通識教育課程《制造之用》的教學設計與實踐

王中任 劉海生

摘 要：根據地方本科院校的辦學定位和應用型專業人才培養目標規格，確立了《制造之用》課程的理念和目標。以教學內容改革和教材編寫為先導，促進了教學方法和學業評價方式的改革，提高了非機械類專業學生的學習興趣，實現了應用型人才培養質量的提升。

關鍵詞：通識教育 教學設計 制造之用

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）03（b）-0055-02

人的全面發展是人類的永恒追求，而教育是實現人的全面發展的根本途徑。通識教育作為大學教育的重要一部分，是對高等教育專門化、功利化導致的人的片面發展的一種矯正和超越，是高等教育本質和大學使命的回歸[1]。

1998年，“博耶報告”的發表在美國引起了巨大的反響。美國研究型大學紛紛將通識教育作為本科生的基礎學術訓練，明確其基礎和核心地位，融入整個大學的人才培養體系之中[2]。近年來，國內高校也都將通識教育課程納入各專業人才培養方案，但存在著不少認識誤區和實踐的偏差。針對理工科學生的文學、歷史、哲學、藝術等人文社科方面的教育均有所加強，而對文科生的自然科學教育，以及對于非工科學生的工程科學和技術教育，重視不夠，成效不多。作為以培養應用型人才為目標的地方本科院校，工程科學與技術方面的通識教育選修課程的建設與改革，需要在實用性、通俗性和適應性方面下工夫，理論與實際相結合，第一課程和第二課程互相支撐，激發學生的學習興趣，降低學生的學習難度，可以提升學生的就業競爭力和長遠發展力。

我?！吨圃熘谩氛n程經過多年的探索和實踐，受到了全校眾多非機械類專業學生的喜愛和支持，每學期選修學生在120人左右，其中人文學科選修學生比例超過50%，學生對課程的實用性和趣味性給予了充分肯定。同時，學生的學習熱情和肯定，也推動了課程的教材建設和課程教學改革。

1 教學目標分析

1.1 課程理念

理論結合實際，既普及制造知識，又培養學生工程素養和實踐創新能力。

1.2 課程總目標

通過本課程的學習，使學生掌握常見制造方法的用途，了解各種制造方法所采用的工程原材料、生產設備、加工原理及加工過程。通過各種交流互動啟發思維，通過課外實踐增長能力，最終培養學生的工程素養和創新創業能力。

1.3 課程分類目標

（1）知識與能力目標。

①掌握塑料、橡膠等有機高分子材料的加工成型方法和用途。

②掌握玻璃、陶瓷等無機材料的加工成型方法和用途。

③掌握常見金屬材料種類、熱處理方法和用途。

④掌握鑄造、鍛造、焊接等熱加工方法和用途。

⑤掌握沖壓、擠壓、拉拔等冷加工方法和用途。

⑥掌握切削加工和數控加工方法及其用途。

⑦了解3D打印、制造自動化技術的進展和用途。

⑧能夠初步辨認生活中各種制品的材料種類，推斷其加工成形方法，學會運用所學制造知識來解決其未來工作和專業領域中的技術問題的能力。

（2）過程與方法目標。

通過本課程的第一課堂（課堂講授、啟發式討論課）和第二課堂（參觀制造現場、科技競賽）等環節，使學生掌握各種材料的加工成型方法和應用，學會運用所學理論知識進行實踐與創新的能力。

（3）情感態度與價值觀目標。

中國已經是世界制造大國，中國制造的文化普及卻很不夠。無論一名學生學的是什么專業，將來從事什么工作，都要懂一些制造。學習本課程，就是要讓更多的非機械類專業學生了解制造，熱愛制造，以便將來為建設“制造強國”貢獻力量。要讓更多學生明白，獲得在世界制造業中的優勢地位，對于實現“中國夢”多么重要。

2 教學內容和教學方法

2.1 教學內容

基于以上教學理念和目標，筆者組織編寫了《制造之用》教材[3]。內容共分18章，包括：緒論、塑料及其加工成型、橡膠及其加工成型、玻璃及其加工成型、陶瓷及其加工成型、金屬材料與熱處理、鍛造成形、鑄造成形、板料沖壓成形、擠壓與拉拔、焊接、粉末冶金、金屬切削加工、數控技術、特種加工技術、3D打印技術、現代制造裝備與自動化、汽車制造。全書以汽車及其零部件制造為線索，緒論即以汽車制造概述開始，最后一章以汽車制造工藝進行總結，形成一個整體。

對于每一章而言，教學內容的重點在于各種制造方法的用途、各種材料及制造技術的發展過程。以“塑料及其加工成型”這一章而言，知識要點的設計為三個部分：塑料材料；塑料擠出成型；塑料注射成型。在第一部分“塑料材料”，首先介紹了塑料在生活的廣泛應用，然后，從塑料時代的開始（酚醛樹脂的出現為標志），到塑料時代的里程碑（尼龍的出現），再到無論時代的大發展（聚乙烯和聚丙烯的出現）。通過介紹貝克蘭、卡羅瑟斯、齊格勒等人的發明創造，啟發學生從科學研究到商業生產的一般規律，即：與技術相比，科學要走在前面；與生產相比，技術要走在前面沒有科學研究，沒有技術成果，新產品的開發是不可能的。同時，要實現新材料的商業化生產應用，需要兩個條件：一是要解決廉價的原料來源；二是要解決生產工藝和設備。酚醛塑料、尼龍的廣泛應用都是如此。實際上，很多畢業生的創業，未必是從事本專業的工作。只要懂得這些產品商業化的規律，對學生未來成功創業也大有好處。在介紹了塑料材料發展的歷程之后，簡要地歸納了塑料的分類和成型特性。在第二部分“塑料擠出成型”，首先介紹通過擠出成型的各種塑料制品，然后簡要介紹基礎設備和擠出機的工作過程。在第三部分“塑料注射成型”，首先介紹注射成型的用途，然后介紹注射機和注射成型工藝過程。

2.2 教學方法

課程教學部分，采用“HWW分析法”[4]，從“怎么辦（How）”向“為什么（Why）”和“是什么（What）”倒推講解，每次課的教學以“該制造方法在生活中有什么用這個問題”入手，然后介紹為什么有用，揭示其發展歷史和生產流程，最后再介紹制造的概念，讓學生了解有關理論。這樣不但降低了學生學習的難度，而且從一開始就激發了學習興趣。以“橡膠及其加工成型”為例，首先，介紹生活和生產中各種橡膠用品的用途，然后介紹橡膠的發展歷史、分類和配方，以及塑煉、混煉、壓延和壓出等生產工藝，通過輪胎的生產加工，讓學生了解典型橡膠制品的完整生產過程，穿插講解這些橡膠加工工藝方法的概念和其中包含的科學原理。課堂教學的講解注重深入淺出，通過講故事、講生活，來普及制造文化。課堂教學中，既力求避免理論公式的推導，也避免制造工藝的過多介紹。要提高教學效果，提升學習興趣，通識教育課程的教學方法上，要引導學生參與課堂討論，每次課拿出至少20分鐘時間來討論一些問題。在問題的設計上，也要貼近生活，不可過難或過于直接。比如：在第2章塑料及加工成型中，設計了如下問題：

（1）試著分辨你日常使用的各種塑料制品，如礦泉水瓶、塑料袋、臉盆、鼠標外殼、汽車防滑墊，大概會是什么牌號的塑料？

（2）你吃過爆米筒嗎，想一想爆米筒和塑料水管的生產有什么共同點？

（3）試想一下，鼠標外殼、塑料桌布、牙刷毛等是如何制造出來的？

（4）你每天的生活中，用到了哪些塑料制品？

（5）你認為未來的塑料制品的制造的將如何發展？

（6）你能構思一種新的塑料制造嗎？

另外，在教學方法手段上，充分發揮多媒體教學的作用，為每一個章節錄制和剪輯了來自生產實際的錄像，對一些較難理解的制造理論，通過動畫來形象說明。

第二課堂，利用學校建立的企業實踐基地，組織學生參觀學習，了解產品制造過程及生產管理，讓工程師現身說法，提高學生的工程意識和工程素養。利用全校工科公共實訓平臺，引導選修課程的各專業學生參與“挑戰杯、機械創新大賽”等學科競賽活動，在實踐中提升制造能力。

2.3 學業評價方法

《制造之用》課程的學生學業評價，采用了綜合評價法。學生總成績涵蓋學生出勤、課堂表現、小論文、期末測試、課外實踐與創新成果等多個環節在小論文環節，鼓勵學生自己查閱文獻和調研實踐，圍繞某一種制造技術的發展和在自己專業領域中的應用，寫出有自己見解的文章，從而實現知識學習的拓展和升華。在期末測試環節，題型都是客觀題，單項選擇題30題，判斷題40題，這些題目都選自課程的題庫?？偝煽?出勤分數×20%+課堂表現分數×20%+小論文分數×30%+期末測試分數×30%。課外實踐與創新成果環節作為選作加分項，對于參與機械類學科競賽中，參與了作品制作的學生，給予一定的加分。

3 結語

對全校各專業學生開設《制造之用》通識教育選修課程，能夠提升學生將來的生活質量和創新創業能力。對《制造之用》通識教育課程進行了科學的教學設計，它以教學效果最優化為目的，以服務于本科人才培養目標定位為宗旨，合理安排教學內容，靈活運用各種教學方法，傳授學生知識，啟迪學生思維，提高學生實踐創新能力。多年來的教學實踐表明，這套教學設計方案科學、可行，對于應用型地方院校的工程科學和技術類通識教育課程建設具有一定的借鑒價值。

參考文獻

[1] 王鮮萍.培養全面發展的人：高等教育的應然—兼論通識教育[J].現代遠距離教育，2008（1）：23-25.

[2] 溫偉力.“博耶報告”影響下的美國研究型大學本科教育改革[J].外國教育研究，2010，37（9）：79-82.

[3] 王中任.制造之用[M].北京：北京大學出版社，2013.