“材料成形技術基礎”是機械工程及自動化專業在先修的“機械製圖”、“機械製造基礎”、“工程力學”等課程基礎上開設的一門技術基礎必修課程，旨在培養學生厚基礎、寬方向、適應性強的基礎理論和工程技術基礎。該課程既要加強講授材料成型基本理論，又要重視培養學生在掌握零部件毛坯成型方法和工藝、結構工藝性設計和毛坯選用方面的實踐和創新能力。“材料成形技術基礎”的課程內容具有較強的實踐特點，以往的教學模式偏重於知識傳授，對學生的工程和實踐能力的培養重視程度不夠。在教學方法上，主要採用知識灌輸性的教學方式爲主，對學生的自主學習、自主探究能力的培養不足;課堂教學過程中，學生被動學習現象較爲突出，導致對本課程的學習興趣不強、課堂教學過程欠活躍。採用案例教學有助於提高學生的學習熱情和效率，加強師生互動，活躍課堂教學過程，發揮同學學習的主觀能動性和積極性，對提高教學效果、培養學生解決工程問題和創新能力有明顯的促進作用。本文采用空心和實心鋼球作爲案例教學實施對象，針對不同成型方法，開展了案例教學的設計，並在“材料成形技術基礎”課程教學中進行實踐，取得了良好的教學效果。
一、案例教學法特點
案例教學法是基於某個工程對象或案例，在教師的精心設計和指導下，透過學生自主學習、獨立思考和分析、開展研究和討論，實現有關的教學內容和教學目標，提高學生分析和解決問題能力的一種教學方法。
首先，案例教學具有直觀、生動等特點，是一種動態的開放式的教學方式，師生之間互動交流，課堂教學具有活力，教與學也成爲富有個性化的創造過程。其次，案例教學的教學目標發生變化，從“授之以魚”變爲“授之以漁”。針對具體工程案例，教師指導和學生自學，不僅使學生“學會”，而且使學生“會學”，傳授知識與培養自學能力相結合。再次，案例教學中的角色變化，學生成了教學活動中的主體，改變了教師講、學生聽的傳統的以教定學的教學模式，創造了學生主動參與、自主學習的新型學習模式。
實踐證明，案例教學具有學習效率高的特點。學生在完成一個和他們的實際生活與學習密切相關而且比較有趣的“任務”時，會非常專心，樂此不疲，從而學習效率大幅提高，教學質量也相應提升。
二、“材料成形技術基礎”課程案例教學設計
1.案例選擇
“材料成形技術基礎”課程的教學目標旨在培養學生材料成型的基礎理論和工程技術，要求學生獲得常用工程材料液態成型、塑性成型、焊接成型的工藝知識，提高學生運用所學知識，分析和解決工程問題的能力。
案例教學中案例選取和設計對教學效果非常關鍵，在選擇實施案例時，應該考慮如下兩個方面：選擇的案例應爲同學所熟知的，這樣可以避免他們花費太多時間去理解零部件的結構，把主要精力用在知識學習和工藝設計方面;選擇的案例要求覆蓋的工藝內涵豐富，有足夠的探究空間，學生可以根據自己的理解和對理論知識的掌握，選擇不同的成型方法，實施創新性設計，並透過小組討論的方式完善工藝方案設計。
基於以上原則和教學目標的要求，本文選取空心和實心鋼球作爲案例教學的工程對象，實施了金屬材料的液態成型、塑性成型(鍛造成形、板料衝壓)和焊接成型案例設計和教學內容。鑄造空心鋼球作爲液態成型案例，具有結構簡單、成型方法多樣、涉及工藝內容廣泛等特點，適於開展案例教學。該案例教學內容要求學生了解鋼的成型工藝性能，掌握分型面選擇、澆注位置選擇、型芯使用、澆口冒口設定、收縮率、公差和加工餘量、工藝卡的制定、工裝設計和鑄件防護等工藝內容。
實心鋼球爲鍛造成型案例，涵蓋了自由鍛和模鍛兩大基本鍛造方法，學生對鋼球也比較熟悉，適合案例教學。此案例要求學生掌握鍛造毛坯結構的工藝性要求、金屬材料的可鍛性、常用鍛造方法、坯料計算方法、加工餘量、鍛造比、鍛造公差等工藝參數的含義及確定原則等內容，以及一般的鍛造工藝流程。焊接空心鋼球作爲板料衝壓和焊接成型案例，涉及板料衝壓中分離和變形兩工序，還涉及材料的焊接性能、焊縫佈局和焊接順序、焊接變形等基本工藝內容，工藝內涵豐富。該案例能夠讓學生體會和掌握衝壓件結構的工藝性要求、常用衝壓工序，排樣和板料計算方法、焊接結構的工藝性要求、金屬材料的焊接性能評價方法等內容。
.案例教學設計
案例教學的具體設計內容包括案例作業題目、任務佈置、分組實施、課堂報告及討論、教師點評和總結、學生完善報告、教師評分及反饋等七個方面。下面以空心鋼球的鑄造成型爲例說明案例教學的設計。
(1)案例作業題目。案例教學題目應給出完成某項工作或工程的目標，並提出一些基本背景和條件等，針對鑄造空心鋼球對成型質量的要求不同，所考慮的工藝細節和所採用的成型方法也會不同，教師必須提出必要的工藝約束條件，使學生聚焦思考，但同時又不能約束得太多，限制他們的想象力。教學過程中規定材料爲45號鋼，直徑爲Φ200mm，壁厚爲15mm。成型後，鋼球表面光滑(允許打磨，但不允許實施補焊)，造型方法爲砂型手工造型。
(2)任務佈置。提出完成案例題目的有關要求，應包括技術要求和教學安排，如完成鑄造空心鋼球成型工藝設計可以採取任何工藝措施，但不能在球外表面進行補焊，可以打磨等;設計出鑄造工藝方案，畫出鑄造工藝圖，並制定工藝卡;學生自由組合成5人一組，確定組長，確定各自的任務和分工;案例教學的實施是在相應章節課堂講授內容結束後進行的，學生已經掌握了一些基本的概念和方法，透過查閱資料，並運用所學鑄造成形知識完成案例作業;時間爲兩週等。
(3)分組實施。學生利用課餘時間，自學有關知識，查閱資料，充分思考和討論，集思廣益，組長把各位同學的研究成果彙總成案例報告。
(4)課堂報告及討論。在課堂教學課時中專門安排1個學時，報告會由任課教師主持，請各小組組長採用PPT的方式報告各自完成的案例，教師對學生的報告內容及時提出質疑，要求本組或其他小組思考並回答質疑。
(5)教師點評及總結。任課老師根據各組的報告，積極肯定學生正確的報告內容，指出錯誤的概念、方法和工藝，從個別到一般，總結歸納出必要的理論知識和基本原理，特別是要總結出要求同學們自學掌握的一些知識點。
(6)學生完善報告。要求學生根據課堂討論、教師點評和總結，對本小組的案例報告進行修改和完善，在規定的時間內將最終報告提交任課教師。
(7)教師評分及反饋。任課老師查閱學生提交的最終案例報告，給各個小組的報告評分並撰寫簡要評語，將評分和評語反饋給他們。
案例教學中，在說明案例題目和任務佈置過程中，需要採用啓發式的方式，預先提出案例的難點和問題，激發學生對案例題目的興趣;實施過程要強調自學和查閱資料，鼓勵在科學的基礎上積極創新，鼓勵學生藉助計算機軟件表達工藝思路、方法和設計，如採用Solidworks表達工藝思路、方法，以CAD繪出工藝設計圖等。案例教學也對任課教師提出了較高的要求，如需要教師熟知專業知識，具有一定的工程能力、投入更多的時間等。
三、鑄造空心鋼球案例教學實踐
1.案例作業題目及任務佈置
以液態成型案例教學爲例，總結案例教學實踐內容。
案例作業題目爲採用鑄造成型的方法制備空心鋼球，外徑Φ200mm，壁厚15mm，造型方法爲砂型手工造型，成型後，鋼球表面光滑(允許打磨，但不允許實施補焊)。
該案例的教學目標是鞏固課堂講授的液態成型的有關理論和技術方法，學生以該案例爲載體自學課堂上講授枯燥、但又需要掌握的工藝方法、工藝參數、工藝規範和工藝卡等知識，加強對他們實踐和工程能力的培養。在課堂教學完成了液態成型教授內容後，提出並佈置該案例題目，強調在不採用任何焊接方法條件下，只採用液態成型方法制造出空心鋼球的技術難點，以此激發同學們的思考熱情和積極性，淡化材料種類、鋼球尺寸大小等與案例教學目標關聯不密切的內容，同時說明按照小組報告質量，同組成員獲得同樣成績的`集體評分方法。
2.分組實施及撰寫報告
案例教學實踐表明，學生針對空心鋼球的技術難點，以極大的熱情積極思考，透過自學和查閱資料，分析討論，能夠準時完成教學案例報告。此外，在集體榮譽感的推動下，小組成員積極投入案例教學，提高了學習效率和效果，加強了團隊協作能力的培養。
3.課堂報告、討論及點評
鑄造空心鋼球是一個開放式案例作業題目，無標準答案，由此可激發學生的創新思考和嘗試。教師在評定學生課堂報告時，要注意把握工藝方法和方案的合理性及可行性，工藝設計的技術經濟效果，基本理論運用，技術內容以及工藝細節的規範性。爲獲得較好的教學效果，教師要加強課堂調控能力，及時並積極肯定學生細小的合理創新想法、方案和技術細節，最大限度地調動他們的案例教學學習熱情，在此基礎上對存在的問題提出質疑，鼓勵同學們解答質疑，引導深入思考和學習，活躍課堂討論，達到老師和學生之間互動的教學效果。
空心鋼球鑄造工藝方案之一是採用金屬型芯和芯撐工藝措施，這兩項工藝措施在教科書中是沒有的，課堂教學也不講授，但學生帶着“如何形成空心”和“如何保證壁厚均勻”兩個問題查閱資料，是可以找到類似的解決答案的。一旦有學生在報告中體現類似的方法，教師不僅要積極肯定他們的方案設計，還要充分肯定他們的自學能力和效果。如果同學們的報告中沒有金屬型芯和芯撐工藝措施，教師可以結合他們的報告內容，質疑如何做出空心和的定位和不足，瞭解自身的價值，激發學習興趣。首先要拓寬交往的
渠道，豐富交流內容，建立公平對話和良好交往的平臺。其次也要明確老師與學生各自的地位，強化主體的意識，讓學生樹立各自的職責意識。課堂中學生透過合作，既可以增進彼此的友誼，同時可以在競爭中成長。所以，在課堂的互動中，教師應注意自身角色以及教學觀念的轉變，學生也要從被動的接受者變爲主動的參與者。老師要培養學生學會傾聽、協作、分享和交往的技能，同時爲學生之間提供資訊相互交流的機會。教師適當的調控和引導將使課堂的互動獲得很好的效果。
四、在考試方式上的改革
該課程作爲一門專業基礎課，注重學生的理論知識與實際操作的結合。只有熟練掌握相關溫度測量技術的原理和數據處理的基本方法，才能在實際的實驗操作和數據分析方面得心應手，從而達到學習的目的。在考試方式上，應注重提高學生的運用能力和實際解決問題的能力。經過多年的教學探索與實踐，對該課程的考試方式進行了一系列改革，取得了滿意的教學效果。
在考試方式上，打破了傳統的單一試卷考試方式。因爲試卷考試僅僅是考覈和培養學生的模仿能力，而不能考覈和培養學生的創新能力。
1.試卷題型選擇
工科院校的考試主要是考查學生對所學知識的理解程度和掌握程度、解決問題的能力。該課程的考試試卷主要採取客觀標準題(填空題、選擇題、判斷題)與主觀應用題(證明題、計算題)組成的標準化試卷，計算題所佔比重一般不低於40%。客觀標準題主要測試學生理論知識的掌握程度，主觀應用題則能更好地反映出學生分析問題、解決問題的能力。因此，該課程不必按照統一的標準化試卷要求進行組卷，反映學生分析問題、解決問題能力的主觀應用題更符合統計學的教學目的。學生分析問題與解決問題能力的培養提高是循序漸進的，主觀應用題的應答情況反映學生平時努力的結果。這也在一定程度上打消了部分學生考前一搏的念頭，真正實現高分高能。
2.開卷與閉卷的選擇
考試採用閉卷形式。該課程考覈的是學生對基本知識和重點內容的掌握程度。由於開卷與閉卷的選擇在一定程度上影響了學生的學習態度，學生在平時學習中較爲重視閉卷考試的課程。基本知識閉卷考試，以填空題、簡答題和證明題來考查學生對一些基本概念的理解與分析，計算繪圖題考查學生對正交設計、迴歸分析的分析和計算，並將所學知識融會貫通。這樣，更好地督促學生既掌握課程的知識點又能促使學生全面掌握所學內容，並使學生注重提高綜合分析問題的能力，在考試方式上注重豐富題目類型，增加題目數量，提高試卷覆蓋率。由於學生重視平時學習，日常教學與考試都取得了較爲滿意的效果。
3.考試內容的改革
本門課程採用閉卷、大作業和平時成績相結合的方式進行考覈。針對綜合設計及學生綜合素質能力的提高進行考試改革。大作業即綜合設計部分(佔總分的30%)針對材料加工中的溫度測試與控制和實驗方案設計等課程內容，在講課環節陸續推出一些需要運用所學專業知識、計算機技術、電工電子技術、數據處理技術等進行設計、編程及綜述等大作業或題目(10～15道左右，保證學生有較大的選擇度及較爲充裕的準備時間)。
同時，鼓勵學生自由組合。該環節成績評定時由團隊指定1名學生爲課題彙報人，採取PPT方式向其他同學進行彙報演示，時間爲8分鐘，然後回答老師和同學提問兩分鐘。團隊成員按照主設計人、彙報人及一般設計人進行係數安排。例如團隊成員爲4人時分別爲1、1、0.95和0.90，主設計人和彙報人爲1人時係數分別爲1、0.95、0.90和0.90。團隊成員的排序由團隊自行決定。這樣學生按自己的特長和自身優勢決定自己在團隊的定位。平時成績(佔總分的10%)考查學生的到課率和教師的授課效果。這種考試模式既能考查學生的學習效果，又能促進學生個性的發展，有利於創造能力的培養，是適應素質教育的需要，因此本考試改革勢在必行。