案例教学在材料性能学课程教学中的应用

孙 昊 李 涛 吴忠旺内蒙古科技大学材料与冶金学院 内蒙古包头 014010



案例教学在材料性能学课程教学中的应用

孙 昊 李 涛 吴忠旺
内蒙古科技大学材料与冶金学院 内蒙古包头 014010

摘 要：案例教学是一种十分有效的教学手段，通过对案例的选取和提炼，并将其融汇于教学中，可以明显提高学生的学习兴趣和主动性，改善教学效果。

关键词：案例教学，材料性能学，教学效果

案例教学是一种以教学实例为基础，以学生在课堂内外对真实事件和情境的分析、思辨为重点，以提升学生应用理论创新性解决实际问题的能力为目标的教学方法[1]。案例教学从MBA教育中发展并广泛应用于各级各类教育教学中[2]。尤其被用于有实践教学内容的课程中，有着特殊的教学效果。

材料性能学是金属材料工程专业的一门重要的专业基础课程， 包括“材料的力学性能” 和 “材料的物理性能” 两大部分，课程内容涵盖了材料性能的基本概念、 物理 (化学) 本质、 形态变化规律等[3]，更多的有关材料性能指标的工程意义，以及性能的主要测试方法，课程的实践性较强，满足案例教学的特点。本文作者从事材料性能学课程的教学工作多年，在教学过程中进行了一些思考和改革实践，特别是案例教学，有一定的心得体会，在此与大家探讨。

1 案例选取的原则

教育工作者都认为兴趣是学习最好的老师，在现在的教学过程中，教师经常感觉到，很多学生对所学的知识没有兴趣，甚至有些人觉得教师讲的，教材说的和实际有出入，到了工作岗位都是无用的，缺乏教材和实际的联系。而材料性能学是一门与实际应用联系十分紧密的课程，为了加深学生对基础理论的理解以及帮助学生了解课本知识在实际生产中的应用，激发学生的学习兴趣，结合理论授课，有很多学校聘请企业的技术人员走进讲堂[4]。请企业的工程师结合本单位的生产实际，对产品的服役工况、失效形式、性能要求以及如何从选材和热处理工艺上来改善性能进行案例讲座，这个方法十分有效的一个办法，缺点却是高成本，同时，企业人员很难保证按时参加学校的实际教学过程，所以现实中操作性较差。而弥补这种不足最好的办法就是引入案例教学。

在现在社会中，信息较为发达，大学生接受的信息即快也多，同时学生的生活也丰富。这就提示我们，在这些方面可以找见相关案例，发现学生的兴趣点，如国内外重大材料方面的历史事件，学生社会生活当中的点点滴滴，以及与教师相关的内容等。在这些学生热点中，寻找适宜的案例，并将案例进行挖掘提炼，然后用于教学过程。在一些历史事件中，新闻报道多数都是讲述过程、责任和影响，不会或者很少将材料性能问题进行阐述，所以教学中要想引入，就需要将问题深入，引导到材料性能方面。而对于生活中，与老师相关的案例，都存在着这样的问题。解决好这些问题，将这些案例引入教学中，一定会起到事半功倍的效果。

2 案例选取举例

2.1 国内外重要的历史事件选取

在历史上，国内外有着太多的有关材料性能方面的历史事件，这也是学生最为感兴趣的方面之一[5]。

在材料失效的案例中，最为经典的应该首推“坦泰尼克号”事件。泰坦尼克号海难为和平时期死伤人数最惨重的海难之一，加之文学和艺术的渲染，成为最为人所知的海上事故之一。大学生对此不但熟知，而且特别感兴趣，但多数学生都只能停留在凄美的爱情故事上，教师在故事的基础上，引导学生思考为什么会产生这样大的事故，怎样避免等，引出钢板性能的影响因素。

再如讲述材料弹性变形时，引入的第一个案例就是关于美国“挑战者”号航天飞机的失事。这是世界航天史上重大的灾难，被世人熟知。但是航天飞机失事的根本原因却是由于一个O形环在低温下，硬化失效，未能及时发生弹性变形产生密封效果，而导致的7名宇航员丧生的悲剧。由此，我们可以讲述材料弹性变形的本质及影响因素。

在讲授高温力学性能的时候，首先想到的就是发生在2001年9月11日，震惊世界的美国911恐怖事件，在事件中纽约世界贸易中心大楼垮塌的景象，让人震撼。在事件的背后我们应该想到的是，为何大楼能被轻易地撞塌？在美国联邦紧急事务管理局和美国民用工程师协会曾联合发表了调查局联合发表的研究报告认为，“9·11”恐怖袭击事件中，世贸中心南北主楼先后经历了两架客机对其猛烈冲撞引起的剧烈震荡但“岿然不动”，最后倒塌的原因是撞击引发的熊熊烈火，而这熊熊大火导致了材料的高温力学性能下降，导致悲剧加剧。

2.2 生活案例 学生更易接受

生活中的案例，来自生活，和学生的生活比较贴近，学生不但对此感兴趣，而且更加容易理解和接受。而且这方面的案例比较也是比较多，尤其是对材料的物理性能进行讲解时，案例就更多了。

在讲授材料的磁性能时，引入了电饭锅的原理。课上首先调查一下有多少同学用电饭锅做过饭，然后询问大家谁知道其煮饭的原理，为什么电饭锅既能煮熟饭，又能保温却不使饭烧焦？结果显示，多数同学都不知道这个原因。教师的问题，是他们接触多次的问题，却从来没有认真思考过的，这也深深地吸引了同学，此时，告诉同学问题的答案就在这节课的内容里。

另外学习材料的压电性能时，请学生先了解一下目前常见打火机或者燃气灶的点火原理，对此，大多数的同学也是经历了经常用，却不知道，到想知道的过程，学生产生了兴趣，学生的学习过程也由教师的灌输变成了学生的想知道，自然课堂的内容就由枯燥无味，变成了生动有趣。

上面仅举两个案例，从中也可以看出，案例就来自生活，学生几乎天天都能接触得到，却不能知道其所以然，学生对这样的事情也最有兴趣，学习也自然由被动变成了主动，学习的效果自然不必说。

2.3 与教师的科研工作相结合

教师是学生每天接触最多的人，有的还是同学崇拜的对象。所以学生最关心老师的一举一动，当然也包括教师的科研工作，这里的教师是指全系、全院，乃至全校的科研工作者。他们承担者国家的、省部级、地市级，以及企业的项目，涉及材料性能的各个方面。将这些方面的内容引入，一定会引起学生的极大兴趣和关注度。

在讲授材料的塑性变形时，作者就结合了自己所在课题组在汽车板开发方面的一些工作，将汽车板得开发，尤其是冷轧方面的工作，融汇在了课程内容之中，可谓是教师讲的顺手，学生听得起劲。

另外一个案例就是关于材料磨损性能，内容刚好和学校某教授的高铬铸铁研究工作联系在了一起，对老师加以介绍，并观察有关的研究工作图片，从而提高学生兴趣，据了解课后有部分学生还专门去了实验室来了解生产的相关情况，这件事使笔者意识到科研与教学相联系的重要性。

2.4 与学校所在地区相关的案例

来自全国各地的学生，都会对自己至少生活四年的地方会特别感兴趣，会关心这个城市的一切，特别是在经济发展等方面。对于理工科的学生更感兴趣的是这个地方的工业发展，因为这可能会是他将来工作地方。我校所在地为包头，是我国北方地区的重要工业城市，且较为发达，工业门类齐全，包括了钢铁，铝业，稀土等等，同时还有众多相关的企业，涉及材料性能方面的案例几乎每天都在发生。

笔者在讲授材料的力学性能时，就多次引入有关包钢集团公司在钢铁生产方面的案例，如在产品规格、种类、质量事故等。在学习有关材料磁性能时，将包头稀土研究院的钕铁硼生产作为了案例。当地企业的案例更具有说服力，学生的兴趣也更高，教学效果当然也最好。

3 案例教学的注意事项

案例教学优势十分明显，但是如果应用过程不注意把握度，也容易出现一些问题，不但会影响教学效果，甚至有可能起到反面的作用。

3.1 案例内容的把握

在应用案例的过程中，学生大都能表现出极高的兴趣，往往导致对案例的其他方面的关注度，超过了教师要引用的教学目的，此时，教师若不能很好地把握这个度，就会偏离教学目的，案例也就不能起到真正的教学目的。解决的方法就是只讲关键的部分，能够引入教学内容即可，使学生保留足够的好奇心，完成教学任务。

3.2 控制好案例的性质

案例的引入主要是为了更好地教学，但在材料性能方面的案例，有很多负面影响较大的案例，如有关“楼脆脆”“桥垮垮”等事件一定也与材料的性能有关，就要少引入或者不引入。所以教师就要注意选取案例内容的积极性，并正确引导学生，教育学生徳与智的全面发展。

4 结束语

通过案例教学，材料性能学取得了比较好的教学效果，学生们的学习兴趣得到了提高，教学质量有一定程度的提升。但同时，教师教学还应该根据教学大纲、 教学内容和学生实际情况的不同选择和运用教学方法， 只有将案例教学法和其他教学方法结合起来， 才能提高教学质量，培养出符合时代发展要求的新型高素质人才。

参考文献

[1] 郭忠兴.案例教学过程优化研究[J].中国大学教学,2010(1):59-61.

[2] 徐延宇.案例教学及其应用[D].黄石:湖北师范大学,2002.

[3] 孙昊,赵莉萍.“材料性能学”课程的教学实践与思考[J].内蒙古教育:职教版,2012(1):21-22.

[4] 胡建文,马静,孟永强.材料性能学精品课程建设与教学改革的探讨[J].中国现代教育装备,2013(23):76-77,81.

[5] 林碧兰.案例教学法在材料性能学课程教学中的应用[J].中国冶金教育,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

基金项目：内蒙古科技大学重点建设课程：材料性能学(编号：3073012)；高等学校专业综合改革项目，金属材料工程专业(编号：307086)。

作者简介：孙昊，硕士，副教授。

收稿日期：2015-07-30