失效分析技術課程案例教學研究

【摘要】本文闡述了失效分析技術的課程特點，介紹了案例教學法的特點及其應用情況，探索了案例教學法在失效分析技術教學中的應用。

【關鍵詞】失效分析技術案例教學法

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674－4810（2014）19－0075－02

失效分析技術課程的根本任務是對學員進行裝備失效分析及防護理論與技術的系統教育，使學員具備一定的失效分析能力和素養，培養學員理論和工程實際相結合的能力。通過課程的學習，使學員了解失效分析的原理和方法，掌握斷裂、腐蝕、磨損、變形等金屬裝備失效的基本形式，了解再制造裝備、電子元器件產品的失效分析技術；使學員掌握較為系統的裝備失效分析的基礎理論和常用技術，初步具備在工程實踐中進行裝備失效分析及提出防護措施的能力。

失效分析是指對失效產品為尋找失效原因和預防措施所進行的一切技術活動。失效分析技術課程教學具有很強的針對性、典型性、類比性等特點，特別適合運用案例教學法。

一 案例教學法特點及其應用

案例教學始于古希臘時代，自1910年起在美國哈佛大學醫學院和法學院開始運用案例教學法。所謂案例教學法，是圍繞一定專業背景的目的把實際中真實的情境加以典型化處理，形成供學生思考分析和決斷的案例，通過獨立研究和相互討論的方式解決問題。其目的是培養和提高學習者的知識能力。

根據有關文獻研究，案例應該具有以下特點：（1）案例應該是有一定特點即典型的事件。即案例應該至少包含問題和解決方法兩個方面，同時還應該具備借鑒意義和價值。（2）案例應該是有完整情節的真實故事。（3）案例應該是時空鮮明、有特定背景且滿足教學要求的清晰描述。

簡言之，案例應該具備真實典型性、科學完整性和積極教育性。目前，案例教學法在多個學科領域進行了研究應用。圖1是根據CNKI檢索數據得到的案例教學法的應用情況。

圖1案例教學法在各學科教學中的應用情況

由圖1可知，在所查到的數據中，案例教學法在文科類教學中應用較為廣泛，而在理科類和工科類學科教學中應用較少。其中，在材料類教學應用中，失效分析類的論文僅有寥寥幾篇。可見，案例教學法在失效分析技術教學中還需要加強研究和探索。

在具體的案例教學實施中，案例教學可分為案例講授法、案例討論法、案例模擬法等3種，其特點及應用時機如表1所示。

表1案例教學法類別及特點

特點應用時機

案例

講授法以案例為導入，通過案例背景

講授相關知識點，學員印象深刻新知識講授

案例

討論法以特定案例為研究對象，介紹情境，提出問題，要求學員運用所學的教學理論和已有的實踐經驗解決實際問題基本知識點已講授完畢，知識應用環節

案例

模擬法以實際失效零件為主體，提供相關

材料，要求學員獨立完成分析任務理論講授結束，可作為課程論文答辯考核

二 失效分析技術案例法教學設計

在失效分析技術案例法教學設計中，主要有以下幾個關鍵環節，其流程如圖2所示。

圖2失效分析技術案例法教學設計關鍵環節

這四個環節中，案例選擇和案例分析是重中之重。在選擇案例中，要遵循相關性、趣味性、代表性、真實性、實用性等原則。例如，在斷裂失效案例選擇過程中，有一個輸油船曲軸斷裂失效的案例設計如表2所示。

表2失效分析技術案例選擇

選擇

要素支撐內容目的

案例

背景某輸油船于1983年投入使用，其功率為1470w、額定轉速為825r/min。2002年4月在為油礦送料途中，左主機曲軸在曲拐處突然發生斷裂。總運轉時間約為49789h（約5.17年），設計壽命為30年真實性、代表性、知識點的相關性

案例

要素設計指標、使用參數、執行標準、

實測數據、圖片視頻資料齊全引發思考，用于問題的分析與解決

結論

明確失效原因明確，責任劃分

合理，指導效果明顯說明案例的實用性，說明相關知識點的重要性與應用重點

三 失效分析技術案例教學法的組織實施

1．案例講授法

以斷裂失效分析技術的講授為例。本章主要講授斷裂失效的形式及其判斷、線彈性斷裂力學、彈塑性斷裂力學等內容。如果采用傳統教學方法，教學內容抽象且枯燥。采用案例講授法，選擇眾所周知的“泰坦尼克號”豪華郵船的沉沒悲劇作為引入，通過后人打撈的斷裂船身相關材料讓學生對斷裂失效分析有一個初步的認知，然后引入韌性斷裂、脆性斷裂、疲勞斷裂的概念并進行講解，學員掌握斷口的宏觀、微觀特征，進行斷裂形式的判斷。再進一步分析船身斷裂的數據，引入斷裂力學相關知識。最后，在小結中運用所學知識對“泰坦尼克號”船身斷裂失效原因進一步分析，得出結論。

2．案例討論法

腐蝕失效分析技術基本內容講授完畢后，采用案例討論法，讓學員應用所學知識，在教員的引導下進行討論分析，得出結論。以某石化公司蒸餾裝置管束腐蝕減薄及穿孔腐蝕失效為例。

第一，教員在選擇案例方面，要選擇具有一定針對性和不同意見的案例，以在學員中間產生不同意見，引發討論。此案例中，首先，腐蝕類型的判斷會引起學員的爭議；其次，在腐蝕產物分析中，采用哪些分析手段，可以得到哪些結論也具有多種選擇，由此都會引發學員的思考。

第二，教員在介紹背景方面，要注意導向性和選擇性，即“該說的說清楚，不該說的不能說”。如在介紹失效裝置的應用環境中應該詳盡，但在介紹腐蝕產物和檢測數據中要具有選擇性，最好只提供資料，讓學員自己根據需要進行選擇使用。

第三，教員要提出若干能引起爭議和討論的問題。在設計問題中，要注意問題之間的邏輯關系。如（1）該裝置腐蝕失效的主要類型是什么？（2）你的判斷依據是什么？（3）可以采取哪些措施避免類似情況發生？如此，可以讓學員對問題的分析過程有一個全面的認識，而且還避免了設問所帶來的傾向性。

四 小結

案例教學法在各學科中的應用和研究越來越廣泛。失效分析技術作為一門理論性和應用性都很強的課程，采用案例教學法是一個不錯的選擇，但在該學科教學中的應用目前存在著教學方法理論總結較少的問題。另外，案例教學效果與教員的實踐經驗密切關聯，案例庫建設的豐富程度同樣也制約著教學效果。本文拋磚引玉，望能引發教學同行的討論，共同促進失效分析技術案例教學法的改進。

參考文獻

［1］經柏龍、羅巖.論案例教學及其運用［J］.沈陽師范大學學報（社會科學版），2006（1）：38～41

〔責任編輯：龐遠燕〕