劉勇 朱景川 郟凌 陳國(guó)欽

摘? 要：“案例式”教學(xué)是一種能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際能力非常好的教學(xué)方法。文章結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，研究了“案例式”法及在材料學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用。通過(guò)研究認(rèn)識(shí)到，案例法是使知識(shí)點(diǎn)從抽象到具體的一個(gè)展示過(guò)程，是聯(lián)系理論和實(shí)踐的橋梁;“案例式”法具有使抽象的知識(shí)形象化、生動(dòng)化，離散的知識(shí)關(guān)聯(lián)化，書(shū)面知識(shí)實(shí)用化以及培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的作用。在材料學(xué)主要課程中按“材料設(shè)計(jì)”、“器件設(shè)計(jì)”、“失效分析”和“材料分析測(cè)試”類(lèi)型進(jìn)行了教學(xué)案例的提煉，并應(yīng)用到實(shí)際教學(xué)中去，有效地提升了教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：案例式教學(xué);教學(xué)實(shí)踐;材料學(xué)科

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2020）04-0122-03

Abstract： "Case-based" teaching is a very good teaching method that can stimulate students' interest in learning， improve learning initiative， and cultivate the ability to combine theory with practice. Based on teaching practice， this paper studies the "case-based" method and its application in the teaching of materials. It is recognized through research that the case method is a process of displaying knowledge from abstraction to concrete， and is a bridge connecting theory and practice; the "case-based" method has the ability to visualize， vivid， and discrete knowledge of abstract knowledge. The utility of written knowledge and the cultivation of creative thinking. In the main courses of materials science， the teaching cases are refined according to the types of "material design"， "device design"， "failure analysis" and "material analysis and testing". These cases are applied in practical teaching， and effectively improves the teaching effect.

Keywords： "case-based" teaching; department of materials

現(xiàn)代材料學(xué)科的教學(xué)，不僅僅是知識(shí)的灌輸，更注重能力和興趣的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的“填鴨式”顯然不能滿足教學(xué)的需要。鑒于此，基于現(xiàn)代教育理論的新的教學(xué)方法的探索陸續(xù)展開(kāi)?！鞍咐健苯虒W(xué)是其中一種受到高度重視的教學(xué)方法。筆者近幾年在材料學(xué)科教學(xué)中就“案例式”教學(xué)做了大量的探索工作，取得了一定的成果。現(xiàn)就有關(guān)“案例式教學(xué)”的體會(huì)做一總結(jié)，以供交流。

一、“案例式”授課法的內(nèi)涵

所謂“案例法”教學(xué)，是指將具體的知識(shí)點(diǎn)，融化于具體的案例中，讓學(xué)生在案例中深入領(lǐng)會(huì)和把握應(yīng)該掌握的知識(shí)和技能[1-5]。俗語(yǔ)說(shuō)得好，“一個(gè)好的例子，好于上千句空洞的說(shuō)教?！本褪沁@個(gè)道理。材料學(xué)科是一門(mén)理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的學(xué)科，不但具有系統(tǒng)的理論性，更具有強(qiáng)烈的實(shí)踐性。而且某些課程的實(shí)踐性強(qiáng)于理論性。從具體的材料和零部件案例中更能體現(xiàn)材料理論和實(shí)踐的結(jié)合[6，7]。

經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐，筆者體會(huì)到“案例法”的教學(xué)內(nèi)涵為：（1）案例法是使知識(shí)點(diǎn)從抽象到具體的一個(gè)展示過(guò)程?？梢允共牧蠈W(xué)科抽象的知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為學(xué)生可以接觸到的具體事物;（2）案例法是聯(lián)系理論和實(shí)踐的橋梁，通過(guò)案

例，學(xué)生可以體會(huì)、學(xué)習(xí)具體知識(shí)如何應(yīng)用到實(shí)際中去。

二、“案例式”在教學(xué)中的作用

“案例式”教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)能力方面有顯著的效果。具體而言，“案例式”教學(xué)具有以下作用：（1）抽象的知識(shí)形象化、生動(dòng)化;（2）離散的知識(shí)關(guān)聯(lián)化;（3）書(shū)面知識(shí)實(shí)用化;（4）培養(yǎng)創(chuàng)造性思維。

“案例式”教學(xué)可以使抽象的知識(shí)形象化、生動(dòng)化。書(shū)本的知識(shí)總是非常抽象的，只有具體的例子才能使空洞的知識(shí)形象化、生動(dòng)化。如氫脆的概念，簡(jiǎn)單的講氫脆的斷口特征和機(jī)理是非常難于理解的。如果結(jié)合40CrMnSiMoVA超高強(qiáng)度鋼熱處理過(guò)程中的氫脆斷口案例進(jìn)行講解，則會(huì)使氫脆的概念更加形象，更加易于理解。

“案例式”教學(xué)可以使離散的知識(shí)關(guān)聯(lián)化。傳統(tǒng)的材料理論非常注重系統(tǒng)性，不同的知識(shí)點(diǎn)分布在不同的章節(jié)中。事實(shí)上這些知識(shí)是相互關(guān)聯(lián)的。結(jié)合具體的案例，可以將這些知識(shí)點(diǎn)有效地進(jìn)行關(guān)聯(lián)和融合。如上述40CrMnSiMoVA超高強(qiáng)度鋼制造的活塞桿案例將金屬材料中的40CrMnSiMoVA超高強(qiáng)度鋼成分、組織、性能，熱處理中的氣氛保護(hù)、淬火和回火、失效分析中的氫脆知識(shí)點(diǎn)融合在一起。

“案例式”教學(xué)可以使書(shū)面知識(shí)實(shí)用化。單純的知識(shí)往往是“死”的，只有實(shí)用化的知識(shí)才是活的。具體的實(shí)用案例往往使理論知識(shí)實(shí)用化。如40CrMnSiMoVA超高強(qiáng)度鋼制造的活塞桿熱處理案例使得學(xué)生學(xué)會(huì)怎樣根據(jù)鋼的具體成分、性能要求制定熱處理工藝，并在熱處理工藝制定中考慮如何避免引起氫脆現(xiàn)象。只有這樣書(shū)面知識(shí)才能實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。

“案例式”教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維的行之有效的手段。培養(yǎng)創(chuàng)造性人才是我國(guó)由“制造”大國(guó)向“創(chuàng)造”大國(guó)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。創(chuàng)造性思維是創(chuàng)造性人才具有的基本特征。而創(chuàng)造性思維是在長(zhǎng)期學(xué)習(xí)中積累起來(lái)的。因此在材料學(xué)科教學(xué)中，在傳授基本知識(shí)的同時(shí)，更要注意創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。創(chuàng)造性思維的核心是知識(shí)的融合和理論與實(shí)際的結(jié)合程度。在案例式教學(xué)中，一個(gè)有價(jià)值的案例包括材料知識(shí)、工藝知識(shí)、性能及失效分析知識(shí);通過(guò)具體案例的學(xué)習(xí)，使學(xué)生學(xué)習(xí)到的各種知識(shí)結(jié)構(gòu)強(qiáng)烈融合，并啟發(fā)其創(chuàng)造性思維。因此案例式教學(xué)有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維。

三、“案例式”的類(lèi)型和提煉

教學(xué)案例的提煉是實(shí)施“案例式”教學(xué)的關(guān)鍵。筆者將“案例式教學(xué)”應(yīng)用到材料學(xué)科《材料物理性能》《固體物理》和《熱處理工藝》等主干課程的教學(xué)中去。根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，教學(xué)案例類(lèi)型包括“材料設(shè)計(jì)類(lèi)”、“器件設(shè)計(jì)類(lèi)”、“失效分析類(lèi)”和“材料分析測(cè)試類(lèi)”四大類(lèi)。材料設(shè)計(jì)類(lèi)案例指在案例中給出零部件，根據(jù)其服役狀況和性能要求，進(jìn)行材料選擇和成分設(shè)計(jì);“器件設(shè)計(jì)類(lèi)”指根據(jù)器件的工作環(huán)境和性能要求，結(jié)合相關(guān)的材料學(xué)原理進(jìn)行器件的原理、結(jié)構(gòu)和選材分析;失效分析類(lèi)案例則是給出具體的零部件材質(zhì)和處理工藝及使用中出現(xiàn)的問(wèn)題，根據(jù)問(wèn)題進(jìn)行失效分析，找出設(shè)計(jì)、材料和工藝的不當(dāng)之處?！安牧戏治鰷y(cè)試類(lèi)”案例則是指將所學(xué)的材料學(xué)的知識(shí)用于具體材料性能、組織的分析之中。具體的案例需要在材料研發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中長(zhǎng)期進(jìn)行提煉和積累。下面給出了具體的兩類(lèi)熱處理具體案例的例子。

工藝設(shè)計(jì)類(lèi)案例1：萬(wàn)能分度頭主軸是機(jī)床重要的附件。試根據(jù)有關(guān)的工況選擇材料，并制定有關(guān)的熱處理工藝。

本案例結(jié)合調(diào)質(zhì)鋼的熱處理工藝以及調(diào)質(zhì)鋼材料教學(xué)進(jìn)行，經(jīng)過(guò)本案例，學(xué)生可以深入理解調(diào)質(zhì)熱處理的概念?；驹砗凸に囍贫ㄔ瓌t，并可以將材料選擇與調(diào)質(zhì)熱處理工藝制定聯(lián)系，切實(shí)做到理論聯(lián)系實(shí)際。

失效分析類(lèi)案例2：20CrMnTi鋼齒輪以三乙醇胺為滲劑，進(jìn)行氣體碳氮共滲。結(jié)果發(fā)現(xiàn)延遲斷裂現(xiàn)象。金相組織觀察發(fā)現(xiàn)斷裂呈沿晶斷裂，部分準(zhǔn)解理斷裂，晶面出現(xiàn)細(xì)小的爪狀撕裂線，分析原因，并給出可能解決的措施。

本案例結(jié)合滲碳鋼的化學(xué)熱處理教學(xué)而設(shè)計(jì)的。通過(guò)本案例的分析，可以使學(xué)生真正掌握滲碳鋼的滲碳熱處理工藝、滲碳鋼滲碳時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題，“氫脆”的特征和形成原因等。

具體案例的提煉，一方面要求教師真正走入到實(shí)際生產(chǎn)中去，從實(shí)際的生產(chǎn)中去發(fā)現(xiàn)和提煉具體的“案例”;另一方面要對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求有明確的認(rèn)識(shí)，要有意識(shí)地發(fā)現(xiàn)和挖掘“案例”，更要細(xì)心地提煉和設(shè)計(jì)教學(xué)案例。

表1給出了示范課程《材料物理性能》課程提煉的具體案例。

四、案例式教學(xué)的實(shí)施模式和實(shí)踐

在建立豐富的教學(xué)案例庫(kù)的基礎(chǔ)上，在合適的時(shí)機(jī)以恰當(dāng)?shù)姆绞揭氚咐欠浅ｊP(guān)鍵的，直接影響“案例式”教學(xué)效果。筆者經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)踐，總結(jié)出“案例式”教學(xué)的展開(kāi)方式有以下幾種：（1）開(kāi)篇提示式;（2）總結(jié)升華式;（3）首尾呼應(yīng)式。開(kāi)篇提示式指在一章或一節(jié)的開(kāi)首講解相關(guān)的案例，并進(jìn)行展開(kāi)，引入要講的知識(shí)點(diǎn)，這樣可以激發(fā)學(xué)生的興趣。總結(jié)升華式指在講解完知識(shí)點(diǎn)后，引入案例，使學(xué)生加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的能力以及分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。首尾呼應(yīng)式指開(kāi)首交代案例，留下問(wèn)題讓學(xué)生思考，在講解完知識(shí)點(diǎn)后針對(duì)案例再進(jìn)行分析總結(jié)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。針對(duì)不同的知識(shí)點(diǎn)和案例可以靈活選用。

五、案例式教學(xué)效果

經(jīng)過(guò)在《材料物理性能》《固體物理》和《熱處理工藝》使用案例式教學(xué)，取得了一些可喜的成果。主要體現(xiàn)在：（1）學(xué)生學(xué)習(xí)興趣增加，由原來(lái)“要我學(xué)”變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”，切實(shí)在教學(xué)中發(fā)揮了學(xué)生的積極性和主動(dòng)性;（2）培養(yǎng)了學(xué)

生理論聯(lián)系實(shí)際，分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，使“死”的知識(shí)變“活”。實(shí)踐結(jié)果表明三門(mén)課平均成績(jī)提高5分，優(yōu)秀率提高10%。

學(xué)生進(jìn)行的很多案例式學(xué)習(xí)項(xiàng)目取得有深度的結(jié)果，其中一些結(jié)果已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外有影響的學(xué)術(shù)雜志上發(fā)表。

案例1：筆者指導(dǎo)的一名同學(xué)在鈦合金熱處理工藝案例學(xué)習(xí)中，開(kāi)發(fā)了雙重?zé)崽幚砉に?，有效提高了合金的?qiáng)韌性。文章發(fā)表在《材料熱處理技術(shù)與裝備》（2016年5期）上。

案例2：筆者指導(dǎo)的另一名同學(xué)在純鋁傳熱案例式學(xué)習(xí)項(xiàng)目中，采用編程的方法對(duì)半無(wú)限大物體一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題進(jìn)行數(shù)值求解，得到了在第一類(lèi)邊界條件下相變界面位置變化與界面移動(dòng)速度變化以及兩相中的溫度變化等結(jié)果，并考察了溫度場(chǎng)對(duì)相變行為的影響。文章發(fā)表在《材料熱處理技術(shù)與裝備》（2016年5期）上。

總之，“案例式”教學(xué)是一種能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的非常好的教學(xué)方法，并且具有通用性。本文中“案例式”的基本思想、實(shí)踐模式可以在其他課程的教學(xué)中推廣。

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