信息化背景下传统课程教学革新探索——以机械工程材料课程为例

李加强 朱刚贤

（苏州大学机电工程学院，江苏 苏州215031）

0 引言

知识的转型、学习方式的改变、教学媒体的变迁以及新型开放课程的崛起，鞭策着教育理念的更新和教学方式的变革[1]。大学的发展从1088年意大利的博罗尼亚大学设立开始，至今已经有了近千年的历史[2]。信息化背景下的高等教育正在发生着深刻的变化，呈现出教育资源数字化、线上教学常态化、信息获取碎片化的发展态势，给教育、教学造就了前所未有的挑战和机遇。当前形势下，应当主动适应信息化快速发展的需求，开创与之同步的教育理念，培养新时代、新背景下的综合型人才。

加快培养能够解决“卡脖子”问题的创新型人才是习近平总书记对高等学校提出的最基本的要求，也是实现民族伟大复兴的重要支撑[3]。机械工程材料是高等院校机械类专业的基础课程。主要学习目标是掌握机械设计、制造过程中常用材料的种类、选择和优化[4]，以工程材料成分、结构、组织、性能之间的关系及变化规律为主线[5]。该课程是连接材料科学与机械制造两个学科的重要纽带，能够培养学生在认知常用工程材料的基础上，合理选用材料、优化结构的能力。

众所周知，一代材料、一代装备。对材料的认识、研制、发展和使用材料的能力是人类社会进步最基础、最原始、最本质的驱动力[6]。机械类专业的学生在前导课程的学习中，对材料的基本概念了解较少，基础薄弱。因本课程教授的主要难点在于内容繁杂，术语、概念抽象，容易使学生在理论学习的过程中出现兴趣缺乏、获得感低，课堂气氛不活跃等问题。另外，信息化的高速发展给传统基础课程（如机械工程材料）的教育教学带来了新的挑战和机遇，亟待对教育理念和教学方式进行更新。

1 课程内容的更新

传统机械工程材料课程的总体目标主要包括[7，8]：一是熟悉常用工程材料种类、性质、结构及优化方法，了解常用材料的成分、组织、性能之间的关系；二是掌握常用工程材料的加工、成形方法及工艺流程，初步具备选择材料和相应加工方法的能力。三是清楚机械制造工程相关的新材料、新技术及新工艺，奠定后续学习、科研及其他相关课程的基础。

然而，现行课程教材内容相对老旧，内容形式已不能适应先进新型材料的更新换代和技术手段的升级。因此，针对课程内容应该革故鼎新，重视新技术、新工艺、新材料的介绍和引入，同时，结合实时国际形势发展，展开潜在的新材料和新技术的应用的讨论，提高学生的主人翁品格，培养现代大学生的社会责任感和归属感。

作者认为，应当在教授教材中基础知识内容外，增加学术前沿文献的讨论环节。引导学生检索文献，讨论当前热点工程材料报道、学术论文的应用前景和对传统工程材料的影响。启发发散性思维，拓展工程实践中新材料的选择和优化。此外，将新兴制造技术应用于传统课程教学，设计制造典型零件。例如，苏州大学的朱刚贤和王丽芳[9]已经将3D打印技术成功应用于液压与气动传动课程实践教学中，并得到了很好的效果。

2 教学方式的变革

实践教学是确保工程材料课程教学质量的重要保障，能够有效连接理论知识和实际生产的桥梁。目前，机械工程材料课程普遍缺少甚至缺失实践教学环节，未将专业特点与实践内容相结合，致使机械工程课程教学质量大打折扣。鉴于高校平台差异，实践条件不足的问题。教师应当充分利用信息化技术手段制作、发布、检索与学生专业特点紧密相关的实践教学资料，如视频、前沿文献资料等。让晦涩难懂、抽象的材料相关的概念可视化、物象化，改善教学效果，提高教育质量。

探索性地将伯恩斯坦教学关系理论应用于机械工程材料课程教学中。伯恩斯坦的“分类—架构”教学关系理论从知识和权力两个维度探索教学活动的实质性问题[10]。就知识边界分类而言，在布置作业时融合材料科学基础、金属学与热处理、现代材料加工、特种加工等课程的内容；课堂讨论或完成作业时鼓励从不同的学科角度综合考虑问题；引导学生将机械工程材料所学的知识与当前重大工程、重大项目联系起来；启发学生将课程中的观点与先前的经验和知识相结合。另一方面，针对师生权力分配架构，在教学过程中给予学生一定的学习自主度；课堂上鼓励学生主动提问和参与自由讨论；允许学生在课堂上对教师的观点提出不同的看法。

3 教学评价的创新

考核的目的一方面是评估学生知识的获取效果，另一方面可以揭露教学的薄弱点，在教学环节中起着导向性的作用[11]。对教学过程进行评价，有利于提升教学质量，保证人才培养效果。传统的教学评价主要是针对学生的考核，以考勤、作业和考试为主要手段。由于缺乏明确的评价规则和量化指标，因此，受教师主观因素影响较大，不能很全面、客观地反映学生的真实学习效果。

基于成果导向教育（OBE）理念，建立新型评价方式，分为闭卷考试和实践分析两部分。闭卷内容主要包括基础知识点和拓展性前言知识；实践分析包括典型零件选材设计说明书撰写或设计。这种考核评价方式是以工程实际问题来考核学生的综合能力，为开放的试题，有助于充分考查学生应用理论知识的能力、设计创新的能力以及解决复杂工程问题的能力。

4 结语

通过对教学内容更新，追踪前沿热点，延伸了传统课程的知识界限。通过教学方式的变革和教学评价的创新，解决了传统课程中知识传递效率低、教学质量差的问题，能有效提升教学水平。充分利用信息化技术手段，有望治愈机械工程材料等传统课程的痼疾，必将加快实现高素质创新型人才的培养变革。