案例教学法在机械制造基础课程教学中的应用研究

李 杰

（中国石油大学(北京) 机械与储运工程学院，北京 102249）

0 引言

案例教学法创始于哈佛大学，首先被运用于法律教学中，后来，被逐渐运用于医学、管理学、教育学等学科[1]。案例教学是指将案例应用于教学，通过教师讲授基本知识、提出问题、组织学生讨论、撰写案例分析报告等过程来实现教学目的，改善教学效果，从而提高学生理论知识水平和解决实际问题能力的教学方法[2]。机械制造基础课程是高等工科院校机械类与近机类专业一门重要的专业技术基础课。通过对本门课程的学习，可使学生对工程材料、热加工工艺和机械制造工艺等方面的知识有一定的了解。由于该课程实践性比较强，课程内容与工程实践联系比较密切，在教学中仅使用传统的教学方法不能达到很好的效果，为了进一步培养学生的工程素质和创新能力，更好地完成教学任务，将案例教学法应用于机械制造基础课程，取得了较好的教学效果。

1 传统的教学方式存在的主要问题

在机械制造基础课程教学中仅使用传统的讲授式教学方法存在着如下三个问题。

1.1 教学内容与工程实际结合不密切

《机械制造基础》是一门量大面广的专业技术基础课。主要包含了工程材料、热加工工艺、金属切削加工方法与设备和机械加工工艺等几方面的内容。由于本课程需要讲授的内容较多、涵盖的知识面较广，同时教学学时有限，因此，教师一般都是采取满堂灌的教学方法来讲授课程内容。但是，这门课程的实践性和综合性较强，这样的教学方法会使教学理论知识无法和现场实践相结合，使教学内容和生产实际脱节。学生在学习过程中感到课程内容枯燥、抽象、难以理解，从而导致学习积极性不高。

1.2 不利于提高学生的创新能力

《机械制造基础》课程是机械类专业的学生进入专业领域学习的“先导”课程，具有较强的实践应用性。传统的教学方法不仅存在着理论与实际分离的现象，而且，在教学过程中仍然停留在书本的知识上。这种单一的教学方法和手段，不利于拓宽学生的视野和创新能力的提高。学生在解决实际问题和灵活运用知识方面没有得到很好的训练，在今后工作中，遇到突发事件往往会束手无策。显然，这种单一的教学方法很难培养出具有创造性高素质人才的高等工程教育的目标，不利于提高学生的工程素质和创新能力。

1.3 不利于对学生做出客观全面的评价

《机械制造基础》课程多年来采用的考核方式与其他基础课考核相似，都是围绕书本上的内容进行单一的书面考试。为了应付考试，学生可以通过死记硬背，暂时记住教师讲授过的相关的基本概念、结构原理、性能特点和计算方法等，课程结束后很快会把背诵的知识忘记掉。这样的考核方式不能够客观地反映出学生灵活运用知识解决实际工程问题的能力，不利于对学生做出客观全面的评价。

2 机械制造基础课程典型案例的选择

案例教学法是教师利用典型案例，引导学生解决案例中的问题，使其获得知识和能力的一种教学方法[3]。采用的方式是：从实际案例出发，提出问题、分析问题、解决问题，使学生理论联系实际并将各部分的知识融会贯通。典型案例的选择是案例教学成功与否的前提条件，本课程的典型案例可以从以下三个部分内容进行选取。

2.1 金属材料与热处理

金属材料是机械工业中应用最广泛的主要工程结构材料，具有优良的使用和工艺性能及较低的生产成本等优点，广泛用于制作各种重要的机械零件和工程构件。材料的合理选用并配合适当的热处理方法，可以改善和提高零件的各种性能。这部分知识及应用对节约金属材料、降低加工成本和延长机械的使用寿命有着重要的意义。

典型的机械零件主要有：齿轮、机床主轴、传动轴、曲轴、机床床身、箱体、弹簧和刀具等。可以选择其中某个零件实际生产的具体实例作为典型案例，提出这类零件在不同使用条件下的选材依据、选材方案和适当的材料热处理方法等问题，给学生一定的课外时间查阅相关的文献资料和信息，经过思考、分析和小组讨论，给出问题的解决方案，以达到理论联系实际、举一反三、将各知识点融汇贯通的效果，加深学生对金属材料和热处理的理论知识的理解和掌握。

2.2 热加工工艺基础

常用机械零件的毛坯成形方法有：铸造、锻造、焊接、冲压和选取型材等。常见的零件可以分为轴杆类、盘套类和机架箱座类。由于不同种类的零件在外形上和使用场合上均有不同，所需要的材料和毛坯成形方法也会不同。即便是同一类零件，不同的使用要求也决定了要选择不同的材料和成形方法。常用的成形方法有铸造、锻造、冲压、焊接和直接取自型材。

轴杆类零件一般都是重要的受力和传动零件，其轴向尺寸远大于径向尺寸，如各种传动轴、机床主轴、丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、凸轮轴、齿轮轴、连杆和拨叉等。常见的盘套类零件有齿轮、带轮、飞轮、法兰盘、套环和轴承环等。机架箱座类零件包括各种机械的床身、底座、支架、横梁、工作台，齿轮箱、阀体和泵体等，其特点是结构通常比较复杂，有不规则的外形和内腔。可以选择这些零件中的生产实例作为典型案例，结合前一部分材料选择的知识，提出这类零件的外形特点、使用要求、成形方法等问题，让同学们分析归纳总结出常用的成形方法的加工特点、适合的材料和生产方式及各典型零件适合的成形方法。这种收集资料、分析、讨论和总结的过程，使同学们对热加工工艺基础的知识有了更深的理解，也为与前面所学知识的衔接搭起了桥梁。

2.3 机械加工工艺过程

机械制造工艺部分要求学生能综合运用已经学过的知识进行零件的机械加工工艺规程的设计及工艺装备的结构设计，这部分讨论课的主题应该是进行典型零件的加工工艺规程的设计，并进一步理解零件在加工中的定位、夹紧、工艺路线安排及工艺尺寸确定等方面的问题。

例如，以某车床主轴零件的加工作为案例。根据这一真实产品零件的加工实例，要求学生对工程材料的选择、热处理工艺的安排、工件的定位与安装、各种加工方法的加工特点、机械加工工艺规程编制等几个关键问题进行分析，既可以对前面的知识有温故知新、加深理解和掌握程度的作用，也使同学们对加工

可以让同学们有“看得见，摸得着”的感觉，改变枯燥的教学氛围，激发学生的学习兴趣，调动了学生的课堂积极性和主动性。

3 案例教学在机械制造基础课程中的实施步骤

3.1 案例讨论前的准备

师生的充分准备是案例教学成功与否的前提。首先，教师要根据课堂教学要求选好案例，拟好讨论题，做好案例讨论前的准备工作。在完成理论课的讲解后，教师将相关案例发给学生，给学生较充足的课外时间准备相关的材料。学生在收到教师的案例后，通过认真阅读案例，查阅相关的文献资料, 搜集必要信息，经过思考分析，给出关于案例问题的原因分析和解决方案[6]。

案例教学法的运用能够让学生综合运用所学知识对案例进行分析、探讨和研究,从而提高学生解决实际问题的能力。因此，案例选择的恰当与否是案例教学能否成功实施的重要因素。案例的选择应该围绕着如何应用基本理论解决实际问题来进行，在选择机械制造基础课程教学案例时可以从两个方面进行：一是从生产实际中挑选案例，二是从学生的作业中挑选案例。教师根据该课程的教学内容，深入到生产第一线收集案例，然后进行筛选，通过多媒体手段在课堂上对教学案例进行演示，并提出问题以便学生加深对教学内容的理解并激发学生的学习兴趣。教师每讲完一部分内容，可以要求学生到日常生活中或到实际生产中去寻找有关这一方面的机械制造案例，教师再将学生的案例逐一进行分析、整理，选出有价值的案例作为今后的教学案例[5]。

例如，以典型轴类零件的加工作为案例。根据真实产品零件的加工实例，对工程材料的选择、热处理工艺的安排、工件的定位与安装、各种加工方法的加工特点、机械加工工艺规程编制等几个关键问题进行分析，可以让同学们有“看得见，摸得着”的感觉，改变枯燥的教学氛围，激发学生的学习兴趣，调动了学生的课堂积极性和主动性。

3.2 小组讨论

小组讨论可分为两个步骤进行，首先是单个小组进行讨论，然后再由各小组派出代表，发表本小组对案例的分析处理结果，进行小组的集中讨论。

先将学生分为几个人组成的讨论小组，他们在讨论时，每个人都可以发表自己的意见。通过小组讨论，分析案例，找出问题的主要原因，提出问题的各种可能性，并根据案例中提供的相关资料进行比较判断，做出结论。这样，学生们可以借鉴别人的观点，对案例的理解也就更深更透。在这一阶段，教师不要约束和干涉小组成员的活动方式。

各小组讨论结束后，再派出各自的代表进行小组集中讨论。在小组集中讨论过程中教师要善于启发引导，使学生的学习在讨论与争辩中顺利进行。学生作为主动的学习者应当充当主角，而教师应该是一名退居幕后的导演或教练，可以帮助学生沟通交流，适时补充一点学生不了解的知识和背景，启发学生学会分析和判断，使讨论学习顺利进行下去。小组集中讨论是学生发挥和锻炼的过程，教师还可以指出几个关键性的问题和处理方式，引导学生进行重点讨论，使学生能将注意力集中到方案的合理解决上来。

3.3 案例讨论后的总结

教师在案例讨论后要做简短的总结，但不要主观地给出结论，以便留给学生进一步独立思考和深入钻研的余地，以加深学生的对知识的理解，并对案例以及案例所反映出来的各种问题有更深刻的认识，以达到通过案例讨论训练学生的分析解决实际工程问题的能力的目的。

3.4 撰写书面总结报告

案例教学法是培养提高学生分析、解决实际问题能力的有效方法之一。案例讨论结束后要求学生根据自己的分析撰写出书面的总结报告并上交，这样可以促使学生通过对比、归纳、思考理清自己的思路。用正确简练的语言把自己的分析转化为书面报告，有利于提高学生的归纳、总结能力。这样的训练可以在锻炼学生分析解决问题能力的同时，培养其严谨科学的工作态度，并提高其书面归纳和总结问题的能力。

4 案例教学法的教学效果

通过案例教学法在《机械制造基础》课程中的实施，在以下五个方面取得了较好的教学效果。

4.1 学生直接参与有利于调动其学习积极性，改善教学效果

例如，以典型轴类零件的加工作为案例。根据真实产品零件的加工实例，对工程材料的选择、热处理工艺的安排、工件的定位与安装、各种加工方法的加工特点、机械加工工艺规程编制等几个关键问题进行分析，可以让同学们有“看得见，摸得着”的感觉，改变枯燥的教学氛围，激发学生的学习兴趣，调动了学生的课堂积极性和主动性。

传统的“灌输法”教学方式，使学生对知识的接受处于被动状态，学生学习的主动性、自觉性受到很大程度的制约。案例教学是互动式的教学，学生可以变被动听讲为主动参与，有利于调动其学习积极性和主动性，激励学员独立思考，提高学生理解、运用和驾驭知识的能力，改善教学效果。

4.2 理论联系实际，有利于提高学生分析解决实际工程问题的能力

案例法教学过程中学生不再是旁观者，而是参与者。运用案例教学，可将单纯的给学生灌输知识转变为让学生主动获得知识和活学活用理论知识。通过引导学生分析实际案例问题，以当事人身份，身临其境地解决问题，可以锻炼学生自己独立地做出决策，培养他们独立解决问题的能力，使学生能够更好地运用理论知识解决实际工程问题。

4.3 锻炼思维，有利于提高学生的工程素质和创新能力

案例教学提出的问题是开放性的，没有现成的答案。因此，可以锻炼学员发现问题、分析问题和解决问题的能力，从而启发学生的创新思维，使学生的思维能力得到了锻炼和提高。通过对典型案例问题进行分析，寻求解决问题的方案措施，总结生产中的经验和教训，将理论知识应用于实际工程中，可以使学生感到一种成就感，也使学生对该课程的学习变得轻松、愉快，激发了他们对工程实践的极大兴趣和求知欲望，为培养学生的工程素质，创新意识和创新能力奠定了坚实的基础[5]。

4.4 辩论与总结，有利于培养学生归纳和总结的能力

案例教学法是培养和提高学生分析和解决实际问题能力的有效方法之一。通过案例讨论能够训练学生分析解决问题和归纳总结的能力。案例讨论后，学生通过对比、归纳、思考理清自己的思路，并用正确、简练的语言把自己的分析转化为书面报告，有利于培养和提高学生的归纳、总结能力。

4.5 案例教学可以在一定程度上考核学生分析解决实际工程问题的能力

案例教学过程中学生是主体，是演员，他们的语言和表现能够真实地反映出他们对知识的理解和掌握程度，以及灵活运用知识解决实际工程问题的能力。对于优秀的工程技术人员来说，具有分析和解决实际工程问题的能力非常重要，而传统的书面考试方法却不能够对他们做出客观公正的评价。老师可以通过学生在案例教学过程中的表现，在一定程度上考核出学生分析解决实际工程问题的能力，按一定的比例计入课程的考核成绩，给学生一个全面公正客观的评价。

5 结束语

《机械制造基础》课程具有鲜明的工程实际背景，其特点决定了该课程的教学应该避免教条式的学科教材、满堂灌和填鸭式的课堂讲授以及死记硬背的学习方式。在《机械制造基础》课程中采用了案例教学法，实践证明，其教学效果很好。案例教学法在该课程中的应用解决了传统教学方法的教学手段单一，理论知识脱离工程实际，不利于提高学生的工程素质和创新能力的培养等问题。通过案例教学在该课程中的实施，将书本的理论知识与工程实际密切联系起来，调动了学生的学习兴趣和积极性，改善了教学效果。提高了学生分析、解决实际工程问题的能力，培养了学生的工程素质和创新能力。通过案例教学的辩论与总结，培养了学生归纳和总结问题的能力。同时，案例教学也在一定程度上考核了学生分析解决实际工程问题的能力，给学生做出客观公正的评价。但这并不代表说案例教学法可以取代传统的教学方法，案例教学法可以作为传统教学方法的必要补充，通过改善教学效果，更好地完成教学任务。

案例教学不仅解决了该课程理论教学枯燥与实践教学困难之间的矛盾,而且满足了学生学习的心理需求[7]，十分适用于本门课程和其他应用型本科工程类专业基础课和专业课的教学[4]。在大规模工程教育改革展开的今天，把案例教学法广泛引入机械制造基础和其他工程类专业的课程教学，将有利于高素质应用型工程技术人才的培养。

[1] 邓云洲.案例教学: 一种可供教育学教学移植的范例[J].教育发展研究, 2001, (4): 40-43.

[2] 朱文.案例教学方法研究[J].西南民族大学学报(人文社科版), 2003, (10): 39-41.

[3] 罗学东, 王晓梅.工程案例教学法在工科课堂中的应用探讨[J].湖北成人教育学院学报, 2007, 13(5): 98-99.

[4] 金晓怡.机械设计课程案例教学的研究与实践[J].机械制造与研究, 2011, 40(3):73-76, 126.

[5] 佟永祥,江树勇,吴滨.机械制造基础课程案例教学法的应用[J].高教论坛,2010,(7): 70-71,116.

[6] 柯昌君,刘秀伟.《土木工程材料》课程案例教学法探索[J].贵阳学院学报(自然科学版),2006,1(2):45-48.

[7] 邢志.案例教学模式探究[J].北华航天工业学院学报,2007,17(2): 50-52.