工科专业课程中的案例教学研究

摘要：以材料成形专业为例，在材料成形工艺相关课程中讲授各种材料成形方法时，抓住各种方法之间客观存在的内在联系，结合生产实际、采用案例教学法进行教学，启发学生去观察、比较和讨论，使学生在学习知识的同时增强工程素质和能力，特别是提高创新能力。

关键词：案例教学法；发动机缸体；材料成形

作者简介：吴树森（1961-），男，重庆人，华中科技大学材料科学与工程学院，教授；万里（1970-），男，湖北沙市人，华中科技大学材料科学与工程学院，副教授。（湖北　武汉　430074）

中图分类号：G642.0 ?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）35-0041-02

要将我国建设成为创新型国家需要大批创新型人才。高等学校应该成为创新人才成长的摇篮。大学课程不能只传授知识，而应注重引导学生主动获取知识、发现规律，促使他们成长为国家需要的创新人才。在设置机械、材料及材料成形等专业的高等院校中都开设有与材料成形相关的许多课程，学生量大，教育面广。在与材料成形工艺技术相关的课程中（如“机械制造工艺基础”、“材料成形工艺”、“合金材料”、“特种铸造设备”等课程）如何实现教学目标呢？采用案例教学法、结合生产实际进行教学，利用多种媒体启发学生去观察、比较和讨论能够取得较好的教学效果。

传统教学方法一直是以灌输式方法为主，主要是教师将基本知识原理进行讲解。为了帮助学生理解，至多附加几个例证，考试也大都是对所学知识的记述和说明。这种教学和考试方法使学生成了被动的知识接受者，不能激发学生的主动性和独立性思维，难以培养学生的创新能力。案例教学法是根据教学目的要求，将已发生或将来可能发生的问题作为案例，组织学生对案例进行调查、阅读分析、讨论交流，提出各种解决问题的方案，并对之进行论证说明，促使学生加深对知识的理解，从而提高其发现问题、分析问题和解决问题的能力。案例教学法最初由美国哈佛大学商学院大力提倡和推行，现已被广泛应用于医学、法学、军事学、经济学、管理学和教育学等领域的教学过程。[1-2]然而，如何将案例教学法应用到材料成形相关课程的教学中，是需要探索和研究的教改课题。[3]

下面以一个具体的案例为例，介绍材料成形课程中应用案例教学法的情况。例如：在对“各种铸造方法”这一内容进行教学的时候，教师以发动机缸体为例，从砂型铸造入手，串联了实际生产中与其制造过程相关的七种铸造方法。教师提供实际生产中各种铸造方法应用的情况，与学生一起分析该工艺方法的优势和不足，鼓励学生提出改进方案。教学思路是：某种铸造方法了解其生产过程和特点介绍用该方法生产发动机缸体的现状（包括铸件的质量、生产的经济性、应用的范围等）分析主要问题产生的原因提出新的工艺方案设想建立新的铸造方法……（依次循环）。

选择发动机缸体作为教学案例，是因为这个部件是各类发动机中的重要零件，学生在前期的金工实习时接触过它，对它的形状特征和使用要求比较熟悉。缸体的壁薄，内外形状复杂；虽然功能单一，但使用场合不同，其形状、大小、材料和成形方法都不一样。实际生产中涉及的铸造方法较多。铸造发动机缸体常用的方法及教学内容可浓缩可为表1。[4-5]

在介绍每种铸造方法的工艺过程时，教师先针对其特点提出2～3个问题，让学生带着问题看生产实景录像，看完后回答这些问题。比如，看压力铸造录像前可提出如下问题：与金属型铸造相比，压铸型的结构及材料与金属型有何不同？为什么压力铸造能够做出壁薄、尺寸精度高、力学性能好的铸件？压铸件为什么容易产生气孔？如何减少或避免气孔缺陷？

教师提供部分资料，让学生收集、整理相关资料。归纳该方法的优缺点时，教师尽量用生产现场获取的照片、收集到的数据制成的图片、铸件凝固模拟的动画、本课程实验的结果、从各类杂志或有关会议获取的资料来阐述结论。如在分析发动机缸体压力铸造的利弊时，通过实物照片比较压铸件与砂型铸件的不同，用数据说明压铸的缸体重量轻、尺寸精度高、表面质量好；通过播放生产现场录制的视频（见图1），让学生感受到压力铸造的高效率（2分钟/件）；用发动机缸体的解剖照片或实物（见图2），说明镶嵌法压铸的优势及铸件内部气孔大小及分布情况。最后得出结论：大批量生产轿车的发动机缸体可以选用铝合金、压力铸造成形，但需防治气孔，保证铸件质量稳定。

说明该方法的应用范围时，始终围绕着“以最经济的手段生产出合格的产品”这个原则来讲解、讨论。如货车发动机缸体可选用灰铸铁、砂型铸造成形；轿车发动机缸体可选用铝合金、压力铸造成形；赛车发动机缸体可选用镁合金低压铸造成形等等。

让学生提出新的工艺方案时，教师反复播放铸件合箱浇注时的动画（见图3），提示获得重量轻、质量好的铸件可以改变的生产条件（包括合金材料、模样类别、铸型材料、型芯材料、金属液的充型速度、浇注温度等）。

最后根据使用对象将发动机缸体分为两类。归纳每类缸体常选用的材料、适宜采用的铸造方法及铸造技术的发展方向，见表2。

同时结合教学内容讨论两个问题：新工艺、新方法诞生的条件是什么？怎样做才能进行方法创新或创新设计？讨论情况见表3。

经过讨论，学生对教学内容有了深入认识，提出了一些具有想象力的新的工艺方法及措施。大家最后认识到——实践出真知，创新无止境。

以前在教学中主要通过放录像来讲授各种铸造方法。这样做虽然讲课的效率高，但是学生只是新鲜一会儿就忘记了。现在采用案例教学法、结合生产实际进行教学，从新技术新工艺的诞生、发展及应用中寻找其内在的联系和创新的源泉，利用多种媒体启发学生去观察、比较和讨论，充分调动他们学习的主动性和积极性，让学生成为学习过程中的主人。这种教学方法的效果是：学生不仅掌握了课程知识，同时了解了生产实际情况及新技术、新工艺的发展方向，增强了工程素质和创新能力。这样的教学方法对培养创新型人才具有重要的作用和意义。

参考文献：

[1]刘晓晶，吴海燕.案例教学法与创新人才培养[J].黑龙江高教研究，2008，（3）：167-169.

[2]陈福松.案例教学与创新型人才培养[J].扬州大学学报（高教研究版），2009，（5）：81-83.

[3]张月琴，孙冰.案例教学法在“大学信息技术”课程中的应用研究[J].中国电力教育，2012，（25）.

[4]万里.特种铸造工学基础[M].北京：化学工业出版社，2009.

[5]蔡启舟，吴树森.铸造合金原理及熔炼[M].北京：化学工业出版社，