案例教學法在機械制造基礎課程教學中的應用研究

李 杰

（中國石油大學(北京) 機械與儲運工程學院，北京 102249）

0 引言

案例教學法創始于哈佛大學，首先被運用于法律教學中，后來，被逐漸運用于醫學、管理學、教育學等學科[1]。案例教學是指將案例應用于教學，通過教師講授基本知識、提出問題、組織學生討論、撰寫案例分析報告等過程來實現教學目的，改善教學效果，從而提高學生理論知識水平和解決實際問題能力的教學方法[2]。機械制造基礎課程是高等工科院校機械類與近機類專業一門重要的專業技術基礎課。通過對本門課程的學習，可使學生對工程材料、熱加工工藝和機械制造工藝等方面的知識有一定的了解。由于該課程實踐性比較強，課程內容與工程實踐聯系比較密切，在教學中僅使用傳統的教學方法不能達到很好的效果，為了進一步培養學生的工程素質和創新能力，更好地完成教學任務，將案例教學法應用于機械制造基礎課程，取得了較好的教學效果。

1 傳統的教學方式存在的主要問題

在機械制造基礎課程教學中僅使用傳統的講授式教學方法存在著如下三個問題。

1.1 教學內容與工程實際結合不密切

《機械制造基礎》是一門量大面廣的專業技術基礎課。主要包含了工程材料、熱加工工藝、金屬切削加工方法與設備和機械加工工藝等幾方面的內容。由于本課程需要講授的內容較多、涵蓋的知識面較廣，同時教學學時有限，因此，教師一般都是采取滿堂灌的教學方法來講授課程內容。但是，這門課程的實踐性和綜合性較強，這樣的教學方法會使教學理論知識無法和現場實踐相結合，使教學內容和生產實際脫節。學生在學習過程中感到課程內容枯燥、抽象、難以理解，從而導致學習積極性不高。

1.2 不利于提高學生的創新能力

《機械制造基礎》課程是機械類專業的學生進入專業領域學習的“先導”課程，具有較強的實踐應用性。傳統的教學方法不僅存在著理論與實際分離的現象，而且，在教學過程中仍然停留在書本的知識上。這種單一的教學方法和手段，不利于拓寬學生的視野和創新能力的提高。學生在解決實際問題和靈活運用知識方面沒有得到很好的訓練，在今后工作中，遇到突發事件往往會束手無策。顯然，這種單一的教學方法很難培養出具有創造性高素質人才的高等工程教育的目標，不利于提高學生的工程素質和創新能力。

1.3 不利于對學生做出客觀全面的評價

《機械制造基礎》課程多年來采用的考核方式與其他基礎課考核相似，都是圍繞書本上的內容進行單一的書面考試。為了應付考試，學生可以通過死記硬背，暫時記住教師講授過的相關的基本概念、結構原理、性能特點和計算方法等，課程結束后很快會把背誦的知識忘記掉。這樣的考核方式不能夠客觀地反映出學生靈活運用知識解決實際工程問題的能力，不利于對學生做出客觀全面的評價。

2 機械制造基礎課程典型案例的選擇

案例教學法是教師利用典型案例，引導學生解決案例中的問題，使其獲得知識和能力的一種教學方法[3]。采用的方式是：從實際案例出發，提出問題、分析問題、解決問題，使學生理論聯系實際并將各部分的知識融會貫通。典型案例的選擇是案例教學成功與否的前提條件，本課程的典型案例可以從以下三個部分內容進行選取。

2.1 金屬材料與熱處理

金屬材料是機械工業中應用最廣泛的主要工程結構材料，具有優良的使用和工藝性能及較低的生產成本等優點，廣泛用于制作各種重要的機械零件和工程構件。材料的合理選用并配合適當的熱處理方法，可以改善和提高零件的各種性能。這部分知識及應用對節約金屬材料、降低加工成本和延長機械的使用壽命有著重要的意義。

典型的機械零件主要有：齒輪、機床主軸、傳動軸、曲軸、機床床身、箱體、彈簧和刀具等。可以選擇其中某個零件實際生產的具體實例作為典型案例，提出這類零件在不同使用條件下的選材依據、選材方案和適當的材料熱處理方法等問題，給學生一定的課外時間查閱相關的文獻資料和信息，經過思考、分析和小組討論，給出問題的解決方案，以達到理論聯系實際、舉一反三、將各知識點融匯貫通的效果，加深學生對金屬材料和熱處理的理論知識的理解和掌握。

2.2 熱加工工藝基礎

常用機械零件的毛坯成形方法有：鑄造、鍛造、焊接、沖壓和選取型材等。常見的零件可以分為軸桿類、盤套類和機架箱座類。由于不同種類的零件在外形上和使用場合上均有不同，所需要的材料和毛坯成形方法也會不同。即便是同一類零件，不同的使用要求也決定了要選擇不同的材料和成形方法。常用的成形方法有鑄造、鍛造、沖壓、焊接和直接取自型材。

軸桿類零件一般都是重要的受力和傳動零件，其軸向尺寸遠大于徑向尺寸，如各種傳動軸、機床主軸、絲杠、光杠、曲軸、偏心軸、凸輪軸、齒輪軸、連桿和撥叉等。常見的盤套類零件有齒輪、帶輪、飛輪、法蘭盤、套環和軸承環等。機架箱座類零件包括各種機械的床身、底座、支架、橫梁、工作臺，齒輪箱、閥體和泵體等，其特點是結構通常比較復雜，有不規則的外形和內腔。可以選擇這些零件中的生產實例作為典型案例，結合前一部分材料選擇的知識，提出這類零件的外形特點、使用要求、成形方法等問題，讓同學們分析歸納總結出常用的成形方法的加工特點、適合的材料和生產方式及各典型零件適合的成形方法。這種收集資料、分析、討論和總結的過程，使同學們對熱加工工藝基礎的知識有了更深的理解，也為與前面所學知識的銜接搭起了橋梁。

2.3 機械加工工藝過程

機械制造工藝部分要求學生能綜合運用已經學過的知識進行零件的機械加工工藝規程的設計及工藝裝備的結構設計，這部分討論課的主題應該是進行典型零件的加工工藝規程的設計，并進一步理解零件在加工中的定位、夾緊、工藝路線安排及工藝尺寸確定等方面的問題。

例如，以某車床主軸零件的加工作為案例。根據這一真實產品零件的加工實例，要求學生對工程材料的選擇、熱處理工藝的安排、工件的定位與安裝、各種加工方法的加工特點、機械加工工藝規程編制等幾個關鍵問題進行分析，既可以對前面的知識有溫故知新、加深理解和掌握程度的作用，也使同學們對加工

可以讓同學們有“看得見，摸得著”的感覺，改變枯燥的教學氛圍，激發學生的學習興趣，調動了學生的課堂積極性和主動性。

3 案例教學在機械制造基礎課程中的實施步驟

3.1 案例討論前的準備

師生的充分準備是案例教學成功與否的前提。首先，教師要根據課堂教學要求選好案例，擬好討論題，做好案例討論前的準備工作。在完成理論課的講解后，教師將相關案例發給學生，給學生較充足的課外時間準備相關的材料。學生在收到教師的案例后，通過認真閱讀案例，查閱相關的文獻資料, 搜集必要信息，經過思考分析，給出關于案例問題的原因分析和解決方案[6]。

案例教學法的運用能夠讓學生綜合運用所學知識對案例進行分析、探討和研究,從而提高學生解決實際問題的能力。因此，案例選擇的恰當與否是案例教學能否成功實施的重要因素。案例的選擇應該圍繞著如何應用基本理論解決實際問題來進行，在選擇機械制造基礎課程教學案例時可以從兩個方面進行：一是從生產實際中挑選案例，二是從學生的作業中挑選案例。教師根據該課程的教學內容，深入到生產第一線收集案例，然后進行篩選，通過多媒體手段在課堂上對教學案例進行演示，并提出問題以便學生加深對教學內容的理解并激發學生的學習興趣。教師每講完一部分內容，可以要求學生到日常生活中或到實際生產中去尋找有關這一方面的機械制造案例，教師再將學生的案例逐一進行分析、整理，選出有價值的案例作為今后的教學案例[5]。

例如，以典型軸類零件的加工作為案例。根據真實產品零件的加工實例，對工程材料的選擇、熱處理工藝的安排、工件的定位與安裝、各種加工方法的加工特點、機械加工工藝規程編制等幾個關鍵問題進行分析，可以讓同學們有“看得見，摸得著”的感覺，改變枯燥的教學氛圍，激發學生的學習興趣，調動了學生的課堂積極性和主動性。

3.2 小組討論

小組討論可分為兩個步驟進行，首先是單個小組進行討論，然后再由各小組派出代表，發表本小組對案例的分析處理結果，進行小組的集中討論。

先將學生分為幾個人組成的討論小組，他們在討論時，每個人都可以發表自己的意見。通過小組討論，分析案例，找出問題的主要原因，提出問題的各種可能性，并根據案例中提供的相關資料進行比較判斷，做出結論。這樣，學生們可以借鑒別人的觀點，對案例的理解也就更深更透。在這一階段，教師不要約束和干涉小組成員的活動方式。

各小組討論結束后，再派出各自的代表進行小組集中討論。在小組集中討論過程中教師要善于啟發引導，使學生的學習在討論與爭辯中順利進行。學生作為主動的學習者應當充當主角，而教師應該是一名退居幕后的導演或教練，可以幫助學生溝通交流，適時補充一點學生不了解的知識和背景，啟發學生學會分析和判斷，使討論學習順利進行下去。小組集中討論是學生發揮和鍛煉的過程，教師還可以指出幾個關鍵性的問題和處理方式，引導學生進行重點討論，使學生能將注意力集中到方案的合理解決上來。

3.3 案例討論后的總結

教師在案例討論后要做簡短的總結，但不要主觀地給出結論，以便留給學生進一步獨立思考和深入鉆研的余地，以加深學生的對知識的理解，并對案例以及案例所反映出來的各種問題有更深刻的認識，以達到通過案例討論訓練學生的分析解決實際工程問題的能力的目的。

3.4 撰寫書面總結報告

案例教學法是培養提高學生分析、解決實際問題能力的有效方法之一。案例討論結束后要求學生根據自己的分析撰寫出書面的總結報告并上交，這樣可以促使學生通過對比、歸納、思考理清自己的思路。用正確簡練的語言把自己的分析轉化為書面報告，有利于提高學生的歸納、總結能力。這樣的訓練可以在鍛煉學生分析解決問題能力的同時，培養其嚴謹科學的工作態度，并提高其書面歸納和總結問題的能力。

4 案例教學法的教學效果

通過案例教學法在《機械制造基礎》課程中的實施，在以下五個方面取得了較好的教學效果。

4.1 學生直接參與有利于調動其學習積極性，改善教學效果

例如，以典型軸類零件的加工作為案例。根據真實產品零件的加工實例，對工程材料的選擇、熱處理工藝的安排、工件的定位與安裝、各種加工方法的加工特點、機械加工工藝規程編制等幾個關鍵問題進行分析，可以讓同學們有“看得見，摸得著”的感覺，改變枯燥的教學氛圍，激發學生的學習興趣，調動了學生的課堂積極性和主動性。

傳統的“灌輸法”教學方式，使學生對知識的接受處于被動狀態，學生學習的主動性、自覺性受到很大程度的制約。案例教學是互動式的教學，學生可以變被動聽講為主動參與，有利于調動其學習積極性和主動性，激勵學員獨立思考，提高學生理解、運用和駕馭知識的能力，改善教學效果。

4.2 理論聯系實際，有利于提高學生分析解決實際工程問題的能力

案例法教學過程中學生不再是旁觀者，而是參與者。運用案例教學，可將單純的給學生灌輸知識轉變為讓學生主動獲得知識和活學活用理論知識。通過引導學生分析實際案例問題，以當事人身份，身臨其境地解決問題，可以鍛煉學生自己獨立地做出決策，培養他們獨立解決問題的能力，使學生能夠更好地運用理論知識解決實際工程問題。

4.3 鍛煉思維，有利于提高學生的工程素質和創新能力

案例教學提出的問題是開放性的，沒有現成的答案。因此，可以鍛煉學員發現問題、分析問題和解決問題的能力，從而啟發學生的創新思維，使學生的思維能力得到了鍛煉和提高。通過對典型案例問題進行分析，尋求解決問題的方案措施，總結生產中的經驗和教訓，將理論知識應用于實際工程中，可以使學生感到一種成就感，也使學生對該課程的學習變得輕松、愉快，激發了他們對工程實踐的極大興趣和求知欲望，為培養學生的工程素質，創新意識和創新能力奠定了堅實的基礎[5]。

4.4 辯論與總結，有利于培養學生歸納和總結的能力

案例教學法是培養和提高學生分析和解決實際問題能力的有效方法之一。通過案例討論能夠訓練學生分析解決問題和歸納總結的能力。案例討論后，學生通過對比、歸納、思考理清自己的思路，并用正確、簡練的語言把自己的分析轉化為書面報告，有利于培養和提高學生的歸納、總結能力。

4.5 案例教學可以在一定程度上考核學生分析解決實際工程問題的能力

案例教學過程中學生是主體，是演員，他們的語言和表現能夠真實地反映出他們對知識的理解和掌握程度，以及靈活運用知識解決實際工程問題的能力。對于優秀的工程技術人員來說，具有分析和解決實際工程問題的能力非常重要，而傳統的書面考試方法卻不能夠對他們做出客觀公正的評價。老師可以通過學生在案例教學過程中的表現，在一定程度上考核出學生分析解決實際工程問題的能力，按一定的比例計入課程的考核成績，給學生一個全面公正客觀的評價。

5 結束語

《機械制造基礎》課程具有鮮明的工程實際背景，其特點決定了該課程的教學應該避免教條式的學科教材、滿堂灌和填鴨式的課堂講授以及死記硬背的學習方式。在《機械制造基礎》課程中采用了案例教學法，實踐證明，其教學效果很好。案例教學法在該課程中的應用解決了傳統教學方法的教學手段單一，理論知識脫離工程實際，不利于提高學生的工程素質和創新能力的培養等問題。通過案例教學在該課程中的實施，將書本的理論知識與工程實際密切聯系起來，調動了學生的學習興趣和積極性，改善了教學效果。提高了學生分析、解決實際工程問題的能力，培養了學生的工程素質和創新能力。通過案例教學的辯論與總結，培養了學生歸納和總結問題的能力。同時，案例教學也在一定程度上考核了學生分析解決實際工程問題的能力，給學生做出客觀公正的評價。但這并不代表說案例教學法可以取代傳統的教學方法，案例教學法可以作為傳統教學方法的必要補充，通過改善教學效果，更好地完成教學任務。

案例教學不僅解決了該課程理論教學枯燥與實踐教學困難之間的矛盾,而且滿足了學生學習的心理需求[7]，十分適用于本門課程和其他應用型本科工程類專業基礎課和專業課的教學[4]。在大規模工程教育改革展開的今天，把案例教學法廣泛引入機械制造基礎和其他工程類專業的課程教學，將有利于高素質應用型工程技術人才的培養。

[1] 鄧云洲.案例教學: 一種可供教育學教學移植的范例[J].教育發展研究, 2001, (4): 40-43.

[2] 朱文.案例教學方法研究[J].西南民族大學學報(人文社科版), 2003, (10): 39-41.

[3] 羅學東, 王曉梅.工程案例教學法在工科課堂中的應用探討[J].湖北成人教育學院學報, 2007, 13(5): 98-99.

[4] 金曉怡.機械設計課程案例教學的研究與實踐[J].機械制造與研究, 2011, 40(3):73-76, 126.

[5] 佟永祥,江樹勇,吳濱.機械制造基礎課程案例教學法的應用[J].高教論壇,2010,(7): 70-71,116.

[6] 柯昌君,劉秀偉.《土木工程材料》課程案例教學法探索[J].貴陽學院學報(自然科學版),2006,1(2):45-48.

[7] 邢志.案例教學模式探究[J].北華航天工業學院學報,2007,17(2): 50-52.