孫 昊 李 濤 吳忠旺內(nèi)蒙古科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院 內(nèi)蒙古包頭 014010

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案例教學(xué)在材料性能學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用

孫 昊 李 濤 吳忠旺
內(nèi)蒙古科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院 內(nèi)蒙古包頭 014010

摘 要：案例教學(xué)是一種十分有效的教學(xué)手段，通過對案例的選取和提煉，并將其融匯于教學(xué)中，可以明顯提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，改善教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：案例教學(xué)，材料性能學(xué)，教學(xué)效果

案例教學(xué)是一種以教學(xué)實(shí)例為基礎(chǔ)，以學(xué)生在課堂內(nèi)外對真實(shí)事件和情境的分析、思辨為重點(diǎn)，以提升學(xué)生應(yīng)用理論創(chuàng)新性解決實(shí)際問題的能力為目標(biāo)的教學(xué)方法[1]。案例教學(xué)從MBA教育中發(fā)展并廣泛應(yīng)用于各級各類教育教學(xué)中[2]。尤其被用于有實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的課程中，有著特殊的教學(xué)效果。

材料性能學(xué)是金屬材料工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程， 包括“材料的力學(xué)性能” 和 “材料的物理性能” 兩大部分，課程內(nèi)容涵蓋了材料性能的基本概念、 物理 (化學(xué)) 本質(zhì)、 形態(tài)變化規(guī)律等[3]，更多的有關(guān)材料性能指標(biāo)的工程意義，以及性能的主要測試方法，課程的實(shí)踐性較強(qiáng)，滿足案例教學(xué)的特點(diǎn)。本文作者從事材料性能學(xué)課程的教學(xué)工作多年，在教學(xué)過程中進(jìn)行了一些思考和改革實(shí)踐，特別是案例教學(xué)，有一定的心得體會(huì)，在此與大家探討。

1 案例選取的原則

教育工作者都認(rèn)為興趣是學(xué)習(xí)最好的老師，在現(xiàn)在的教學(xué)過程中，教師經(jīng)常感覺到，很多學(xué)生對所學(xué)的知識沒有興趣，甚至有些人覺得教師講的，教材說的和實(shí)際有出入，到了工作崗位都是無用的，缺乏教材和實(shí)際的聯(lián)系。而材料性能學(xué)是一門與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系十分緊密的課程，為了加深學(xué)生對基礎(chǔ)理論的理解以及幫助學(xué)生了解課本知識在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，結(jié)合理論授課，有很多學(xué)校聘請企業(yè)的技術(shù)人員走進(jìn)講堂[4]。請企業(yè)的工程師結(jié)合本單位的生產(chǎn)實(shí)際，對產(chǎn)品的服役工況、失效形式、性能要求以及如何從選材和熱處理工藝上來改善性能進(jìn)行案例講座，這個(gè)方法十分有效的一個(gè)辦法，缺點(diǎn)卻是高成本，同時(shí)，企業(yè)人員很難保證按時(shí)參加學(xué)校的實(shí)際教學(xué)過程，所以現(xiàn)實(shí)中操作性較差。而彌補(bǔ)這種不足最好的辦法就是引入案例教學(xué)。

在現(xiàn)在社會(huì)中，信息較為發(fā)達(dá)，大學(xué)生接受的信息即快也多，同時(shí)學(xué)生的生活也豐富。這就提示我們，在這些方面可以找見相關(guān)案例，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的興趣點(diǎn)，如國內(nèi)外重大材料方面的歷史事件，學(xué)生社會(huì)生活當(dāng)中的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，以及與教師相關(guān)的內(nèi)容等。在這些學(xué)生熱點(diǎn)中，尋找適宜的案例，并將案例進(jìn)行挖掘提煉，然后用于教學(xué)過程。在一些歷史事件中，新聞報(bào)道多數(shù)都是講述過程、責(zé)任和影響，不會(huì)或者很少將材料性能問題進(jìn)行闡述，所以教學(xué)中要想引入，就需要將問題深入，引導(dǎo)到材料性能方面。而對于生活中，與老師相關(guān)的案例，都存在著這樣的問題。解決好這些問題，將這些案例引入教學(xué)中，一定會(huì)起到事半功倍的效果。

2 案例選取舉例

2.1 國內(nèi)外重要的歷史事件選取

在歷史上，國內(nèi)外有著太多的有關(guān)材料性能方面的歷史事件，這也是學(xué)生最為感興趣的方面之一[5]。

在材料失效的案例中，最為經(jīng)典的應(yīng)該首推“坦泰尼克號”事件。泰坦尼克號海難為和平時(shí)期死傷人數(shù)最慘重的海難之一，加之文學(xué)和藝術(shù)的渲染，成為最為人所知的海上事故之一。大學(xué)生對此不但熟知，而且特別感興趣，但多數(shù)學(xué)生都只能停留在凄美的愛情故事上，教師在故事的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生思考為什么會(huì)產(chǎn)生這樣大的事故，怎樣避免等，引出鋼板性能的影響因素。

再如講述材料彈性變形時(shí)，引入的第一個(gè)案例就是關(guān)于美國“挑戰(zhàn)者”號航天飛機(jī)的失事。這是世界航天史上重大的災(zāi)難，被世人熟知。但是航天飛機(jī)失事的根本原因卻是由于一個(gè)O形環(huán)在低溫下，硬化失效，未能及時(shí)發(fā)生彈性變形產(chǎn)生密封效果，而導(dǎo)致的7名宇航員喪生的悲劇。由此，我們可以講述材料彈性變形的本質(zhì)及影響因素。

在講授高溫力學(xué)性能的時(shí)候，首先想到的就是發(fā)生在2001年9月11日，震驚世界的美國911恐怖事件，在事件中紐約世界貿(mào)易中心大樓垮塌的景象，讓人震撼。在事件的背后我們應(yīng)該想到的是，為何大樓能被輕易地撞塌？在美國聯(lián)邦緊急事務(wù)管理局和美國民用工程師協(xié)會(huì)曾聯(lián)合發(fā)表了調(diào)查局聯(lián)合發(fā)表的研究報(bào)告認(rèn)為，“9·11”恐怖襲擊事件中，世貿(mào)中心南北主樓先后經(jīng)歷了兩架客機(jī)對其猛烈沖撞引起的劇烈震蕩但“巋然不動(dòng)”，最后倒塌的原因是撞擊引發(fā)的熊熊烈火，而這熊熊大火導(dǎo)致了材料的高溫力學(xué)性能下降，導(dǎo)致悲劇加劇。

2.2 生活案例 學(xué)生更易接受

生活中的案例，來自生活，和學(xué)生的生活比較貼近，學(xué)生不但對此感興趣，而且更加容易理解和接受。而且這方面的案例比較也是比較多，尤其是對材料的物理性能進(jìn)行講解時(shí)，案例就更多了。

在講授材料的磁性能時(shí)，引入了電飯鍋的原理。課上首先調(diào)查一下有多少同學(xué)用電飯鍋?zhàn)鲞^飯，然后詢問大家誰知道其煮飯的原理，為什么電飯鍋既能煮熟飯，又能保溫卻不使飯燒焦？結(jié)果顯示，多數(shù)同學(xué)都不知道這個(gè)原因。教師的問題，是他們接觸多次的問題，卻從來沒有認(rèn)真思考過的，這也深深地吸引了同學(xué)，此時(shí)，告訴同學(xué)問題的答案就在這節(jié)課的內(nèi)容里。

另外學(xué)習(xí)材料的壓電性能時(shí)，請學(xué)生先了解一下目前常見打火機(jī)或者燃?xì)庠畹狞c(diǎn)火原理，對此，大多數(shù)的同學(xué)也是經(jīng)歷了經(jīng)常用，卻不知道，到想知道的過程，學(xué)生產(chǎn)生了興趣，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程也由教師的灌輸變成了學(xué)生的想知道，自然課堂的內(nèi)容就由枯燥無味，變成了生動(dòng)有趣。

上面僅舉兩個(gè)案例，從中也可以看出，案例就來自生活，學(xué)生幾乎天天都能接觸得到，卻不能知道其所以然，學(xué)生對這樣的事情也最有興趣，學(xué)習(xí)也自然由被動(dòng)變成了主動(dòng)，學(xué)習(xí)的效果自然不必說。

2.3 與教師的科研工作相結(jié)合

教師是學(xué)生每天接觸最多的人，有的還是同學(xué)崇拜的對象。所以學(xué)生最關(guān)心老師的一舉一動(dòng)，當(dāng)然也包括教師的科研工作，這里的教師是指全系、全院，乃至全校的科研工作者。他們承擔(dān)者國家的、省部級、地市級，以及企業(yè)的項(xiàng)目，涉及材料性能的各個(gè)方面。將這些方面的內(nèi)容引入，一定會(huì)引起學(xué)生的極大興趣和關(guān)注度。

在講授材料的塑性變形時(shí)，作者就結(jié)合了自己所在課題組在汽車板開發(fā)方面的一些工作，將汽車板得開發(fā)，尤其是冷軋方面的工作，融匯在了課程內(nèi)容之中，可謂是教師講的順手，學(xué)生聽得起勁。

另外一個(gè)案例就是關(guān)于材料磨損性能，內(nèi)容剛好和學(xué)校某教授的高鉻鑄鐵研究工作聯(lián)系在了一起，對老師加以介紹，并觀察有關(guān)的研究工作圖片，從而提高學(xué)生興趣，據(jù)了解課后有部分學(xué)生還專門去了實(shí)驗(yàn)室來了解生產(chǎn)的相關(guān)情況，這件事使筆者意識到科研與教學(xué)相聯(lián)系的重要性。

2.4 與學(xué)校所在地區(qū)相關(guān)的案例

來自全國各地的學(xué)生，都會(huì)對自己至少生活四年的地方會(huì)特別感興趣，會(huì)關(guān)心這個(gè)城市的一切，特別是在經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面。對于理工科的學(xué)生更感興趣的是這個(gè)地方的工業(yè)發(fā)展，因?yàn)檫@可能會(huì)是他將來工作地方。我校所在地為包頭，是我國北方地區(qū)的重要工業(yè)城市，且較為發(fā)達(dá)，工業(yè)門類齊全，包括了鋼鐵，鋁業(yè)，稀土等等，同時(shí)還有眾多相關(guān)的企業(yè)，涉及材料性能方面的案例幾乎每天都在發(fā)生。

筆者在講授材料的力學(xué)性能時(shí)，就多次引入有關(guān)包鋼集團(tuán)公司在鋼鐵生產(chǎn)方面的案例，如在產(chǎn)品規(guī)格、種類、質(zhì)量事故等。在學(xué)習(xí)有關(guān)材料磁性能時(shí)，將包頭稀土研究院的釹鐵硼生產(chǎn)作為了案例。當(dāng)?shù)仄髽I(yè)的案例更具有說服力，學(xué)生的興趣也更高，教學(xué)效果當(dāng)然也最好。

3 案例教學(xué)的注意事項(xiàng)

案例教學(xué)優(yōu)勢十分明顯，但是如果應(yīng)用過程不注意把握度，也容易出現(xiàn)一些問題，不但會(huì)影響教學(xué)效果，甚至有可能起到反面的作用。

3.1 案例內(nèi)容的把握

在應(yīng)用案例的過程中，學(xué)生大都能表現(xiàn)出極高的興趣，往往導(dǎo)致對案例的其他方面的關(guān)注度，超過了教師要引用的教學(xué)目的，此時(shí)，教師若不能很好地把握這個(gè)度，就會(huì)偏離教學(xué)目的，案例也就不能起到真正的教學(xué)目的。解決的方法就是只講關(guān)鍵的部分，能夠引入教學(xué)內(nèi)容即可，使學(xué)生保留足夠的好奇心，完成教學(xué)任務(wù)。

3.2 控制好案例的性質(zhì)

案例的引入主要是為了更好地教學(xué)，但在材料性能方面的案例，有很多負(fù)面影響較大的案例，如有關(guān)“樓脆脆”“橋垮垮”等事件一定也與材料的性能有關(guān)，就要少引入或者不引入。所以教師就要注意選取案例內(nèi)容的積極性，并正確引導(dǎo)學(xué)生，教育學(xué)生徳與智的全面發(fā)展。

4 結(jié)束語

通過案例教學(xué)，材料性能學(xué)取得了比較好的教學(xué)效果，學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣得到了提高，教學(xué)質(zhì)量有一定程度的提升。但同時(shí)，教師教學(xué)還應(yīng)該根據(jù)教學(xué)大綱、 教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生實(shí)際情況的不同選擇和運(yùn)用教學(xué)方法， 只有將案例教學(xué)法和其他教學(xué)方法結(jié)合起來， 才能提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出符合時(shí)代發(fā)展要求的新型高素質(zhì)人才。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭忠興.案例教學(xué)過程優(yōu)化研究[J].中國大學(xué)教學(xué),2010(1):59-61.

[2] 徐延宇.案例教學(xué)及其應(yīng)用[D].黃石:湖北師范大學(xué),2002.

[3] 孫昊,趙莉萍.“材料性能學(xué)”課程的教學(xué)實(shí)踐與思考[J].內(nèi)蒙古教育:職教版,2012(1):21-22.

[4] 胡建文,馬靜,孟永強(qiáng).材料性能學(xué)精品課程建設(shè)與教學(xué)改革的探討[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2013(23):76-77,81.

[5] 林碧蘭.案例教學(xué)法在材料性能學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國冶金教育,2014(4):26-28.

Application of Case Teaching Methodology in the Teaching Material Properties Course

Sun Hao, Li Tao, Wu Zhongwang
School of Materials and Metallurgy Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou, 014010, China

Abstract:Case teaching methodology, through selecting and extracting studying cases and associating them with actual teaching, is effective in promoting the students' enthusiasm and activity and improving teaching effect.

Key words:case teaching methodology; materials properties course; teaching effect

基金項(xiàng)目：內(nèi)蒙古科技大學(xué)重點(diǎn)建設(shè)課程：材料性能學(xué)(編號：3073012)；高等學(xué)校專業(yè)綜合改革項(xiàng)目，金屬材料工程專業(yè)(編號：307086)。

作者簡介：孫昊，碩士，副教授。

收稿日期：2015-07-30