《工程材料及熱處理》課程案例設(shè)計(jì)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(duì)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(jì)了該課程中應(yīng)用的案例，每個(gè)案例分為四部分，即案例問(wèn)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(jī)、平均成績(jī)、最低成績(jī)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(hào)】G712

案例教學(xué)法是由美國(guó)哈佛法學(xué)院開創(chuàng)的一種教學(xué)方法， 這種方法通過(guò)對(duì)案例的分析， 歸納出法律原則的發(fā)展以及現(xiàn)狀， 同時(shí)通過(guò)對(duì)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(jì)算機(jī)語(yǔ)言教學(xué)、導(dǎo)游專業(yè)、證券投資、財(cái)務(wù)會(huì)計(jì)、專業(yè)英語(yǔ)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(duì)知識(shí)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(píng)論性、分析性、推理性的思維和概括能力、辯論能力以及說(shuō)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(huì)認(rèn)知面以及激發(fā)學(xué)生解決一些社會(huì)問(wèn)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(shí)，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(jì)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(lái)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(lái)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(huì)。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(duì)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(tīng)講與練習(xí)。該教學(xué)方式強(qiáng)調(diào)教師是教學(xué)過(guò)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(tīng)，學(xué)生則通過(guò)認(rèn)真聽(tīng)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(shí)?，F(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(guò)程；

3） 以教授知識(shí)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(shí)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(gè)人是孤立的學(xué)習(xí)者，相互之間缺乏討論、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的質(zhì)疑精神和協(xié)作精神的培養(yǎng)。

針對(duì)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(duì)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(guò)國(guó)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(guò)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(guò)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(lái)源不同，學(xué)生進(jìn)入學(xué)校時(shí)的基礎(chǔ)不同，導(dǎo)致教師在授課時(shí)授課的側(cè)重點(diǎn)也不同?！案弑旧崩碚摶A(chǔ)好，理解問(wèn)題、自主學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，但是實(shí)踐知識(shí)和動(dòng)手能力不足?！案呒急尽睂W(xué)生由于經(jīng)過(guò)高中階段的理論學(xué)習(xí)訓(xùn)練同時(shí)又經(jīng)過(guò)技校階段的動(dòng)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(dòng)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?！凹急旧庇捎跊](méi)有經(jīng)過(guò)高中階段的理論訓(xùn)練，所以在我校學(xué)習(xí)時(shí)對(duì)于理論相關(guān)的內(nèi)容學(xué)習(xí)起來(lái)比較費(fèi)力，但是由于經(jīng)過(guò)技校階段的實(shí)際操作的訓(xùn)練，所以動(dòng)手能力很強(qiáng)，在授課時(shí)對(duì)于實(shí)際操作方面的學(xué)習(xí)比較強(qiáng)。由上述分析可見(jiàn)，對(duì)于“高本生”授課時(shí)在深入講解理論的前提下需要注重實(shí)踐知識(shí)和動(dòng)手能力的培養(yǎng)；對(duì)于“高技本生”授課時(shí)能夠兼顧理論的深入講解、思維訓(xùn)練和實(shí)踐知識(shí)動(dòng)手能力的進(jìn)一步培訓(xùn)；對(duì)于“技本生”在授課時(shí)需要加大理論知識(shí)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(jiàn)，對(duì)于不同類型的學(xué)生在本科學(xué)習(xí)時(shí)需要側(cè)重學(xué)習(xí)的知識(shí)和培養(yǎng)的能力都能通過(guò)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(jì)

《工程材料及熱處理》課程的實(shí)踐性很強(qiáng)，基本理論都來(lái)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(duì)該課程進(jìn)行了典型案例的設(shè)計(jì)。

案例設(shè)計(jì)的基本原則是滿足“理論性”、“實(shí)踐性”、“開放性”和“綜合性”?！袄碚撔浴笔侵杆x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(jiàn)的內(nèi)容，是大多數(shù)學(xué)生接觸過(guò)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(guò)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(guò)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(gè)完整的知識(shí)系統(tǒng)，是多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的綜合，用于同時(shí)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(wèn)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(wèn)題首先提出一個(gè)工程或?qū)嶋H生活中所常見(jiàn)的問(wèn)題，引入部分則指出案例問(wèn)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(wèn)題所需的工程材料的知識(shí)，案例分析部分則是用案例中所需的工程材料的知識(shí)對(duì)案例所提問(wèn)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(shí)和理論，然后制定案例實(shí)施的詳細(xì)步驟，對(duì)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(duì)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(duì)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(méi)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(duì)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(gè)組長(zhǎng)。組長(zhǎng)的作用是帶領(lǐng)各位組員針對(duì)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(duì)案例進(jìn)行討論和分析、統(tǒng)一本組的意見(jiàn)并將本組中不同意見(jiàn)整理出來(lái)。

然后，每組針對(duì)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(duì)該案例的理解和不同的意見(jiàn)，以備課堂中各個(gè)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(duì)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(duì)案例的不同理解或疑惑之處，在這個(gè)過(guò)程中其它組的任意同學(xué)都可以針對(duì)這一組的分析進(jìn)行提問(wèn)或?qū)ζ湟稽c(diǎn)進(jìn)行辯論，被提問(wèn)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(duì)提問(wèn)的問(wèn)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(wèn)題所需要的工程材料的知識(shí)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(shí)分析同學(xué)在討論中提出的一些典型問(wèn)題，最后對(duì)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(shí)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(shí)間安排、流程的設(shè)計(jì)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(duì)其予以補(bǔ)充或刪減；再次，總結(jié)整理學(xué)生的意見(jiàn)，包括對(duì)案例的意見(jiàn)以及對(duì)實(shí)施案例整個(gè)流程的意見(jiàn)；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(méi)能達(dá)到預(yù)期效果欠缺的條件?？偨Y(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(duì)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(jī)。表1和2分別是材料專業(yè)0913班和0712兩個(gè)班級(jí)的成績(jī)。這兩個(gè)班分別是從09級(jí)和07年級(jí)中隨機(jī)抽取的一個(gè)班，能代表 09級(jí)學(xué)生和07級(jí)學(xué)生的課程成績(jī)。09級(jí)是經(jīng)過(guò)案例教學(xué)的成績(jī)，07級(jí)則是沒(méi)有經(jīng)過(guò)案例教學(xué)的成績(jī)。

由表1和表2可以看出，經(jīng)過(guò)案例教學(xué)的09級(jí)學(xué)生平均成績(jī)、最高成績(jī)和最低成績(jī)分別為69.5、89、37，而未經(jīng)過(guò)案例教學(xué)的07級(jí)學(xué)生分別為57.4、80、11，比較可知，09級(jí)學(xué)生不論平均成績(jī)、最高成績(jī)還是最低成績(jī)均高于07級(jí)學(xué)生的成績(jī)，大概高10分左右。不僅如此，不及格比例09級(jí)比07級(jí)要低，大概降低了一倍。因此，很明顯，案例教學(xué)的實(shí)施對(duì)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(jī)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(wàn)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(shí)要穿插其它的教學(xué)方式；

（2） 案例教學(xué)耗時(shí)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(lái)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(duì)于高年級(jí)的學(xué)生實(shí)施起來(lái)要比低年級(jí)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(jí)和二年級(jí)學(xué)生的教學(xué)；

（4） 在具體實(shí)施時(shí)，教師精心準(zhǔn)備的同時(shí)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(huì)失敗，所以在實(shí)施過(guò)程中需要教師能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

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