工程案例教学法在焊接专业教学中的应用研究

尹立孟，周进，姚宗湘，王纯祥

工程案例教学法在焊接专业教学中的应用研究

尹立孟，周进，姚宗湘，王纯祥

焊接专业的大部分课程的重要知识点相对散乱，教学中往往不易将其串成一条主线讲解，采用工程案例教学法能结合具体实例和诸多知识点，可以较好地解决这一问题。从具体实例出发，从目前对工程教学法的应用与实践来看，学生普遍反应良好，取得了很好的教学效果。

案例教学法；焊接；教学；专业课

案例（case）也称为个案、个例、事例或实例，最早属于医学领域，后来广泛运用于法学、军事学、教育学、管理学等学科。案例教学法 （case teaching method）是围绕一定培训目的把实际中真实的情景加以典型化处理，形成供学员思考分析和决断的案例（通常为书面形式），再通过独立研究和相互讨论的方式来提高学员的分析和解决问题的能力的一种方法，它是19世纪70年代美国哈佛大学法学院院长兰德尔（C.C.Langdell）首倡，20世纪20年代，哈佛企管研究所率先推广案例教学法并且取得了成功［1-3］。目前，案例教学法作为一种新型的教学方法不仅已遍及美国，也早已波及美国以外的其他国家。我国的案例教学也有了20多年历史，对我国高校教育思想和教学方法的全面改革有着重要启示和推动作用。

工程案例教学法则是把工业工程生产中实际的且成功应用的典型案例（如工艺、技术和方法等）加以提取与凝练，同时结合理论课（特别是专业理论课）教学的需要，对学生进行引导启发式教学的方法。工程案例法主要针对理工科学生而提出，我们知道，理工科（特别是像焊接等专业）专业课的大部分课程知识点非常零乱，教学中往往不易将其串成一条主线，工程案例教学法则能较好地解决这一问题，尤其是对于大三和大四的高年级学生该法的教学效果更明显。

焊接作为工程中的一种重要的连接技术，应用越来越广泛，无论是国外还是国内，其在国民经济发展中都发挥了非常重要的作用。目前，由于我国的高等教育已逐步由精英教育转向大众教育，各高校中的专业教学仪器与教学设备相对有限，加之大部分焊接专业（或材料成型及控制工程专业焊接方向）学生的理论基础不强，对该专业的基础知识和基本技能掌握不够。为此，在焊接专业课的教学中如果能够较好地应用工程案例教学法，结合具体案例对某个或某几个知识点进行讲解与加强巩固则能达到令人满意的教学效果。

一、工程案例教学法实践实例

案例一：60CrMnMo槽型辊的埋弧堆焊修复

案例二：ZG42CrMo轨道梁的修复

实际工程生产中采用“多层焊”实现连接或堆焊修复应用非常广泛，专业课教材中对这一知识点往往一带而过，陈述不多，更有甚者只字不提，同学们往往难以把握打底焊、中间焊、盖面焊以及层间温度等工艺和需要注意的问题。为此，我们采用“ZG42CrMo轨道梁的修复”［5］这一具体工程实例进行讲解。首先，我们分析了轨道梁的材质ZG42CrMo这一中碳调质钢的性质和焊接特点；其次，在巩固碳当量这一重要概念之后，深入阐述打底焊、中间焊、盖面焊与层间温度等问题，并且针对这一具体实例，对于比较深的裂纹和相对较浅的裂纹分别采用不同的焊接材料 （如A102、HT-3和J422等）和焊接规范（焊接电压U与焊接电流I等）进行修复；最后，强化焊后热处理对焊接的重要性。

案例三：炉底辊的焊接工艺改进

不锈钢（包括耐热钢等）在工程中应用广泛，同学们往往对奥氏体不锈钢、珠光体不锈钢和马氏体不锈钢和双相不锈钢等理解不深，对不锈钢的焊接更是不甚了解。我们结合“炉底辊的焊接工艺改进”［6］这一工程实例进行固溶处理、埋弧焊焊丝和焊剂的搭配、焊接等分类、热裂纹等知识点的讲解。比如实例中，对于Cr25Ni20Si2和1Cr18Ni9两种奥氏体不锈钢，若采用H1Cr18Ni9Ti配HJ260焊剂进行炉底辊辊颈与辊身的对接焊接，则高温脱渣性十分不好，而且稍微控制不好就容易出现裂纹。改为H1Cr13配HJ260或HJ107焊剂进行焊接则取得了很好的效果。另外，深入阐述奥氏体不锈钢焊接容易出现热裂纹、焊接时多层焊的焊接顺序以及焊后进行固溶处理等问题，使学生对不锈钢的焊接有了较为全面的认识。

除了以上工程实例以外，我们在教学中还采用了“热轧工作辊表面堆焊强化研究”［7］、“电子封装微互连焊点力学行为的尺寸效应”［8］、以及“电迁移致无铅钎料微互连焊点的脆性蠕变断裂行为”［9］等工程和研究中所取得的成果作为教学实例，结合焊接专业课中的具体概念、知识点、重要内容以及新近发展的焊接方法与可靠性等，对它们进行较为详细的讲解和深入阐述，在实施教与学的过程中老师和学生通常能产生很好的互动效果，学生们深受这些工程实例的启发，普遍反应良好。

二、工程案例教学法的思考

工程案例教学法源于案例教学法，取源于实际工程实践和研究，它是一种启发式的教学方法，也是对传统教学法的扩充和革新。工程案例教学法通过具体实例进行课堂教学，能够充分调动学生学习的主动性，非常有利于培养学生的创新能力和理论联系实际的能力。与此同时，工程案例教学法也有助于提高教师本身的综合素质。因此，如果在专业课的教学中良好应用，可以达到非常好的教学效果。

然而，工程案例教学中所采用的案例本身是否为典型和成功案例，其所包含知识点的深度，其与专业课中具体知识点或内容的疏与近以及关联性等在实施工程案例教学中都值得深入思考。工程案例教学一旦把握不好，往往达不到预想的效果甚至会适得其反，不但不能引起学生的兴趣，反而让学生觉得简单的问题复杂化，或对本身复杂的问题更加难以接受，产生逆反心理。另一方面，工程案例教学法对教师的要求较高，授课教师必须对于工程实际中的现场生产要有较全面的了解，对具体的工程案例能深刻理解和把握。此外，专业课的教学固然以选定教材为主，工程案例只能作为教材基本知识点和主要内容的补充和扩展，为使学生易学好懂和强化理解而进行。

此外，工程案例教学法通常需要对几个知识点而不是单一知识点（或概念）进行阐述或讲解，一般要求把这些零乱的知识点连成一条主线加以教学。因此，工程案例教学法实施的方法与场景也需慎重考虑，是课前以思考题形式布置下去，让学生有充裕的时间进行思考后再行分析；是即兴信手捏来强化某一知识点并扩展与之相关的知识点；还是在学生现场实习或实践的场合下进行讲解等。我们在实施工程施案例教学法一般是有授课教师先行仔细斟酌，相关专业课教师大家相互讨论和论证后进行。

三、结语

从我们目前对工程案例教学法在焊接专业课教学中的应用和实践情况来看，由于我们按照事先针对场景思考布置——课前若干教师论证其可行性——课堂或实习实训中实践——上课（实习实践）后分析、总结和改进等顺序进行，学生普遍反应良好，对具体工程实例表现出浓厚兴趣并能主动与教师深入探讨，最终取得了非常好的教学和实践实训效果。当然，应该承认，对每门专业课所有重要知识点都实施工程案例教学法进行教学（或实践实训）尚存在一些难度，还需进一步努力。

[1]张民杰.案例教学法:理论与实务[M].北京:九州出版社,2006.

[2]何芹.案例教学法及其在审计教学中的应用分析[J].中国管理信息化,2009（12).

[3]陈媛媛.案例教学法在教学中的运用[J].无锡南洋学院学报,2008(4).

[4]尹立孟.60CrMnMo槽型辊的埋弧堆焊修复[J].焊接,2002（11）.

[5]尹立孟.ZG42CrMo轨道梁的修复[J].焊接技术，2003（1）.

[6]尹立孟.炉底辊的焊接工艺改进[J].焊接,2002（6）.

[7]尹立孟,刘东虹.热轧工作辊表面堆焊强化研究[J].焊接技术,2004（2）.

[8]尹立孟,等.电子封装微互连焊点力学行为的尺寸效应[J].金属学报,2009(4).

[9]尹立孟,张新平.电迁移致无铅钎料微互连焊点的脆性蠕变断裂行为[J].电子学报,2009（2）.

G642

A

1673-1999（2010）14-0165-02

尹立孟（1976-），男，湖南邵东人，博士，重庆科技学院冶金与材料工程学院讲师；周进（1956-），男，重庆科技学院副教授；姚宗湘（1978-），女，重庆科技学院讲师；王纯祥（1972-），男，重庆科技学院讲师。

2010-03-31