李 杰
(中國(guó)石油大學(xué)(北京) 機(jī)械與儲(chǔ)運(yùn)工程學(xué)院,北京 102249)
案例教學(xué)法創(chuàng)始于哈佛大學(xué),首先被運(yùn)用于法律教學(xué)中,后來(lái),被逐漸運(yùn)用于醫(yī)學(xué)、管理學(xué)、教育學(xué)等學(xué)科[1]。案例教學(xué)是指將案例應(yīng)用于教學(xué),通過(guò)教師講授基本知識(shí)、提出問(wèn)題、組織學(xué)生討論、撰寫案例分析報(bào)告等過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的,改善教學(xué)效果,從而提高學(xué)生理論知識(shí)水平和解決實(shí)際問(wèn)題能力的教學(xué)方法[2]。機(jī)械制造基礎(chǔ)課程是高等工科院校機(jī)械類與近機(jī)類專業(yè)一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。通過(guò)對(duì)本門課程的學(xué)習(xí),可使學(xué)生對(duì)工程材料、熱加工工藝和機(jī)械制造工藝等方面的知識(shí)有一定的了解。由于該課程實(shí)踐性比較強(qiáng),課程內(nèi)容與工程實(shí)踐聯(lián)系比較密切,在教學(xué)中僅使用傳統(tǒng)的教學(xué)方法不能達(dá)到很好的效果,為了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力,更好地完成教學(xué)任務(wù),將案例教學(xué)法應(yīng)用于機(jī)械制造基礎(chǔ)課程,取得了較好的教學(xué)效果。
在機(jī)械制造基礎(chǔ)課程教學(xué)中僅使用傳統(tǒng)的講授式教學(xué)方法存在著如下三個(gè)問(wèn)題。
《機(jī)械制造基礎(chǔ)》是一門量大面廣的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。主要包含了工程材料、熱加工工藝、金屬切削加工方法與設(shè)備和機(jī)械加工工藝等幾方面的內(nèi)容。由于本課程需要講授的內(nèi)容較多、涵蓋的知識(shí)面較廣,同時(shí)教學(xué)學(xué)時(shí)有限,因此,教師一般都是采取滿堂灌的教學(xué)方法來(lái)講授課程內(nèi)容。但是,這門課程的實(shí)踐性和綜合性較強(qiáng),這樣的教學(xué)方法會(huì)使教學(xué)理論知識(shí)無(wú)法和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐相結(jié)合,使教學(xué)內(nèi)容和生產(chǎn)實(shí)際脫節(jié)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中感到課程內(nèi)容枯燥、抽象、難以理解,從而導(dǎo)致學(xué)習(xí)積極性不高。
《機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程是機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生進(jìn)入專業(yè)領(lǐng)域?qū)W習(xí)的“先導(dǎo)”課程,具有較強(qiáng)的實(shí)踐應(yīng)用性。傳統(tǒng)的教學(xué)方法不僅存在著理論與實(shí)際分離的現(xiàn)象,而且,在教學(xué)過(guò)程中仍然停留在書本的知識(shí)上。這種單一的教學(xué)方法和手段,不利于拓寬學(xué)生的視野和創(chuàng)新能力的提高。學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題和靈活運(yùn)用知識(shí)方面沒(méi)有得到很好的訓(xùn)練,在今后工作中,遇到突發(fā)事件往往會(huì)束手無(wú)策。顯然,這種單一的教學(xué)方法很難培養(yǎng)出具有創(chuàng)造性高素質(zhì)人才的高等工程教育的目標(biāo),不利于提高學(xué)生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力。
《機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程多年來(lái)采用的考核方式與其他基礎(chǔ)課考核相似,都是圍繞書本上的內(nèi)容進(jìn)行單一的書面考試。為了應(yīng)付考試,學(xué)生可以通過(guò)死記硬背,暫時(shí)記住教師講授過(guò)的相關(guān)的基本概念、結(jié)構(gòu)原理、性能特點(diǎn)和計(jì)算方法等,課程結(jié)束后很快會(huì)把背誦的知識(shí)忘記掉。這樣的考核方式不能夠客觀地反映出學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力,不利于對(duì)學(xué)生做出客觀全面的評(píng)價(jià)。
案例教學(xué)法是教師利用典型案例,引導(dǎo)學(xué)生解決案例中的問(wèn)題,使其獲得知識(shí)和能力的一種教學(xué)方法[3]。采用的方式是:從實(shí)際案例出發(fā),提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題,使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際并將各部分的知識(shí)融會(huì)貫通。典型案例的選擇是案例教學(xué)成功與否的前提條件,本課程的典型案例可以從以下三個(gè)部分內(nèi)容進(jìn)行選取。
金屬材料是機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的主要工程結(jié)構(gòu)材料,具有優(yōu)良的使用和工藝性能及較低的生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn),廣泛用于制作各種重要的機(jī)械零件和工程構(gòu)件。材料的合理選用并配合適當(dāng)?shù)臒崽幚矸椒?,可以改善和提高零件的各種性能。這部分知識(shí)及應(yīng)用對(duì)節(jié)約金屬材料、降低加工成本和延長(zhǎng)機(jī)械的使用壽命有著重要的意義。
典型的機(jī)械零件主要有:齒輪、機(jī)床主軸、傳動(dòng)軸、曲軸、機(jī)床床身、箱體、彈簧和刀具等。可以選擇其中某個(gè)零件實(shí)際生產(chǎn)的具體實(shí)例作為典型案例,提出這類零件在不同使用條件下的選材依據(jù)、選材方案和適當(dāng)?shù)牟牧蠠崽幚矸椒ǖ葐?wèn)題,給學(xué)生一定的課外時(shí)間查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料和信息,經(jīng)過(guò)思考、分析和小組討論,給出問(wèn)題的解決方案,以達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際、舉一反三、將各知識(shí)點(diǎn)融匯貫通的效果,加深學(xué)生對(duì)金屬材料和熱處理的理論知識(shí)的理解和掌握。
常用機(jī)械零件的毛坯成形方法有:鑄造、鍛造、焊接、沖壓和選取型材等。常見(jiàn)的零件可以分為軸桿類、盤套類和機(jī)架箱座類。由于不同種類的零件在外形上和使用場(chǎng)合上均有不同,所需要的材料和毛坯成形方法也會(huì)不同。即便是同一類零件,不同的使用要求也決定了要選擇不同的材料和成形方法。常用的成形方法有鑄造、鍛造、沖壓、焊接和直接取自型材。
軸桿類零件一般都是重要的受力和傳動(dòng)零件,其軸向尺寸遠(yuǎn)大于徑向尺寸,如各種傳動(dòng)軸、機(jī)床主軸、絲杠、光杠、曲軸、偏心軸、凸輪軸、齒輪軸、連桿和撥叉等。常見(jiàn)的盤套類零件有齒輪、帶輪、飛輪、法蘭盤、套環(huán)和軸承環(huán)等。機(jī)架箱座類零件包括各種機(jī)械的床身、底座、支架、橫梁、工作臺(tái),齒輪箱、閥體和泵體等,其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)通常比較復(fù)雜,有不規(guī)則的外形和內(nèi)腔??梢赃x擇這些零件中的生產(chǎn)實(shí)例作為典型案例,結(jié)合前一部分材料選擇的知識(shí),提出這類零件的外形特點(diǎn)、使用要求、成形方法等問(wèn)題,讓同學(xué)們分析歸納總結(jié)出常用的成形方法的加工特點(diǎn)、適合的材料和生產(chǎn)方式及各典型零件適合的成形方法。這種收集資料、分析、討論和總結(jié)的過(guò)程,使同學(xué)們對(duì)熱加工工藝基礎(chǔ)的知識(shí)有了更深的理解,也為與前面所學(xué)知識(shí)的銜接搭起了橋梁。
機(jī)械制造工藝部分要求學(xué)生能綜合運(yùn)用已經(jīng)學(xué)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)及工藝裝備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),這部分討論課的主題應(yīng)該是進(jìn)行典型零件的加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì),并進(jìn)一步理解零件在加工中的定位、夾緊、工藝路線安排及工藝尺寸確定等方面的問(wèn)題。
例如,以某車床主軸零件的加工作為案例。根據(jù)這一真實(shí)產(chǎn)品零件的加工實(shí)例,要求學(xué)生對(duì)工程材料的選擇、熱處理工藝的安排、工件的定位與安裝、各種加工方法的加工特點(diǎn)、機(jī)械加工工藝規(guī)程編制等幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行分析,既可以對(duì)前面的知識(shí)有溫故知新、加深理解和掌握程度的作用,也使同學(xué)們對(duì)加工
可以讓同學(xué)們有“看得見(jiàn),摸得著”的感覺(jué),改變枯燥的教學(xué)氛圍,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動(dòng)了學(xué)生的課堂積極性和主動(dòng)性。
師生的充分準(zhǔn)備是案例教學(xué)成功與否的前提。首先,教師要根據(jù)課堂教學(xué)要求選好案例,擬好討論題,做好案例討論前的準(zhǔn)備工作。在完成理論課的講解后,教師將相關(guān)案例發(fā)給學(xué)生,給學(xué)生較充足的課外時(shí)間準(zhǔn)備相關(guān)的材料。學(xué)生在收到教師的案例后,通過(guò)認(rèn)真閱讀案例,查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料, 搜集必要信息,經(jīng)過(guò)思考分析,給出關(guān)于案例問(wèn)題的原因分析和解決方案[6]。
案例教學(xué)法的運(yùn)用能夠讓學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)案例進(jìn)行分析、探討和研究,從而提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。因此,案例選擇的恰當(dāng)與否是案例教學(xué)能否成功實(shí)施的重要因素。案例的選擇應(yīng)該圍繞著如何應(yīng)用基本理論解決實(shí)際問(wèn)題來(lái)進(jìn)行,在選擇機(jī)械制造基礎(chǔ)課程教學(xué)案例時(shí)可以從兩個(gè)方面進(jìn)行:一是從生產(chǎn)實(shí)際中挑選案例,二是從學(xué)生的作業(yè)中挑選案例。教師根據(jù)該課程的教學(xué)內(nèi)容,深入到生產(chǎn)第一線收集案例,然后進(jìn)行篩選,通過(guò)多媒體手段在課堂上對(duì)教學(xué)案例進(jìn)行演示,并提出問(wèn)題以便學(xué)生加深對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師每講完一部分內(nèi)容,可以要求學(xué)生到日常生活中或到實(shí)際生產(chǎn)中去尋找有關(guān)這一方面的機(jī)械制造案例,教師再將學(xué)生的案例逐一進(jìn)行分析、整理,選出有價(jià)值的案例作為今后的教學(xué)案例[5]。
例如,以典型軸類零件的加工作為案例。根據(jù)真實(shí)產(chǎn)品零件的加工實(shí)例,對(duì)工程材料的選擇、熱處理工藝的安排、工件的定位與安裝、各種加工方法的加工特點(diǎn)、機(jī)械加工工藝規(guī)程編制等幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行分析,可以讓同學(xué)們有“看得見(jiàn),摸得著”的感覺(jué),改變枯燥的教學(xué)氛圍,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動(dòng)了學(xué)生的課堂積極性和主動(dòng)性。
小組討論可分為兩個(gè)步驟進(jìn)行,首先是單個(gè)小組進(jìn)行討論,然后再由各小組派出代表,發(fā)表本小組對(duì)案例的分析處理結(jié)果,進(jìn)行小組的集中討論。
先將學(xué)生分為幾個(gè)人組成的討論小組,他們?cè)谟懻摃r(shí),每個(gè)人都可以發(fā)表自己的意見(jiàn)。通過(guò)小組討論,分析案例,找出問(wèn)題的主要原因,提出問(wèn)題的各種可能性,并根據(jù)案例中提供的相關(guān)資料進(jìn)行比較判斷,做出結(jié)論。這樣,學(xué)生們可以借鑒別人的觀點(diǎn),對(duì)案例的理解也就更深更透。在這一階段,教師不要約束和干涉小組成員的活動(dòng)方式。
各小組討論結(jié)束后,再派出各自的代表進(jìn)行小組集中討論。在小組集中討論過(guò)程中教師要善于啟發(fā)引導(dǎo),使學(xué)生的學(xué)習(xí)在討論與爭(zhēng)辯中順利進(jìn)行。學(xué)生作為主動(dòng)的學(xué)習(xí)者應(yīng)當(dāng)充當(dāng)主角,而教師應(yīng)該是一名退居幕后的導(dǎo)演或教練,可以幫助學(xué)生溝通交流,適時(shí)補(bǔ)充一點(diǎn)學(xué)生不了解的知識(shí)和背景,啟發(fā)學(xué)生學(xué)會(huì)分析和判斷,使討論學(xué)習(xí)順利進(jìn)行下去。小組集中討論是學(xué)生發(fā)揮和鍛煉的過(guò)程,教師還可以指出幾個(gè)關(guān)鍵性的問(wèn)題和處理方式,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行重點(diǎn)討論,使學(xué)生能將注意力集中到方案的合理解決上來(lái)。
教師在案例討論后要做簡(jiǎn)短的總結(jié),但不要主觀地給出結(jié)論,以便留給學(xué)生進(jìn)一步獨(dú)立思考和深入鉆研的余地,以加深學(xué)生的對(duì)知識(shí)的理解,并對(duì)案例以及案例所反映出來(lái)的各種問(wèn)題有更深刻的認(rèn)識(shí),以達(dá)到通過(guò)案例討論訓(xùn)練學(xué)生的分析解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力的目的。
案例教學(xué)法是培養(yǎng)提高學(xué)生分析、解決實(shí)際問(wèn)題能力的有效方法之一。案例討論結(jié)束后要求學(xué)生根據(jù)自己的分析撰寫出書面的總結(jié)報(bào)告并上交,這樣可以促使學(xué)生通過(guò)對(duì)比、歸納、思考理清自己的思路。用正確簡(jiǎn)練的語(yǔ)言把自己的分析轉(zhuǎn)化為書面報(bào)告,有利于提高學(xué)生的歸納、總結(jié)能力。這樣的訓(xùn)練可以在鍛煉學(xué)生分析解決問(wèn)題能力的同時(shí),培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的工作態(tài)度,并提高其書面歸納和總結(jié)問(wèn)題的能力。
通過(guò)案例教學(xué)法在《機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程中的實(shí)施,在以下五個(gè)方面取得了較好的教學(xué)效果。
例如,以典型軸類零件的加工作為案例。根據(jù)真實(shí)產(chǎn)品零件的加工實(shí)例,對(duì)工程材料的選擇、熱處理工藝的安排、工件的定位與安裝、各種加工方法的加工特點(diǎn)、機(jī)械加工工藝規(guī)程編制等幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行分析,可以讓同學(xué)們有“看得見(jiàn),摸得著”的感覺(jué),改變枯燥的教學(xué)氛圍,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動(dòng)了學(xué)生的課堂積極性和主動(dòng)性。
傳統(tǒng)的“灌輸法”教學(xué)方式,使學(xué)生對(duì)知識(shí)的接受處于被動(dòng)狀態(tài),學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、自覺(jué)性受到很大程度的制約。案例教學(xué)是互動(dòng)式的教學(xué),學(xué)生可以變被動(dòng)聽(tīng)講為主動(dòng)參與,有利于調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性,激勵(lì)學(xué)員獨(dú)立思考,提高學(xué)生理解、運(yùn)用和駕馭知識(shí)的能力,改善教學(xué)效果。
案例法教學(xué)過(guò)程中學(xué)生不再是旁觀者,而是參與者。運(yùn)用案例教學(xué),可將單純的給學(xué)生灌輸知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)樽寣W(xué)生主動(dòng)獲得知識(shí)和活學(xué)活用理論知識(shí)。通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)際案例問(wèn)題,以當(dāng)事人身份,身臨其境地解決問(wèn)題,可以鍛煉學(xué)生自己獨(dú)立地做出決策,培養(yǎng)他們獨(dú)立解決問(wèn)題的能力,使學(xué)生能夠更好地運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題。
案例教學(xué)提出的問(wèn)題是開(kāi)放性的,沒(méi)有現(xiàn)成的答案。因此,可以鍛煉學(xué)員發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,從而啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維,使學(xué)生的思維能力得到了鍛煉和提高。通過(guò)對(duì)典型案例問(wèn)題進(jìn)行分析,尋求解決問(wèn)題的方案措施,總結(jié)生產(chǎn)中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際工程中,可以使學(xué)生感到一種成就感,也使學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)變得輕松、愉快,激發(fā)了他們對(duì)工程實(shí)踐的極大興趣和求知欲望,為培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì),創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[5]。
案例教學(xué)法是培養(yǎng)和提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題能力的有效方法之一。通過(guò)案例討論能夠訓(xùn)練學(xué)生分析解決問(wèn)題和歸納總結(jié)的能力。案例討論后,學(xué)生通過(guò)對(duì)比、歸納、思考理清自己的思路,并用正確、簡(jiǎn)練的語(yǔ)言把自己的分析轉(zhuǎn)化為書面報(bào)告,有利于培養(yǎng)和提高學(xué)生的歸納、總結(jié)能力。
案例教學(xué)過(guò)程中學(xué)生是主體,是演員,他們的語(yǔ)言和表現(xiàn)能夠真實(shí)地反映出他們對(duì)知識(shí)的理解和掌握程度,以及靈活運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。對(duì)于優(yōu)秀的工程技術(shù)人員來(lái)說(shuō),具有分析和解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力非常重要,而傳統(tǒng)的書面考試方法卻不能夠?qū)λ麄冏龀隹陀^公正的評(píng)價(jià)。老師可以通過(guò)學(xué)生在案例教學(xué)過(guò)程中的表現(xiàn),在一定程度上考核出學(xué)生分析解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力,按一定的比例計(jì)入課程的考核成績(jī),給學(xué)生一個(gè)全面公正客觀的評(píng)價(jià)。
《機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程具有鮮明的工程實(shí)際背景,其特點(diǎn)決定了該課程的教學(xué)應(yīng)該避免教條式的學(xué)科教材、滿堂灌和填鴨式的課堂講授以及死記硬背的學(xué)習(xí)方式。在《機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程中采用了案例教學(xué)法,實(shí)踐證明,其教學(xué)效果很好。案例教學(xué)法在該課程中的應(yīng)用解決了傳統(tǒng)教學(xué)方法的教學(xué)手段單一,理論知識(shí)脫離工程實(shí)際,不利于提高學(xué)生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)等問(wèn)題。通過(guò)案例教學(xué)在該課程中的實(shí)施,將書本的理論知識(shí)與工程實(shí)際密切聯(lián)系起來(lái),調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性,改善了教學(xué)效果。提高了學(xué)生分析、解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力,培養(yǎng)了學(xué)生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力。通過(guò)案例教學(xué)的辯論與總結(jié),培養(yǎng)了學(xué)生歸納和總結(jié)問(wèn)題的能力。同時(shí),案例教學(xué)也在一定程度上考核了學(xué)生分析解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力,給學(xué)生做出客觀公正的評(píng)價(jià)。但這并不代表說(shuō)案例教學(xué)法可以取代傳統(tǒng)的教學(xué)方法,案例教學(xué)法可以作為傳統(tǒng)教學(xué)方法的必要補(bǔ)充,通過(guò)改善教學(xué)效果,更好地完成教學(xué)任務(wù)。
案例教學(xué)不僅解決了該課程理論教學(xué)枯燥與實(shí)踐教學(xué)困難之間的矛盾,而且滿足了學(xué)生學(xué)習(xí)的心理需求[7],十分適用于本門課程和其他應(yīng)用型本科工程類專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的教學(xué)[4]。在大規(guī)模工程教育改革展開(kāi)的今天,把案例教學(xué)法廣泛引入機(jī)械制造基礎(chǔ)和其他工程類專業(yè)的課程教學(xué),將有利于高素質(zhì)應(yīng)用型工程技術(shù)人才的培養(yǎng)。
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