摘要：案例教学作为一种实践性教学方法，对培养学生创新能力和应用能力起着非常重要的作用。本文阐述了案例教学在机械创新设计课程中应用案例教学的必要性，提出了在机械创新设计课程中实施案例教学应注意的问题，同时对该门课如何实施案例教學进行了探析，以期为机械类课程的案例教学改革与推广提供思路。
关键词：案例教学；机械；创新设计
案例教学法起源于古希腊、古罗马时代。20世纪在美国的哈佛大学商学院率先使用，一开始在法律教学中应用，后来逐步应用在医学、管理学、教育学等学科上面，培养了大批能够独立思考并能解决实际问题的人才。案例教学在国内推广较晚，但得到重视，已被列入各高校的教学改革计划。目前，很多课程都应用了案例教学，并取得了重要的研究成果，但在机械类课程教学中应用案例教学的研究较少，而且主要集中在机械基础课程中几门课程中，如《机械原理》《机械设计》《工程材料》《材料力学》等课程。
一、为何要在机械创新设计中引入案例教学
当今，创新应用型人才培养已成为高等教育发展的必然趋势，机械制造业的高速发展急需一批机械创新应用型人才。机械创新设计在培养创新应用型人才中起着关键作用。目前这门课所使用的教材和上课内容基本还是按“创新设计的思维基础——创新设计技术基础——机械演化、机械结构、机械组合创新等各类方法的介绍——创新设计实例”的主线，教学模式较为陈旧，加上抽象的概念较多，学生兴趣不高，教学效果不佳。因此，在该门课程中探索出一种更有效的教学模式和方法，已成为培养机械类创新人才研究的重点。对于机械课程，有些知识较枯燥，有些概念较抽象，有些问题较难描述，甚至无法通过讨论的方式解决，给案例教学的应用带来一定的困难，随着计算机的发展和多媒体技术的应用，案例教学的内容和形式不断发生变革，给课堂教学注入新生力量。充分利用网络资源开发教学案例和合理地应用多媒体进行案例教学对传统的机械类课程改革和人才培养具有重要的意义。
二、在机械创新设计教学中需要注意的问题
1.课前内容准备
案例教学要求教学内容要具有足够的吸引力，在开发案例过程中，最好对教学对象做一定的问卷调查，对学生感兴趣的内容作比较分析，根据需要开发既符合教学大纲要求又形象、直观、贴近生活、贴近生产的案例，同时要求案例应具有一定的典型性和真实性。比如健身洗衣机、自动切菜机、硬币分离机等，都是生活中常用创新型机械。
实践表明，生活中的机械创新案例更能吸引学生的眼球，当今互联网发达，这些案例的收集、制作并不困难，收集之后还要进行一定的教学设计，关键是如何引入案例，如何引导学生积极参与讨论，如何总结。
2.案例讲授方式
有些案例可以直接给出答案，比如光靠文字语言无法描述很难进行讨论的案例，直接可以增长学生的理论知识。对于没有答案的案例，为了不让学生厌倦，每堂课需要把握讨论时间，讨论案例设置3-5个为宜，太多的案例讨论会影响课堂秩序，占用过多时间，为了提高案例教学效果，有些案例材料可提前发给学生，让其查阅相关资料，思考一段时间，这样的讨论效果更好。
3.案例的展现方式
目前很多案例还是以文字的形式出现，比较单一，实践表明，文字加图片、视频等效果更佳。因此，在教学过程中应充分利用多媒体的作用，让案例教学的内容更加丰富，利用文字描述、图片结合、视频辅助的方式，使人的视觉、听觉都融入到课堂当中，更有利于创造情境。
三、机械创新设计案例如何展示和教学
本文结合笔者在教学过程的实际，列举几个机械创新设计的教学案例：
案例一：在讲机械创新设计的思维基础时，首先引入一些重要发明的图片，如带有温度计的保温杯，瑞士军刀，“房车”。通过这些学生没有见过的发明案例，激发学生的学习兴趣，同时让学生感觉到不同的思维方式，直接增长学生的创新理论。在讲授习惯性思维时，笔者通过一段这样的文字展示了给学生“聋哑人到五金店买钉子，说不出话来，怎么办？”很快有学生根据自身的生活经验发言说“可用一只手做锤子的手势，一只手拿着钉子的手势给店老板看”，有学生说“写在纸条上”。点评是“手语，五金店的老板应该可以看懂，写在纸上也可以”，然后笔者又提出第二个问题“如果一个瞎子到这个五金店买剪刀呢？”，这时一个学生回答“用两只手指做一个剪刀动作即可”，点评是“瞎子只是眼睛看不见，但是可以说话，他可以直接说买剪刀，看来是受到前面情景的影响，导致了思维定势”，这时全班笑了，在欢笑中理解了思维定势这个概念。
案例二：在讲授思维方式的群智集中法的概念和优势时，笔者以美国一家电力公司解决电线上积雪为例。讲解案例之前，首先展示一些下雪后的美景图片，加上一些小孩子堆雪人的图片，让学生回忆下雪天的美好情境，激发学生的兴趣，然后再通过一些交通被积雪弄得瘫痪的情境图片和下雪带来的灾难数据，最后播放2008年南方雪灾的视频短片，让学生切身感受到积雪带来的严重后果，最后引出电线结冰导致电线断掉的画面。提出问题“电线结冰，如何解决更好？”的问题，同时将教室里的学生分成4组讨论，十分钟后，各组代表发言，一组的学生说设计一种专用电线扫雪机；二组的学生说用电热来化解冰雪；三组的学生说用振荡技术来清除积雪；四组的学生说乘坐直升机去扫除电线上的积雪。点评“四种方面都是一些方法，但是方案一扫雪机可能要考虑机子重量、安装的问题；方案二电线发热量较小，不敌冰的降温作用，方案三需要考虑电线的稳定性和成本，方案四需要考虑人的安全问题”。当这些方法让学生都感觉到存在些问题、无法解决的时候，课堂气氛突然变得低沉了起来，这时突然有一位学生提出一个想法，利用直升机螺旋桨产生的高速下降气流扇落积雪。点评“直升机螺旋桨产生风力较大，不影响电线，而且适合高空作业，安全可行，比前面四种方案都要好”。原来这学生通过第四组的学生发言受到了启发，加上自身有一定的生活经验“在电扇下吃冰棒时容易掉水”，最后点评“同学们通过讨论的方法最终取得了最终较好的方案，这个过程叫群体集智法，也叫头脑风暴法。”
通过这两个案例讲授，深刻理解了定势思维和群体集智法的概念。更掌握在创新设计中需要注意思維定势的影响和群体集智法的优势。
另外，笔者在讲机构创新方法时，不是按教材的方法对比一些机构的区别及应用，而是通过案例的模式进行的，如“目前共享单车盛行，链传动自行车依然作为主流，但是，链传动自行车存在掉链条的情况，甚至链条会刮破裤子，如何设计更好的自行车”，同时展示共享自行车的图片，以及自行车掉链条的图片，将学生带入问题情境，这时有的学生根据自身所学的知识提出了利用双曲柄传动方案，有的学生提出用圆锥齿轮传动方案，还有的同学利用同步带传动方案，并且画出了传动的原理图，这种方式不但激发了学生的学习兴趣，而且调动了学生利用机械原理知识去进行机构创新的积极性。
通过案例教学在机械创新设计课程中的实施，可将机械创新设计课程中抽象的概念具体化，枯燥的知识趣味化。激发学生的学习兴趣。本文在案例教学的研究过程当中，在不同的班级进行了试点，研究发现采用案例教学模式的班级，学习兴趣较高，学生也积极参与创新实践，学生交上来的作业也具有较多创新之处，部分还准备申请专利，有的作品还参与了全国大学生机械创新设计大赛并获奖。
四、结论
本文针对案例教学在机械类课程中应用较少的问题，倡导在机械创新设计课程中实施案例教学，结合自身教学实践，提出了一些需要注意的问题，并通过几个教学案例及其实施过程的展示，提出了案例教学在机械创新设计的优势和开展方式，给机械类其余课程的改革提供参考。
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作者简介：周启兴，江西省南昌市，华东交通大学理工学院。