案例教學(xué)在MATLAB與仿真技術(shù)課程中的應(yīng)用探討

趙蘭英，薛冬娟，于靖博，宋若冰，董麗娜

（大連海洋大學(xué)，遼寧大連116023）

案例教學(xué)在MATLAB與仿真技術(shù)課程中的應(yīng)用探討

趙蘭英，薛冬娟，于靖博，宋若冰，董麗娜

（大連海洋大學(xué)，遼寧大連116023）

案例教學(xué)法是一種學(xué)科間可移植的教學(xué)方法，在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力上展現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。闡述了在MATLAB與仿真技術(shù)課程中應(yīng)用案例教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)及案例教學(xué)的特點(diǎn)，探討了在MATLAB與仿真技術(shù)課程中應(yīng)用案例教學(xué)需注意的問(wèn)題，以及案例選取、設(shè)計(jì)和實(shí)施中遵循的原則。

系統(tǒng)仿真技術(shù)課程；案例教學(xué)；應(yīng)用探討

案例教學(xué)是以學(xué)生為中心，以案例為基本教學(xué)內(nèi)容，以師生互動(dòng)為基礎(chǔ)，通過(guò)呈現(xiàn)案例情境，將理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，從而掌握理論、形成觀點(diǎn)、提高能力的一種開(kāi)放、啟發(fā)式教學(xué)方式。其本質(zhì)是理論與實(shí)踐相結(jié)合的互動(dòng)教學(xué)模式，代表未來(lái)教育方向的成功教育模式[1-2]。綜合考慮教育部關(guān)于專業(yè)學(xué)位研究生的培養(yǎng)模式改革與課程特點(diǎn)，本文初步探討案例教學(xué)在MATLAB與仿真技術(shù)課程中的應(yīng)用。

1案例教學(xué)的特點(diǎn)

案例教學(xué)具有如下特點(diǎn)：

（1）案例教學(xué)以案例為線索，以師生互動(dòng)為基礎(chǔ)；案例教學(xué)始終圍繞著案例進(jìn)行，學(xué)生和老師課前為案例作準(zhǔn)備，在案例及問(wèn)題中討論，通過(guò)案例獲得認(rèn)識(shí)，與此同時(shí)進(jìn)行學(xué)生全方位多層次的互動(dòng)，學(xué)生通過(guò)互動(dòng)最終構(gòu)建自己的知識(shí)框架和方案[3]。

（2）案例教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生能力提高綜合素質(zhì)為目標(biāo)；案例教學(xué)主要培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，進(jìn)而提高他們的素質(zhì)，目標(biāo)是激發(fā)學(xué)生潛力，培養(yǎng)學(xué)生具備有利于完成目前學(xué)習(xí)任務(wù)以及今后更多問(wèn)題所需的能力，使學(xué)生在解決問(wèn)題過(guò)程中所檢驗(yàn)的一系列原理、方法及所形成的解決問(wèn)題的思路能夠遷移到今后的問(wèn)題解決活動(dòng)中去。

（3）案例教學(xué)可實(shí)現(xiàn)對(duì)多種教學(xué)組織形式和教學(xué)媒體整體優(yōu)化；案例教學(xué)前，學(xué)生需要對(duì)案例進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，形成自我對(duì)案例的認(rèn)知；小組討論階段，各小組闡述各自觀點(diǎn)，比較分析，學(xué)生向同學(xué)學(xué)習(xí)、不斷修正自己的認(rèn)識(shí)；課堂討論階段，教師可靈活運(yùn)用多種教學(xué)媒體進(jìn)行啟發(fā)和引導(dǎo)。

（4）案例解決方案的多元化與綜合評(píng)價(jià)；案例歸納沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)答案，討論結(jié)果可能會(huì)有若干個(gè)可行的方案，教師評(píng)價(jià)側(cè)重學(xué)生對(duì)問(wèn)題的獨(dú)創(chuàng)性。

2在MATLAB與仿真技術(shù)課程中應(yīng)用案例教學(xué)的意義

我國(guó)教育部文件“教研[2015]1號(hào)”文件《教育部關(guān)于加強(qiáng)專業(yè)學(xué)位研究生案例教學(xué)和聯(lián)合培養(yǎng)基地建設(shè)的意見(jiàn)》指出，為深化專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)模式改革，提高培養(yǎng)質(zhì)量，要求充分認(rèn)識(shí)加強(qiáng)案例教學(xué)的重要意義，加強(qiáng)案例教學(xué)，改革教學(xué)模式，案例教學(xué)和基地建設(shè)情況將作為專業(yè)學(xué)位授權(quán)點(diǎn)合格評(píng)估的重要內(nèi)容，案例教學(xué)和基地建設(shè)工作也將接受各省級(jí)教育部門和教指委的針對(duì)性督促檢查。意見(jiàn)的提出，為案例教學(xué)法在專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)工作中的推廣實(shí)施提供了政策引導(dǎo)和支持。根據(jù)我校農(nóng)業(yè)機(jī)械化專業(yè)學(xué)位碩士研究生的培養(yǎng)方案，專業(yè)實(shí)踐能力是培養(yǎng)專業(yè)學(xué)位碩士研究生的重點(diǎn)工作，必須設(shè)立專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，專業(yè)學(xué)位碩士研究生在學(xué)期間，必須保證不少于一年的專業(yè)實(shí)踐，在相關(guān)專業(yè)課程中加強(qiáng)案例教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，理論聯(lián)系實(shí)踐，是強(qiáng)化專業(yè)學(xué)位研究生實(shí)踐能力培養(yǎng)，推進(jìn)教學(xué)改革，促進(jìn)教學(xué)與實(shí)踐有機(jī)融合的重要途徑，是推動(dòng)專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)模式改革的重要手段，有助于師生綜合素質(zhì)的提高。

MATLAB與仿真技術(shù)是為我校農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的碩士研究生開(kāi)設(shè)的專業(yè)選修課，該課程旨在培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用系統(tǒng)仿真技術(shù)分析和解決專業(yè)問(wèn)題的能力，以及應(yīng)用MATLAB軟件對(duì)漁業(yè)工程實(shí)例進(jìn)行仿真分析的能力。16課時(shí)的理論教學(xué)過(guò)程中，重點(diǎn)講授系統(tǒng)仿真的基本概念、基本理論、仿真模型及其理論求解方法。其中，8課時(shí)實(shí)驗(yàn)安排，主要訓(xùn)練學(xué)生掌握MATLAB軟件的使用，系統(tǒng)仿真模型的建立與求解方法；教學(xué)過(guò)程中，實(shí)例教學(xué)選取通用的機(jī)械、控制和電氣領(lǐng)域的典型實(shí)例。課堂教學(xué)以教師講授為主，通過(guò)實(shí)例的演練使學(xué)生掌握所學(xué)內(nèi)容。教學(xué)過(guò)程中學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)新性欠佳，典型實(shí)例的求解束縛了學(xué)生的獨(dú)立思考能力，實(shí)施案例教學(xué)模式，可通過(guò)學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中的主動(dòng)參與和互動(dòng)，培養(yǎng)其合作意識(shí)，提高其獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力[4-7]；同時(shí)案例教學(xué)對(duì)教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)、專業(yè)實(shí)踐水平和教學(xué)組織能力提出了更高的要求，在與學(xué)生的相互交流中，激發(fā)新的觀點(diǎn)、新方法，拓展思維視角從而提高教師的教學(xué)水平[8-9]。

3在MATLAB與仿真技術(shù)課程中的案例教學(xué)模式探討

3.1 處理好案例教學(xué)與非案例教學(xué)的關(guān)系

案例教學(xué)法首先要考慮案例教學(xué)與非案例教學(xué)的關(guān)系[9]，案例教學(xué)的前提，需要學(xué)生儲(chǔ)備一定的扎實(shí)專業(yè)理論知識(shí)，傳統(tǒng)課堂講授即非案例教學(xué)使學(xué)生掌握專業(yè)理論知識(shí)，案例教學(xué)則注重培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，在教學(xué)過(guò)程中既不否定傳統(tǒng)教學(xué)方法的作用，也不夸大案例教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，做到實(shí)事求是，因課施教，因材施法，使兩種教學(xué)方法綜合發(fā)揮作用。MATLAB于仿真技術(shù)課程側(cè)重對(duì)學(xué)生解決機(jī)械領(lǐng)域工程實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)，系統(tǒng)建模的基本原理和方法、連續(xù)系統(tǒng)與離散系統(tǒng)的基本模型及其通用仿真方法、控制系統(tǒng)仿真基礎(chǔ)等內(nèi)容適合傳統(tǒng)方法講授，應(yīng)用MATLAB仿真模塊解決系統(tǒng)仿真中的實(shí)際問(wèn)題適合案例教學(xué)模式，通過(guò)案例使學(xué)生掌握系統(tǒng)仿真方法在解決機(jī)械工程領(lǐng)域的實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用。

3.2 案例教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施

3.2.1 依據(jù)教學(xué)目標(biāo)，精選案例

綜合考慮農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域?qū)I(yè)碩士的培養(yǎng)目標(biāo)和MATLAB與仿真技術(shù)課程的教學(xué)目標(biāo)，所選案例既要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，又要深化課程所學(xué)內(nèi)容；首先進(jìn)行充分的企業(yè)調(diào)研，針對(duì)海產(chǎn)品養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)化發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展的需求，調(diào)查生態(tài)采捕裝備、海產(chǎn)品加工裝備等漁業(yè)裝備的推廣應(yīng)用現(xiàn)狀，從實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)案例，描述案例。通過(guò)對(duì)案例的分析和討論，來(lái)提升學(xué)生分析和解決專業(yè)實(shí)際問(wèn)題的能力。相應(yīng)的，所選案例區(qū)別于實(shí)例，選取的案例能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生討論興趣且案例必須矛盾重重，案例中問(wèn)題的處理面臨著著突出的兩難處境，采用不同的方案，結(jié)果是未知的。

3.2.2 教學(xué)案例設(shè)計(jì)

案例教學(xué)設(shè)計(jì)要求教師具備較強(qiáng)的案例組織能力，在課堂討論之前，需做大量的精心準(zhǔn)備，組織多名專業(yè)教師充分了解案例信息，在明確案例要達(dá)到的教學(xué)目的前提下，共同開(kāi)展課程設(shè)計(jì)。首先要設(shè)計(jì)好思考題，針對(duì)案例中的關(guān)鍵性問(wèn)題分析其多種解決方案，從選課學(xué)生的已有技能和背景中思考學(xué)生可能的方案，對(duì)于復(fù)雜的問(wèn)題準(zhǔn)備引導(dǎo)方式，簡(jiǎn)單問(wèn)題督促學(xué)生提出多種方案，對(duì)如何組織教學(xué)提出設(shè)想；其次需選擇適合案例的討論方法，結(jié)合學(xué)生現(xiàn)狀設(shè)計(jì)好案例教學(xué)工具，確定合適的教學(xué)組織形式，如采用分組討論，之后總結(jié)觀點(diǎn)組間討論，同時(shí)利用多媒體教學(xué)手段展示案例視頻資料和仿真案例。討論過(guò)程中教師加以指導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生更多的解決方案。比如，對(duì)于同一工程實(shí)際問(wèn)題，依據(jù)不同的研究目的，根據(jù)不同的簡(jiǎn)化方案有不同的物理模型，可以應(yīng)用不同的數(shù)學(xué)模型描述該物理模型，MATLB中數(shù)學(xué)模型的建模方案有多種，模型的求解方法亦可選擇，因此產(chǎn)生多種解決方案。

3.2.3 案例教學(xué)的實(shí)施

為保證案例教學(xué)的順利實(shí)施，課前應(yīng)讓學(xué)生熟悉案例涉及的理論體系，掌握新理論和新方法在本專業(yè)及相關(guān)行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景，教師在教學(xué)前也搜集一部分相關(guān)文獻(xiàn)資料下發(fā)給學(xué)生，同時(shí)要求學(xué)生自己收集部分資料以便于理解案例的背景，從而使學(xué)生盡快融入案例的情境，將自己置身于案例中解決問(wèn)題者這一角色中，進(jìn)而思考案例中的問(wèn)題，分析解決的方案和對(duì)策。

4結(jié)束語(yǔ)

MATLAB與仿真技術(shù)課程為工科專業(yè)技術(shù)課，與案例教學(xué)法應(yīng)用較成熟的商學(xué)、法學(xué)和管理學(xué)相比，在MATLAB與仿真技術(shù)課程中應(yīng)用案例教學(xué)法，目前還處于試驗(yàn)、探索階段，不能盲目照搬套用。以教育部意見(jiàn)為指導(dǎo)，本文從我校農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的碩士研究生培養(yǎng)方案出發(fā)，對(duì)案例教學(xué)法在MATLAB與仿真技術(shù)課程中的應(yīng)用進(jìn)行了探討分析，對(duì)案例教學(xué)與非案例教學(xué)的關(guān)系、案例教學(xué)的設(shè)計(jì)和實(shí)施進(jìn)行了討論。

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The Discusses of App lication Case Teaching in MATLAB Simulation Technology Course

ZHAO Lan-ying，XUE Dong-juan，YU Jing-bo，SONG Ruo-bing，DONG Li-na
（Dalian Ocean University，Dalian Liaoning 116023，China）

Case teaching is a kind of portable between disciplines teaching method，shows unique advantages in cultivating students’practice ability.At first，starting point and the characteristics of case teaching application in the MATLAB and the simulation technology course were discussed in this paper，analyzed the application in MATLAB and the simulation technology course problems that should pay attention to case teaching，and case selection，principles of design and implementation.

system simulation technology course；case teaching；discussion on application

G642

B

1672-545X（2016）12-0227-03

2016-09-08

大連海洋大學(xué)研究生優(yōu)秀教學(xué)案例建設(shè)項(xiàng)目支持（編號(hào)：dhdy2050903）；大連海洋大學(xué)課程群建設(shè)項(xiàng)目（編號(hào)：KC2014KQ12）

趙蘭英（1980-），女，內(nèi)蒙古赤峰人，工學(xué)博士，副教授，研究方向：車輛-路面系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究。