工程案例教學法在焊接專業(yè)教學中的應(yīng)用研究

尹立孟，周進，姚宗湘，王純祥

工程案例教學法在焊接專業(yè)教學中的應(yīng)用研究

尹立孟，周進，姚宗湘，王純祥

焊接專業(yè)的大部分課程的重要知識點相對散亂，教學中往往不易將其串成一條主線講解，采用工程案例教學法能結(jié)合具體實例和諸多知識點，可以較好地解決這一問題。從具體實例出發(fā)，從目前對工程教學法的應(yīng)用與實踐來看，學生普遍反應(yīng)良好，取得了很好的教學效果。

案例教學法；焊接；教學；專業(yè)課

案例（case）也稱為個案、個例、事例或?qū)嵗?，最早屬于醫(yī)學領(lǐng)域，后來廣泛運用于法學、軍事學、教育學、管理學等學科。案例教學法 （case teaching method）是圍繞一定培訓(xùn)目的把實際中真實的情景加以典型化處理，形成供學員思考分析和決斷的案例（通常為書面形式），再通過獨立研究和相互討論的方式來提高學員的分析和解決問題的能力的一種方法，它是19世紀70年代美國哈佛大學法學院院長蘭德爾（C.C.Langdell）首倡，20世紀20年代，哈佛企管研究所率先推廣案例教學法并且取得了成功［1-3］。目前，案例教學法作為一種新型的教學方法不僅已遍及美國，也早已波及美國以外的其他國家。我國的案例教學也有了20多年歷史，對我國高校教育思想和教學方法的全面改革有著重要啟示和推動作用。

工程案例教學法則是把工業(yè)工程生產(chǎn)中實際的且成功應(yīng)用的典型案例（如工藝、技術(shù)和方法等）加以提取與凝練，同時結(jié)合理論課（特別是專業(yè)理論課）教學的需要，對學生進行引導(dǎo)啟發(fā)式教學的方法。工程案例法主要針對理工科學生而提出，我們知道，理工科（特別是像焊接等專業(yè)）專業(yè)課的大部分課程知識點非常零亂，教學中往往不易將其串成一條主線，工程案例教學法則能較好地解決這一問題，尤其是對于大三和大四的高年級學生該法的教學效果更明顯。

焊接作為工程中的一種重要的連接技術(shù)，應(yīng)用越來越廣泛，無論是國外還是國內(nèi)，其在國民經(jīng)濟發(fā)展中都發(fā)揮了非常重要的作用。目前，由于我國的高等教育已逐步由精英教育轉(zhuǎn)向大眾教育，各高校中的專業(yè)教學儀器與教學設(shè)備相對有限，加之大部分焊接專業(yè)（或材料成型及控制工程專業(yè)焊接方向）學生的理論基礎(chǔ)不強，對該專業(yè)的基礎(chǔ)知識和基本技能掌握不夠。為此，在焊接專業(yè)課的教學中如果能夠較好地應(yīng)用工程案例教學法，結(jié)合具體案例對某個或某幾個知識點進行講解與加強鞏固則能達到令人滿意的教學效果。

一、工程案例教學法實踐實例

案例一：60CrMnMo槽型輥的埋弧堆焊修復(fù)

案例二：ZG42CrMo軌道梁的修復(fù)

實際工程生產(chǎn)中采用“多層焊”實現(xiàn)連接或堆焊修復(fù)應(yīng)用非常廣泛，專業(yè)課教材中對這一知識點往往一帶而過，陳述不多，更有甚者只字不提，同學們往往難以把握打底焊、中間焊、蓋面焊以及層間溫度等工藝和需要注意的問題。為此，我們采用“ZG42CrMo軌道梁的修復(fù)”［5］這一具體工程實例進行講解。首先，我們分析了軌道梁的材質(zhì)ZG42CrMo這一中碳調(diào)質(zhì)鋼的性質(zhì)和焊接特點；其次，在鞏固碳當量這一重要概念之后，深入闡述打底焊、中間焊、蓋面焊與層間溫度等問題，并且針對這一具體實例，對于比較深的裂紋和相對較淺的裂紋分別采用不同的焊接材料 （如A102、HT-3和J422等）和焊接規(guī)范（焊接電壓U與焊接電流I等）進行修復(fù)；最后，強化焊后熱處理對焊接的重要性。

案例三：爐底輥的焊接工藝改進

不銹鋼（包括耐熱鋼等）在工程中應(yīng)用廣泛，同學們往往對奧氏體不銹鋼、珠光體不銹鋼和馬氏體不銹鋼和雙相不銹鋼等理解不深，對不銹鋼的焊接更是不甚了解。我們結(jié)合“爐底輥的焊接工藝改進”［6］這一工程實例進行固溶處理、埋弧焊焊絲和焊劑的搭配、焊接等分類、熱裂紋等知識點的講解。比如實例中，對于Cr25Ni20Si2和1Cr18Ni9兩種奧氏體不銹鋼，若采用H1Cr18Ni9Ti配HJ260焊劑進行爐底輥輥頸與輥身的對接焊接，則高溫脫渣性十分不好，而且稍微控制不好就容易出現(xiàn)裂紋。改為H1Cr13配HJ260或HJ107焊劑進行焊接則取得了很好的效果。另外，深入闡述奧氏體不銹鋼焊接容易出現(xiàn)熱裂紋、焊接時多層焊的焊接順序以及焊后進行固溶處理等問題，使學生對不銹鋼的焊接有了較為全面的認識。

除了以上工程實例以外，我們在教學中還采用了“熱軋工作輥表面堆焊強化研究”［7］、“電子封裝微互連焊點力學行為的尺寸效應(yīng)”［8］、以及“電遷移致無鉛釬料微互連焊點的脆性蠕變斷裂行為”［9］等工程和研究中所取得的成果作為教學實例，結(jié)合焊接專業(yè)課中的具體概念、知識點、重要內(nèi)容以及新近發(fā)展的焊接方法與可靠性等，對它們進行較為詳細的講解和深入闡述，在實施教與學的過程中老師和學生通常能產(chǎn)生很好的互動效果，學生們深受這些工程實例的啟發(fā)，普遍反應(yīng)良好。

二、工程案例教學法的思考

工程案例教學法源于案例教學法，取源于實際工程實踐和研究，它是一種啟發(fā)式的教學方法，也是對傳統(tǒng)教學法的擴充和革新。工程案例教學法通過具體實例進行課堂教學，能夠充分調(diào)動學生學習的主動性，非常有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和理論聯(lián)系實際的能力。與此同時，工程案例教學法也有助于提高教師本身的綜合素質(zhì)。因此，如果在專業(yè)課的教學中良好應(yīng)用，可以達到非常好的教學效果。

然而，工程案例教學中所采用的案例本身是否為典型和成功案例，其所包含知識點的深度，其與專業(yè)課中具體知識點或內(nèi)容的疏與近以及關(guān)聯(lián)性等在實施工程案例教學中都值得深入思考。工程案例教學一旦把握不好，往往達不到預(yù)想的效果甚至會適得其反，不但不能引起學生的興趣，反而讓學生覺得簡單的問題復(fù)雜化，或?qū)Ρ旧韽?fù)雜的問題更加難以接受，產(chǎn)生逆反心理。另一方面，工程案例教學法對教師的要求較高，授課教師必須對于工程實際中的現(xiàn)場生產(chǎn)要有較全面的了解，對具體的工程案例能深刻理解和把握。此外，專業(yè)課的教學固然以選定教材為主，工程案例只能作為教材基本知識點和主要內(nèi)容的補充和擴展，為使學生易學好懂和強化理解而進行。

此外，工程案例教學法通常需要對幾個知識點而不是單一知識點（或概念）進行闡述或講解，一般要求把這些零亂的知識點連成一條主線加以教學。因此，工程案例教學法實施的方法與場景也需慎重考慮，是課前以思考題形式布置下去，讓學生有充裕的時間進行思考后再行分析；是即興信手捏來強化某一知識點并擴展與之相關(guān)的知識點；還是在學生現(xiàn)場實習或?qū)嵺`的場合下進行講解等。我們在實施工程施案例教學法一般是有授課教師先行仔細斟酌，相關(guān)專業(yè)課教師大家相互討論和論證后進行。

三、結(jié)語

從我們目前對工程案例教學法在焊接專業(yè)課教學中的應(yīng)用和實踐情況來看，由于我們按照事先針對場景思考布置——課前若干教師論證其可行性——課堂或?qū)嵙晫嵱?xùn)中實踐——上課（實習實踐）后分析、總結(jié)和改進等順序進行，學生普遍反應(yīng)良好，對具體工程實例表現(xiàn)出濃厚興趣并能主動與教師深入探討，最終取得了非常好的教學和實踐實訓(xùn)效果。當然，應(yīng)該承認，對每門專業(yè)課所有重要知識點都實施工程案例教學法進行教學（或?qū)嵺`實訓(xùn)）尚存在一些難度，還需進一步努力。

[1]張民杰.案例教學法:理論與實務(wù)[M].北京:九州出版社,2006.

[2]何芹.案例教學法及其在審計教學中的應(yīng)用分析[J].中國管理信息化,2009（12).

[3]陳媛媛.案例教學法在教學中的運用[J].無錫南洋學院學報,2008(4).

[4]尹立孟.60CrMnMo槽型輥的埋弧堆焊修復(fù)[J].焊接,2002（11）.

[5]尹立孟.ZG42CrMo軌道梁的修復(fù)[J].焊接技術(shù)，2003（1）.

[6]尹立孟.爐底輥的焊接工藝改進[J].焊接,2002（6）.

[7]尹立孟,劉東虹.熱軋工作輥表面堆焊強化研究[J].焊接技術(shù),2004（2）.

[8]尹立孟,等.電子封裝微互連焊點力學行為的尺寸效應(yīng)[J].金屬學報,2009(4).

[9]尹立孟,張新平.電遷移致無鉛釬料微互連焊點的脆性蠕變斷裂行為[J].電子學報,2009（2）.

G642

A

1673-1999（2010）14-0165-02

尹立孟（1976-），男，湖南邵東人，博士，重慶科技學院冶金與材料工程學院講師；周進（1956-），男，重慶科技學院副教授；姚宗湘（1978-），女，重慶科技學院講師；王純祥（1972-），男，重慶科技學院講師。

2010-03-31