学内容进行合理的安排，并且要紧跟时代的要求，更新教学内容，完善课程体系，制订合理的教学计划。

2.1.1 更新授课内容 教学有侧重点

信息时代，材料与工艺的发展日新月异，工业设计专业的学生只有及时了解材料科学与新工艺的发展应用，才能更好地进行创新设计。在教学中，教师要及时收集课程相关的新信息，如CMF(Color-Material-Finishing)的内容与体系、快速成型技术、新材料和新工艺应用情况等，从而不断完善授课内容，激发学生的探索热情，并引导学生进行自主性的学习。材料与工艺课程涉及内容多，在有限的课时内，不可能面面俱到，因此课时安排要有侧重点，可通过课内外学习相结合的形式，充分调动学生的学习积极性。如，对于金属材料的学习，由于有金工实习的辅助，课堂的理论课时可以精简。典型金属材料特性的了解可以结合产品案例分析，通过设置讨论课题，让学生思考产品应用此材料的原因，从而加深学生对于金属材料特性的认识。高分子材料在产品中的应用越来越广泛，可以适当增加该部分的课时，并结合实践课题锻炼学生的动手能力。

2.1.2 结合知识点设计教学主题

为了调动学生学习的积极性，提高学习兴趣，使学生由被动听课变为主动参与，在教学中，采用互动的教学形式，根据知识点设计教学研讨主题。如，在塑料及加工技术的学习中，设计家居塑料产品材料与工艺研讨课题，让学生先收集塑料用品，查阅其材料和特性，然后小组讨论使用该材料的原因，分析产品的成型工艺和表面处理技术，并进行总结汇报；在学习材料与环境内容时，以绿色设计为主题，进行专题研讨和汇报的教学活动，使学生自主查阅资料、整理分析，并进行小组研讨，学生经过深层次的思考，可以加深对理论知识的理解，也能深入了解实物产品，为以后的设计积累知识和经验。

2.2 丰富教学方式和方法

随着信息技术的发展、教学设施的完善，大学课堂的教学方式和方法发生了巨大的变革。新的教学媒介和设施被引入课堂，丰富了课堂的教学形式。但如何增加学生的学习兴趣，提高教学质量，需要教师根据教学内容合理地安排、应用多种教学方式和方法，改变传统的以传授知识为主的教学方式，突出学生在教学中的中心地位。

2.2.1 新型教学手段与传统方式并用

在教学中，应根据教学内容合理地应用多种教学方式。传统的板书可以继续使用，通过板书展示教学主题和教学内容目录，让学生清楚地了解课堂的学习要点；重点的知识点也可以写在黑板上予以强调，加深印象。教师要充分利用学校的教学资源，使用多媒体教学手段和信息化教学资源，提高学生对教学内容的感性认识。展示教学内容的课件很重要，课件的内容要图文并茂，知识点结构清晰，理论与应用实例紧密结合。产品加工工艺是教学中的难点，例如金属的铸造工艺、塑料的注塑工艺等，教学中可以结合动画、动态图片、视频等资源帮助学生理解加工工艺的过程，从而使教学内容更加生动直观。为了提高教学质量，教学中还可以应用智慧教学工具，如“雨课堂”，通过“雨课堂”帮助学生进行课前预习、课中测试和课堂互动，可以很好地提升学生的学习效果。

2.2.2 采用互动式的教学方法

传统的以教师讲授为主、学生被动接受的“一言堂”的教学模式已不适应现在的课堂。手机对学生的影响不言而喻，要想抓住学生的注意力，课堂上教师要多采用互动的教学方法，让学生思考，学生才能听进去。材料与工艺课程教学中，可以采用多种互动的教学形式，例如简单易用的提问，小组讨论+展示汇报，实物或教具展示+讨论，专业人士作专题讲座+讨论等。在回顾知识点或强化重点时可应用提问的形式，为避免直接点名的尴尬，可应用“雨课堂”的随机点名；在进行专题研讨时，可应用小组讨论+展示汇报的互动形式；进行产品的材质和工艺分析时，可以应用实物或教具+讨论的形式进行互动；在进行企业材质思维训练或CMF规划呈现时，可邀请企业专家进行讲座，学生进行提问和讨论。教师讲课过程中，应用讲授与不同互动相结合的方式，可以较好地调动学生学习的积极性，提高课程学习效果。

2.3 加强实践教学环节 理论联系实际

设计师要设计出优秀的产品，必须具备丰富的材料和工艺知识，不断地通过实践积累应用材料的经验，从而更好地进行创新设计。材料与工艺是一门实践性强的课程，教学中结合实践练习才能帮助学生巩固课堂的理论知识，掌握材料的特性，学会正确地选择材料和加工方式。

经过探索和实践，在课程教学中加强了实践教学环节，除了金工实习，课程设置12课时的实验课，根据知识点设计3个实验课题，锻炼学生的实践技能和创新能力。课程主要实践教学活动体现在以下几个方面。

2.3.1 带领学生实地调研考察

学生在校园环境中，接触到的产品种类比较单一，由于没有明确的认知目标，熟悉的产品也说不清楚具体的材料。为了获得较好的实践效果，考察活动进行前，把考察任务书发给学生，让学生明确考察目标，做好充分的准备；考察过程中，教师为学生讲解演示观察收集资料的方法，并与相关人员进行交流；考察结束后，学生对于资料的整理分析非常重要，例如带领学生实地调研考察，学生以团队的形式完成考察，之后图文并茂地整理资料，对考察的产品进行五感语义分析，应用手绘的形式进行产品的材质表达，并进行材料、工艺的标注，学生还要应用思维导图对调研考察的过程进行总结反思。通过完整的实践活动，让学生更好地认识材料，了解材料的性能、应用、发展趋势等，掌握材质的表达方法和材质感觉特性的评价方法。

2.3.2 参观木工坊 进行木制品设计制作

依托学院的木工坊实验设备，如台锯、带锯、平压刨组合机、车床、开榫机、手工锯等开展木制品设计制作实验。实验前，教师带领学生参观木工坊，了解木质产品的加工流程和常用的木质加工设备的操作方式；通过查阅资料和木工师傅的讲解，了解常用的木质材料的种类和特性。学生根据设计主题构思设计方案，绘制零件图和装配图，并提前购买好材料，做好实验前的准备。然后利用木工坊的加工设备，在教师的指导下进行木产品的加工制作和装配，并对木产品进行一定的表面处理。通过该实践课题，学生基本了解了常用木质材料的特性和市场行情，掌握了木产品常用的加工方法、连接方法和表面处理方法。

2.3.3 辅助金工实习活动

金工实习不是材料与工艺课程的教学内容，但属于专业教学系统中的辅助实践环节，可以使学生们对金属材料的性能和加工工艺有感性认识。学生到校办工厂参加金工实习，实习时间与课程时间同步，通过实习使学生了解常见的金属加工设备及加工方法，动手进行车、铣、钳、钻、刨、磨、焊接、铸造、数控等工艺实习，并利用几种加工工艺制作一件成品。通过金工实习，加深学生对金属材料的特性和加工工艺的理解，一定程度上提高了学生的学习兴趣，提升了学习效果。

2.4 建立数字化的课程教学资源

课程的学时有限，一门课程的学习不能局限于课堂的学习时间，借助丰富的网络资源，学生可以利用课外的时间进行课程内容学习、复习及交流讨论。目前，针对工业设计专业的材料与工艺课程的网络资源还不丰富，前期可以梳理课程的知识点，以文字、图片、动态图片、视频相结合的方式展示课程的教学内容。同时广泛收集国内外关于材料和工艺的新应用、设计案例、CMF资讯、国内外设计大赛的相关资料，建设立体化的网络平台。通过不断积累，逐步拍摄教学视频，完善教学资源，从而满足多种形式的学习需求。

3 结语

工业设计是交叉应用型学科，应根据社会的发展对人才的能力需求制订合理的课程教学大纲。教学内容应紧跟时代步伐，结合知识点有针对性地设计教学主题，引导学生进行深层次的思考，从而加深对知识点的理解；教学方式和方法要灵活多变，根据教学内容进行合理的设置，将讲授与不同的互动形式相结合，调动学生学习的积极性，提高课程学习效果；实践教学环节需要加强，可根据大纲中的重要知识点设置专项或综合性的实践活动，以锻炼学生的实践和创新能力；通过建立数字化的课程教学资源可满足学生不同形式的学习需求。工业设计专业的材料与工艺课程教学改革的探索，对促进我国工业设计专业发展、教学体系的完善及专业教学质量的提高，具有重要的理论与实践意义。