案例教學在材料性能學課程教學中的應用

孫 昊 李 濤 吳忠旺內蒙古科技大學材料與冶金學院 內蒙古包頭 014010

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案例教學在材料性能學課程教學中的應用

孫 昊 李 濤 吳忠旺
內蒙古科技大學材料與冶金學院 內蒙古包頭 014010

摘 要：案例教學是一種十分有效的教學手段，通過對案例的選取和提煉，并將其融匯于教學中，可以明顯提高學生的學習興趣和主動性，改善教學效果。

關鍵詞：案例教學，材料性能學，教學效果

案例教學是一種以教學實例為基礎，以學生在課堂內外對真實事件和情境的分析、思辨為重點，以提升學生應用理論創新性解決實際問題的能力為目標的教學方法[1]。案例教學從MBA教育中發展并廣泛應用于各級各類教育教學中[2]。尤其被用于有實踐教學內容的課程中，有著特殊的教學效果。

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

1 案例選取的原則

教育工作者都認為興趣是學習最好的老師，在現在的教學過程中，教師經常感覺到，很多學生對所學的知識沒有興趣，甚至有些人覺得教師講的，教材說的和實際有出入，到了工作崗位都是無用的，缺乏教材和實際的聯系。而材料性能學是一門與實際應用聯系十分緊密的課程，為了加深學生對基礎理論的理解以及幫助學生了解課本知識在實際生產中的應用，激發學生的學習興趣，結合理論授課，有很多學校聘請企業的技術人員走進講堂[4]。請企業的工程師結合本單位的生產實際，對產品的服役工況、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行案例講座，這個方法十分有效的一個辦法，缺點卻是高成本，同時，企業人員很難保證按時參加學校的實際教學過程，所以現實中操作性較差。而彌補這種不足最好的辦法就是引入案例教學。

在現在社會中，信息較為發達，大學生接受的信息即快也多，同時學生的生活也豐富。這就提示我們，在這些方面可以找見相關案例，發現學生的興趣點，如國內外重大材料方面的歷史事件，學生社會生活當中的點點滴滴，以及與教師相關的內容等。在這些學生熱點中，尋找適宜的案例，并將案例進行挖掘提煉，然后用于教學過程。在一些歷史事件中，新聞報道多數都是講述過程、責任和影響，不會或者很少將材料性能問題進行闡述，所以教學中要想引入，就需要將問題深入，引導到材料性能方面。而對于生活中，與老師相關的案例，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中，一定會起到事半功倍的效果。

2 案例選取舉例

2.1 國內外重要的歷史事件選取

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

在材料失效的案例中，最為經典的應該首推“坦泰尼克號”事件。泰坦尼克號海難為和平時期死傷人數最慘重的海難之一，加之文學和藝術的渲染，成為最為人所知的海上事故之一。大學生對此不但熟知，而且特別感興趣，但多數學生都只能停留在凄美的愛情故事上，教師在故事的基礎上，引導學生思考為什么會產生這樣大的事故，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，引入的第一個案例就是關于美國“挑戰者”號航天飛機的失事。這是世界航天史上重大的災難，被世人熟知。但是航天飛機失事的根本原因卻是由于一個O形環在低溫下，硬化失效，未能及時發生彈性變形產生密封效果，而導致的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及影響因素。

在講授高溫力學性能的時候，首先想到的就是發生在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易中心大樓垮塌的景象，讓人震撼。在事件的背后我們應該想到的是，為何大樓能被輕易地撞塌？在美國聯邦緊急事務管理局和美國民用工程師協會曾聯合發表了調查局聯合發表的研究報告認為，“9·11”恐怖襲擊事件中，世貿中心南北主樓先后經歷了兩架客機對其猛烈沖撞引起的劇烈震蕩但“巋然不動”，最后倒塌的原因是撞擊引發的熊熊烈火，而這熊熊大火導致了材料的高溫力學性能下降，導致悲劇加劇。

2.2 生活案例 學生更易接受

生活中的案例，來自生活，和學生的生活比較貼近，學生不但對此感興趣，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行講解時，案例就更多了。

在講授材料的磁性能時，引入了電飯鍋的原理。課上首先調查一下有多少同學用電飯鍋做過飯，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？結果顯示，多數同學都不知道這個原因。教師的問題，是他們接觸多次的問題，卻從來沒有認真思考過的，這也深深地吸引了同學，此時，告訴同學問題的答案就在這節課的內容里。

另外學習材料的壓電性能時，請學生先了解一下目前常見打火機或者燃氣灶的點火原理，對此，大多數的同學也是經歷了經常用，卻不知道，到想知道的過程，學生產生了興趣，學生的學習過程也由教師的灌輸變成了學生的想知道，自然課堂的內容就由枯燥無味，變成了生動有趣。

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

2.3 與教師的科研工作相結合

教師是學生每天接觸最多的人，有的還是同學崇拜的對象。所以學生最關心老師的一舉一動，當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。他們承擔者國家的、省部級、地市級，以及企業的項目，涉及材料性能的各個方面。將這些方面的內容引入，一定會引起學生的極大興趣和關注度。

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

另外一個案例就是關于材料磨損性能，內容剛好和學校某教授的高鉻鑄鐵研究工作聯系在了一起，對老師加以介紹，并觀察有關的研究工作圖片，從而提高學生興趣，據了解課后有部分學生還專門去了實驗室來了解生產的相關情況，這件事使筆者意識到科研與教學相聯系的重要性。

2.4 與學校所在地區相關的案例

來自全國各地的學生，都會對自己至少生活四年的地方會特別感興趣，會關心這個城市的一切，特別是在經濟發展等方面。對于理工科的學生更感興趣的是這個地方的工業發展，因為這可能會是他將來工作地方。我校所在地為包頭，是我國北方地區的重要工業城市，且較為發達，工業門類齊全，包括了鋼鐵，鋁業，稀土等等，同時還有眾多相關的企業，涉及材料性能方面的案例幾乎每天都在發生。

筆者在講授材料的力學性能時，就多次引入有關包鋼集團公司在鋼鐵生產方面的案例，如在產品規格、種類、質量事故等。在學習有關材料磁性能時，將包頭稀土研究院的釹鐵硼生產作為了案例。當地企業的案例更具有說服力，學生的興趣也更高，教學效果當然也最好。

3 案例教學的注意事項

案例教學優勢十分明顯，但是如果應用過程不注意把握度，也容易出現一些問題，不但會影響教學效果，甚至有可能起到反面的作用。

3.1 案例內容的把握

在應用案例的過程中，學生大都能表現出極高的興趣，往往導致對案例的其他方面的關注度，超過了教師要引用的教學目的，此時，教師若不能很好地把握這個度，就會偏離教學目的，案例也就不能起到真正的教學目的。解決的方法就是只講關鍵的部分，能夠引入教學內容即可，使學生保留足夠的好奇心，完成教學任務。

3.2 控制好案例的性質

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

4 結束語

通過案例教學，材料性能學取得了比較好的教學效果，學生們的學習興趣得到了提高，教學質量有一定程度的提升。但同時，教師教學還應該根據教學大綱、 教學內容和學生實際情況的不同選擇和運用教學方法， 只有將案例教學法和其他教學方法結合起來， 才能提高教學質量，培養出符合時代發展要求的新型高素質人才。

參考文獻

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

[2] 徐延宇.案例教學及其應用[D].黃石:湖北師范大學,2002.

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

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

[5] 林碧蘭.案例教學法在材料性能學課程教學中的應用[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

基金項目：內蒙古科技大學重點建設課程：材料性能學(編號：3073012)；高等學校專業綜合改革項目，金屬材料工程專業(編號：307086)。

作者簡介：孫昊，碩士，副教授。

收稿日期：2015-07-30