航空航天概论知识点精品(七篇)

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篇(1)

关键词：“工程材料学”；航空航天专业；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）04-0124-03

“工程材料学”是航空主机类专业（包括飞行器设计与工程、飞行器动力工程、飞行器制造工程和机械工程等专业）的学科基础课程。该课程虽然仅有48学时，但承担着为未来的航空工程师构建材料知识体系的重任，对学生今后的发展起着重要作用。本文结合近年的工作实践，对该课程在教学要求、教学内容和教学方法等方面的改革进行研讨。

一、高度重视航空和材料领域发展对“工程材料学”课程教学的影响

材料学既是基础科学，也是应用科学。材料科学与技术的发展，解决了很多工程领域的关键问题，有力地推进了相关科学和技术的进步，使得材料科学成为最活跃的科学领域，材料产业也成为国民经济发展的重要支柱产业。“工程材料学”以物理学、化学等理论为知识基础，系统介绍材料科学的基础理论和实验技能，着重培养学生把这些知识应用于解决工程实际中提出的对材料结构、性能等方面问题的能力。作为一门重要的学科基础课程，“工程材料学”具有较长的开设历史，在人才培养中发挥了重要的作用。航空航天领域的发展对工程技术人员的能力素质提出了更高的要求，特别是“卓越工程师”教育培养计划的实施，对工程类课程建设的需求更加迫切，有必要以新的形势为背景反思该课程的教学改革。航空以众多学科知识、先进研究成果为基础，已发展成为一个由多个分系统组成的大系统，需要工程技术人员采用系统工程的方法进行综合设计。现代航空技术一百多年的发展，使得人们可以在更大的范围内探索天空，也使得飞行器的工作条件更加恶劣，工作环境更加严苛。现代飞行器不仅要具有速度快、航程大、载重多等特点，还要满足节能低碳等要求。材料科学技术的发展，为解决航空航天领域的诸多难题提供了可能，“一代材料，一代飞机”已成为飞行器发展公认的规律。这对航空航天工程技术人员的材料知识提出了更高的要求。在飞行器及其主要部件的设计、制造和维护工作中，要全面认识材料的性质和特点，才能挖掘材料的潜能，充分利用材料的特性，满足工作需要。面对航空航天迅猛的发展形势，仅了解和掌握已有材料的知识是不够的。具有创新素质的工程技术人员，要了解材料科学与工程的发展方向和趋势，分析材料领域的发展对航空航天领域的影响，同时要认真研究具体工作对新材料、新工艺的要求，明确材料发展的需求。在新型飞行器的研发过程中，要综合考虑用户对飞行器总体性能的多种要求，对各项技术参数进行统一的优化。在落实对飞行器性能的要求时可以发现，很多要求是相互矛盾的，比如飞机的航程和机动性就存在着较大的矛盾。为了获得较好的综合性能，需要对飞机进行一体化设计，要及时掌握各种设计方案对飞机主要材料和工艺的要求，对飞机整体结构进行综合优化。在此过程中，各部门工程师都需要和材料系统密切配合，才能实现信息和资源共享，降低全系统的风险，提高系统的可靠性和综合性能。材料科学技术的迅速发展也对课程教学提出了新的要求。材料科学与技术是研究材料成分、结构、加工工艺与其性能和应用的学科。在现代科学技术中，材料科学是发展最快速的学科之一，在金属材料、无机非金属材料、高分子材料、耐磨材料、表面强化、材料加工工程等主要方向上的发展日新月异，促使“工程材料学”课程内容的不断充实。

“工程材料学”课程要系统讲授材料科学与技术的基础理论和实验技能，使得学生掌握工程材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面的知识。早期的航空工程结构以自然材料为主，如在美国莱特兄弟制造出第一架飞机上，木材占47%，普通钢占35%，布占18%。随后，以德国科学家发明具有时效强化功能的硬铝为代表，很多优质金属材料被开发出来，使得大量采用金属材料制造飞机结构成为可能，也使得研究者们投入了更多的精力于金属材料的探索。相应地，这一时期“工程材料学”课程内容也以金属材料为主。上世纪70年代以后，复合材料开始在航空领域应用。复合材料具有较高比强度和比刚度的优点使得工程技术人员对其抱有很大的希望。航空工程师首先采用复合材料制造舱门、整流罩、安定面等次承力结构，而现在复合材料已广泛应用于机翼、机身等部位，向主承力结构过渡。复合材料因其良好的制造性能被大量应用在复杂曲面构件上。复合材料构件共固化、整体成型工艺能够成型大型整体部件，减少零件、紧固件和模具的数量，降低成本，减少装配，减轻重量。复合材料的用量已成为先进飞行器的重要标志。相应地，复合材料必然要在“工程材料学”课程中占重要地位。钛合金的开发和应用使得飞行器具有更好的耐热能力，提高了发动机、蒙皮等结构的性能，有效解决了防热问题。“工程材料学”课程的教学内容应该及时反映材料科学在提高飞行器性能方面的新应用与新进展。与此同时，其他相关学科也取得了长足的发展，使得主机专业教学内容大幅度增加，“工程材料学”课程的教学内容和学时之间的矛盾愈加突出。

二、认真分析专业教学对“工程材料学”课程的不同要求

“工程材料学”课程是一门重要的学科基础课，是基础课与专业课间的桥梁和纽带，在航空航天主机类专业培养学生实践动手和创新创造能力，提高学生综合素质等方面具有重要作用。在多年的教学实践中，该课程对主机类各专业采用同一标准教学。虽然主机类各专业人才培养有其共性要求，但随着航空航天事业的发展，专业分工越来越细，差异化特征也越来越明显，因此“工程材料学”课程应该充分考虑不同专业的具体需求，结合各专业的课程体系安排教学。飞行器设计与工程、飞行器动力工程、飞行器制造工程和机械工程等主机类专业根据航空领域中的分工培养学生，毕业学生的工作要求有所不同，对知识结构的要求也不一样。就材料方面知识而言，不同专业学生也会有所区别，应按照专业特点纵向划分对“工程材料学”课程的要求。不同专业主要服务对象的材料特点是确定课程要求的主要依据。

飞行器设计与工程专业要全面统筹飞行器产品及各部件的设计和制造，主要从事飞行器总体设计、结构设计、飞机外形设计、飞机性能计算与分析、结构受力与分析、飞机故障诊断及维修等工作，要求了解材料科学与工程的发展对现代飞行器设计技术的影响，因此要较全面地掌握主要航空材料的性能、制造等方面的知识，了解轻质高强材料的发展动态和发展趋势。飞行器动力工程专业要求学生学习飞行器动力装置或飞行器动力装置控制系统等方面的知识，主要培养能从事飞行器动力装置及其他热动力机械的设计、研究、生产、实验、运行维护和技术管理等方面工作的高级工程技术人才。飞行器动力的重要部件对抗氧化性能和抗热腐蚀性能要求较高，要求材料和结构具有在高温下长期工作的组织结构稳定性。因此，材料在高温下的行为、性能和分析、选择方法应该是该专业“工程材料学”课程的重点。飞行器制造工程和机械工程等专业要针对现代飞行器工作条件严酷、构造复杂的特点，采用先进制造技术，实现设计要求，并为飞行器维护提供便利。该专业要求学生理解飞行器各部件的选材要求，掌握材料的制造工艺。飞行器零部件形状复杂，所用材料品种繁多，加工方法多样，工艺要求精细。很多新材料首先在航空航天领域得到应用，其制造技术具有新颖性的特征，设计、材料与制造工艺互相融合、相互促进的特点非常明显，这就要求学生在“工程材料学”课程中把材料基础打好，适应工艺和材料不断发展的要求。虽然各专业对“工程材料学”课程的要求有所不同，但课程基础一致。

该课程名称为“工程材料学”，即明确其重点在于将材料科学与技术的成果运用于航空航天工程，把材料基本知识转化为生产力。“工程材料学”是相关专业材料学科的基本课程，学生要通过该课程了解金属材料、无机非金属材料、高分子材料等微观和宏观基础知识，学习材料研究、分析的基本方法，掌握材料结构与性能等基础理论，研究主要材料的制备、加工成型等技术，为更好地学习专业课程创造条件，为将来从事技术开发、工艺和设备设计等打下基础。由此可见，在明确了各专业对该课程的个性化要求的基础上，更要明确共性要求。“工程材料学”课程要培养学生材料方面的科学概念，提升材料方面的科学素质，扎实的材料科学与技术知识基础是学生学习专业课程、提高综合素质、培养创新能力的必备条件，是进一步发展的基础。因此，“工程材料学”课程采用“公共知识+方向知识”的模式比较合适，即把教学内容划分为每个专业均要求了解的材料领域知识和根据各个专业特色需要重点介绍的知识两部分，既满足了宽口径、厚基础的教学需要，又注重了后续专业课程学习和能力培养的要求，促进了基础理论和专业应用的融合渗透，较好地满足了材料、设计、制造、维护一体化发展的需要，增强了跨学科、跨专业认识问题、思考问题和研讨问题的能力。

三、多管齐下建设丰富的教学环境

作为一门学科基础课程，“工程材料学”课程要根据学校人才培养创新目标和相关专业的人才培养标准、方案，结合卓越工程师教育培养的要求，注重与专业课程体系的融合，注重与工程实践教育的结合，注重对学生创新意识、创业能力及综合运用知识能力的培养。在充分调研与分析专业人才培养对课程教学要求的基础上，要对课程的教学大纲和内容进行修订，与相关教学环节有效整合，拓展教学活动的空间，营造良好的学习环境和氛围，加强与后续课程及实践活动的联系，解决学科基础课的教学与专业人才培养需求的脱节或不衔接等问题。

“工程材料学”在第四学期开设，是一门承前启后的课程。在前期开设的课程中，“大学物理”和“航空航天概论”是两门直接相关的课程。“大学物理”提供了学习“工程材料学”的科学基础，认真分析“大学物理”知识点在“工程材料学”中的应用，有助于学生更好地理解相关概念。“航空航天概论”以航空航天领域的发展为主线，介绍飞行器的组成及工作原理。如果在“工程材料学”课程讲授之初让学生重新回到机库，从材料发展的角度再次审视航空航天的进步，结合材料学的概念研究飞行器的组成及工作原理，会使得学生对该课程有比较全面的认识。在相关专业的后续课程中，有好多课程与“工程材料学”密切相关，如“飞行器总体设计”、“发动机原理”、“先进制造技术”等，如果在“工程材料学”中对有关知识点作简单介绍，可以使学生更好地综合分析相关概念，加深理解。在主机类专业培养方案中，“工程训练”是集中式的工程能力培养环节，其教学内容与“工程材料学”密切相关。“工程训练”教学内容以机械制造工艺和方法为主，包括热处理、铸造、锻造、焊接、车削加工、铣削加工、刨削加工、磨削加工、钳工、数控加工、特种加工、塑性成型等，每一种制造工艺和方法都与工程材料密切相关。在以前的教学工作中，材料是加工对象，对材料的性能等的介绍很简单，学生的认识较浅。如果在“工程训练”教学过程中，针对不同的加工工艺和方法对材料作较深入的介绍，从应用的角度分析不同材料加工工艺和方法的适应性，可以促进学生把材料理论知识的学习和工程实际联系起来。通过让学生分析研究实际材料在加工过程中的表现来认识材料的性能，通过感性认识来体会材料变化的规律，把深奥的材料科学理论知识和生动形象的加工过程结合起来。这样不仅强化了工程训练效果，还能让学生把材料的知识学活，留下更深刻的影响，更好地发挥学生的潜力。

航空航天主机类专业的课程设计是重要的综合学习环节。课程设计任务一般是完成一项涉及本专业一门或多门主要课程内容的综合性、应用性的设计工作，通过一系列设计图纸、技术方案等文件体现工作成果。很多主机类专业的课程设计涉及材料的选用、处理等方面的问题。按照教学计划，“工程材料学”先行开设。因此，在相关课程设计中，有目的地提出材料问题，引导学生在更广的范围里选材，在更加深入的层面上分析材料性能，可以更好地调动学生自主探究材料科学的积极性，帮助学生把材料知识转化为初步的工作能力，克服课程知识的碎片化倾向。

四、结语

航空航天是现代科学技术的集大成者，该领域发展很大程度上取决于材料科学技术的进步。材料学是航空航天工程技术人员知识结构的重要组成部分。“工程材料学”要按照现代大工程观的要求组织教学，才能实现教学目标，提高培养质量。航空航天领域和材料科学技术发展，极大地丰富了“工程材料学”的教学内容。要根据学科领域的发展需要选择教学内容，按照理论实践结合、突出工程应用的要求构建知识体系。在教学工作中，应根据不同专业的培养要求，深入研究材料学的基本要求和各专业的发展方向，形成“公共知识+方向知识”的“工程材料学”课程结构，提高教学效率。统筹考虑专业教学与其他课程的联系，以及课程设计、工程训练、毕业设计等教学环节，以“工程材料学”课程为中心，注重课程的纵向推进和知识的横向联系，不断加深对材料学的理解和掌握，培养多角度研究分析、跨专业交流合作、多学科解决问题的能力。

参考文献：

[1]朱张校，姚可夫.工程材料[M].北京：清华大学出版社，2011.

[2]周风云.工程材料及应用[M].武汉：华中科技大学出版社，2002.

[3]王少刚，郑勇，汪涛.工程材料与成形技术基础[M].国防科技出版社，2016.

[4]闫康平.工程材料[M].化学工业出版社，2008.

[5]于永泗，齐民.机械工程材料[M].大连理工大学出版社，2010.

Discussion on Reform of "Engineering Materials" Course Teaching for Aeronautic Majors

WANG Tao，ZHOU Ke-yin

（College of Material Science and Technology，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing，Jiangsu 210016，China）

篇(2)

关键词：3D打印技术；工业设计专业；教学应用

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）15-0225-02

3D打印技术的产生与应用有利于促进相关专业与行业的进一步发展，高等院校的工业设计专业意在培养具有高素质、高专业技能的工业设计人才，而3D打印技术在教学中的引入对人才的培养有着极大的推动作用，高校在教学中应当对该技术的应用予以重视，努力提高教学水平，使学生的能力与素质能够得到有效的提升，为我国工业设计行业提供不竭的人才支持。

一、3D打印在高等院校教学中的应用现状

3D打印的优势在于快速成型以及增材制造，3D打印设备能够以三维数据图为依据将图纸上的设计制作成为实物，立体地展示出来。高校是工业设计人才培养的重要场所，为了提高教学效率，使人才的能力与素质能够满足市场的需求，很多高校都开始引进3D打印设备，并将其应用到实际的教学活动中。

我国的3D打印技术尚处于初级阶段，技术、设备的研究仍不成熟，3D打印在高校教学中的引入，一方面是为了促进教学工作的展开，另一方面也是为了加快3D打印技术的研究。华中科技大学、清华大学、北京航空航天大学等高校都有专门进行3D打印技术研究的机构，且其水平较高。很多高校还与企业合作，将自己的研发成果供与企业生产。机械制造、航空航天、产品研发等领域都可应用到该技术，因此，相关的工业设计专业应当在教学中引入3D打印设备，以开拓学生的视野，提高学生的实践能力，增强学生就业竞争力。但是在教学应用的过程中也暴露出了一定的问题，首先，3D打印具有一定的局限性，例如其模型规模最大仅能达到1.8米，如果在课堂上需要生产设计一些大型的交通工具模型，仅凭3D打印技术是无法完成的；其次，由于我国在相关方面的研究仍然处于初级阶段，因此技术成本、设备成本均相对较高，高校的经济收入有限，这种情况使高校难以大范围地将3D打印技术与设备投入到教学实践中；再次，3D打印可应用的领域较多，由于不同领域的需求不同，因此3D打印设备也存在类型、型号等方面的差异，而高校一般引进的技术设备都较为单一，这种情况对教学效果有一定的影响。

二、3D打印应用于工业设计专业教学的意义

1.提高学生的基础理论素质。工业设计专业具有较强的综合性，其涵盖的范围广，技术难度大，学科交叉明显，而3D打印技术兼具材料科学、控制技术、机械技术、光学工程、计算机技术等内容于一体，在教学中应用这一技术能够加深学生对专业知识的感知与了解，学习3D打印技术能够拓展学生视野，扩充学生的知识结构，提高学生的综合素质。社会的发展离不开人才的支持，具有实践能力固然重要，但是学生同样应当具备与自身能力相匹配的理论素质。学生只有同时具备软件操作能力以及设计知识才能够熟练地对设备进行操作，因此将3D打印技术的相关知识纳入到工业设计专业的学科体系建设中是十分必要且重要的，对这一技术的学习能够提升学生的理论素质，提高学生的综合能力。增加学生的知识储备是3D打印技术在教学中应用的基本出发点。

2.提高学生的实践操作能力。在传统的工业设计专业教学中，理论讲述是重点，关于模型设计的内容大多通过单纯的讲解或者二维图像展现给学生，在实践操作课程中，教师仅能够指导学生制作简单的模型，而对于内部结构复杂的模型，学生仅能通过自己的想象进行理解，这种教学方法禁锢了学生的思维，不利于学生创造思维与设计能力的提升。而3D打印技术可根据图纸以及相关数据将实物模型展示出来，保证一次成型，不会受到模型结构复杂等问题的影响。在教学过程中学生可以充分发挥想象，设计产品，并利用3D打印机将自己的想法变为现实，这种教学方式能够拓展学生的思维，提高学生的创造力与想象力。学生在专业课程的学习中能够亲身实践，自主设计产品方案，在利用3D打印技术进行试验的过程中，学生能够发现设计方案中的不足并有针对性地对方案进行改进，直到设计完全符合要求与标准，这种反复修改的过程能够提高学生在实践设计中的科学性与严谨性。

3.推动产学研模式的发展。工业设计专业的教学安排应当以当前市场的需求为依据，高校应当关注相关行业与产业的发展动向，很多高校都开始逐渐意识到校企合作的重要性，并与周围的企业展开了密切的合作，即努力建立产学研模式，促进人才、高校、企业的全面发展。3D打印技术的应用为产学研一体化教学模式的展开提供的有利的条件，这一技术在未来工业制造发展中起着重要的引领作用，无论是企业还是高校都应当认识到这一发展趋势，但是当前3D打印设备的成本较高，企业若想将其用于生产，资金投入将达到几十万，甚至是几百万，这对企业来说是不利的，而当前很多高校不仅有丰富的人才资源，同时还具有先进的3D打印设备，二者的结合将促进产学研模式的深入完善。学生可以利用3D打印机将自己的设计想法展示出来，企业择取最优方案投入生产实践。总的来说，3D打印技术在高校的应用能够促进高校、人才与企业的共同发展，提高产学研的水平。

三、推动3D打印广泛用于工业设计专业教学的途径

1.将手工制作与3D打印结合起来。3D打印虽然具有成型迅速等优势，但是在实际的教学过程中，课堂所需的实物模型有大有小，而学校引进的打印设备较为单一，仅能满足对某一个尺寸或某几个尺寸的需求，过大的模型是无法通过3D打印展示出来的，因此在课堂教学中还应当对手工制作模型予以足够的重视，在手工制作中，学生能够切实体会模型制作的问题与不足，而3D模型则能够对复杂结构予以展示，两种模型制作方法的综合运用能够使学生的动手能力与思维能力得到全面的提升。

2.应用于教具开发。3D打印技术十分适合应用在自主研发和小规模生产环节。在高职院校工业设计教学中，很多课程在授课过程中都需要使用实物教具，以加深学生对知识的理解。但是，大多数教具都需要根据教学内容加以定制，很难在市场中采购到。例如，《设计概论》课程中需要设计史上著名的设计作品的实物教具；《机械制图》课程中需要通过实物模型向学生讲解形体的三视图；《产品设计》课程中需要把学生设计作品转化成实体模型；《计算机辅助设计》课程中需要通过教具模型让学生理解三维建模软件的形面构建。这些教具都可以通过3D打印技术实现自主设计和小规模生产，这样教具与学生所学知识就可以实现无缝对接。同时，教具还可以根据授课内容的更新，实现自主设计和更新。通过3D打印技术将书上或纸上的知识或图片立体地展示给学生，学生对知识点的理解会更加直观，教学效果也会得到极大提升。

3.加深校企合作的深度与广度。3D打印设备成本与打印材料的成本均较高，因此即使学校购买了相关设备，受到打印材料的限制，也无法将其广泛投入到教学实践中。而在企业的生产实践中如果在设备引进中投入大量资金，将造成自身竞争优势的损失，因此高校与企业应当加大合作的深度与广度，实现优势互补，高校为企业提供人才与设备支持，企业则为高校提供资金补助，并为学生的实践提供空间与平台，企业与高校共同开发相关项目，提高3D打印技术研发的效率。

4.建设区域性的3D打印服务平台。为使企业与高校都能够加深对3D打印技术的理解，促进产学研模式的深入应用，政府应当参与到区域性的3D打印服务平台的建设中，积极引导高校与企业参与到相关研究中，政府应当对高校予以适当的补贴，鼓励高校引进不同类型的设备，建设区域化的服务体系，对3D打印研发进行专业化的运营，实现区域资源的共享，让更多的高校与企业有机会接触到3D打印技术。

四、结语

3D打印技术对未来机械制造业的发展有着重要的意义，高校在教育改革与建设中应当认识到这一发展趋势，在安排工业设计专业的课程时应当将3D打印相关的内容纳入其中，从而提高学生的理论素质与实践能力，促进产学研模式的进一步发展，高校应当与企业展开深入合作，促进工业制造业、高校与人才的共同发展。

参考文献：

[1]毕延刚.3D打印对高等院校工业设计专业教学的影响[A].中国机械工程学会工业设计分会、辽宁省机械工程学会.2013国际工业设计研讨会暨第十八届全国工业设计学术年会.论文集[C].中国机械工程学会工业设计分会、辽宁省机械工程学会：2013：4.

[2]田炜，宋祥波.3D打印对工业设计思维的影响[J].艺术品鉴，2015，（05）.

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1整合校内理论教学内容，形成相应的模块教学

1.1整合校内理论教学内容让学生把更多的时间留到企业中去实践，从而缩短校内学习时间，这是目前高职教育中的工学结合，如何能够真正做到这一点呢？这就要学校调整教学计划，对理论教学的内容和学时数进行合理调整，在保证实现人才培养目标的基础上，根据需要减少学生在校学时数.市场营销专业的人才培养方案在制定时，我院财经系充分考虑了工学结合这一要求，运用一系列手段把相关课程的教学内容加以整合，删除旧的教学内容，充实新的理论知识，同时调整教学重点，整合新课程，缩短课程的学时数，突显出高职教育的办学特色.如我院的《公共关系与商务礼仪》这门课程就是将原有的《公共关系学》和《社交礼仪》两门课程通过整合而成的，同时将原有的《公共关系学》中公共调查和市场调查与预测的教学内容合二为一.结合市场营销专业的特色，财经系缩减了《社交礼仪》这门课程的教学内容，与商务礼仪无关的教学内容进行删除，这样做达到了精简教学章节的目的.整合教学内容后，能够更加高效合理地安排校内教学的学时数，使任课教师能够更加科学地安排教学内容，让讲授进行的更加深入，使学生在提高学习兴趣的基础上更加系统地学到知识.

1.2形成模块教学一门学科或多门学科中有很多具有同类功能的知识点或能力项，对这些知识点或能力项进行组合，形成一个整体知识模块，就是模块教学，形成的这个整体知识模块的功能势必大于某个单一模块的功能.使教师有更加明确的的教学方向，让学生能够更专业的学习.财经系的市场营销专业在应用模块理论改革的过程中，将职业素养模块、核心能力模块和拓展能力模块三个小模块整合成一个整体模块.其中职业素养模块又包括基本素质模块和行业素质模块两部分，基本素质模块包括基础、概论、等一些基础课程；行业素质模块则包括市场营销基础、演讲与口才等一些专业课程.核心能力模块主要是为了培养学生的产品销售能力而开设的关于推销技巧、商品学概论、商务谈判等课程.在系统学习职业素养模块课程的基础上，为了提高学生的就业能力，财经系开设了一些相近专业的核心能力课程，即拓展能力模块课程，这个模块主要包括国际贸易实务、电子商务实务等课程.综上所述，所设置的每一个模块都有明确的学生培养方向，这些教学模块之间既相对独立又相互联系，既可以根据培养需要设置所需课程，又可以提高教学效率.

2通过校内实践教学，提高学生的动手能力，适应企业需求

校内实践教学环节在我院财经系的市场营销专业设置时有三种模式：一是课程实训模式，这种模式主要以案例分析、专题讨论和课堂模拟表演为主，教师除了进行理论教学外，还可以相应增加一些学时，用于开展实训教学，结束时要提交实践教学的成果，实践教学的成果可以分析报告、策划方案等形式提交，且要作为分数计入这门课程的学习成绩中.在理论课程教学中引入实训课程教学，可以改变教学方式，由传统的单向灌输理论转变为教师与学生之间的互动，通过让学当充分参与，还可以更好地引导学生运用理论知识解决实际问题.二是构建一个虚拟的市场营销环境，可以利用专业的教学软件，结合互联网优势，让学生分别扮演公司不同的营销人员，这样做可以让学生从不同的角度了解和执行营销决策.让学生在这种模拟真实的的商业环境中演练营销决策制定的整个过程，可以帮助学生系统地学习和体验市场营销方法，最终通过销售额、利润等指标把学生的运作效果进行量化反映.三是利用校园环境，在校内开展实战技能训练.我院有11000多名在校大学生，实际上这就是一个“小型市场”，为了提高学生的动手能力，财经系开设了一些实战技能训练项目，要求学生根据消费需求制定调查方案、设计调查问卷，设置产品推销和促销策划等项目，并在这个“小型市场”内开展模拟的市场调查，提交市场分析报告；然后由学生去宿舍里上门推销自己选择的商品.同时，可以让学生分成若干组，在校园内为某一企业开展短期的促销活动，从各个促销方案中选择最优方案.

3推行动态教学，改革校内教学方式

根据工学结合的要求，财经系规定在市场营销专业的教学改革中，强调学生主动学习、突出学生主体地位，变静态教学为动态教学，让学生与授课教师之间形成互动，真正让学生做到“动脑、动口、动手”.

3.1角色扮演教学法这是一种在假设的情景下让学生按照设定的岗位职责、任务、工作程序等方面提出自己的观点，进而通过实际操作，达到体验职业生活目的的一种教学方法.在这种教学中，教师可以让一部分学生扮演成“推销员”，另外一部分学生扮演成“顾客”，进行一次模拟的“上门推销”活动，推销所选择的商品.角色扮演教学法能够使学生在表演过程中运用所学的理论知识和技能进行实际推销，寓教于乐，并且这种教学方法可以培养学生的人际关系和协调沟通的能力.

3.2案例分析教学法这是一种实践性的教学方法，要求教师在教学过程中让学生围绕某一个具体案例进行分析，根据分析的结果提出解决问题的方案，在同学或师生之间进行探讨、交流.在这种教学中，要处理好两个方面的问题：首先要根据教学目标选取合理的案例，并且要保证案例资料的完整性和真实性，同时结合学生的兴趣爱好，对案例进行整理和归纳.其次教师要在对案例分析和讨论的过程中，对学进行积极的的引导和控制，能操控分析讨论的全过程，引导学生围绕教学目标积极思考，防止出现脱离主题、漫无目的的讨论.

3.3问题教学法问题驱动教学的方法即为问题教学法，也就是在教师讲授理论知识前，先提出要解决的问题，让问题贯穿学习的全过程.在应用这种教学方法时，也应该注意几点：一是提出的问题否全面？是否能够全面概括？如在《市场营销》这门课程中，在讲到“市场细分”这一章节时，应该明确三个问题：“什么是市场细分？”“、为什么要市场细分？”、“怎么样做市场细分？”.让学生知其然———“什么是市场细分？”，也就是接受书本上的概念和方法；让学生知其所以然———“为什么要市场细分？”领会原因；通过“怎么样做市场细分？”达到让学生提高实践能力，接受“获取知识的知识”的目的.二是提出的问题要有一定难度，要能吸引住学生的注意力，变被动思考为主动思考，从而产生积极主动的学习和思考兴趣.

3.4探究式教学法在现行教材内容的前提下，把周围世界和生活实际作为参照对象，让学生结合实际独立自主学习和合作讨论的教学方法就是探究式教学法.这种教学法可以为学生提供一个机会，让学生能够自由表达、质疑和所探究问题的，运用所学的知识来解决实际问题.探究式教学法在实际运用中具有十分重要的作用，可以激发学生的学习兴趣，提高学生收集和运用信息的能力.

3.5项目教学法在这种教学法下，可以将若干个小技能单元整合成一个教学内容，一个教学项目就是一个小技能单元，对这个小技能单元实行理论联系实践的单元式教学，最终完成作业.换句话说，这种教学法就是围绕某一项具体的工作任务而进行的教学.在教学过程中，为了培养学生的工作实践能力和社会适应能力，可以通过强化和弱化来实现，即强化“怎么干”“、怎么才能干得更好”，弱化“是什么”和“为什么”.

4完善考核方式，创新评价体系

4.1多元化的考核方式多元化的考核方式主要体现在考核内容的全面化、考核方法的多样化、成绩评定的综合化、考核过程的连续化几个方面.在选择考核内容时要注意是否全面，既要做到理论知识和实践能力统筹考虑又要增大实践能力.在考核方式方法上的多样化，就是可以采用多种方式如闭卷、开卷、口试、实际操作等来检验学生的成绩.成绩评定的综合化是指在对学生成绩进行评判时，不能单纯以期末考试作为评价体制，要结合平时布置的书面作业、课堂答问等对的成绩进行综合考评.将考核过程贯穿于教学的全过程，通过各种方式（如进行综合考试），改变学生平时不努力学习、期末考试前临时抱佛脚的不良学习习惯.

4.2构建多方参与的评价体系工学结合模式下的教学改革，就是提倡要构建一种和谐的评价体系，这种和谐的评价体系包括学生的自评、学习小组之间的互评以及教师的评价等方面.

4.2.1学生自评学生对学习完某一个教学内容后的学习情况进行总结和评价，可以从以下几个方面进行：如团结协作、理论知识、实践操作技能等，这样的自评活动既可以培养学生自我总结与正确对待错误的习惯，同时也能让使学生树立自信心，敢于开展自我批评，通过相互提意见发现自己的不足之处，养成更加健康向上的学习习惯.

4.2.2学习小组之间的互评在每个项目学习结束后，教师可根据学生数，以学习小组为单位，从学习态度、学习过程和学习效果等方面进行同学间的互相评价.这样可以让学生站在自身的立场和角度上发现问题，进一步培养他们的团队协作精神.在评价的过程中，为了避免人为的好恶色彩导致人为地主观性评价，教师在互评时要注意对学生要进行思想道德素质的教育.

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关键词：金属材料工程专业 培养模式 教学改革

Education mode reform of metal material engineering specialty

Qiao Junwei， Liang Wei， Zhou Hefeng

Taiyuan university of technology， Taiyuan， 030024， China

Abstract： This study expatiates the evolution of metal material engineering specialty in Taiyuan university of technology. Specially， the detailed projects， including the reformation of the education mode， the study of theory， the improvement of experimental skills， the teaching contents， and the optimum of teachers， are focused on. These projects can enhances advantage intelligence of students， facilitate the practice skills， improve the compressive diathesis.

Key words： metal material engineering specialty； education mode； teaching reformation

我校材料科学与工程学院金属材料工程专业是1957年全国高校中首批建立的金属材料及热处理专业，后更名为金属材料工程专业。50多年来培养本科生2 000余名。我校材料学科的第一个硕士学位点―金属材料及热处理工学硕士学位点（1986年）就是依托金属材料及热处理专业建立起来的。在此基础上，先后获得了材料加工工程二级学科博士学位点（1998年）、材料学二级学科博士学位点（2003年）、材料科学与工程一级学科博士点（2005年），并获得博士后流动站（2003年）和材料加工国家重点学科（2001年）等。

我校金属材料工程专业建设的目标为以材料加工工程国家重点学科为依托，强化金属材料工程专业内涵，将山西省地方经济发展以及产业资源优势与学校教学资源优势结合，进一步夯实理论基础，加强实践环节，培养适应国家和地方经济、科技、社会发展的高素质人才。山西省是我国能源大省，例如与金属材料专业密切相关的金属镁占据国内龙头地位。在山西经济转型跨越的大环境背景下，如何发展绿色金属镁合金和走镁合金可持续发展的道路不仅仅是政府的高层决策，而且关系到高等院校特别是作为山西省唯一一所“211”重点院校――太原理工大学金属材料专业的学生的就业。目前，金属材料专业在传统的金属材料及热处理的基础上，把本专业建设成为具有“新型金属材料（包括新型不锈钢、镁铝合金等）开发”“新型不锈钢及轻合金铝镁钛等的加工与改性”以及“材料表面改性”等特色的人才培养、专业知识创新和服务社会经济的重要基地。

教育部“高等学校教学质量和教学改革工程”中要求各高校应在高等教育人才培养模式、教学内容、课程体系、教学方法等方面进行综合改革研究与实践，培养具有创新精神、实践能力和创业精神的高素质人才，为实施科教兴国战略和人才强国战略奠定坚实的人才基础。我校金属材料工程专业的前身金属材料及热处理专业从成立时起，一直以发展钢铁材料及其热处理新工艺为主。进入21世纪以来，各种新型金属材料层出不穷。例如：航空钛合金、轻质汽车用铝镁合金、磁致伸缩铁镓合金等。为了满足当前形势下社会对金属材料工程专业毕业生的要求，结合山西省作为金属镁、不锈钢等资源大省的优势，利用表面工程研究所和材料界面与表面教育部重点实验室等科研平台，我校对金属材料工程专业的培养模式进行了综合改革。该项改革获得了山西省省级特色专业专项经费资助，培养模式的具体改革措施如下：

1 延伸培养计划，拓展培养模块

过去，金属材料工程专业的学生在大学一、二年级学习基础课程，包括高等数学、大学物理、大学英语等课程，进入三年级后开始学习课程，专业课程一直沿用与热处理高度相关的专业课程，如金属凝固原理、塑性成型原理、铸造合金学等课程。而今，本专业大学生在学习完基础课程后，进入专业课学习时，专业必修课保留原来课程，如材料科学基础、材料工程基础、金属材料学等，而其他专业课程则根据专业模块进行选修。我们划分了两个专业模块：第一个模块保留了原来的设置，为材料热加工模块；第二个模块为拓展的新模块，名称为表面工程与新材料模块。在表面工程与新材料模块中开设了诸如表面冶金原理与技术、轻合金及其复合材料、非晶态合金、功能材料概论等课程。该模块一方面培养金属材料领域新型专业化技术人才――表面改性技术专业人才，另一方面开阔学生思维，将金属行业领域前沿学科知识传授给学生。同时，该模块中开设的新材料课程也适合有志于继续深造的学生学习专业高深知识。学分设置上，两个并行模块选修学分最低均为14.5学分，足以满足必要的课时学习。设置专业培养模块的目的：一是体现人才培养的特色和办学的优势；二是扎实推进高等本科教育质量工程，更好地符合经济社会发展的要求。

2 夯实基础，提升实践技能

2012年，本专业重新修订了培养计划，除了拓展专业模块，我们还对课程进行了调整和改革，体现在以下几方面：

（1）增加或新增专业基础课课堂课时量。原来的材料科学基础课堂课时量为88学时，而新课时量调整为96学时，调整的目的是加强专业基础课基础知识学习。近年来高校普遍发现学生专业基础掌握程度下滑，原因是大大压缩重要专业课程的课时量，导致教师为完成讲授不得不“照本宣科”，这样使得本来应重点讲授的内容“轻描淡写”“一笔带过”，学生掌握不了学科核心内容。鉴于此，我们增加了重要课程的课时量。同时，近年来高校考研率节节攀升，越来越多高校在考研初试和复试中加大对专业基础课的考查。因此，为进一步夯实金属材料工程专业学生的学科基础，本专业开设了金属物理学、固态相变等课程，该类课程学习过程中从不同角度重复讲解材料科学的基础知识。

（2）注重学生实践技能。传统的以培养“学术型人才”为目标的单一高等教育培养模式已难以满足市场经济的发展需求，市场更需要能够解决实际工程问题的“理论+技术实践”型的“应用型人才”。《中华人民共和国高等教育法》明确提出：“高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才。”在发达国家，如德国，工科学生约有一半的在校时间用于工程素质训练；美国麻省理工学院学生累计用于实践的时间相当于全部课程时间的1/3[1]。我校金属材料工程专业培养计划中增加实验所占比重，并将专业课程中的实验单独列为实验课程，委派专业课教师讲解实验，学生分组动手操作，并完成实验报告。实验课期末成绩为多个专业课实验的结果，综合反映学生的实验能力。此外，拓展专业实践知识一直是本专业坚持奉行的原则。新培养计划中在不同模块中开设了提高专业综合实验技能的专业拓展实验，学生可以根据兴趣爱好自行组团在专业指导教师帮助下进行创新实验。拓展实验大部分是创新能力较强、前沿性强的专业应用基础实验。这样在锻炼学生创新能力的同时，还可以为以后攻读研究生学位的本科大学生储备知识技能。

此外，本着激发学生对本专业学习的热情，培养实践型人才的理念，我们组织校内和省内的金属材料工程专业大学生开展金相技能大赛，通过该平台的锻炼，使得本专业大学生优质高效地掌握基本技能。在实验过程中，鼓励学生敢于想象，大胆质疑，并围绕实验内容，设计适当的提问激发学生的思考质疑[2]。例如：不同含量Fe和C元素组成的铁碳合金为什么组织相差甚远？教师通过这些问题把知识点转化为疑点，调动学生思维，加深学生对铁碳合金相图和“C”曲线等专业理论知识的学习和理解，从而使学生提高实验积极性和兴趣。实践技能的提高是高校金属材料工程专业大势所趋，因此国内很多高校非常重视[3，4]。

（3）加强本科毕业设计环节。在多年经验基础上，本专业制定了本科毕业设计大纲。毕业设计（论文）以综合性专业训练和初步科研训练为目的，坚持与科研、生产实际相结合。采取师生互选原则，确保学生真正开展自己感兴趣的课题，督促教师开展中期检查和不定时抽查。结合学生的就业情况，把毕业设计内容和企业的实际问题相结合，合理安排学生到与学院教师有多年合作历史的企业现场进行毕业设计。通过此项措施，可以使学生尽早进入企业，了解生产现状，为毕业后尽快适应工作、融入社会打下坚实基础。例如：太钢集团在业界久负盛名，本专业利用人力资源优势和地理优势，安排本科生在太钢实验室开展联合实验，让学生接触现场环境，解决现场问题，使企事业单位更加青睐我校金属材料工程专业的毕业生。此外，对于继续深造的学生，指导其选择前沿基础性课题，这样更利于锻炼创造性思维。例如：对于21世纪初才出现的多组元高熵合金，目前研究甚少，诸多奇特的物理和力学性能使得该合金极具研究价值。把该课题列入本科毕业选题，使得本科生在毕业前，充分发挥主动性，提出自己的研究方案并合理实施。

3 改革课程教学内容及教学方法

金属材料专业课程涉及热处理原理、金属凝固原理、材料性能学以及热设备及仪表等多方面的理论与工程知识，学科之间相互涵盖、穿插渗透，内容繁杂抽象。教师在课堂教学时如果处置不当，学生容易感到枯燥乏味，产生厌学情绪。我校金属材料工程专业以教学改革项目研究带动教学内容和教学方法的改革，不断更新课程教学内容，使课程的教学内容充分反映金属材料领域及相关产业的新发展、新要求。在课堂教学过程中，将典型案例引入其中，即开展例证教学。例如：在讲授金属材料疲劳失效的机理时，以美国空客飞机由机表面蒙皮在起飞和降落过程中受到反向作用力循环作用，使得在一定时间后发生开裂导致疲劳失效，引发灾难为实例，启发学生设计避免疲劳的飞机金属蒙皮，引导学生探讨疲劳失效机理。在课堂书本知识传授的同时，开展讨论式教学，使得学生更加积极主动地参与到专业知识讨论中。例如：布置专业命题，当堂开展小组讨论，各抒己见，充分培养他们的独立观察、分析和解决问题的能力，教师及时进行总结点评，从而培养学生专业课程学习的兴趣，激发他们的工程潜能。同时，本专业开展以科研带动教学的方式提升学生综合能力。教研室教师以自己的科研项目吸引本科生加入团队，开展本科生创新实验，将学习到的专业知识用于揭示基本现象。

本专业积极开展教学研究，并将教学研究成果加以推广，及时应用于教学实践中，同时根据本专业毕业生的反馈意见和建议调整课程。大力推广多媒体辅助教学，推行网络教学，不断提高教学水平。积极鼓励教研组教师在金属教研室讨论会上建言献策，鼓励青年教师参加学校开展的教学名师示范课。

4 优化专业教师队伍，合理配备师资

我校金属材料工程教研室共有10名教师，其中教授4名，副教授2名，讲师4名，全部具有博士学位。本专业教研室敦促青年教师深入生产企业一线学习交流，加强与国内外高校及科研院所的交流合作，积极参与各类科研项目与社会服务，形成了一支科研能力强、教学经验丰富、热爱教学工作的高水平专业教师队伍。此外，实行青年教师导师制，让具有博士学位的讲师担任学生辅导员，帮助青年教师尽快提高业务水平；实施教师到企业生产一线学习、锻炼制度，丰富教师的实践经验，提高解决工程实际问题的能力。

此外，教研室注重本科生师资力量调配，重点专业基础课全部由教授讲授，坚持教授上讲台，传道授业。同时，坚持青年教师代课前先助课、试讲等原则，以防缺乏授课经验的青年教师发生错讲、误讲等事件。

本专业将充分利用学校现有人才引进政策，加大学科带头人和学术骨干的引进力度，整合学术梯队力量，促进科研创新团队的建设。此外，高度关注新学科的形成和发展，由于大量引进师资，使得我们有条件在原有成形的科研团队的基础上适当发展新研究方向。

5 结束语

我校金属材料工程专业为适应21世纪对应用型金属材料专业人才的需求，坚持不断地改变传统教学观念和模式，在培养模块、专业课理论教学、实践性教学改革、师资队伍优化等环节上与时俱进，创造条件，加强对学生工程实践素质的培养，优化学生的知识、能力和素质结构，培养出了能满足当前经济社会需要的金属材料专业人才。

参考文献

[1] 樊泽恒，张辉，孙垂谦.中外高等工程教育工程训练模式的比较及启示[J].南京航空航天大学学报：社会科学版，2006（3）：76-80.

[2] 汪冬梅，凤仪，刘家琴.金属材料工程专业实验教学改革探讨[J].合肥工业大学学报，2009，23（1）：26-29.

篇(5)

[关键词]网络课程；网络教学；网络教学设计；网络教学设计样式

[中图分类号]G434 [文献标识码]A [文章编号]1672-0008（2013）03-0079-08

一、网络教学设计样式的研究诉求

教学设计是现代教学过程中不可或缺的重要环节，有效的教学设计是提高教学质量的可靠保证。网络教学设计具有传统课堂教学设计的特征，但同时需注意到任何教学都是在一定的环境下展开的，而环境却在很大程度上制约了教学的设计和教学过程的开展。因此。自20世纪90年代网络教学日益受到关注以来，网络教学设计成了其中的一个重要研究领域。概括看来，已有的网络教学设计研究主要集中在五个方面：

第一，传统的经典教学设计模式或教学理论直接应用在网络教学设计中。例如，ADDIE模式、迪克和凯里（2001）的教学设计模式、Gagne的九事件教学（1985）和Keller（1983）的ARCS模式等在网络教学设计中都有应用体现。这些教学设计模式注重过程，基本由分析、设计、开发、实施和评价五个阶段构成。又如，密歇根大学采用基于目标的绩效/知识模型（PK模型）引导在线课程的设计。PK模型一部分来源于M，David Merrill的成分显示理论和Jeroen van Merfi6nboer的复杂认知技能和知识理论。

第二，传统教学设计模式在网络教学中的改造应用。许多专家认为网络教学应该有特定的教学模式。Gayle David，son-shivers和Karen Rasmussen提出了WBID（Web-BasedInstructional Design）模型。在该模型中，传统的和现代的教学设计模式和理论皆为网络教学设计各阶段的基础嘲。FranklinR.Koontz、Hongqin Li和Daniel pora（2006）提出了ASSIST-Me模型，该模型从学习者的视角，提出了7个基本教学设计步骤，每一步骤还包括一些子步骤。

第三，网络教学设计新模式的研究。David Merrill提出了名为Pebble-in-the-Pond的教学设计模型，与传统教学设计模型聚焦过程不同，该模型基于规则，强调教学设计产品而不是过程；它在设计过程中，以问题为中心，并且利用真实的内容材料而不是规范：即它利用功能原型而不是规范文档来表征教学设计。

第四，教学案例研究，形成了一系列的教学案例库。案例生动形象、互动性强、易于理解和记忆，更方便教师进行深入浅出的教学，并且更能调动和激发学习者的兴趣和求知欲。随着在线学习的不断深入，特别是在网络远程教育领域，师生分离，学习者自主学习，为了帮助他们对知识与技能进行有效消化，在网络课程中大量使用案例不失为一种好方法，但案例也存在“只见树木不见森林”的缺点。

第五，教学设计样式研究。样式（Pattern）研究起源于建筑学，最早是由建筑理论家Alexander在20世纪70年代提出的。Alexander将样式定义为：“样式描述了一个在我们的环境中不断出现的问题，接着指明了这个问题的解决方案的关键部分，这样就可以重复使用这个方案，而不必另起炉灶”。随后。样式思想慢慢影响了软件行业。许多人开始用样式来记录软件设计的专业经验。伽玛等软件工程学者出版了《设计样式》一书，详细呈现了信息系统应用的成功样式，成为样式在软件行业应用地位的奠基之作。同时，一些美国和德国具有丰富计算机教学经验的学者，也将基于样式的方法应用到问题解决中，开展了教法样式项目（Pedagogical Pat，terns Project）的研究。此外，欧盟ELEN项目（2003）啊、IMS全球学习联盟UNFOLD项目等都对信息化环境下学习的样式进行了有益实践，出现了在线学习的设计样式（Design Pat，terns for e-Learning），研究了在线学习环境中从课程内容到教学组织的设计经验。Diana Laurillard在2012年新出版的《教学，一门设计科学：为学习与技术而构建的教学模式》“Teaching as a Desien Science——Building Pedagogical Pat-terns For Ttechnolog”一书中，提出了教学是一种设计科学的观点，并且探讨了“获得学习”、“探究学习”、“讨论学习”、“实践学习”和“合作学习”等教学样式。我国胡小勇老师在《基于样式视角的网络课程设计研究》一文中，提炼出三种优质网络课程的收敛样式：理论导学型、技能训练型和问题研学型。

以上三项研究皆是关于教学设计模式和基本理论的，但在这些模式和理论的使用过程中，应用者普遍体会到。教学设计模式和理论比较抽象、宏观，缺乏可操作性的实践环节，即使教学设计专家都很难把握其实质，而对于新手教师。难度更大。教学案例又比较具体。与具体的学科知识关联度高，不适于作为一般性的设计参考支架，但教学设计样式是立足于中观层面的，具有较强的可操作性。

本研究将对网络教学设计样式展开研究与实践。这是因为对于习惯于传统面对面教学设计的教师来说，网络教学设计还是一个新领域。由于缺乏可借鉴的原则、方法和操作样式，所以传统教师面对网络教学时感到无所适从。针对这种情况，国内外研究者做了大量探索，最新研究是将教学设计作为一种科学进行研究，教师如建筑设计师、服装设计师一样，承担着教学设计师的职责。希望形成人人设计、我为他人设计、他人为我设计的愿景，使优秀的教学经验与范式得以共享与传承。本文中提到的网络教学与网络课程同义；教学样式、教学设计样式、设计样式三者也同义。

二、教学样式的概念解读

教学样式的本质是提供一种分享成功教学实践的范式和方法，对于新手教师更具有重要意义。在网络教学中。教师的角色和职责都发生了根本变化。教师的工作会部分或全部地由某种网络应用（如教学课件、虚拟实验等）所取代，面对网络教学设计。绝大部分教师都还是初学者。如前所述，在面对面教学中，已形成了一些颇具代表性的教学模式和教学案例，但教学模式对于一线教师来说比较抽象、宏观，可操作性差：教学案例又比较具体。与具体的学科知识关联度高。不适于作为一般性的设计参考支架。而教学样式界于教学模式与教学案例之间。即界于教师的教学实践和理论之间。是从中观层面进行的教学设计，具有较强的可操作性，三者关系如图1所示。

概括起来，教学样式具有以下特点：（1）可操作性：设计易于用户理解和掌握的结构框架，让用户易学、易用，具有较强的可操作性和实用性。（2）通用规范性：从中观层面对课程进行设计和管理，使得教学内容和活动的设计更具通用和统一，并有利于知识的有效共享。（3）相对灵活性：描述的是按照特定情境下解决某类重复出现的相似教学问题的基本框架。而非细节规定。因此。具有相对较好的灵活性和可迁移性。具体地说，教学样式是获取教学实践中的专家经验的方法，目的是以一种简洁的形式记录教学实践的专家知识，使得需要这些知识的人可以方便地获得。教学样式的本质是提供一种分享成功教学实践的格式和方法。

三、基于EDR的教学样式研究

面对“教学样式”这样的设计理念，研究者既有用之解决实践问题的迫切需要，也有寻找通用方法论的理论诉求，而“教育设计研究”（Educational Design Research，EDR）正是能够同时满足这两项需求的研究范式。EDR旨在通过研究者与实践者在现实情境中开展协作，通过迭代的分析、设计、开发和实施过程，得出情境敏感的设计原理和理论，它既可以输出理论性成果，又可以产生实践性成果。本研究的目标是获取网络教学实践/网络课程设计中专家经验的教学策略和设计方法。形成一系列具有指导意义的、可操作性的教学设计样式。以一种简洁的结构形式进行记录，使得需要这些知识的人能够方便地获得和应用，形成一种通用的网络教学设计样式语言。其迭代循环研究如图2所示。

从图2看出，该研究包括三个阶段（三个子循环），每个阶段皆有其短期的研究目标和任务。阶段1主要进行文献分析和近年来网络教学设计（网络课程）剖析。由于网络课程是网络教学的直接载体，是网络教学设计的制成品，在建设网络课程时，需要将网络教学的内容、活动、策略、评价等设计清楚，网络课程建设的过程就相当于网络教学的预演练过程。所以本阶段对历年来评审出的国家精品课程（包括普通本科、网络、高职高专三类）和精品资源开放课，在课程的全局设计、单元设计和内容设计层面，从课程的组织结构、活动设计、策略设计、媒体设计等方面进行了分析，找出这些课程一般性的课程架构和教学策略，据此总结出教学样式的结构模型：阶段2主要根据阶段1的分析结果所提出典型的网络教学设计样式并且选取实验点进行试用：阶段3主要完善阶段2的研究成果，并且对样式进一步修订和推广应用。限于篇幅，本论文主要讨论阶段1和阶段2的研究。

四、典型样式的提出

从本质属性上来说，设计样式是启发式的，是设计实践的产物。在我们提出的样式中，一方面努力在汲取传统教育框架下教学法、认知科学和教学设计等方面的经验。这些知识为我们提供了丰富的养料，如优质的教学设计模式和案例。另一方面，我们从国家精品课程中选取了部分课程，针对这些课程的组织架构和教学活动的组织形式进行了分析。

（一）针对国家精品课程的分析

国家精品课程建设作为教育部质量工程先期启动项目，于2003年4月正式启动实施，旨在通过评选，实现高校优质教育教学资源的推广、复用和共享。以这些优秀的网络课程进行有效的示范与引领，截止到2010年共评选出包括网络教育课程在内的3845门课程，涉及工学、理学、教育学、管理学等专业，基本代表了我国高等教育网络课程资源建设的最高水平，是新理念与新技术结合的成果。通过对课程的全局设计、单元设计和内容设计的分析，我们发现：

1.课程的组织结构主要分为整体架构与分层架构两种

整体架构是指将整门课程作为一个整体，按照课程组成要素进行架构，通常划分为“电子教案”、“教学案例”、“例题习题”、“文献资料”等板块，如图3所示，这种设计的优点是分门别类，便于查找资料，缺点是粒度太大，不便于学习者自学、课程的共建共享、学习者对学习内容的评价、标注以及学习进度的跟踪等。第二种是根据主题按章节或模块进行组织，按小粒度进行学习的精细化设计，这种设计策略能从根本上弥补第一种方法的不足。如图4和图5所示。

由图3可以看出，整门课程相当于一个以课程为单位的资源库，分门别类，分成了几个分库，如“电子教案”、“教学案例”、“例题习题”、“文献资料”等，从这种分类上看，该门课程“以知识为中心”、“以教师的教为主”，“十一五”规划期间评审出的几千门本科精品课程，基本上属于这种类型。

由图4可以看出，整个课程按“课程一章一节”分成了三层，在界面左侧对课程进行主题上的总体导航，并将每一节学习活动分成了“单元导学”、“讲解视频”、“知识自学”、“案例分析”、“知识总结”和“单元白测”。

由图5可以看出。整个课程同样也是按“课程一章一节”分成了三层，并且将每一节的学习活动分成了“准备”、“研习”、“活动”和“后测”几部分，并在课程界面左侧对课程设置了一个总体导航区。

图4和图5所示的这种模块化的设计架构更加灵活，便于课程内容的共建、共享及评价；更利于对课程内容及其学习活动的精细化设计以及多种教学策略的运用。

另外，每一门课程（特别是分层架构的课程）都设计了多种学习活动，例如学习指导、热身、前测、后测、课件学习、案例讨论、在线实验、游戏、讨论、协作学习、头脑风暴、角色扮演等；这些活动内容采用了多种媒体表现形式，如音频、视频、文本、图文与动画等；还有多种学习工具的支持，例如标注、笔记、收藏、计算器、实验器材等。针对某一章、节或者知识模块的学习，根据不同的学习目标和内容特点，采用了不同的组织策略，如基于内容的教学，基于案例的教学、基于问题的教学、自主探究的教学等。

（二）网络课程的基本结构

综上分析，发现有些网络课程往往以课程为单位，粒度大，内部耦合度较高，课程结构一旦确定下来很难改动，基本上是静态的组织方式，难以根据学习对象的特征去灵活组织，呈现教学内容，安排学习活动，所以存在共享难、可重用性差与重复开发等弊端。基于此，我们确定本研究中的网络课程将主要由课程，课程模块、学习单元、学习活动和知识原子四层组成，如图6所示，知识原子处于知识体系的最底层，是通过技术而表征的某一知识点或技能，如某一视频课件、教学录音及其它各类媒体素材等：学习单元是指一次完整学习体验的一系列学习活动序列，每个学习单元相对独立，可以实现共享和重组，新建课程可以由来自不同课程的学习单元组成或新建学习单元：同一个学习单元可被多个课程重用。学习单元要能够适应各种显示终端与平台。便于课程的重组重建。

由图6可看出，课程架构确定好后，影响课程质量最关键的部分应是学习单元的设计。即针对不同的学习内容和学习目标。学习单元中学习活动类型及序列也不尽相同，这将是教学设计样式重点解决的问题。

（三）七种典型的网络教学样式

如前所述。网络课程（网络教学）教学活动的类型和组织序列有很多，根据已有的工作经验和研究及对我国精品课程的设计分析，我们提出了七种网络教学设计样式，分别是理论导学型（基于内容的设计）、技能训练型（基于技能的设计）、问题研学型（基于问题的设计）、情景模拟型（基于情景的设计）、案例研学型（基于案例的设计）、自学探究型（基于探究的设计）和实验探究型（基于实验的设计）。这些设计样式适于对整门课程、学习模块、学习单元或者某一知识点的教学设计。在同一门课程中，各种设计样式可混合使用。各种设计样式有统一的结构，均由名称、解释、问题描述、解决方案几部分组成。限于篇幅。下面针对前两种设计样式进行重点阐述，其它简述之。

1.理论导学型设计样式

名称：理论导学型（基于内容的设计）

解释：理论导学型设计样式注重学科内容固有的知识体系和逻辑结构。以学科内容为中心，通过教师的知识讲解。辅以一定的实践活动和练习测试，帮助学习者达成学习目标。通常，理论类的课程采用此种设计样式，如教育概论、心理学导论、外国文学史等课程。该类型主张知识体系的完整性和系统性。

问题：如何在网上进行理论教学而不仅仅是将教材内容搬到网上或者只是照本宣科？以及如何帮助学习者有效地将理论学习与工作实践结合起来？

解决方案：学习单元中的活动设计与排列，如图7所示。

对于具体学习单元的设计，可采用图7中的“学习指导”、“学习导入”、“教师精讲”、“实践活动”和“学习评价”五个学习板块/活动，当然这五个活动只是理论导学型课程的共性提炼，每一门课程可根据具体情况适度增加学习活动，如拓展资料、课后总结等，原则上以这五个活动为准。

2.技能训练型设计样式

名称：技能训练型（基于技能的设计）

解释：技能训练型设计样式注重学习者某种技能或技巧的培养，以学习者参与和体验为特点，为他们提供一系列操练和模拟体验的机会，从而使学习者达成学习目标。通常。操作类、实训类以及实践类课程可以采用此种设计样式。如计算机软件、硬件组装、家用电器维修、解剖学、航空航天、旅游、汽车组装、足球、游泳等课程。

问题：如何在网络教学中达到技能训练的目标？

解决方案：技能训练型学习单元的信息结构，如图8所示。

对于具体学习单元的设计，可采用图7中“学习指导”、“体验”、“教师精讲”、“再体验”和“巩固练习”五类活动，当然这五类活动只是技能训练型课程的共性提炼，每一门课程可根据具体情况适度增加学习活动，原则上以这五类活动为准。

（1）问题研学型。设计样式是以问题为导向，在教师的指导下建立问题与知识间的联系，学习者通过自学与助学相结合的方式围绕问题展开研习，教师通过主观与客观相结合的方式对知识技能进行测评，最终通过知识的迁移提升学习者解决现实问题的能力。此类课程的设计核心在于问题情境的设置，适用于经济学、管理学、教育学、医学等学科。

（2）情境模拟型。设计样式以情境体验为中心。在教师的指导下，学生利用所学的理论知识在模拟或虚拟的情境中通过情景观摩或者角色扮演等方式在体验中应用所学知识。它在假设的情境中进行，在教师的指导或协助下，学生设计出与知识应用相关联的实践场景，并置身于该场景，学生是情境的主要推动者，并在情节发展中促进深层学习目标的完成。该类设计样式一般适用于实践性或应用性较强的课程，如高职高专中的医药卫生、公共事业、法律、旅游等课程，本科教育中的文学、经济学、管理学、法学等学科的课程。尽管目前国家精品课程网中此类课程并不多见，但是情境模拟型课程的观念却在课程中多有体现。

（3）案例研学型。设计样式最突出的特征是案例的运用，教师根据一定的教育目标，以案例为基本教学材料，将学习者引入学习情境之中，通过师生之间、生生之间的多向互动、平等对话和积极研讨等形式，引导学生在思考分析的过程中习得知识并能创造性地运用知识。在日常教学中，教师们经常运用案例教学法，即案例研学型设计样式的一种典型应用。案例研学型设计样式能够较好地将学习内容与实践情景结合起来，主要适用于医学、管理学、法学等领域的课程，且这些领域的课程有比较丰富的结构良好案例，如哈佛大学商学院案例库、北京大学中国企业管理案例库等著名案例库。

（4）自主探究型。设计样式主要是指学生在教师指导下，模拟科学研究的方法和步骤，从自然、社会和生活中选择和确定专题进行研究，并在研究过程中主动地获取知识、应用知识，解决问题。该设计样式的特色是探究活动，即以活动为主线开展教学。自主探究型课程多见于以主题为线索的、综合的、开放的甚至跨学科的学习内容。短的可以是1到2个课时，长的则可以达到几周。自主探究的主题应能够引导学生进行采集、观察、试验、辩论、设计、反思、判断、汇报及创造等一系列活动，实现有意义的学习。

（5）实验探究型。设计样式用来检验某个理论或证实某种假设而进行一系列操作或活动，是科学研究的基本方法之一。根据研究目的，利用专门仪器、设备来控制或模拟研究对象、条件或环境等因素，使某些新事物的生成、现象或过程再现，从而去发现、认识自然现象、事物性质和科学规律。实验是通过某些手段来解决问题，在研究领域中检验或验证某种假设、原理、理论而进行的明确、具体、可操作的技术操作行为。主要有演示实验、分组实验、验证性实验、探究性实验、虚拟仿真实验等。

总之，每一种有代表性的网络教学设计样式都有一定的指向性，都反映了特定的教学目标、哲学假设、课程观和价值取向，所以都有某种合理性。这些相对收敛的设计样式，反映了网络教学的设计规律，有效地提升了教师/教学设计人员间分享成功教学实践的格式和方法，保证了成功的实践经验可以被不同的人在不同的教学情境中以不同的方式使用：使得课程更加易于维护、管理和评价；使得学习者的学习将更加高效，提高其学习满意度。形成良好的学习体验。

五、典型样式试用

以上网络课程的设计样式在华东师范大学网络教育学院进行了为期一学期的试用。试用组织人员包括项目组研究人员、教学设计人员（同时也是项目主管）和网络课程建设教师。主要目的是验证这些设计样式在实践中的应用效果、优势及不足，以期在实践应用推广之前予以改进。试用数据主要来源于对主讲教师的访谈和问卷调查，以及在课程建设过程中教学设计人员和主讲教师之间的互动交流信息。

（一）课程及主讲教师的基本信息

共有7位主讲教师（7门课程）参与了该活动（如表1），其中有5位教师有建设网络课程的先期经验：有4位教师曾主持或参与过国家级或市级精品课程建设：有6位教师教龄在10年以上。从这些基本信息及其研究人员对这些教师的了解得知。她（他）们大多数人具有丰富的面对面教学经验，是所在学科领域内具有一定学术造诣的骨干力量，但是只有3位教师有在线教学的经历。

（二）网络课程建设前问卷调查及分析

在建设课程之前。我们对表1中所示的课程建设教师进行了访谈和问卷调查，其结果及分析如下：

1.对网络教学的理解及对其发展前景的态度

有6位教师认为高等教育网络教学的前景比较乐观，理由有多种，“普及教育的需求”、“信息社会”、“可以让学生开拓视野，学到更全面的知识。学习形式更多样化，学习内容更丰富”等：只有一位教师认为发展前景一般。理由是“因为缺乏面对面的交流，有些信息不能及时交换传递”。有6位教师将网络教学理解为：“利用网络教学平台，整合教学资源开展教学活动”。还有一位教师对网络教学的理解是：“希望能够借助网络教学平台，与学生沟通、部置作业等”。

总体而言，这几位教师不管是否曾经有过在线教学经验，或者是否有过网络课程的建设经验。他们对网络教学的前景皆持比较乐观的态度，且对网络教学有着不同程度的理解，一方面说明网络教学已渐渐渗透到他们的教学视野中，另一方面也说明教师对网络教学理解各有所别。但这些理解都是目前阶段下，网络教学所存在的常规形态，这也说明采用网络教学的目的不同，其成熟度也是不一样的，如在学校面对面教学中，只是将网络教学作为一种辅助手段，最基本的做法就是。引导面授学生借助email或BBS进行交流，并且教师可以有选择地、不定期地将教学大纲、教学资料等到网上，供学生下载、研读；但在网络教育中，主要依靠学生自主学习，所以教学都是在网上进行的，学习者和教师之间基本没有面对面的交流。所有的教学资料、学习任务和作业都是通过网络传输的。

2.在线教学的在认知上最大困难

有4位教师认为开展在线教学最大的困难在于“无足够的时间和精力”，有1位教师认为开展在线教学最大的困难在于“不知道如何设计网上活动”。还有1位教师认为开展在线教学最大的困难在于“无在线教学设计人员支持”，1位教师认为开展在线教学最大的困难在于“无政策支持”。

“无足够的时间和精力”表示网络课程建设对不熟悉网络教学的教师来说具有一定的工作量，他们需要更多的网络教学设计支持：“不知道如何设计网上活动”和“无在线教学设计人员支持”说明他们对网络教学环境和多媒体技术的陌生及担忧。这些调研结果，也从不同侧面说明教师对网络教学设计支持的诉求，希望能够借助一定的设计支架、策略、方法或样例，能够较快地形成恰适的设计思路，少走弯路。

3.本次建设的网络课程选用设计样式及其支持

如表2所示。这几位教师在课程的预设计阶段，皆能根据课程的性质特点选用多种设计样式，经访谈得知，教师对这些样式名称基本能做到见名知义，大致理解每一种样式的内涵及特点，但同时希望从教学设计人员（项目管理人员）处得到多方面的支持，教师对网络教学还是有一种陌生感，对教学设计人员（在教师眼中通常看作是技术支持人员）有一种依赖感。如何将这种依赖转化为对教学设计样式的依赖将是本研究努力的最终目标。

（三）教学设计人员（项目主管）与教师之间的设计交流

本试用活动中的教学设计人员同时承担三种角色，第一，是该项目的研究人员之一。参与了项目的前期策划、调研和某些设计样式的构建，所以对这七种设计样式有着一定理解，非常希望在自己主管的网络课程建设项目中应用这些样式。第二是项目主管。承担课程建设过程中的教师培训、时间控制、质量检查、录像及现场实拍等工作的组织协调等。第三是教学设计人员。主要从中观层面给教师一定的教学设计建议与指导，提供设计案例、规范文档和技术支持等。

下面以赵老师（项目主管兼教学设计）与曹老师（《幼儿园创意手工》课的主讲教师）在网络课程建设过程中的互动为例。剖析网络教学设计样式在实践中的作用及应用效果。分析其优势及不足，以期改进。

一开始，赵老师与曹老师就课程建设事宜进行了会谈。在这次会谈中，赵老师向曹老师介绍了该课程的未来使用对象、应用环境、课程建设的基本流程、关键时间点及七种网络教学设计样式。第一次会谈后。曹老师研读了七种设计样式，根据《幼儿园创意手工》的教学目标和内容特点，确定该课程主要采用技能训练型的设计样式，拟订了课程结构大纲，如表3所示：

从表3可看出，除第一章之外，每一章的研习活动以培养技能为目标：另外该大纲过于简约，对具体的活动类型及序列没有进行深度设计：还有每一知识点的学时太长，不符合网络学习环境下“少食多餐”的设计策略：再有章标题的设计上不够人性化，如第三章“纸类巧制作”、第四章“纸杯变变”、第五章“纸盒等的制作”和第六章“纸芯巧心思”逻辑上存在问题等。

赵老师收到如表3所示的结构大纲后，就大纲中的问题与曹老师进行了多次电话与邮件交流，并提供了相关案例，曹老师也再次仔细研读了七种网络教学设计样式，确定了新的课程结构大纲。

课程结构大纲确定后，曹老师提交了第二章的word文本讲义和PPT讲稿。赵老师站在学习者的立场，给曹教师提出了相关建议。如赵老师发现“棉花和环保袋”的主题讲解相对独立。故建议拆分成两个小讲座，以便于学习者学习：建议加强“创意解读”、“手工演示”和“制作要点”的讲解等。最终建设完成的课程结构大纲：

从上述老师的互动情况看，赵老师根据学生的特点，对课程信息的量和质及建设目标对曹老师提出了要求并给予相应支持，如对教学活动的安排与组织给出了建设性建议。在两位教师的互动过程中，七种教学设计样式是双方交流的话语基础和设计支架。虽然该课程主要采用了“技能训练型”的网络教学设计样式，但是根据每一小节的教学目标和内容特点，进行了变通设计，主要体现在两方面：第一，由于第一章主要是概述性讲座，所以必要的活动设计主要采用了“理论导学型”的设计样式，说明在同一门网络课程中，七种教学样式可混合使用：第二，“技能训练型”设计样式中的活动名称，如“体验”、“教师精讲”、“再体验”和“巩固练习”，可采用更能体现课程特点和教学目标的人性化术语，如“创意课程”。“手工作业”等。但活动内涵依然体现“技能训练型”的精髓，注重学习者某种技能或技巧的培养，以学习者参与和体验为特点，为他们提供一系列操练和模拟体验的机会，从而使学习者达成学习目标，但同时也提供相应的理论讲解。如“讲稿下载”。

在研究过程中，研究人员发现，教学设计人员在以前的工作中。基本只是凭经验给予教师提供设计建议和要求，而有了样式库之后，她们能够比较系统地应用这些样式，提高了工作效率和课程的总体建设水平，并且各类人员之间有了彼此之间进行设计交流的共同语言。在互动过程中，教师对网络教学设计也有了充分的认识，在具体的学习内容、活动、策略和评价设计上也更加精细与合理化。

六、小结及后续研究

总之，在样式试用过程中，我们看到“网络教学设计样式”在网络课程建设过程中起到了积极的作用，能够很好地帮助网络教学设计人员了解网络教学设计与技术，但无法帮助了解内容，而教师熟悉课程内容，但是不了解网络多媒体技术特点和网络教学环境，缺乏网络课程设计策略与方法的窘况，使两者能够很好地做到优势互补，提高了课程的总体建设水平，同时还看到网络教学设计具有多视角整合的特点。主要表现在：（1）教学设计主体的整合，由以前主体单一性向主体群体性转化：（2）教学设计理论的整合。表现在借鉴使用教育学、心理学、人类功效学、人因学、信息技术等学科的相关理论和方法作为网络教学设计与开发的丰富养料、思维框架和研究方向：（3）教学设计内容与网络技术的整合等。