《工程材料及熱處理》課程案例設(shè)計及教學(xué)實(shí)踐研究

韓敬華 高瑩 楊慧 曲周德 李敏 王睿

摘要：針對現(xiàn)階段我校工程材料及熱處理課程的教學(xué)效果不明顯的現(xiàn)狀，基于案例教學(xué)法思想，設(shè)計了該課程中應(yīng)用的案例，每個案例分為四部分，即案例問題、案例引入、案例所包含的課程內(nèi)容、案例分析四部分，以小組討論式學(xué)習(xí)方法實(shí)施了案例教學(xué)，教學(xué)結(jié)果顯示：案例教學(xué)后學(xué)生不論最高成績、平均成績、最低成績還是不及格學(xué)生比例都要遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)教學(xué)，極大得提升了教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：工程材料及熱處理；課程；案例；教學(xué)；小組討論

【中圖分類號】G712

案例教學(xué)法是由美國哈佛法學(xué)院開創(chuàng)的一種教學(xué)方法， 這種方法通過對案例的分析， 歸納出法律原則的發(fā)展以及現(xiàn)狀， 同時通過對案例的分析和討論訓(xùn)練學(xué)生的思維方法[1-2]， 被認(rèn)為是一種具有科學(xué)性、實(shí)用性的獨(dú)特教學(xué)方法， 并已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于法律教學(xué)、高教教師培訓(xùn)、企業(yè)管理、中醫(yī)教學(xué)、經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)、計算機(jī)語言教學(xué)、導(dǎo)游專業(yè)、證券投資、財務(wù)會計、專業(yè)英語教學(xué)等諸多方面[3-5]。

案例教學(xué)法的教學(xué)目的是多樣性的，首先可以提高學(xué)生對知識理論理智性的理解及應(yīng)用能力，提高和培養(yǎng)學(xué)生的評論性、分析性、推理性的思維和概括能力、辯論能力以及說服力方面的能力和自信心；其次，案例教學(xué)法能夠使學(xué)生認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)、共享經(jīng)驗(yàn)，能夠促進(jìn)學(xué)生擴(kuò)大社會認(rèn)知面以及激發(fā)學(xué)生解決一些社會問題的愿望和相關(guān)能力；最后，案例教學(xué)也利于培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的自學(xué)能力和自主性思維習(xí)慣[3]。

基于案例教學(xué)法上述的多種教學(xué)目的和效果，同時，該教學(xué)方法在本科課程《工程材料及熱處理》中甚少應(yīng)用，因此本人嘗試在該課程中進(jìn)行了案例設(shè)計及教學(xué)實(shí)踐。

1 案例教學(xué)法在《工程材料及熱處理》課程中實(shí)施的可行性和必要性

（1）《工程材料及熱處理》課程性質(zhì)分析

《工程材料及熱處理》課程在不同的高校稱謂也不同，有的稱為《金屬學(xué)及熱處理》，有的稱為《材料科學(xué)基礎(chǔ)》，不管稱謂如何，均闡述的是關(guān)于材料的成分-結(jié)構(gòu)-性能-工藝四者之間關(guān)系的一門學(xué)科，它是材料類、機(jī)械類、汽車類專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)必修課程，其中涉及到的金屬學(xué)、固態(tài)相變、材料熱力學(xué)等方面的概念多、分布龐雜，所涉及到的基本理論抽象性、邏輯性強(qiáng)，來源于實(shí)際，實(shí)踐性強(qiáng)。該課程性質(zhì)決定了教學(xué)中如果單純講解這些基本概念和理論，學(xué)生理解起來有很大的難度，教學(xué)效果也不好，因此在實(shí)際教學(xué)中必須引入大量的實(shí)際應(yīng)用和親身參與學(xué)習(xí)的機(jī)會。由此，課程性質(zhì)決定了該課程采用案例教學(xué)的可行性和必要性。

（2）《工程材料及熱處理》課程傳統(tǒng)教學(xué)方法的弊端

對于《工程材料及熱處理》課程，以前教學(xué)采用的是傳統(tǒng)的教學(xué)方法，即采用“黑板+ 粉筆+ 書”的教學(xué)模式，具體指教師在黑板上講解， 學(xué)生在座位上聽講與練習(xí)。該教學(xué)方式強(qiáng)調(diào)教師是教學(xué)過程中的主導(dǎo)因素，以教為主，主要是教師依照教學(xué)進(jìn)度，把課本內(nèi)容依序講解給全班學(xué)生聽，學(xué)生則通過認(rèn)真聽講、課堂練習(xí)和課后復(fù)習(xí)從而熟悉課本以及掌握教師傳授的知識。現(xiàn)在實(shí)際教學(xué)中采用的是“多媒體+板書”模式，相較于單純的板書，增加多媒體后，學(xué)生有些內(nèi)容更容易理解，但是仍然存在以下弊端：

1） 以教師為主體，忽視了學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的存在，學(xué)生的參與度不高；

2） 以教師“教”為主，忽視了學(xué)生自主“學(xué)”的過程；

3） 以教授知識和理論為主，忽視了學(xué)生自由創(chuàng)造、大膽創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；

4） 課堂上知識和理論聯(lián)系實(shí)際不夠，使得學(xué)生不能最大程度上理解教學(xué)內(nèi)容；

5） 課堂上學(xué)生每個人是孤立的學(xué)習(xí)者，相互之間缺乏討論、分析問題、解決問題的質(zhì)疑精神和協(xié)作精神的培養(yǎng)。

針對于上述傳統(tǒng)教學(xué)方法中的弊端，有必要在課堂中增加學(xué)生的參與度和創(chuàng)新能力、協(xié)作精神的培養(yǎng)，這就決定了該課程可以采用案例教學(xué)。

（3）《工程材料及熱處理》課程授課對象的分析

在我校中，學(xué)習(xí)《工程材料及熱處理》課程的學(xué)生有三類：第一類，高中生源的學(xué)生，即通過國家統(tǒng)一高考進(jìn)入我校進(jìn)行學(xué)習(xí)，稱之為“高本生” ；第二類，高中畢業(yè)后進(jìn)入技校學(xué)習(xí)，然后通過我校的自主招生進(jìn)入我校進(jìn)行學(xué)習(xí)，這類學(xué)生稱之為“高技本生” ；第三類，初中畢業(yè)后未上高中，進(jìn)入技校學(xué)習(xí)，然后通過我校的自主招生進(jìn)入我校學(xué)習(xí)，這類學(xué)生稱之為“技本生”。這三類學(xué)生由于來源不同，學(xué)生進(jìn)入學(xué)校時的基礎(chǔ)不同，導(dǎo)致教師在授課時授課的側(cè)重點(diǎn)也不同。“高本生”理論基礎(chǔ)好，理解問題、自主學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，但是實(shí)踐知識和動手能力不足。“高技本”學(xué)生由于經(jīng)過高中階段的理論學(xué)習(xí)訓(xùn)練同時又經(jīng)過技校階段的動手能力的培養(yǎng)，所以這類學(xué)生即具有一定的理論基礎(chǔ)又具有一定的動手能力，經(jīng)多年的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，該類學(xué)生的教學(xué)效果最好。“技本生”由于沒有經(jīng)過高中階段的理論訓(xùn)練，所以在我校學(xué)習(xí)時對于理論相關(guān)的內(nèi)容學(xué)習(xí)起來比較費(fèi)力，但是由于經(jīng)過技校階段的實(shí)際操作的訓(xùn)練，所以動手能力很強(qiáng)，在授課時對于實(shí)際操作方面的學(xué)習(xí)比較強(qiáng)。由上述分析可見，對于“高本生”授課時在深入講解理論的前提下需要注重實(shí)踐知識和動手能力的培養(yǎng)；對于“高技本生”授課時能夠兼顧理論的深入講解、思維訓(xùn)練和實(shí)踐知識動手能力的進(jìn)一步培訓(xùn)；對于“技本生”在授課時需要加大理論知識的講解，著重訓(xùn)練學(xué)生的抽象性和邏輯思維能力。由此可見，對于不同類型的學(xué)生在本科學(xué)習(xí)時需要側(cè)重學(xué)習(xí)的知識和培養(yǎng)的能力都能通過案例教學(xué)所獲得，因此，在工程材料及熱處理課程中實(shí)施案例教學(xué)是可行的。

2 《工程材料及熱處理》課程中案例的設(shè)計

《工程材料及熱處理》課程的實(shí)踐性很強(qiáng)，基本理論都來源于工程實(shí)際，所以為了更好的在課程中實(shí)施案例教學(xué)法，首先對該課程進(jìn)行了典型案例的設(shè)計。

案例設(shè)計的基本原則是滿足“理論性”、“實(shí)踐性”、“開放性”和“綜合性”。“理論性”是指所選擇的案例必須內(nèi)含有深刻的學(xué)科理論，體現(xiàn)課程的抽象性和邏輯性；“實(shí)踐性”指的是所選擇的案例必須是工程實(shí)踐中最常見的內(nèi)容，是大多數(shù)學(xué)生接觸過或有基本概念的例子，體現(xiàn)課程的實(shí)踐性；“開放性”指的是所選案例必須能夠讓學(xué)生通過各種信息渠道獲得關(guān)于該案例的不同方面的信息，在學(xué)習(xí)的過程中有可以討論和深入分析的可能；“綜合性”是指所選案例必須包括一個完整的知識系統(tǒng)，是多個知識點(diǎn)的綜合，用于同時培訓(xùn)學(xué)生的邏輯思維能力和理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

根據(jù)以上的原則，把課程案例分成了四部分：案例問題、案例引入、案例所包含的課程內(nèi)容、案例分析四部分。案例問題首先提出一個工程或?qū)嶋H生活中所常見的問題，引入部分則指出案例問題所含的核心內(nèi)容，引入部分后面的內(nèi)容則是解決案例問題所需的工程材料的知識，案例分析部分則是用案例中所需的工程材料的知識對案例所提問題進(jìn)行分析。

3 案例教學(xué)法在《工程材料及熱處理》課程中的具體實(shí)施

（1） 案例教學(xué)的課前準(zhǔn)備之一—教師課前準(zhǔn)備

進(jìn)行案例教學(xué)之前，教師首先確定此次課堂的教學(xué)目的和案例中要學(xué)習(xí)討論的主要知識和理論，然后制定案例實(shí)施的詳細(xì)步驟，對學(xué)生的具體水平、學(xué)生在課堂中可能出現(xiàn)的一些表現(xiàn)如是否參與積極，是否有充分的準(zhǔn)備等做到心中有數(shù)，制定課堂中可能出現(xiàn)意外的應(yīng)對措施，保證課堂的順利進(jìn)行。

上述內(nèi)容準(zhǔn)備完畢，教師需在實(shí)施案例教學(xué)的前一次課提前給學(xué)生把案例教學(xué)的內(nèi)容發(fā)放下去，讓學(xué)生對案例有充分的準(zhǔn)備。

（2） 案例教學(xué)的課前準(zhǔn)備之二—學(xué)生分組和課下討論

案例教學(xué)沒有學(xué)生的積極配合一定實(shí)施不成功，因此，教師在案例教學(xué)前一次的課堂上將案例教學(xué)的相關(guān)內(nèi)容給學(xué)生布置下去，讓學(xué)生對案例教學(xué)進(jìn)行準(zhǔn)備。

首先，學(xué)生進(jìn)行分組，每組選出一個組長。組長的作用是帶領(lǐng)各位組員針對案例進(jìn)行資料的查閱、組織組員在查閱資料的基礎(chǔ)上針對案例進(jìn)行討論和分析、統(tǒng)一本組的意見并將本組中不同意見整理出來。

然后，每組針對案例進(jìn)行教學(xué)前的資料查閱和分析討論，整理出本組對該案例的理解和不同的意見，以備課堂中各個組之間討論或者課堂上教師的分析歸納總結(jié)之用。

（3） 案例教學(xué)的具體實(shí)施—小組討論式學(xué)習(xí)

在課堂上，教師從各組中選出一人作為代表，這些代表分別對案例進(jìn)行分析，闡述清楚本組最后的討論結(jié)果并提出本組中對案例的不同理解或疑惑之處，在這個過程中其它組的任意同學(xué)都可以針對這一組的分析進(jìn)行提問或?qū)ζ湟稽c(diǎn)進(jìn)行辯論，被提問的組的代表進(jìn)行解答，若不能解答則這組的其它組員予以解答，若這組的所有同學(xué)都不能解答，其它組的同學(xué)進(jìn)行參與解答，若都不能很好地解答的話，則需要教師對提問的問題進(jìn)行分析解答。討論結(jié)束后，教師需要指出解決案例問題所需要的工程材料的知識尤其是需要同學(xué)重點(diǎn)掌握和記憶的理論和概念，并根據(jù)這些工程材料的知識分析同學(xué)在討論中提出的一些典型問題，最后對案例進(jìn)行分析總結(jié)。

（4） 案例教學(xué)的歸納總結(jié)

每次案例教學(xué)完成后都要及時地進(jìn)行總結(jié)，總結(jié)包括以下內(nèi)容：首先，總結(jié)此次課堂成功之處，如案例的時間安排、流程的設(shè)計等，以備后期課堂所用；其次，總結(jié)案例中不足的地方，課下對其予以補(bǔ)充或刪減；再次，總結(jié)整理學(xué)生的意見，包括對案例的意見以及對實(shí)施案例整個流程的意見；最后，總結(jié)此次案例教學(xué)的效果，分析達(dá)到效果的原因和某些沒能達(dá)到預(yù)期效果欠缺的條件。總結(jié)完成后，以文件形式予以保存。

4案例教學(xué)法在《工程材料及熱處理》課程中的實(shí)施效果

對于案例教學(xué)的效果進(jìn)行分析，分析的標(biāo)準(zhǔn)是學(xué)生最后的成績。表1和2分別是材料專業(yè)0913班和0712兩個班級的成績。這兩個班分別是從09級和07年級中隨機(jī)抽取的一個班，能代表 09級學(xué)生和07級學(xué)生的課程成績。09級是經(jīng)過案例教學(xué)的成績，07級則是沒有經(jīng)過案例教學(xué)的成績。

由表1和表2可以看出，經(jīng)過案例教學(xué)的09級學(xué)生平均成績、最高成績和最低成績分別為69.5、89、37，而未經(jīng)過案例教學(xué)的07級學(xué)生分別為57.4、80、11，比較可知，09級學(xué)生不論平均成績、最高成績還是最低成績均高于07級學(xué)生的成績，大概高10分左右。不僅如此，不及格比例09級比07級要低，大概降低了一倍。因此，很明顯，案例教學(xué)的實(shí)施對于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、提高學(xué)生學(xué)習(xí)成績起到了不可或缺的作用、極大地改善了教學(xué)效果。

5該課程案例教學(xué)中的注意事項(xiàng)及經(jīng)驗(yàn)

（1） 案例教學(xué)不是萬能的，它有自己的優(yōu)點(diǎn)也有自己的缺點(diǎn)，在具體實(shí)施時要穿插其它的教學(xué)方式；

（2） 案例教學(xué)耗時很多，所以不可能每次課都是案例教學(xué)，但是可以一章或幾章綜合起來進(jìn)行一次案例教學(xué)，這樣既保證課程進(jìn)程也能兼顧學(xué)生各種能力的培養(yǎng)；

（3） 在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，對于高年級的學(xué)生實(shí)施起來要比低年級學(xué)生容易很多，學(xué)生的參與度更高，所以不適合本科一年級和二年級學(xué)生的教學(xué)；

（4） 在具體實(shí)施時，教師精心準(zhǔn)備的同時也要學(xué)生的積極參與和配合，學(xué)生的參與度和參與意愿決定著案例教學(xué)法實(shí)施的具體效果，實(shí)踐結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果學(xué)生的參與度不高、不愿意配合老師，案例教學(xué)法就會失敗，所以在實(shí)施過程中需要教師能夠充分調(diào)動學(xué)生的積極性。

低年級學(xué)生的參與度和積極性不高經(jīng)分析認(rèn)為低年級學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時沒有太多的理論課程的積淀，也沒有專業(yè)課程學(xué)習(xí)的意識，再者，學(xué)生沒有養(yǎng)成相互討論和分析問題的習(xí)慣，這些因素綜合起來導(dǎo)致在《工程材料及熱處理》課程的案例教學(xué)中低年級學(xué)生的參與度和積極性不高。

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注：本文得到了天津市一般教改項(xiàng)目：《機(jī)械產(chǎn)品再制造工程師培養(yǎng)模式的研究與實(shí)踐》的支持