《工程材料及热处理》课程案例设计及教学实践研究

韩敬华 高莹 杨慧 曲周德 李敏 王睿

摘要：针对现阶段我校工程材料及热处理课程的教学效果不明显的现状，基于案例教学法思想，设计了该课程中应用的案例，每个案例分为四部分，即案例问题、案例引入、案例所包含的课程内容、案例分析四部分，以小组讨论式学习方法实施了案例教学，教学结果显示：案例教学后学生不论最高成绩、平均成绩、最低成绩还是不及格学生比例都要远好于传统教学，极大得提升了教学效果。

关键词：工程材料及热处理；课程；案例；教学；小组讨论

【中图分类号】G712

案例教学法是由美国哈佛法学院开创的一种教学方法， 这种方法通过对案例的分析， 归纳出法律原则的发展以及现状， 同时通过对案例的分析和讨论训练学生的思维方法[1-2]， 被认为是一种具有科学性、实用性的独特教学方法， 并已经被广泛应用于法律教学、高教教师培训、企业管理、中医教学、经济数学、计算机语言教学、导游专业、证券投资、财务会计、专业英语教学等诸多方面[3-5]。

案例教学法的教学目的是多样性的，首先可以提高学生对知识理论理智性的理解及应用能力，提高和培养学生的评论性、分析性、推理性的思维和概括能力、辩论能力以及说服力方面的能力和自信心；其次，案例教学法能够使学生认知经验、共享经验，能够促进学生扩大社会认知面以及激发学生解决一些社会问题的愿望和相关能力；最后，案例教学也利于培养和发展学生的自学能力和自主性思维习惯[3]。

基于案例教学法上述的多种教学目的和效果，同时，该教学方法在本科课程《工程材料及热处理》中甚少应用，因此本人尝试在该课程中进行了案例设计及教学实践。

1 案例教学法在《工程材料及热处理》课程中实施的可行性和必要性

（1）《工程材料及热处理》课程性质分析

《工程材料及热处理》课程在不同的高校称谓也不同，有的称为《金属学及热处理》，有的称为《材料科学基础》，不管称谓如何，均阐述的是关于材料的成分-结构-性能-工艺四者之间关系的一门学科，它是材料类、机械类、汽车类专业学生的一门专业技术基础必修课程，其中涉及到的金属学、固态相变、材料热力学等方面的概念多、分布庞杂，所涉及到的基本理论抽象性、逻辑性强，来源于实际，实践性强。该课程性质决定了教学中如果单纯讲解这些基本概念和理论，学生理解起来有很大的难度，教学效果也不好，因此在实际教学中必须引入大量的实际应用和亲身参与学习的机会。由此，课程性质决定了该课程采用案例教学的可行性和必要性。

（2）《工程材料及热处理》课程传统教学方法的弊端

对于《工程材料及热处理》课程，以前教学采用的是传统的教学方法，即采用“黑板+ 粉笔+ 书”的教学模式，具体指教师在黑板上讲解， 学生在座位上听讲与练习。该教学方式强调教师是教学过程中的主导因素，以教为主，主要是教师依照教学进度，把课本内容依序讲解给全班学生听，学生则通过认真听讲、课堂练习和课后复习从而熟悉课本以及掌握教师传授的知识。现在实际教学中采用的是“多媒体+板书”模式，相较于单纯的板书，增加多媒体后，学生有些内容更容易理解，但是仍然存在以下弊端：

1） 以教师为主体，忽视了学生作为学习主体的存在，学生的参与度不高；

2） 以教师“教”为主，忽视了学生自主“学”的过程；

3） 以教授知识和理论为主，忽视了学生自由创造、大胆创新能力的培养；

4） 课堂上知识和理论联系实际不够，使得学生不能最大程度上理解教学内容；

5） 课堂上学生每个人是孤立的学习者，相互之间缺乏讨论、分析问题、解决问题的质疑精神和协作精神的培养。

针对于上述传统教学方法中的弊端，有必要在课堂中增加学生的参与度和创新能力、协作精神的培养，这就决定了该课程可以采用案例教学。

（3）《工程材料及热处理》课程授课对象的分析

在我校中，学习《工程材料及热处理》课程的学生有三类：第一类，高中生源的学生，即通过国家统一高考进入我校进行学习，称之为“高本生” ；第二类，高中毕业后进入技校学习，然后通过我校的自主招生进入我校进行学习，这类学生称之为“高技本生” ；第三类，初中毕业后未上高中，进入技校学习，然后通过我校的自主招生进入我校学习，这类学生称之为“技本生”。这三类学生由于来源不同，学生进入学校时的基础不同，导致教师在授课时授课的侧重点也不同。“高本生”理论基础好，理解问题、自主学习能力强，但是实践知识和动手能力不足。“高技本”学生由于经过高中阶段的理论学习训练同时又经过技校阶段的动手能力的培养，所以这类学生即具有一定的理论基础又具有一定的动手能力，经多年的教学实践发现，该类学生的教学效果最好。“技本生”由于没有经过高中阶段的理论训练，所以在我校学习时对于理论相关的内容学习起来比较费力，但是由于经过技校阶段的实际操作的训练，所以动手能力很强，在授课时对于实际操作方面的学习比较强。由上述分析可见，对于“高本生”授课时在深入讲解理论的前提下需要注重实践知识和动手能力的培养；对于“高技本生”授课时能够兼顾理论的深入讲解、思维训练和实践知识动手能力的进一步培训；对于“技本生”在授课时需要加大理论知识的讲解，着重训练学生的抽象性和逻辑思维能力。由此可见，对于不同类型的学生在本科学习时需要侧重学习的知识和培养的能力都能通过案例教学所获得，因此，在工程材料及热处理课程中实施案例教学是可行的。

2 《工程材料及热处理》课程中案例的设计

《工程材料及热处理》课程的实践性很强，基本理论都来源于工程实际，所以为了更好的在课程中实施案例教学法，首先对该课程进行了典型案例的设计。

案例设计的基本原则是满足“理论性”、“实践性”、“开放性”和“综合性”。“理论性”是指所选择的案例必须内含有深刻的学科理论，体现课程的抽象性和逻辑性；“实践性”指的是所选择的案例必须是工程实践中最常见的内容，是大多数学生接触过或有基本概念的例子，体现课程的实践性；“开放性”指的是所选案例必须能够让学生通过各种信息渠道获得关于该案例的不同方面的信息，在学习的过程中有可以讨论和深入分析的可能；“综合性”是指所选案例必须包括一个完整的知识系统，是多个知识点的综合，用于同时培训学生的逻辑思维能力和理论联系实际的能力。

根据以上的原则，把课程案例分成了四部分：案例问题、案例引入、案例所包含的课程内容、案例分析四部分。案例问题首先提出一个工程或实际生活中所常见的问题，引入部分则指出案例问题所含的核心内容，引入部分后面的内容则是解决案例问题所需的工程材料的知识，案例分析部分则是用案例中所需的工程材料的知识对案例所提问题进行分析。

3 案例教学法在《工程材料及热处理》课程中的具体实施

（1） 案例教学的课前准备之一—教师课前准备

进行案例教学之前，教师首先确定此次课堂的教学目的和案例中要学习讨论的主要知识和理论，然后制定案例实施的详细步骤，对学生的具体水平、学生在课堂中可能出现的一些表现如是否参与积极，是否有充分的准备等做到心中有数，制定课堂中可能出现意外的应对措施，保证课堂的顺利进行。

上述内容准备完毕，教师需在实施案例教学的前一次课提前给学生把案例教学的内容发放下去，让学生对案例有充分的准备。

（2） 案例教学的课前准备之二—学生分组和课下讨论

案例教学没有学生的积极配合一定实施不成功，因此，教师在案例教学前一次的课堂上将案例教学的相关内容给学生布置下去，让学生对案例教学进行准备。

首先，学生进行分组，每组选出一个组长。组长的作用是带领各位组员针对案例进行资料的查阅、组织组员在查阅资料的基础上针对案例进行讨论和分析、统一本组的意见并将本组中不同意见整理出来。

然后，每组针对案例进行教学前的资料查阅和分析讨论，整理出本组对该案例的理解和不同的意见，以备课堂中各个组之间讨论或者课堂上教师的分析归纳总结之用。

（3） 案例教学的具体实施—小组讨论式学习

在课堂上，教师从各组中选出一人作为代表，这些代表分别对案例进行分析，阐述清楚本组最后的讨论结果并提出本组中对案例的不同理解或疑惑之处，在这个过程中其它组的任意同学都可以针对这一组的分析进行提问或对其一点进行辩论，被提问的组的代表进行解答，若不能解答则这组的其它组员予以解答，若这组的所有同学都不能解答，其它组的同学进行参与解答，若都不能很好地解答的话，则需要教师对提问的问题进行分析解答。讨论结束后，教师需要指出解决案例问题所需要的工程材料的知识尤其是需要同学重点掌握和记忆的理论和概念，并根据这些工程材料的知识分析同学在讨论中提出的一些典型问题，最后对案例进行分析总结。

（4） 案例教学的归纳总结

每次案例教学完成后都要及时地进行总结，总结包括以下内容：首先，总结此次课堂成功之处，如案例的时间安排、流程的设计等，以备后期课堂所用；其次，总结案例中不足的地方，课下对其予以补充或删减；再次，总结整理学生的意见，包括对案例的意见以及对实施案例整个流程的意见；最后，总结此次案例教学的效果，分析达到效果的原因和某些没能达到预期效果欠缺的条件。总结完成后，以文件形式予以保存。

4案例教学法在《工程材料及热处理》课程中的实施效果

对于案例教学的效果进行分析，分析的标准是学生最后的成绩。表1和2分别是材料专业0913班和0712两个班级的成绩。这两个班分别是从09级和07年级中随机抽取的一个班，能代表 09级学生和07级学生的课程成绩。09级是经过案例教学的成绩，07级则是没有经过案例教学的成绩。

由表1和表2可以看出，经过案例教学的09级学生平均成绩、最高成绩和最低成绩分别为69.5、89、37，而未经过案例教学的07级学生分别为57.4、80、11，比较可知，09级学生不论平均成绩、最高成绩还是最低成绩均高于07级学生的成绩，大概高10分左右。不仅如此，不及格比例09级比07级要低，大概降低了一倍。因此，很明显，案例教学的实施对于激发学生的学习积极性、提高学生学习成绩起到了不可或缺的作用、极大地改善了教学效果。

5该课程案例教学中的注意事项及经验

（1） 案例教学不是万能的，它有自己的优点也有自己的缺点，在具体实施时要穿插其它的教学方式；

（2） 案例教学耗时很多，所以不可能每次课都是案例教学，但是可以一章或几章综合起来进行一次案例教学，这样既保证课程进程也能兼顾学生各种能力的培养；

（3） 在教学实践中发现，对于高年级的学生实施起来要比低年级学生容易很多，学生的参与度更高，所以不适合本科一年级和二年级学生的教学；

（4） 在具体实施时，教师精心准备的同时也要学生的积极参与和配合，学生的参与度和参与意愿决定着案例教学法实施的具体效果，实践结果发现，如果学生的参与度不高、不愿意配合老师，案例教学法就会失败，所以在实施过程中需要教师能够充分调动学生的积极性。

低年级学生的参与度和积极性不高经分析认为低年级学生在学习该课程时没有太多的理论课程的积淀，也没有专业课程学习的意识，再者，学生没有养成相互讨论和分析问题的习惯，这些因素综合起来导致在《工程材料及热处理》课程的案例教学中低年级学生的参与度和积极性不高。

参考文献

[1] 史美兰.体会哈佛案例教学[J]. 国家行政学院学报，2005，（ 2） .

[2] 张民杰. 案例教学法：理论与实务[M].北京：九州图书出版社，2006.

[3] 王青梅，赵革. 国内外案例教学法研究综述. 宁波大学学报[J]，2009，31（3）：7-11.

[4] 隋晶秋，黄芳. 法学案例教学的设计与实践. 黑龙江省政法管理干部学院学报[J]， 2007，（4）：121-123.

[5] 周海瑛，马晓春. 高师教师教育课程中案例教学的研究与实践. 黑龙江高教研究[J]，2005，（5）：169-171.

注：本文得到了天津市一般教改项目：《机械产品再制造工程师培养模式的研究与实践》的支持