摘要：在船舶与海洋工程专业的《工程材料》课程教学中，为了进一步提高学生主动建构知识的积极性，发展创新能力，应用探究式教学观为指导，将专题研究与案例教学相结合，并将这种探究式案例教学模式应用于船体材料的失效分析及选用原则相关知识点的教学中。实践表明，这种探究式案例教学模式的应用能调动学生的学习积极性，提高授课质量。同时，这种教学模式可以考虑应用于其他课程的教学中。
关键词：《工程材料》；探究式教学；案例教学；船舶与海洋工程
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）04-0191-02
一、引言
在船舶与海洋工程专业的学历教育中，《工程材料》课程是一门必修技术基础课，开设于第二学年的下学期，是该专业连接船舶设计原理、机械制图等基础课程与专业课程的桥梁。通过《工程材料》课程的学习，使学生掌握各种船舶与海洋工程常用材料的化学成分与工艺—显微组织—使用性能之间的相互联系，为后续专业课程的学习及专业技能的掌握提供必要的知识，指导将来从事专业相关的设计、制造、使用和维修过程中的正确选材和合理用材。具体内容包括：材料学基础、材料塑性成形、钢的热处理工艺、各种工程材料介绍、工程材料构件失效分析和合理选材等。涉及的基本概念和专业术语多，且知识面广，导致学生在学习时普遍感觉枯燥，学习积极性不高。造成这种局面的原因主要是由于学生在接触专业课之前的学习基本上以理科课程为主，学生习惯了用理科课程的分析方法来进行学习，从而感觉《工程材料》课程的知识零乱，知识点之间的逻辑性和系统性不强，导致学生在学习这门课时抓不住重点，学习积极性受挫。通常学生在学习这门课程时靠考前死记硬背应付考试，考试过后一段时间，基本就忘了所学内容，更谈不上建立常用工程材料的化学成分与工艺、显微组织、使用性能之间的相互联系了。如此学习模式与《工程材料》课程教学中突出理论知识与实际应用的紧密结合，突出学生学习的主导地位，注重学生创新思维、解决问题能力的培养的基本理念大相径庭。针对上述问题，承担船舶与海洋工程专业《工程材料》课程教学任务的相关教师进行积极的教学改革，进行了一些有益的探索，提出了在《工程材料》课程中引入探究式案例教学模式，并取得了较好的教学效果。
二、探究式案例教学的特点
案例教学法是一种以案例为基础的教学法，案例本质上是提出一种教育的两难情境，没有特定的解决之道，而教师于教学中扮演着设计者和激励者的角色，鼓励学生积极参与讨论，不像传统的讲授法，教师扮演着传授知识者的角色。案例教学法具有鼓励学员独立思考、引导学员变注重知识为注重能力和重视双向交流三个特色。为了在案例教学中进一步提高学生主动建构知识的积极性，发展创新能力，可应用探究式教学观为指导，将专题研究与案例教学相结合。教师根据《工程材料》课程的知识点和自己所从事的科研课题提出知识点相关的研究专题，并编写出专题相关的研究型案例，提出用来创设研究问题的情景，学生通过案例分析来完成专题的研究任务。在研究型案例教学过程中，学生的知识和思维能力得到了提高。
三、探究式案例教学的设计内容
在船舶与海洋工程专业的《工程材料》课程教学过程中，由于该门课程具有很强的专业背景，与工程应用联系紧密，在学习船体材料的失效分析及选用原则相关内容时实施了探究式案例教学法。探究式案例教学设计内容包括确定研究专题、布置案例作业、分组实施、课堂报告及讨论、教师点评和总结、学生补充完善报告、教师评分及反馈七个方面。
1.确定研究专题。在确定研究专题之前，要明确探究式案例教学的具体目的，制订详细、具体的教学计划，精心选择案例，分析案例材料，找出案例中的关键性问题，提出思考题，推荐参考文献。结合自己的科研课题和专业背景，确定研究专题为沿晶腐蚀机理研究。选择某型船舶上常用的2Cr13不锈钢艉轴失效分析为例，根据船舶艉轴的制作工艺参数、服役情况及背景条件等，采取必要的测试分析，充分发挥想象力和创造力，确定艉轴服役过程中的沿晶腐蚀机理。
2.布置案例作业。案例教学实施在相关章节课堂讲授内容结束后进行，此时学生已掌握了一些基本概念和方法，通过阅读案例材料，查阅指定的资料和读物，搜集必要的信息，并运用所学知识完成案例作业。教师提出完成案例作业的有关要求，包括技术要求和教学安排，如必要的腐蚀形貌观察、微观组织分析、成分测试、力学性能测试等，确定2Cr13不锈钢艉轴的生产加工工艺、服役时的腐蚀产物类型、腐蚀过程等。
3.分组实施。根据实际情况将学生分组，并给学生留一定的准备时间，在这期间利用课余时间自学腐蚀失效相关知识，查阅文献资料，进行充分思考和讨论，然后根据组内各位成员的研究成果汇总成小组案例总结报告。多数小组对艉轴腐蚀形貌进行宏观分析和微观分析，确定艉轴失效主要由于沿晶腐蚀引起的。微观分析表明材质组织、成分和性能完全符合国标规定，腐蚀产物不均匀，具有沿晶分布特征。通过测试确定腐蚀区的主要元素和腐蚀产物，主要以铁的氧化腐蚀为主，但多数小组对于艉轴腐蚀机理的分析不明确，没有将腐蚀的发生与2Cr13不锈钢的熔炼过程和艉轴的热处理过程联系起来。
4.课堂汇报与讨论。安排相应学时进行课堂汇报和讨论。在汇报过程中，教师和其他小组成员对报告内容提出质疑，并要求汇报小组的成员回答。集中讨论的过程以学生为主体，教师仅充当组织者和主持人的角色，此集中讨论过程为深化学生对案例理解程度的过程。通过集中讨论及教师的引导，学生明确了由于2Cr13不锈钢艉轴的成分测试和微观组织观察结果均合理，所以艉轴的失效肯定不是由于材质和成分方面的原因引起的。通过微观组织分析，对艉轴的失效原因及沿晶腐蚀机理有了一定的理解。由于2Cr13不锈钢艉轴的热处理工艺为淬火加高温回火，回火温度的选择或回火炉的温控设备有一定的偏差，导致回火过程中出现了第二类回火脆性，因此在晶界处出现了晶界析出带，此晶界析出带为导致2Cr13不锈钢艉轴在服役过程中出现沿晶腐蚀的主要原因。此外，熔炼过程中除气方式的不合理导致2Cr13不锈钢中夹杂物的取向分布为出现沿晶腐蚀的次生原因。
5.教师点评及总结。在集中讨论完成后，根据各组学生的报告，积极肯定学生正确的报告内容，以正面激励、肯定为主。总结归纳出必需的理论知识和基本原理，特别是要总结出要求学生自学掌握的一些知识点，这些知识点通过实例更容易被学生掌握和接受。教师可以就整个讨论过程中提出几个意见比较集中的问题和处理方式，这样有助于学生合理制订失效分析的整体方案，加深学生对沿晶腐蚀机理的理解。此外，还可适当留一些开放性思考题给学生，如针对2Cr13不锈钢艉轴失效分析的原因，如何全方位完善2Cr13不锈钢艉轴的生产加工工艺。通过该思考题，学生也可以进一步强化合理选材、正确用材的观念。
6.学生完善报告。根据课堂讨论、教师点评的情况，学生对本小组的案例报告进行修改和完善，在要求时间内将最终报告提交给任课教师。通过书面报告的完善，学生对沿晶腐蚀相关知识点掌握更牢固，对失效分析的思路有了更深刻的认识，同时培养和锻炼了学生的书面表达能力。
7.教师评分及反馈。教师根据学生提交的小组报告、结合集中讨论情况进行综合评分并撰写评语，将评分和评语反馈给学生。
四、结语
在船舶与海洋工程专业《工程材料》的教学过程中，通过探究式案例教学模式，在学习船体材料的失效分析及选用原则相关内容时取得了较好的教学效果。利用探究式案例教学模式，能够充分调动学生学习与探究的积极性，使学生在《工程材料》的学习过程中，对相关知识点掌握得更加牢固，而且有助于将所学知识应用于实际，培养了学生的专业能力。此外，探究式案例教学模式能推广到其他课程的教学过程中。
Application of Case Teaching Model Based on Inquiry in "Engineering Materials" Teaching
HU Hui-e，KONG Xiao-dong，LI Guo-ming，HU Yu-long，CHEN Shan，SU Xiao-hong
（Department of Chemistry and Materials，Naval University of Engneering，Wuhan，Hubei 430033，China）
Abstract：In the teaching of "Engineering Materials" for ship and ocean engineering，in order to further improve students" initiative to construct knowledge and develop innovative ability，guided by the concept of inquiry teaching and combining special subject research with case teaching. The case teaching model based on inquiry is applied to the teaching of knowledge points on failure analysis of the hull material. The results show that the application of the case teaching model based on inquiry can arouse students" learning enthusiasm and improve the teaching quality. At the same time，this teaching model can be applied in other courses teaching.
Key words："Engineering Materials"；inquiry teaching；case teaching；ship and ocean engineering
推荐访问： 探究 教学模式 案例 课程 材料
