“材料選擇與設(shè)計(jì)”課程中案例教學(xué)創(chuàng)新實(shí)踐

［摘 要］ “材料選擇與設(shè)計(jì)”課程旨在使學(xué)生利用材料選擇和設(shè)計(jì)的基本原則，通過(guò)實(shí)際工程案例學(xué)習(xí)，掌握工程應(yīng)用中材料合理選擇與設(shè)計(jì)的能力。然而，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，它存在理論與實(shí)踐相脫節(jié)、實(shí)踐教學(xué)條件有限等問(wèn)題，影響了教學(xué)效果。建立一套科學(xué)有序、教學(xué)實(shí)效性強(qiáng)的案例庫(kù)，并不斷豐富教學(xué)手段，改進(jìn)案例教學(xué)中理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法，以提高案例教學(xué)中學(xué)生的參與度，以期為社會(huì)培養(yǎng)扎實(shí)理論功底和實(shí)踐操作能力兼具的應(yīng)用創(chuàng)新型人才，為材料領(lǐng)域應(yīng)用型創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供借鑒。

［關(guān)鍵詞］ 材料選擇與設(shè)計(jì)；案例教學(xué)；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)；教學(xué)改革

［基金項(xiàng)目］ 2021年度上海理工大學(xué)校級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程培育項(xiàng)目“‘A Fan Blade for An Aircraft Turbine Engine’在線(xiàn)仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)”

［作者簡(jiǎn)介］ 彭成信（1976—），男，湖北隨州人，博士，上海理工大學(xué)材料與化學(xué)學(xué)院副教授（通信作者），主要從事電化學(xué)儲(chǔ)能材料及器件研究；楊光智（1978—），男，陜西渭南人，博士，上海理工大學(xué)材料與化學(xué)學(xué)院副教授，主要從事新型碳材料研究。

［中圖分類(lèi)號(hào)］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1674-9324（2024）03-0129-04 ［收稿日期］ 2022-11-01

引言

隨著現(xiàn)代社會(huì)科技發(fā)展，新材料的突飛猛進(jìn)催生了一系列新產(chǎn)品的突破，帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)和新的社會(huì)生產(chǎn)力的變革［1-2］。近十年來(lái)，世界材料產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值以每年約30%的速度增長(zhǎng)，現(xiàn)有材料數(shù)量已經(jīng)超過(guò)220 000種，并且隨著科技的進(jìn)步，新型材料不斷涌現(xiàn)［3］。2017年4月，科技部出臺(tái)了《“十三五”材料領(lǐng)域科技創(chuàng)新專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》，指導(dǎo)我國(guó)材料領(lǐng)域科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略。材料是人類(lèi)生產(chǎn)和生活的物質(zhì)基礎(chǔ)，而新材料的研究和開(kāi)發(fā)不僅推動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展，也促進(jìn)了技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)的升級(jí)，材料發(fā)展的技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)能力已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力及國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的重要標(biāo)志。

面臨如此眾多的材料，根據(jù)工程實(shí)際需求，正確選擇合適的材料并設(shè)計(jì)出高效的產(chǎn)品顯得尤為重要。在選擇和設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮到以下幾個(gè)方面：（1）產(chǎn)品的功能使用要求，是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中需要首要考慮的。材料能否滿(mǎn)足產(chǎn)品功能使用的要求，直接關(guān)系到產(chǎn)品的品質(zhì)好壞，甚至成敗。（2）工藝要求，這主要體現(xiàn)產(chǎn)品工藝對(duì)材料的限制上。產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，需要對(duì)產(chǎn)品的材料進(jìn)行加工處理，以達(dá)到預(yù)想的效果。（3）經(jīng)濟(jì)性要求，這主要體現(xiàn)在材料價(jià)格、加工費(fèi)用、材料利用率等影響生產(chǎn)成本的因素對(duì)材料的限制上。（4）綠色環(huán)保要求，這是企業(yè)和設(shè)計(jì)人員都應(yīng)自覺(jué)遵循的原則。應(yīng)該在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中充分考慮環(huán)保要求，盡可能選用無(wú)污染、利用率高、可回收的材料，促進(jìn)產(chǎn)品的可持續(xù)利用，表現(xiàn)出對(duì)環(huán)境的友好性。如何合理選擇產(chǎn)品所使用的材料和最優(yōu)的加工工藝以滿(mǎn)足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，就需要學(xué)生在系統(tǒng)學(xué)習(xí)材料選擇與設(shè)計(jì)基本原則的基礎(chǔ)上，通過(guò)大量的案例教學(xué)理論結(jié)合實(shí)踐，掌握產(chǎn)品材料選擇與設(shè)計(jì)的能力。

為了培養(yǎng)新時(shí)代創(chuàng)新型材料學(xué)專(zhuān)業(yè)人才，上海理工大學(xué)材料學(xué)院根據(jù)新材料和新產(chǎn)品的發(fā)展形勢(shì)，結(jié)合國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，開(kāi)設(shè)了由美國(guó)工程院院士、英國(guó)皇家工程院院士、劍橋大學(xué)工程材料學(xué)教授Michael Ashby編撰的“材料選擇與設(shè)計(jì)”（Materials Selection and Design）全英文課程。通過(guò)材料和工藝等選擇及設(shè)計(jì)原理的系統(tǒng)理論講授，并結(jié)合CES（Cambridge Engineering Selector）教學(xué)和數(shù)據(jù)庫(kù)軟件平臺(tái)，以及各種豐富的產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)踐案例，使學(xué)生理解和掌握材料選擇基本原則及產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工藝優(yōu)化，增強(qiáng)將材料運(yùn)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的實(shí)踐技能和創(chuàng)新能力。

一、“材料選擇與設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)內(nèi)容及存在的主要問(wèn)題

“材料選擇與設(shè)計(jì)”（Materials Selection and Design）是一門(mén)涉及材料性能、加工處理方法、工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)等綜合性知識(shí)的課程，主要內(nèi)容包括材料性能與工程應(yīng)用之間的內(nèi)在聯(lián)系、工程產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)過(guò)程，以及相應(yīng)材料處理方法的選擇標(biāo)準(zhǔn)。課程學(xué)習(xí)的目的是使學(xué)生在掌握材料科學(xué)、材料工程以及材料分析方法等材料學(xué)科相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)了解實(shí)際工程應(yīng)用中對(duì)產(chǎn)品的需求，根據(jù)圖、表、手冊(cè)和軟件等進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，學(xué)會(huì)合理應(yīng)用所學(xué)材料選擇和工藝設(shè)計(jì)的基本原則進(jìn)行選擇與設(shè)計(jì)，培養(yǎng)將材料學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)與工程實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的能力；通過(guò)編寫(xiě)規(guī)范的技術(shù)報(bào)告呈現(xiàn)結(jié)果，以及口頭表述闡述產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)和圖表，使學(xué)生具備一定的專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫(xiě)的能力。此外，學(xué)生利用CES教學(xué)和數(shù)據(jù)庫(kù)軟件所包含的材料性質(zhì)（如基本性質(zhì)，以及機(jī)械、熱、電、光、磁等性質(zhì)）與各種工藝特點(diǎn)，對(duì)大量工程實(shí)際應(yīng)用案例中的產(chǎn)品進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)。課程包括48學(xué)時(shí)的全英文理論課學(xué)習(xí)及16學(xué)時(shí)的全英文課程設(shè)計(jì)。

目前，該課程已經(jīng)培養(yǎng)了大量具有初步創(chuàng)新能力和實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生，但仍存在兩個(gè)典型問(wèn)題制約著本課程教學(xué)效果的提高：（1）“材料選擇與設(shè)計(jì)”課程教學(xué)主要停留在理論教學(xué)階段，其內(nèi)容主要涉及簡(jiǎn)易模型結(jié)構(gòu)的案例分析和討論、材料選擇與設(shè)計(jì)基本原理的推導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)材料的傳統(tǒng)基礎(chǔ)理論知識(shí)之間的相互聯(lián)系以及影響規(guī)律，缺乏與實(shí)際產(chǎn)品選擇、設(shè)計(jì)加工以及工程應(yīng)用等直接關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，這直接導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法清楚直觀(guān)地了解材料在工程實(shí)際中的應(yīng)用，理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用脫節(jié)，難以獲得從材料理論選擇、設(shè)計(jì)到實(shí)際工程產(chǎn)品應(yīng)用的能力；同時(shí)，阻礙了在實(shí)踐中驗(yàn)證材料選擇與設(shè)計(jì)效果，進(jìn)一步迭代優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的步伐。這顯然與開(kāi)設(shè)課程的初衷以及課程培養(yǎng)目標(biāo)相悖。（2）“材料選擇與設(shè)計(jì)”課程雖然加入了基于CES教學(xué)和數(shù)據(jù)庫(kù)軟件的實(shí)踐教學(xué)，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行案例分析，在計(jì)算機(jī)模擬仿真軟件上進(jìn)行材料和工藝的選擇及優(yōu)化，但在實(shí)踐環(huán)節(jié)受到實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、實(shí)操限制等問(wèn)題，缺乏選擇與設(shè)計(jì)在實(shí)踐中驗(yàn)證結(jié)果和應(yīng)用的環(huán)節(jié)。因此，急需一種既能夠讓學(xué)生盡可能多地了解實(shí)際工程應(yīng)用中材料選擇和設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，同時(shí)又易于實(shí)現(xiàn)的教學(xué)手段。

二、“材料選擇與設(shè)計(jì)”課程中的案例教學(xué)創(chuàng)新

案例教學(xué)法又稱(chēng)“蘇格拉底式教學(xué)法”，始于古希臘哲學(xué)家蘇格拉底。不同于傳統(tǒng)教育教學(xué)方法，它是一種以開(kāi)放式、互動(dòng)式等為主的新型教學(xué)方法。這種方法以學(xué)生為中心為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，通過(guò)案例結(jié)合情境再現(xiàn)激發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的興趣，形成自己的觀(guān)點(diǎn)。這種將理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的方法，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。利用先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，模擬材料工程實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)過(guò)程和選擇標(biāo)準(zhǔn)，讓學(xué)生直觀(guān)地學(xué)習(xí)從材料的基礎(chǔ)理論知識(shí)到工程實(shí)際產(chǎn)品應(yīng)用的過(guò)程，不僅可以提升教學(xué)效果，還可以促使教學(xué)方法緊跟國(guó)際先進(jìn)水平［4-5］。

（一）利用豐富的國(guó)內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)資源和生活中的實(shí)際產(chǎn)品信息，建立了一套科學(xué)有序、教學(xué)實(shí)效性強(qiáng)的案例庫(kù)

“材料選擇與設(shè)計(jì)”課程的案例教學(xué)主要通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬軟件包CES EduPack，模擬實(shí)際工程應(yīng)用的設(shè)計(jì)過(guò)程和選擇標(biāo)準(zhǔn)，讓學(xué)生直觀(guān)地學(xué)習(xí)與掌握材料基礎(chǔ)理論知識(shí)、材料選擇與產(chǎn)品設(shè)計(jì)及應(yīng)用的過(guò)程。該軟件允許學(xué)生自定義材料模型、結(jié)構(gòu)模型、特性參數(shù)和其他函數(shù)，方便學(xué)生進(jìn)行工藝參數(shù)定義，且前處理及后處理的結(jié)果數(shù)據(jù)分析簡(jiǎn)單易行。該教學(xué)平臺(tái)不僅可使學(xué)生盡可能地了解實(shí)際工程應(yīng)用中的設(shè)計(jì)過(guò)程和選擇標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)又能讓學(xué)生將所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)應(yīng)用到工程實(shí)際中。

首先，需要建立“材料選擇與設(shè)計(jì)”核心案例數(shù)據(jù)庫(kù)。從生活實(shí)踐中篩選與課程基本內(nèi)容緊密聯(lián)系的產(chǎn)品設(shè)計(jì)案例，如考慮產(chǎn)品使用機(jī)械性能要求的案例、考慮產(chǎn)品外形設(shè)計(jì)的案例、考慮產(chǎn)品加工工藝影響性能的案例，以及滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、成本等設(shè)計(jì)要求的案例，還有從考慮單一約束條件到多重約束條件、從考慮一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)目標(biāo)到產(chǎn)品多個(gè)功能要求的案例等。案例要貼近實(shí)際生活實(shí)踐，同時(shí)能夠鞏固課程基礎(chǔ)理論內(nèi)容，促使學(xué)生通過(guò)循序漸進(jìn)的案例學(xué)習(xí)，為產(chǎn)品的材料選擇和設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。其次，要利用不斷變化的市場(chǎng)產(chǎn)品，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行不間斷優(yōu)化升級(jí)，更新案例教學(xué)內(nèi)容。此外，在案例教學(xué)中加入一些特色功能環(huán)節(jié)，比如增加案例內(nèi)容的搜索、師生交流互動(dòng)及教學(xué)效果的檢驗(yàn)環(huán)節(jié)等。同時(shí)，在“材料選擇與設(shè)計(jì)”課程群中跟其他課程教師實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)案例教學(xué)共享，組織大家積極參與案例征集、評(píng)審，補(bǔ)充數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)案例的不斷更新，依據(jù)新的案例教學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)促進(jìn)教師對(duì)案例教學(xué)內(nèi)容的編排改進(jìn)，相互學(xué)習(xí)。在每個(gè)教學(xué)案例設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中加入一些探索性問(wèn)題，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造條件；吸收一些具有豐富工程經(jīng)驗(yàn)的人員共同參與教學(xué)案例和教學(xué)內(nèi)容的編寫(xiě)，使教學(xué)案例既能結(jié)合工程實(shí)際，也能符合教育教學(xué)規(guī)律，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)應(yīng)用和能力的提升。在案例教學(xué)過(guò)程中，選取產(chǎn)品材料選擇與設(shè)計(jì)的典型案例，結(jié)合材料選擇與設(shè)計(jì)相關(guān)理論內(nèi)容，包括材料指標(biāo)的選擇、工藝選擇等方面，借助材料選擇與設(shè)計(jì)軟件，讓學(xué)生熟悉并融入產(chǎn)品設(shè)計(jì)的角色中；運(yùn)用在線(xiàn)案例庫(kù)和設(shè)計(jì)軟件，結(jié)合理論課程知識(shí)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)解決問(wèn)題的方法，在案例中得到實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在案例教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)在線(xiàn)平臺(tái)上的師生互動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)分析及評(píng)價(jià)，以及學(xué)生對(duì)案例材料的完成度評(píng)價(jià)和反饋，對(duì)現(xiàn)有案例內(nèi)容進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。通過(guò)對(duì)案例的不斷篩選、優(yōu)化、完善，使案例內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)突出，情境描述更加具體，邏輯清晰，并與相關(guān)教學(xué)內(nèi)容相匹配。

（二）豐富多種教學(xué)手段，提高學(xué)生在案例教學(xué)中的參與度

課前，在網(wǎng)上提前發(fā)布需要學(xué)習(xí)的案例內(nèi)容，并提出主要學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)生依照學(xué)習(xí)的目標(biāo)任務(wù)，熟悉案例庫(kù)網(wǎng)頁(yè)的PPT課件內(nèi)容以及輔助的微視頻說(shuō)明，包括案例文字、案例圖片、過(guò)程動(dòng)畫(huà)等，充分利用網(wǎng)絡(luò)相關(guān)資源并結(jié)合案例實(shí)際內(nèi)容等多種方式，熟悉分析數(shù)據(jù)庫(kù)案例所涉及的知識(shí)點(diǎn)，提煉案例中涉及的關(guān)鍵要點(diǎn)。課中，利用仿真教學(xué)軟件包CES EduPack，結(jié)合案例要點(diǎn)進(jìn)行完成仿真學(xué)習(xí)。同時(shí)，建立教學(xué)案例資源庫(kù)，設(shè)計(jì)學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境，包括線(xiàn)下小組討論、虛擬實(shí)驗(yàn)室會(huì)議及線(xiàn)上云會(huì)議空間，利用師生思想交流、問(wèn)題討論的方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)其深入思考并獨(dú)立完成案例的學(xué)習(xí)內(nèi)容。課后，通過(guò)線(xiàn)下在線(xiàn)評(píng)議方式，圍繞案例進(jìn)行問(wèn)答交流，鼓勵(lì)學(xué)生提出不同的解決方案，通過(guò)師生互動(dòng)，不斷質(zhì)疑，逐漸深入探究，直到問(wèn)題解決。同時(shí)，教師鼓勵(lì)學(xué)生積極探索，案例分析緊貼課程內(nèi)容和策略，培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)遷移和創(chuàng)新的能力。師生可以采用線(xiàn)上平臺(tái)的問(wèn)題討論留言、現(xiàn)場(chǎng)語(yǔ)音交流、完成的圖片或文字拍照上傳等方式進(jìn)行互動(dòng)，系統(tǒng)會(huì)將學(xué)生的互動(dòng)情況實(shí)時(shí)反饋給教師，便于教師在線(xiàn)解答和點(diǎn)評(píng)，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生深入分析和解決案例，從而提升學(xué)生的情感和行為參與度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值。不斷激發(fā)學(xué)生興趣使其主動(dòng)參與探索研究的過(guò)程，不僅可以讓學(xué)生體驗(yàn)案例學(xué)習(xí)中的樂(lè)趣，也可以讓學(xué)生感受主動(dòng)學(xué)習(xí)、以我為主的重要性。最后，通過(guò)師生共同分析討論和總結(jié)，學(xué)生以口頭報(bào)告的形式呈現(xiàn)案例的設(shè)計(jì)方案。

此外，案例庫(kù)要緊密結(jié)合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，不僅要利用校內(nèi)在線(xiàn)教學(xué)平臺(tái)，如一網(wǎng)暢學(xué)、WeLink等，還可以靈活運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，如騰訊會(huì)議課堂、釘釘、微信、抖音等。對(duì)案例教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行視頻直播或錄播，并與網(wǎng)絡(luò)軟件App或校內(nèi)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行對(duì)接，方便“材料選擇與設(shè)計(jì)”案例教學(xué)內(nèi)容的動(dòng)畫(huà)、視頻等傳播，幫助學(xué)生完成全部學(xué)習(xí)任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)案例教學(xué)目標(biāo)。國(guó)內(nèi)外各大學(xué)的MOOC、SPOC、TED內(nèi)容，以及超星、學(xué)習(xí)通等網(wǎng)絡(luò)App，也為在線(xiàn)教學(xué)提供了更多的選擇與實(shí)踐平臺(tái)。

（三）案例教學(xué)中理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法

“材料選擇與設(shè)計(jì)”課程采用理論結(jié)合實(shí)踐的教學(xué)方式。在教學(xué)過(guò)程中，教師先將案例教學(xué)中涉及的工程問(wèn)題，通過(guò)文字解讀、圖片示例，并結(jié)合案例在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的視頻、動(dòng)畫(huà)、圖片等信息，讓案例更加生動(dòng)、具體，激發(fā)學(xué)生的求知欲；再以產(chǎn)品設(shè)計(jì)案例為基礎(chǔ)，讓學(xué)生多角度分析和解決工程問(wèn)題，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)案例的主觀(guān)能動(dòng)性，鼓勵(lì)學(xué)生利用理論課程知識(shí)，聯(lián)系實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行探究，找到案例的解決方法，有效提高案例教學(xué)效果，促使學(xué)生實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)的轉(zhuǎn)化、遷移與實(shí)際應(yīng)用。要做到案例教學(xué)中的理論與實(shí)踐相結(jié)合，可以有以下幾種途徑：（1）為了使案例教學(xué)的理論與實(shí)踐相結(jié)合，可以利用虛擬仿真教學(xué)軟件平臺(tái)進(jìn)行案例解決方案的驗(yàn)證。通過(guò)教師的組織和指導(dǎo)，學(xué)生可以通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬軟件包CES EduPack進(jìn)行材料選擇與提出設(shè)計(jì)方案，然后再利用虛擬仿真教學(xué)軟件平臺(tái)進(jìn)行實(shí)際工況的驗(yàn)證。通過(guò)虛擬空間學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生全程參與實(shí)際工程問(wèn)題的解決，獲得工程決策的能力。同時(shí)，也可以突破實(shí)踐環(huán)節(jié)受限于實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、實(shí)操環(huán)節(jié)等問(wèn)題，成為特殊情況下開(kāi)展線(xiàn)上教學(xué)的主要方式。（2）結(jié)合學(xué)校和學(xué)院開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬軟件包CES EduPack進(jìn)行材料選擇與提出設(shè)計(jì)方案，通過(guò)實(shí)際實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，將案例教學(xué)的理論與實(shí)踐相結(jié)合，對(duì)案例的材料選擇和方案設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以進(jìn)一步優(yōu)化案例的材料選擇，迭代升級(jí)設(shè)計(jì)方案，從而獲得最優(yōu)的案例設(shè)計(jì)方案。在實(shí)際操作中，學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)踐，體驗(yàn)了學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，具備了理論聯(lián)系實(shí)際的思維方式。

結(jié)語(yǔ)

案例教學(xué)通過(guò)將實(shí)際生活中的典型產(chǎn)品案例引入學(xué)習(xí)之中，讓學(xué)生在解決案例問(wèn)題的過(guò)程中建立思維，再通過(guò)指導(dǎo)和實(shí)踐教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生思考討論和進(jìn)行總結(jié)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使其深刻地理解和掌握課程知識(shí)，特別適合“材料選擇與設(shè)計(jì)”課程教學(xué)。但案例教學(xué)對(duì)教師的教學(xué)內(nèi)容把控和教學(xué)水平提出了更高的要求。教師不僅要掌握材料選擇與設(shè)計(jì)的基本原則理論，掌握新市場(chǎng)產(chǎn)品的發(fā)展動(dòng)態(tài)，熟悉各種教學(xué)軟件和網(wǎng)絡(luò)工具，而且要具備一定的工程實(shí)踐能力和基礎(chǔ)，這樣才能不斷地吸收新的教學(xué)案例和教學(xué)手段，創(chuàng)新教學(xué)方法和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，從而使案例教學(xué)達(dá)到更佳的效果?？傊ㄟ^(guò)案例教學(xué)的虛擬仿真技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)交互教學(xué)手段等，提高虛擬課堂中案例教學(xué)的真實(shí)感和現(xiàn)場(chǎng)感，是提高案例教學(xué)質(zhì)量的重要保障手段，不斷提高教師的理論和實(shí)踐素養(yǎng)及水平則是提高案例教學(xué)質(zhì)量的根本。

參考文獻(xiàn)

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Innovation of Case Teaching in Material Selection and Design

PENG Cheng-xin， YANG Guang-zhi

（Materials and Chemistry， University of Shanghai for Science and Technology，

Shanghai 200093， China）

Abstract： The course of Material Selection and Design aim to train students to have the ability of selection and design of materials in practical applications through case teaching. However， there is a serious disconnection between basic theory study and practice in current teaching process， and the practical teaching conditions are normally limited， which affect the teaching results. By establishing a set of scientific case studies with strong practical effect， enriching teaching methods， improving students’ participation in case teaching， it is expected to cultivate application-oriented innovative talents with solid theoretical and practical operation ability for the society in the future. It is hoped to provide support for the cultivation of application-oriented innovative talents in the field of materials through research.

Key words： material selection and design; case teaching; online teaching and learning platform; the education reform