基于認(rèn)知行為的教學(xué)案例組織與實(shí)施

楊靜 李言 張文英

摘要：案例式教學(xué)在培養(yǎng)高素質(zhì)工科人才的教育中具有獨(dú)特的效果，教學(xué)過(guò)程也是一個(gè)認(rèn)知過(guò)程，文章以《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》的教學(xué)為例，從認(rèn)知規(guī)律的角度分析了知識(shí)傳授、構(gòu)建以及傳承三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，案例的組織以及實(shí)施策略，有利于提高案例式教學(xué)的質(zhì)量與效果。

關(guān)鍵詞：認(rèn)知規(guī)律;案例式教學(xué);案例組織;案例實(shí)施

中圖分類號(hào)：G642.3? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2019）50-0203-02

《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》是機(jī)械工程專業(yè)的一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它是建立在傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、工程數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)之上的一門(mén)綜合性技術(shù)課程?！稒C(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》的課程內(nèi)容抽象、難度大，教學(xué)中需要突出工程應(yīng)用，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高教學(xué)效果。案例式教學(xué)在培養(yǎng)應(yīng)用型與創(chuàng)新型人才方面有獨(dú)特功能和效果[1]，文獻(xiàn)[2]給出了案例式教學(xué)中案例選擇要求以及教學(xué)中的注意事項(xiàng)。但現(xiàn)有的文獻(xiàn)忽略了教學(xué)中案例的組織與實(shí)施。教學(xué)過(guò)程是一個(gè)特殊的認(rèn)識(shí)過(guò)程[3]，學(xué)生通過(guò)教學(xué)獲取人類長(zhǎng)期積累起來(lái)的科學(xué)文化知識(shí)，進(jìn)而在教師引導(dǎo)下進(jìn)行知識(shí)的構(gòu)建，最后，利用認(rèn)知的恒常性，把握事物的本質(zhì)特征，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的傳承。本文以《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》為例，從認(rèn)知規(guī)律以及認(rèn)知心理出發(fā)，圍繞知識(shí)傳授、構(gòu)建以及傳承三個(gè)教學(xué)階段，分析案例式教學(xué)中案例選擇、組織以及實(shí)施的策略，希望能提高案例式教學(xué)的教學(xué)效果。

一、案例刺激信息接受

認(rèn)知過(guò)程是對(duì)信息進(jìn)行加工處理的過(guò)程，外界信息是決定認(rèn)知的重要因素。教學(xué)就是一種間接信息的傳授，教師通過(guò)語(yǔ)言、文字、符號(hào)等媒介向?qū)W生傳遞信息。學(xué)生接收的信息有各種直接信息以及間接信息，在此基礎(chǔ)上，學(xué)生有選擇性地將信息進(jìn)行存儲(chǔ)。因此，案例式教學(xué)中案例選擇的重點(diǎn)是使學(xué)生在眾多信息中接受教師傳遞的間接信息。

1.類比案例。人類接收信息刺激具有對(duì)比現(xiàn)象，即信息在不同的背景下對(duì)人的刺激程度是不同的。因此，在教學(xué)過(guò)程中可以通過(guò)類比案例傳授信息。機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)中，最重要的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)是信號(hào)的頻譜描述，由于信號(hào)是看不見(jiàn)的，學(xué)生會(huì)感覺(jué)抽象，不好理解?？梢酝ㄟ^(guò)一個(gè)類比案例——“水的描述”來(lái)引入信號(hào)頻譜。水可以描述為由H2O分子組成，水的形態(tài)可描述為無(wú)色、無(wú)味的液體等，表達(dá)的都是水。相類比，信號(hào)的時(shí)域是描述信號(hào)隨時(shí)間的變化，而信號(hào)頻域則描述信號(hào)頻率結(jié)構(gòu)，這是從兩個(gè)不同角度來(lái)看信號(hào)。

2.興趣案例。人類感知信息受主觀心理因素的影響，人們往往會(huì)把不感興趣的事物排除到認(rèn)知的背景上去，而集中注意力于感興趣的事物。因此，興趣的案例往往會(huì)成為學(xué)生知覺(jué)的對(duì)象與注意的中心。機(jī)械工程測(cè)試課程中，引入倒車(chē)?yán)走_(dá)的實(shí)例來(lái)講解超聲波傳感器。利用生活中的案例可以提高學(xué)生的興趣。

3.案例實(shí)施應(yīng)避免感知適應(yīng)。當(dāng)一種強(qiáng)度不變的刺激持續(xù)作用于感覺(jué)器時(shí)，傳入神經(jīng)纖維的沖動(dòng)頻率逐漸下降，引起的感覺(jué)逐漸減弱或消失，稱為感知的適應(yīng)性。在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)該采用靈活多樣的案例實(shí)施策略，避免由于感知適應(yīng)性導(dǎo)致案例的刺激作用減弱。在案例式教學(xué)中可以采用的方法有分析式教學(xué)與辯論式教學(xué)。分析式案例教學(xué)，是教師直接對(duì)案例的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解;辯論式案例教學(xué)則是教師提出案例后，學(xué)生針對(duì)同一案例進(jìn)行討論和分析，最后教師對(duì)學(xué)生的討論進(jìn)行評(píng)價(jià)。

二、案例引導(dǎo)知識(shí)構(gòu)建

教學(xué)過(guò)程中，教師首先傳遞知識(shí)信息，在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建自己知識(shí)體系，包括對(duì)新舊知識(shí)加以比較、歸類，使新知識(shí)融入舊知識(shí)之中，使之具體化和系統(tǒng)化，從而深刻地理解并牢固地掌握新知識(shí)，這個(gè)過(guò)程稱為知識(shí)構(gòu)建，在此過(guò)程，案例的組織與實(shí)施應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)。

1.案例的選擇應(yīng)該具有綜合性，能夠融合多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，輔助學(xué)生進(jìn)行知識(shí)構(gòu)建。

2.案例的實(shí)施采用引導(dǎo)式教學(xué)，如下圖，在引入案例基礎(chǔ)上，利用方法論中的辯證思維、抓主要矛盾以及逆向思維等方法引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題，最后，歸納、總結(jié)。

以《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》課程中的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析為例，在講完信號(hào)頻譜之后，接下來(lái)講解系統(tǒng)的頻率響應(yīng)，可以引入以下的案例與組織方式來(lái)實(shí)施教學(xué)。

綜合性案例1與實(shí)施：人騎自行車(chē)經(jīng)過(guò)同一段凹凸不平的道路，騎車(chē)速度不同，人感受的振動(dòng)不同，為什么？首先，引導(dǎo)學(xué)生抓住這個(gè)案例的關(guān)鍵問(wèn)題，是一個(gè)輸入與輸出響應(yīng)問(wèn)題，路面凹凸不平是輸入信號(hào)，人的振動(dòng)是輸出信號(hào)。這個(gè)案例包含測(cè)試技術(shù)課程的兩個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn)。（1）信號(hào)傅里葉變換的性質(zhì)：時(shí)間尺度改變對(duì)信號(hào)頻譜的影響;同一段路面，車(chē)速不同，即時(shí)間尺度不同;（2）裝置的頻率響應(yīng)特性：系統(tǒng)對(duì)不同頻率信號(hào)的響應(yīng)。這個(gè)案例將信號(hào)與裝置作為一個(gè)完整的體系進(jìn)行講解。

綜合性案例2與實(shí)施：凸輪的輪廓尺寸檢測(cè)。該案例涉及多種位移傳感器的選擇問(wèn)題。首先，抓住案例的問(wèn)題關(guān)鍵：是一個(gè)位移測(cè)量問(wèn)題。在《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》課程中，講了變極距的電容式傳感器、電渦流傳感器以及差動(dòng)變壓器式位移傳感器都可用于位移測(cè)量，綜合該案例的特點(diǎn)：凸輪采用磨削加工，精度為微米級(jí)，要求采用高精度傳感器;磨削加工誤差小，可以采用小量程的傳感器;根據(jù)檢測(cè)方案，對(duì)檢測(cè)的快速性沒(méi)有要求。同時(shí)，考慮凸輪加工表面的油污影響，以及成本問(wèn)題，本案例可以選擇差動(dòng)變壓器式傳感器，精度高和可靠性好，成本相對(duì)低，盡管為接觸式測(cè)量，但在本案例要求中非在線低速測(cè)量可以滿足要求。

三、案例實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳承

“知識(shí)傳承”是由教師負(fù)責(zé)場(chǎng)景設(shè)計(jì)，學(xué)生通過(guò)類比分析問(wèn)題，將已學(xué)知識(shí)應(yīng)用到相似場(chǎng)景，是一個(gè)由此及彼的知識(shí)應(yīng)用過(guò)程，也是教學(xué)的目的。這個(gè)過(guò)程中，采用課后分組討論與課中分享、評(píng)價(jià)相結(jié)合的教學(xué)策略。將學(xué)生分組，教師給每組學(xué)生分配不同的案例，課后學(xué)生針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，并通過(guò)PPT的形式給出解決問(wèn)題的方案;課中由小組代表進(jìn)行方案分享講解，最后由教師以及其他學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。PPT分享可以鍛煉學(xué)生的總結(jié)、歸納以及表達(dá)能力，組間學(xué)生的評(píng)價(jià)可以引導(dǎo)學(xué)生采用逆向思維進(jìn)行辯論。根據(jù)心理學(xué)的格式塔理論（Gestalt theory），教師在進(jìn)行課后案例設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該盡量考慮與課堂案例的相似性、閉合性以及連續(xù)性，測(cè)試技術(shù)中，在講解完傳感器一章后，要求學(xué)生按課堂中“凸輪檢測(cè)案例”分析以下綜合案例：（1）數(shù)控機(jī)床刀具進(jìn)給位移的檢測(cè);（2）以塔式起重機(jī)為例分析起重機(jī)械起重量檢測(cè)方法。上述案例都具有一定的綜合性，與課堂案例具有相似性，學(xué)生可以延續(xù)課堂傳授的方法來(lái)分析問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)傳承。

四、總結(jié)

外在信息是決定認(rèn)知的第一要素，案例的選擇要能刺激學(xué)生對(duì)信息的接收，案例實(shí)施中可以采取辯論式或討論式多種教學(xué)策略，避免感知的適應(yīng)性;信息處理是決定認(rèn)知的第二要素，在教學(xué)中即為知識(shí)構(gòu)建過(guò)程。通過(guò)綜合性案例的分析，采用辯證思維以及逆向思維等方法引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識(shí)體系;知識(shí)傳承是教學(xué)的目的，案例設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮相似性、封閉性與連續(xù)性。本文以《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》課程為例，從認(rèn)知規(guī)律角度分析了教學(xué)三個(gè)階段中，案例式教學(xué)的組織與實(shí)施策略，有利于提高測(cè)試技術(shù)案例式教學(xué)的教學(xué)效果與質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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