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摘要：嘗試在課程教學(xué)中引入工程項(xiàng)目和教學(xué)案例。初步設(shè)計(jì)了兩個(gè)案例：滑塊軸承最大承載力參數(shù)化研究和潤(rùn)滑油檢測(cè)方法研究。通過(guò)課堂講解和案例教學(xué)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)了探究學(xué)習(xí)能力和解決問(wèn)題能力培養(yǎng)。實(shí)踐證明，在摩擦學(xué)原理教學(xué)中實(shí)施案例教學(xué)十分必要，成效顯著。

關(guān)鍵詞：案例教學(xué)；摩擦學(xué)原理；傳統(tǒng)教學(xué)案例

教學(xué)法（CaseStudy）是由哈佛大學(xué)法學(xué)院院長(zhǎng)ChristopherColumbusLangdell教授創(chuàng)立的一種教學(xué)方法，理論教學(xué)與實(shí)踐活動(dòng)相結(jié)合，依據(jù)實(shí)際案例，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，自主探究，以提高運(yùn)用理論解決實(shí)際問(wèn)題的能力[1]。專業(yè)碩士研究生培養(yǎng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，案例教學(xué)有助于培養(yǎng)獨(dú)立科研能力、創(chuàng)新能力，從而提高綜合素質(zhì)。實(shí)踐能力的培養(yǎng)需要合適的教學(xué)案例。摩擦學(xué)研究關(guān)乎能源，可能制約高端裝備的升級(jí)換代與性能提升，是節(jié)能和綠色發(fā)展的重要組成部分。摩擦學(xué)具有明顯的交叉性、系統(tǒng)性和時(shí)變性[2-3]。摩擦學(xué)原理課程包括摩擦、磨損和潤(rùn)滑3方面內(nèi)容，是機(jī)械設(shè)計(jì)及理論專業(yè)研究生的專業(yè)學(xué)位課。由于課程內(nèi)容多，抽象而復(fù)雜，僅靠“老師講、學(xué)生聽(tīng)”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性。為此，綜合課程內(nèi)容的理論知識(shí)與實(shí)踐需要，嘗試在教學(xué)中引入工程項(xiàng)目和教學(xué)案例，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)。

一、摩擦學(xué)原理案例教學(xué)的意義

機(jī)械工程學(xué)科是青島理工大學(xué)最早的學(xué)位授權(quán)點(diǎn)之一，機(jī)械與汽車工程學(xué)院擁有機(jī)械工程一級(jí)學(xué)科博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)和機(jī)械工程一級(jí)學(xué)科博士后科研流動(dòng)站，擁有4個(gè)一級(jí)學(xué)科碩士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)。學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)及研究生教育主管部門(mén)重視機(jī)械工程學(xué)位點(diǎn)研究生的教育工作，現(xiàn)已形成了學(xué)士-碩士-博士-博士后完整的多層次人才培養(yǎng)體系，在校博士、碩士研究生400余人。摩擦學(xué)研究所自1989年成立以來(lái)，在摩擦學(xué)領(lǐng)域取得了一些代表性的研究成果，如“熱黏度楔機(jī)理”、“非牛頓潤(rùn)滑理論”、“光干涉彈流潤(rùn)滑實(shí)驗(yàn)臺(tái)”、“高速滾動(dòng)軸承的動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)”等。將這些成果作為教學(xué)案例，既提高了課堂教學(xué)的趣味性，又加深了學(xué)生對(duì)摩擦學(xué)理論的理解。為實(shí)現(xiàn)專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)目標(biāo)，利用中央與地方共建專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)、山東省摩擦學(xué)與先進(jìn)表面工程實(shí)驗(yàn)室重點(diǎn)建設(shè)經(jīng)費(fèi)等,購(gòu)置了先進(jìn)的科研儀器和設(shè)備，如粗糙度輪廓測(cè)量分析儀，多功能摩擦磨損測(cè)試儀，掃描電子顯微鏡，微型面接觸潤(rùn)滑油膜測(cè)量?jī)x等，為研究生實(shí)踐教學(xué)提供了較好的硬件條件，便于案例教學(xué)開(kāi)展。

二、摩擦學(xué)原理教學(xué)案例設(shè)計(jì)

摩擦學(xué)原理課程是研究生專業(yè)學(xué)位課，由于每個(gè)導(dǎo)師的研究?jī)?nèi)容不同，學(xué)生上課階段往往對(duì)課程還沒(méi)有清楚的認(rèn)識(shí)。對(duì)此，在課程進(jìn)行之初，舉例說(shuō)明導(dǎo)師研究方向和工程應(yīng)用背景，以及該研究領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)。既使本組學(xué)生明確了導(dǎo)師的研究領(lǐng)域，又開(kāi)闊了其他研究生的視野，明確了摩擦學(xué)涉及的范圍。案例設(shè)計(jì)1：滑塊軸承最大承載力的參數(shù)化研究。楔形滑塊是幾何形狀最簡(jiǎn)單的流體潤(rùn)滑部件，除單獨(dú)使用外，常作為推力滑動(dòng)軸承的組成元件。當(dāng)滑塊的幾何形狀不太復(fù)雜時(shí)，常常可以得到解析解。另外，對(duì)滑塊問(wèn)題的分析不僅有助于了解潤(rùn)滑的基本特性，也是推力軸承潤(rùn)滑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。理論講解：以無(wú)限長(zhǎng)滑塊為例，說(shuō)明解析法求解Reynolds方程的過(guò)程，求出壓力分布和最大壓力，將壓力積分，求得單位長(zhǎng)度上的承載量[4]。按照無(wú)量綱承載量的表達(dá)式，討論影響最大承載力的因素。分析可得無(wú)量綱載荷的大小取決于收斂比K，從而得到著名的6W曲線，即收斂比K對(duì)無(wú)量綱載荷的影響。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：該曲線在諸多《摩擦學(xué)原理》教材中都有體現(xiàn)，但由于實(shí)驗(yàn)儀器所限，不能進(jìn)行有效的試驗(yàn)驗(yàn)證。經(jīng)過(guò)研究，自制了面接觸油膜測(cè)量試驗(yàn)臺(tái)，可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)之前需先了解面接觸潤(rùn)滑油膜測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)，明確測(cè)量原理，控制溫度和濕度等實(shí)驗(yàn)條件，選擇實(shí)驗(yàn)用油和實(shí)驗(yàn)試塊。實(shí)驗(yàn)步驟：檢查測(cè)量設(shè)備-試樣清洗-玻璃盤(pán)安裝與調(diào)平-試樣安裝與傾角固定-載荷平衡和施加-實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)采集-數(shù)據(jù)處理過(guò)程-實(shí)驗(yàn)臺(tái)整理。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：載荷一定，膜厚隨速度變化；載荷、速度一定，膜厚隨傾角變化。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪出膜厚隨速度和傾角的變化曲線，并根據(jù)無(wú)量綱承載力的定義式得出載荷隨收斂比的變化規(guī)律。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，以驗(yàn)證理論計(jì)算結(jié)果的正確性。案例設(shè)計(jì)2：齒輪箱中潤(rùn)滑油檢測(cè)方法探究。對(duì)于大型機(jī)組或重要機(jī)械系統(tǒng)如高鐵齒輪箱，要求在運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后能準(zhǔn)確而方便地判斷潤(rùn)滑油是否需要更換。為此，設(shè)計(jì)了潤(rùn)滑油檢測(cè)方法的探究教學(xué)案例。教學(xué)方式：自由討論。教學(xué)內(nèi)容：探究合理的檢測(cè)方法。學(xué)生采用頭腦風(fēng)暴法，按照自己的理解，各抒己見(jiàn)，創(chuàng)造性地提出了很多方法，如熒光法、鐵譜法、光學(xué)法、PH值測(cè)定法等。有的學(xué)生提出在放油口安裝磁性元件，以監(jiān)測(cè)鐵屑數(shù)量等。通過(guò)案例引入，活躍了教學(xué)氣氛，學(xué)生在討論中明確了油品檢測(cè)知識(shí)。

三、教學(xué)反饋及效果

與傳統(tǒng)的“滿堂灌”或“老師講、學(xué)生聽(tīng)”的教學(xué)模式相比，案例教學(xué)更加注重研究生探究能力，既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又提高了分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力。設(shè)計(jì)與講課內(nèi)容緊密結(jié)合的案例，是案例教學(xué)的保障。例如，滑塊軸承案例，學(xué)生在理論學(xué)習(xí)之后，通過(guò)自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了理論結(jié)果，完整而又系統(tǒng)地理解了滑塊軸承的最大承載力問(wèn)題。案例要源于工程實(shí)際。教學(xué)實(shí)踐證明，學(xué)生對(duì)來(lái)自生產(chǎn)和生活的案例更容易接受，如磨損檢測(cè)、潤(rùn)滑油更換、自清潔技術(shù)，等等。研究生能透過(guò)表面看到此類研究問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，通過(guò)查找資料、小組討論等解決問(wèn)題。來(lái)自導(dǎo)師研究課題的案例，能拉近學(xué)生與課程的距離，學(xué)生通過(guò)案例學(xué)習(xí)，能清楚課題的摩擦學(xué)本質(zhì)，從而快速融入導(dǎo)師研究團(tuán)隊(duì)，也為其研究做了很好的積累。案例的選擇要與時(shí)俱進(jìn)，選擇與摩擦學(xué)發(fā)展前沿領(lǐng)域和重大裝備相關(guān)的案例，既開(kāi)闊了學(xué)生視野，又給研究生課程注入新鮮血液。比如，在2017年課程教學(xué)中，主講教師結(jié)合9月在北京舉行的世界摩擦學(xué)大會(huì)，給學(xué)生放映了世界摩擦學(xué)大會(huì)的宣傳片，以增加學(xué)生對(duì)摩擦學(xué)的感性認(rèn)識(shí)，明確摩擦學(xué)的歷史、發(fā)展和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]邱選兵，齊美山，魏計(jì)林，等.案例教學(xué)法在工程類創(chuàng)新型研究生實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].大學(xué)教育，2014（12）：135-137.

[2]威廉埃利特.案例學(xué)習(xí)指南：閱讀、分析、討論案例和撰寫(xiě)案例報(bào)告[M].劉剛，錢(qián)成，譯.北京：中國(guó)人民大學(xué)出版社，2009：1.

[3]周仲榮.摩擦學(xué)發(fā)展前沿[M].北京：科學(xué)出版社，2006：139.

[4]溫詩(shī)鑄.摩擦學(xué)原理[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012：79-84.

作者：郭峰 王健 單位：青島理工大學(xué)