探究式案例教學法在工科專業課程中的實踐與思考

摘要：針對當前高等工程教育的發展趨勢及對教育教學法改革的迫切需求，在水工專業的專業課程——水工建筑物教學中引入案例教學法，對案例教學法所涉及的案例題材、課堂設計、組織實施等教學環節進行了實踐，對教學效果及教學實施中的問題進行了評價和分析，以期為新形勢下相關專業如何提高本科教學質量和教學方法的改革提供有益的參考。

關鍵詞：案例教學法；水工建筑物課程；教學方法；實踐

作者簡介：李曉慶（1976-），男，山東濟寧人，新疆農業大學水利與土木工程學院，講師；高強（1979-），男，新疆烏魯木齊人，新疆農業大學水利與土木工程學院，講師。（新疆 烏魯木齊 830052）

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）29-0054-02

動手能力差、創新能力低、工程素養不高是社會對我國當前工科學生培養詬病的主要方面。[1]為扭轉此種情況，一場貫穿宏觀、微觀教育要素的工程教育改革正在展開。宏觀層面，“大工程觀”的教育理念已經得到工程教育界的廣泛關注、認可并付諸于實踐；微觀層面，教育部實施的“本科教學工程”、“卓越工程師計劃”為當前我國各高校教學工作及改革明確了主要抓手。其中，教育教學法在人才培養中一直扮演著不可替代的重要作用，教學方法和手段直接影響著學生的能力和素質，但針對應用型本科人才培養的教學法研究及實踐尚處于嘗試起步階段。[2]鑒于此，課題組以水工專業的核心專業課程——水工建筑物為試點，引入案例教學法，以探究工程現象背后原因（機理）的學習模式，融合方法論的教學，使學生掌握適于本專業問題的具體分析方法、研究方法，從而提升解決實際工程問題的能力。

一、水工建筑物課程案例教學法的設計與實施

1.水工建筑物課程特點

水工建筑物是水利類專業的骨干專業課程，具有綜合性強、涉及知識面廣、實踐性強的特點。該課程是學生前期所學高等數學、結構力學、材料力學、建筑材料、水力學、水文地質與工程地質、水文水利計算、土力學、水利經濟等諸多課程在實際工程中的綜合應用，對專業教學計劃的課程設置，具有宏觀控制性的影響。

受客觀因素制約，一方面學生對水利工程了解甚少，主觀的感性認識缺乏；另一方面，實際工程問題往往較為復雜，綜合性很強。因此，教師教好和學生學好此門課程并非易事。傳統的單向灌輸“填鴨”教學方法敘述性內容偏多，基礎理論的講解單一、問題簡單化、理想化，缺乏工程實踐的具體化過程，學生解決生產實際問題基本能力的培養及提升大打折扣。

案例教學法在提高學生分析能力方面的優勢突出，有利于找到理論與實踐的最佳結合，這與水工建筑物的課程特點及課程教學目標是相一致的。[3]因此，課程組將案例教學法引入水工建筑物課程的教學中，進行教學方法的探索與實踐。

2.學生特點分析

課堂教學的受眾是學生，而案例教學法主要功能就是調整學生被動學習向主動學習的轉變，學生轉換角色，成為教學的主角。學生的特點直接決定了實施案例教學法教學效果的成功與否，因此，課題組首先對學生的基本面情況進行了調查分析。調查樣本為大三年級的兩個班級，人數共計145人。學習類型調查結果顯示（見圖1）：自主學習的學生比重偏低，僅16.55%；驅動型學習的學生比重增加，為48.97%。學生學習主動性差是當前高校教師所面臨的不利教學因素，地方一般院校尤為突出。對現有教學模式滿意度的調查，僅自主學習學生的不滿意比例略大于滿意（含非常滿意）的比例（8.28%：7.59%），其余學習類型的學生則相反。整體上滿意（含非常滿意）的學生比例為59.31%，而不滿意和說不清的學生比例達40.69%。該結果與其他院校的相關調查結果是一致的。[4]

通過問卷調查，并綜合老師的訪談，學生基本面的情況如下：等、靠思想嚴重，學習主動性不強；學生尚未養成主動查閱文獻、動手試驗的學習習慣，書面與口述表達能力弱；學生精力旺盛，表現欲望很強烈，但多數學生上講臺講述依然有心理障礙。基于學生基本面情況，課題組進行了案例教學法的設計。

3.案例教學法的教學目標

加大啟發式和引導式教學力度，激發學生的學習興趣，促進灌輸填壓式被動學習向“以教促學、以教助學”的自主型學習方式的轉變；透過實際問題加深對水工建筑物所涉及的基本概念、基本理論的理解；掌握分析問題的思路，在復雜的實際工程中能夠抓住問題主要矛盾；掌握書面表達的手段和基本方法。

4.案例教學法的設計原則[2]

（1）案例題材的選擇。學生的案例教學態度主要受到案例題材偏好因素的直接影響。[5]考慮到學生學習主動性不強的實際，確定案例題材的選擇以調動學生的興趣為首要原則，案例題材應采用學生周邊較熟悉的題材，學生初次接觸題材有“知道一些，可以先說一些，但又不能完全說清楚”感覺，即以探究現象背后的原因（機理）的學習模式進行。

（2）方法論的引入。劉道玉教授在談及大學本科課程體系的改革中著重強調了科學方法論的重要性，對于“三層樓”（基礎課、專業基礎課和專業課）的課程體系，方法論是融合在各門功課中的，但隨著知識分割過細、缺乏聯系致使有關方法論的教學弱化。[6]因此，本次案例教學的實踐要求學生掌握與本專業適宜的科學方法，如物理模型法、類比法、觀察描述法和演繹法等具體研究方法。

（3）案例教學實施的方式。引入競爭機制，激發學生的表現欲望，以班級或小組的榮譽感來激發學生的投入。

（4）教師的引導。針對有些學生雖有上講臺講述的欲望，但缺乏勇氣的情況，對學生提出的案例分析不加限制，先不予評價，鼓勵學生暢所欲言。同時，為避免學生跑題無收獲，應進行前期適時的鋪墊工作。

5.案例教學法的案例目錄及教學模式

（1）案例目錄。1）混凝土剛性結構分縫問題——混凝土地坪的裂縫成因分析與解決措施。2）混凝土凍融破壞機理問題——道路旁路沿石凍融破壞成因分析與解決措施。3）水流消能問題——校園灌溉渠道堰后沖刷破壞成因分析及計算復核。

（2）教學模式。根據水工建筑物的教學大綱及教材內容，結合案例教學的基本原理和方法，提出了貫穿案例準備、教學實施及教學評價過程的教學模式（圖2），明確了教學各環節中教師和學生的參與方式和承擔的任務。[7]

6.教學實施過程

根據引入競爭的原則，參與本次案例教學法實踐是兩個平行班級，每個班級設三個小組，每個小組由10個學生（隨機）組成，分配一個案例，形成兩個班級的對比競爭。本次案例教學的實施過程基本上如圖2所示。實施階段原計劃分配給學生的時間是2周，用以完成案例分析、查閱資料、小組討論及形成成果的任務。實施中，由于學生初次提交的成果不理想，主要表現在兩個方面：1）成果的表達方法、表達方式過于簡單；2）成因分析為各種因素之堆積，未進行結合實際的分析，經不起推敲。因此，通過教師引導，學生重新進行案例分析。如此，進行了兩次的反復。課堂布置與引導課時為8小時，學生共花費6周時間。

二、案例教學法的教學效果分析

此次教學方法的實踐，其教學效果從以下兩個方面進行分析。

1.學生階段性成果

從案例教學法實施的過程來看，學生是積極參與的，很感興趣，主動地去查閱了相關資料，請教了相關的教師，為之付出了努力。學生對混凝土地坪的每個單塊板（共99塊板）裂縫都進行了細致觀測，并繪制了CAD圖，學習主動性明顯被調動起來。

2.試卷考核成績分析

對于參與案例教學法實踐的兩個班級，在期末考試中設置了兩個與案例相關的論述題，以檢驗學生對案例所涉及工程問題的理解程度。試驗組與對照組學生成績分析情況見表1。

注：試驗組：參加相對應案例的學生。對照組：去除參加三個案例的剩余學生。表中成績值由原始數據進行了百分制的轉化。

從學生的平均得分數據上看，試驗組與對照組整體上的差異不顯著，案例2中試驗組的平均得分要比對照組高些。對案例1的數據做了如下處理：在試驗組的成績中去除1個最低得分，余下數據試驗組的平均得分為57.78分（班級甲）、58.89分（班級乙），增加較多。可見，試驗組樣本偏少，單個樣本對其平均值影響較大，這個影響直接反應在標準差上，試驗組標準差均大于對照組。通過對高分學生個數的統計結果看，試驗組的高分率均大于對照組，說明通過案例教學過程，個別學生實現了明確概念，對理論深刻認識的過程。對獲得高分學生的卷面分析也可以清晰看出，試驗組的學生對問題分析的深度和廣度明顯要好于對照組，問題論述的層次性更好。

三、案例教學法實踐中的問題分析

課題組針對本次案例教學法實踐中出現的問題進行了總結分析，以期對今后的教學方法改革和實踐提供參考與借鑒。

第一，學生出彩的地方主要集中在現象的描述上，在現象的分類、問題的實質、理論論證等方面明顯偏弱，具體分析能力不足。課題組認為其根源是學生對基本概念的理解不到位，缺乏解決問題的手段和研究方法，此方面的訓練較少所致。應該在更多的專業課程中引入方法論的教學內容，搭建理論—實踐—理論的橋梁。

第二，案例教學法的實施，案例題材及任務的設定至關重要。本次實踐中案例1和案例2的工程現象及問題呈現較為具體，學生鍛煉的效果較好。

第三，學生積極參與的原因，一方面是興趣使然，另一方面是希望獲得認可的心理，如好的評語。此次實踐中雖然考慮到平時成績這個因素，但實際操作中教師常常沒對學生強調平時成績的重要性，并在平時的學習中適時給予肯定，出現了個別學生馬虎應付學習的現象。

第四，此次教學方法的改變對學習類型為主動學習和跟隨性學習的學生影響較大，對驅動型學習及不學習的學生影響甚微。他們僅僅是被初期的新鮮感所吸引，缺乏繼續投入的動力，因此，學習態度的轉變至關重要，非一門課程改革能扭轉，必須下力氣狠抓學生的學風建設。

第五，通過本次教學實踐，認為案例教學法的有效實施還是有一定難度的。一是案例教學法對教師的綜合素質要求較高，而當前教師的培養模式顯然不能滿足這個新要求；二是案例教學需占用較多課時，這與當前專業課課時壓縮，有限課時完成教學任務的教學要求相矛盾，需要在專業培養計劃上進行宏觀調整。

四、結語

目前，全球性的工程教育改革正在蓬勃開展，我國的工程教育也在總結自己的經驗教訓和吸取他國成功經驗的基礎上不斷前進。[8]教學方法和手段的改革將影響學生的能力和素質，應作為首要改革任務。雖然在水工建筑物課程教學中運用案例教學法還處于探索的初級階段，諸如教學模式、案例制作、學時分配、與實踐性教學的關系等問題還亟待解決和細化，但可以明確，案例教學法以其科學的理念、豐富的內容、靈活的形式以及獨特的教學效果與水工建筑物課程的教學目標是契合的，為其教學開辟了廣闊的空間。就當前應用型人才培養的困境，進行教學方法的改進與改革是迫切而必要的。

參考文獻：

[1]黃大乾，曹廣祥.應用型人才培養與實踐教學體系改革[J].高等農業教育，2012，（11）：58-61.

[2]陳嘯，劉楊.國際應用型本科教育教學法研究的啟示[J].中國大學教學，2012，（4）：92-95.

[3]蕭毅鴻，周獻中，凌海風，等.案例教學：一種有效的教師教育方法[J].教育理論與實踐，2012，（32）：35-37.

[4]張志宇，郝娜，侯國恩，等.《水工建筑物》課程教學現狀調查分析與改革對策[J].河北農業大學學報（農林教育版），2012，（2）：125-128，138.

[5]郭俊輝，曹旭華，王富忠.案例教學效果的最優模型探索[J].高等工程教育研究，2010，（3）：140-144.

[6]劉道玉.論大學本科課程體系的改革[J].高教探索，2009，（1）：5-9.

[7]馮永忠，韓新輝，任廣鑫，等.案例教學方法在農業資源與區劃課程教學中的應用[J].安徽農業科學，2012，（21）：11133-11134.

[8]傅水根.我國高等工程實踐教學的歷史回顧與展望[J].實驗技術與管理，2011，28（2）：1-4.

（責任編輯：王意琴）