大赛优秀案例分享丨张增强：造型材料与工艺

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西浦全国大学教学创新大赛（简称“西浦大赛”，XJTLU National University Teaching Innovation Award）由西交利物浦大学主办，领导与教育前沿院（简称“西浦ILEAD”）承办，澳门同济慈善会北京办事处支持，旨在发现并奖励一批将“以学生为中心”作为教学理念的高等院校的老师，传播“以学生为中心”教学的创新举措。大赛通过帮助教师梳理个人教学创新思考、提供多重展示的机会，为教育创新者构建分享、交流、学习、成长、共创未来的平台，进而推动中国高等教育改革。2022年，中国高等教育学会将西浦全国大学教学创新大赛纳入全国普通高校教师教学发展指数的教学竞赛版块。

第九届西浦全国大学教学创新大赛正在火热报名中，欢迎热爱教学、希望加入教育创新者社群的高校任课教师们自主报名参赛。

>点击查看大赛细则
>点击查看报名及上传材料指南

为了更好地支持和服务所有热爱教学创新的老师，西浦全国大学教学创新大赛组委会将逐一分享第八届西浦全国大学教学创新大赛获奖选手的教学创新案例，为教育创新者们带来更多交流、学习和成长的机会。

本期分享的是第八届西浦全国大学教学创新大赛年度教学创新一等奖获得者、来自石家庄铁道大学张增强老师的《造型材料与工艺》。

教学创新特色

内容及资源创新：重构内容，并创建立体化资源，包括在线课程、虚仿教学软件、材料闪卡、三维打印教具等。 

模式创新：采用“数据驱动+情境模拟+项目牵引”教学模式，通过数据精准侦测难点、 堵点，串点成线，以多个项目实现工艺模拟及职业身份模拟。 

课程思政创新：采用乘法式教学评价，通过学生具体行为及成果评价思政达成效果。

教学创新实践精彩展示

请识别以下二维码，观看张增强老师在第九届西浦全国大学教学创新大赛线上分享环节的精彩展示。

教学创新案例分享

课程简介

课程名称：造型材料与工艺

学生人数：36人左右

课程性质：专业必修课

课程目标

知识目标

1. 通过对材料基本概念、基本属性的学习，能够根据需求从不同维度来分析、评价和选择恰当的材料，准确阐释选择材料与工艺的原则。

2. 能够快速准确列举出不少于50种常用材料的名称、特性、适用范围，具体包括金属、塑料、陶瓷、玻璃、木材以及复合材料六大类。

3. 能够准确描述不少于50种常用成型工艺、二次加工工艺、连接工艺和表面处理工艺的特点、成本和适用材料，同时根据批量大小辨析不同工艺的适用范围。

能力目标

1. 通过学习具备分析材料属性并发挥材料特性进行创造性设计产品能力。 

2. 能够在进行产品造型设计时充分考虑材料和工艺的限制因素，确保造型合乎量产工艺要求，并能在造型设计完成后，进一步完善内部结构，使之具备可落地性。

3. 具备与其他工程师、市场营销人员的沟通协作能力、组织和领导力。

4. 通过学习形成终身学习的能力，培养信息化时代学生的数字素养，适应未来社会发展。

素质目标

1. 提升学生美学修养。

2. 通过对中国造物选材、技艺学习，激发学生文化自信，传承中国传统造物哲学。

3. 通过体验从创意到实物的过程，让学生感悟工业化批量生产对设计师责任心提出的高要求，从而能够自发认可工匠精神，耐住寂寞多次迭代方案以致完美。

4. 引导学生形成正确的工程伦理，充分考虑消费者和环境保护的利益。

教学创新要解决的问题

根据学情现状、企业与教师反馈等情况，学生学到材料与工艺等理论不能有效转为设计实践，突出表现为“三难”问题:

难以甄别关键知识形成理论地图，深度认知受阻

面对繁杂的材料特性和工艺，学生感觉知识杂乱无章，只能死记硬背，认知停留在识记理解等低阶层面，不能根据需求综合评价材料性能，创造性应用材料，中高阶认知梗阻。

难以在复杂环境下实现方案落地，理论实践受挫

目前，学生缺少真实情境的实践训练，造成产教脱节，设计方案多为纸上谈兵，难以落地。

难以传承设计思想激发高阶思维，系统思维受困

目前学生或就事论事，只看局部细节问题；或盲从西方商业性设计流派思潮，缺乏回归设计本质、研究中国国情面向人与自然可持续发展的高阶思维方式。

按照建构主义理论，从教师、教材、教学过程和学生四个方面，以及情境、协作和会话三个维度对教学问题进行成因分析，如下图所示。

教学创新的方法和实践

教学理念

作为交叉学科，一流工业设计师既要能兼顾造型美，还要会选恰当材料，并能完成结构适合工艺确保设计方案落地，因此课程以“艺工互融、因材施用”为理念，同时以“造国之良才、促产业转型”为课程的责任和担当，激发学生学习动机。

教学设计

针对上述痛点问题，本课程采用建构主义学派理论作为教学设计的指导思想，以学生为中心，“数据驱动+情境模拟+项目牵引”的教学模式。详细设计流程及各环节如下图所示：

数据驱动

利用智慧教学平台的数据优势，构建了基于数据挖掘的智慧教学模型，从数据驱动维度解构课程运行模式，通过线上线下教学数据从两个维度分析：

课程内容角度

通过测验和反刍比数据对重难点进行侦测，对共性的堵点进行精准爆破，并动态调整优化学习资源。

学生角度分析

对学习效果进行形成性评价测量，对“吃不饱”和“跟不上”的重点学生进行因材施教，提供必要的引导和帮助。在数据采集、分析与应用做到“三个三”，实现以评促学和以评促教。

情境模拟+项目牵引

对于材料和工艺的学习，仅仅停留在理论层面是不够的，所谓“眼过千遍不如手过一遍”，因此在线下面授中充分调动学生眼、鼻、手、脑进行多器官感知，从材料工艺体验和设计师职业身份体验两个维度进行模拟学习及训练，多重感知材料性能和工艺特点，并在模拟训练和真实任务中提升设计能力，实现全面发展。

维度1：材料工艺模拟

对真实材料及工艺进行课堂模拟再现，通过研究分析真实世界中产品的材料与工艺，抽象概括出基本原理，采用石蜡、硅胶、硬卡纸、石膏等材料及三维打印教具来模拟真实材料成型与工艺等，促进学生从根本上理解工艺原理，形成直接经验。

维度2：职业身份模拟

以 PBL 小组项目方式模拟公司设计部门的协作流程及向甲方汇报方案接受质询的情景，促进学生具备完整解决问题的各种能力，完成学生——模拟设计师——初级设计师的过渡，实现由前人间接经验到学生建构直接经验的迁移。

立体化教学资源：前期完成对教学内容解构、重构和表征，形成立体化资源。

知识面的学习：发挥线上教学学生时空自主性和数据留痕性优势，材料工艺基础理论、概念和定义等低阶内容，自学完成并参与测验和讨论，扩充知识面宽度。

知识点的筛选：密切关注学生知识点反刍比、测验、主题讨论等数据侦测学习难点和堵点；线下面授重点讲解学生自学尚未掌握的知识点，加深知识面厚度。

凝点成线创设任务：对于晦涩难懂、杂糅且重要的知识点，凝点成线，采用情境模拟和项目牵引的方式给以解决。

学生知识体系由线到面：通过对项目的体验、设计制作，并模拟企业内部汇报、 项目评审，反思监控认知过程做到融会贯通。

学生发展由面到体：通过专赛融合、专思融合以及企业横向课题，面向真实任务实现知识、能力和素养的全面发展。

教学内容重构

以规划教材为筋骨，补充国家级一流在线课程及其他书籍为血肉，思政案例库为灵魂，采用调序、补新、强用、融思的指导原则，将教学内容划分为理论模块、体验模块和实践模块。围绕学习目标建设了图文、数字、实物和企业四类资源及作业库、带答案解析的题库、典型案例库等内容。

立体化教学资源

文本资源

浓缩经典教材

分析概括提炼了20余本国内外教材的精华，保证教学内容的宽度、厚度和鲜度。

材料闪卡

制作了材料闪卡，实现线上资源和纸质学习材料的绑定，方便学生排序建构知识体系。

题库作业库

300 余道试题，43 个作业，方便学生自测，自我效能评估。 

数字资源

师生共同生成三维动画资源

采用费曼教学法，指导学生在理解的基础上把典型工艺做成三维动画，作为教学素材充实资源库。 

VR 教学软件

开发了两款虚拟仿真教学软件，增加学生对工艺感性认识。

一线工艺视频

实物资源

材料样板库

建设了材料样本库，涵盖金属、塑料和木材百余种，为学生增加触觉与嗅觉体验，弥补纸质教材信息量不足。

教具研发制作

三维打印了各种成型模具，方便学生动手体会工艺。

企业资源

邀请行业专家云端进课堂，为学生带来学科前沿与行业动态。将企业真实项目引进课堂，学生真训练、真汇报，并得到企业真实反馈。

教学活动组织与实施

为进一步提升学生的学习体验，依据服务设计理念，对课程实施各个环节、线上线下教学内容与活动分工，教学所需软、硬件等进行了精细化设计，宏观的整门课程教学活动线上侧重对知识的“学、测和反馈”、线下侧重知识的“习、用和探究”，核心能力培养和核心素养形成集中在线下课中的面授部分（橙红色部分）。具体到微观各种材料与工艺学习环节，根据学习目标要求、痛点和章节特点，主要采用三类六种教学活动。

理论深度学习，自主建构类教学活动

团队针对学习内容多、细、杂更新快的特点，基于建构主义和联通主义理论，设计制作了54张材料闪卡，目的是让学习内容体系化、结构化，根据未来工作需要建立分析和评价材料的不同维度框架，从而能够根据实际情况选择恰当的材料和工艺。

增加感性认识学习，体验式教学

团队针对教材信息量不足的问题，增加了体验类教学活动，以满足学生动手实践期望，增加多感官认知。团队设计了三类体验式教学：材料实物体验、虚拟仿真体验和三维打印教具的工艺体验。

材料实物体验活动：课堂上分发给学生体验观察不同材料。

虚拟仿真体验活动：带领学生开发了虚拟仿真教学软件，并已经申请了两份软著，在课前分发给学生，独立完成学习后，参加章节测验，检验学习效果。

工艺体验类活动：设计并三维打印了各种工艺成型教具，配合酒精灯、注射器、洗洁精等，让学生从原理上理解各种材料在液态情况的成型过程。让学生在动手体会各种成型工艺中加深对模具、结构的认识。

项目式教学：解决产教分离问题，侧重完善结构，确保设计方案具有可落地性。学习过程以学生能力和思维发展为主线，创设了“学、做、创、探、践、思”师生活动。环环相扣，通过数据驱动，形成有效学习的完整闭环，知识、能力、思维和思政要素同向发展。

课程思政创新——双线三步，立德树人

根据工业设计专业交叉学科特色和人才培养特点，将“材美工巧，德技双修”作为课程思政教育目标，并对目标进行分解，对应活动与评价，并制定了“双线——三步”的课程思政实施路径。

“双线”是指在学科和行动两个体系中以显线和隐线融入思政。显性线在教学内容中体现，侧重从学科体系出发，强调文化自信和美学素养；隐性线在教学活动中体会，侧重从行动体系出发，强调工匠精神和工程伦理。 

“三步”可以概括为“近、随、升”。“近”是指通过信息化技术，获取学生照片，识记学生姓名。眼睛是心灵的窗户，能在双眸对视一刻叫出学生的姓名可以快速拉近师生心理距离，形成亦师亦友的关系，做到“亲其师”，为“随”(信其道、效其行)打下基础。同时，教师给予足够的支持、反馈、帮助，让学生在学习和实践过程中情感、思维和观念得到 “升”华。

学生的学习活动

线上学习在线课程，做测验，学习虚拟仿真教学软件，线下进行材料闪卡排序、乡村振兴粮食画、红木边角料再设计、“金材纸做”钣金类产品设计、小家电拆解再设计等。线上学习占 35%，线下面授 65%。

课程的考核方式

本课程采用诊断性评价与矫正性反馈（不赋分）+过程性评价和终结性评价（赋分）相结合的方式。其中平时成绩 60%+期末考试 40%进行综合成绩评定，可概括为 “四元多步乘法式评价体系”，将以德驭技、德育为先这一理念落到实处。

四元：是指从自评、互评、师评和社评四个主体对学生知识、思维以及职业素养等进行全方位评价。

多步：对学习内容、行为以及评价过程进行分级，形成多步评价过程，设三次复盘作业，允许期末再次提交刷分。

乘法：设置德育系数用来评价思政育人的效果。将知识能力分数作为基础分，与德育分数相乘即为学生最终成绩。德育系数由美学修养、文化自信、工匠精神工程伦理等分项组成，初始值为0.85，最高为1.0.通过学习行为和成果产出评价进行加减。

教学创新的效果

学生学习体验好，满意度高，全身心参与课堂学习学习效果提升

在线课程以 FDQM 标准为指导，第一章开篇对课程目标、考核方式、课程规则和答疑辅导进行了详细说明，并在后续章节中都明确告知分解后的学习目标，以及学习活动，并建设了题库资源。因此学生学习进程是明确且清晰的，布置项目作业给出具体要求及评分量纲， 为学生动手实践提供软件和硬件支持，并在学生遇到困难时给以必要且及时的反馈。

经过课程的学习，学生对材料属性及种类、选择材料和工艺考虑维度有了明显提升。学生整体平均成绩逐年提高，平均分由77.2升高至85.2分，且在各级各类设计竞赛中屡获佳绩，并申请软件著作权两项。

参加各级各类教学比赛，受到专家和同行的认可与好评

本课程荣获第二届全国高校教师教学创新设计大赛省赛一等奖与国赛三等奖，省课程思政大赛校赛一等奖，全国艺术设计教师教学创新大赛省赛一等奖国赛三等奖，第四届全国混合式教学创新大赛二等奖。教改论文《课堂教学大数据分析及其在混合式教学中的运用》半年内累计下载量达400余次。

主讲教师先后在校内、省内、设计界青年教师、兄弟院校、2022年全国FDQM高等教育在线课程年会、超星、雨课堂等智慧教学平台分享教学经验10余场，累计学习教师近两万人。此外，课程资源建设及教学改革获得教育部“设计理论与整合创新”虚拟教研室立项支持。

课程资源推广情况

疫情期间，课程分享给北理工、成都理工、嘉兴学院和韶关学院等高校，选课人数600人，访问量73万余次，互动近4000余次。

课程做成示范包后，被全国78所高校的84位老师，引用142次，开设班级154个，参与学生2029人次。研发的教具、教学案例等分享至国内50余所高校，受到兄弟院校同行一致好评。

教学创新实践的普适性

对同一课程教师的适用性 

课程团队在教育部“设计理论与整合创新”虚拟教研室申请了教学改革项目，提出了“同课异构，一课多式”的共享共建共用模式，将此课程作为一个资源汇聚池、发酵池。加入课程的教师根据所属高校的情况，可在引用课程示范包的基础上， 将合适内容、教法、资源面向本校学生开设变型课程，实现“同课异构、一课多式”。截止目前，已经有50余所高校教师加入到教学平行课。

对本领域其他课程及其他学科领域的适用性、启发和借鉴意义

本课程教学创新以问题为导向，以“建构教、学、评的一致性”为原则进行教学设计，在疫情防控大背景下，充分发挥信息化教学的优势，在情景创设、数据挖掘、产教协作等方面进行了有益的探索，提出了“数据驱动+情境模拟+项目 牵引”的混合式教学模式。

1.数据驱动的在线教学模式

形成了线上“学、测和反馈”，线下“习、创和探 究”优势互补混合式教学分工。

2.情境模拟的教学设计思路

在疫情防控的大背景下，采用信息化技术打破时空限制，通过混合式教学促进产教之间沟通和交流，弥合产教之间的鸿沟。

3.项目牵引的教学实践

以做项目方式和流程来完成对所学内容的运用，促进知识迁移，让“做中学”真正落到实处，通过完整项目综合训练与评价学生的知识、能力和思维达成情况，以作品的高度来要求作业，以实战的项目来锻炼学生服务企业的能力，让线下课堂效率更高，针对性更强。

4.课程思政的教学设计

本课程属于交叉学科类课程，按照教育部课程思政指导目录，创新性的提出双线思政的教学设计思路。

5.乘法式教学评价体系设计

根据德育为先，以德驭技、立人先立德等要求，创新性提出德育系数概念，既严肃考核评价的权威性，依据量纲进行自评、互评和师评，又提供复盘作业等温情环节，充分发挥教学评价的指挥棒作用。

教学创新背后的故事

Q：您做教学创新的初衷是什么？

张增强：我参加教学创新的初衷有三个。第一，学生的成长需要我对课程进行改革。工业设计毕业生广受企业诟病的槽点就是不懂材料和工艺，传统的教学根本无法解决这一个突出而尖锐的问题，必须借助现代化的技术让学生真正对课堂感兴趣，全身心的投入到学习过程中。

第二，出于对教学工作的热爱，对教师这个职业的认可和喜欢。高校教师的确需要做科研，但不能忘记自己的本质工作是培养更多优质的毕业生。

第三，出于教学实践成果交流需要，获取专家的点评与指导。学以致用是我的课程对学生的要求。既然我学了那么多教学方面的理论，教学实践做的如何呢？对不对、好不好自己是无法评价的。因此，我希望借助这样一个全国性的平台，来向各位老师展示汇报一下我的教学工作。

Q：教学创新过程中您遇到的最大挑战是什么，您是如何解决的？

张增强：我在教学创新中遇到的最大挑战来自于企业项目征集、设计竞赛与教学内容的有机融合。由于企业产品开发有其自身的进度，而教学的时间周期与企业不合拍，因此需要提前谋划。为了解决这个问题，我充分利用河北省大力推进工业设计的政策红利期，与省工业设计创新中心以及各地市负责推广的机构进行密切沟通，寻找契合点针对企业做一些预研性和前瞻性的方案，形成合作共赢的模式。

Q：请简述您对教学创新本身的理解。

张增强：从最初的凭借热情从事教学到学习相关教学理论开展规范性教学，我对教学创新的理解也一直在变化。要做到教学目标、活动、内容、环境、评价的一致规范性，需要付出相当的努力。概括一句话就是：让学生通过学习具体的内容达成学习未知内容的策略，并敢于和乐于接收挑战。

要达成有效的教学创新最难的不在技术层面，而在于拥有一个促进学生发展的初心。在教师大脑中要有理论指导，对新涌现的技术保持敏感性，勇于和教学实践结合。

第九届西浦大赛线上分享预告

线上分享·第9期

分享时间：11月8日 19:30-21:00

1

以学生为中心的“六维融入”混合式研究性教学设计与实践

分享嘉宾：第八届西浦全国大学教学创新大赛特等奖获得者、南开大学高裴裴

2

“看-够-创”三步教学法设计——以《计算方法及工程应用》为例

分享嘉宾：第八届西浦全国大学教学创新大赛一等奖获得者、武汉华夏理工学院李媛

在线参与：请搜索关注“西浦ILEAD”微信视频号快捷观看直播，或识别以下二维码预约本期分享。

报名第九届西浦全国大学教学创新大赛

点击这里查看第九届西浦全国大学教学创新大赛细则

报名通道及方式

选手报名：2023.05.21 - 2023.11.17

调研员报名：2023.05.21 - 2024.04.05

请参赛选手及调研员扫描下方二维码注册并提交信息：

选手报名

调研员报名

上传参赛材料通道及方式

请参赛选手及调研员登录西浦学习超市平台上传参赛材料及调研报告。

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参赛选手提交材料截止日期：2023.11.24 14:00

调研员上传材料截止日期：2024.05.06 14:00

联系大赛组委会

邮箱：Innovation@xjtlu.edu.cn
电话：王老师 0512-88161893
微信：请搜索XJTLUILEAD添加艾力小助手微信。