案例教學法在渥太華大學工程類大班教學中的應用與啟示

王青峰

摘 要 渥太華大學的工程設計課程采用了案例教學法來授課，以便在大班教學過程中激勵學生的主動學習。這種交互式的教學模式不僅給學生提供了清晰的課程內容架構，而且還借助小組討論的活動形式給學生提供了相互交流和深入學習的機會。因此，案例教學法非常有利于提升大班教學的學習成績，鍛煉學生的判斷性思維，相關案例的討論還能培養學生的學習能力和溝通技巧。同時，案例教學方式還有助于授課老師及時獲得相關教學方面的信息反饋。

關鍵詞 案例教學法 大班教學 形成性評價 工程專業 主動學習

中圖分類號：G424?????????????????????????????????????文獻標識碼：A ???DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.07.052

Application?and?Enlightenment?of?Case?Teaching?Method

in?Engineering?Large?Class?Teaching?of?Ottawa?University

WANG?Qingfeng

（Department?of?Materials?Science?and?Technology，?Luoyang?Institute?of?Science?and?Technology，?Luoyang，?Henan?471023）

Abstract To?improve?the?active?learning?behaviors?of?the?students?in?the?large?class?of?Engineering?in?the?University?of?Ottawa，?case?teaching?method?is?applied?as?the?teaching?approach?for?the?course?of?engineering?design.?This?kind?of?interactive?lecture?model?not?only?provides?a?clear?structure?to?students，?but?also?gives?the?opportunities?for?the?students?to?engage?with?others?as?well?as?the?learning?material?during?the?small-group?activities.?Therefore，?case?method?can?enhance?the?learning?outcomes?and?the?critical?thinking?skills?for?the?students?in?the?large?class，?and?the?case?discussion?activities?can?facilitate?the?learner?empowerment?and?communication?skills.?At?the?same?time，?case?teaching?method?can?provide?the?rapid?feedback?for?the?instructor.

Keywords case?teaching?method;?large?class?teaching;?formative?assessments;?engineering;?active?learning

0?引言

眾所周知，本科教育是高等教育人才培養的基礎，加快振興本科教育，構建高水平人才培養體系是我國當前各個高校開展相關教學改革活動的重要任務。[1]與此同時，在全球新一輪的科技革命和數字化工業轉型升級的浪潮下，如何打造國內具有國際競爭力的制造業，提升我國的綜合國力、保障國家安全、建設世界級工業強國已經成為我國實現《中國制造2025》宏偉目標的關鍵與核心。在此背景下，如何培養出滿足社會需求的具備創新思維和創新能力的工程類專業人才不僅對我國工程類高等教育提出了前所未有的巨大挑戰，同樣也是促進我國工程類高等教育快速發展的難得機遇。然而，我國目前的工程類專業人才培養還存在著與企業實際需求相脫節的現象，同時，高校與生產企業之間的產教融合也不夠深入，因此，導致了本科畢業學生的工程教育實踐環節比較薄弱，學生的創新和應用能力不高。為了扭轉以上劣勢，我國的高等院校都加大了工程類課程教學改革的力度，希望能以此夯實我國工程類人才隊伍的素質基礎，補齊人才發展與需求間的短板，從而在根本上解決當前制造業人才結構性過剩與短缺并存的現象。

當前，我國的相關高校已經開展了一系列的工程類課程教學的改革工作。例如，有研究采用了學習成果作為預設評估標準來反思教學活動的成果導向教育（OBE），[2]也有從工程實訓方面來強化理論聯系實際的虛擬仿真教學改革，[3]還有從教學課程模塊來重構課程實驗以及工程實訓，以此達到創新教學體系和提升學生理論應用的目的。[4]另外，有研究從教學內容、教學方法和考核模塊入手，通過培養學生的自主學習能力來進行相關課程的教學改革。[5]然而，在上述課程教學改革的具體實施與應用的過程中，相關改革都不可避免的遇到一個共性的問題——即學生人數超過30的大班教學。由于受學生的入學率、課程的設置與安排、教學資源管理等諸多因素的影響，大班教學已經成為國內高校在課堂教學過程中所采用的常見課堂組織形式。雖然，大班教學能夠提供均衡一致的教學共享資源，也有利于專業知識的大規模統一傳授。但是，傳統的大班教學也存在著如何因材施教，如何組織和協調學生的教學活動參與度，以及如何科學評價學生的學習效果等一系列的教學實際應用問題。因此，如何在大班教學條件下開展有效的課程教學活動，并激發學生由被動學習轉為主動學習已成為我國工程類高等教育教學改革所必須面對的一個突出問題。

與之對應的是，國外工程類高等院校也在持續開展相關教育、教學方面的改革活動，其積累的相關教學改革成果也頗為豐富，有益的成功經驗也是值得國內教育工作者去學習和借鑒的。然而，國內目前對國外課堂組織形式的傳統認知還普遍停留在小班教學這個層次上，因此，小班教學的相關國外經驗對于國內大班教學來說，其可借鑒的內容相對較少。眾所周知，自2008年美國發生次貸金融危機以來，全球的金融環境出現了明顯動蕩，為了解決金融危機，美國持續多年采用了量化寬松的貨幣政策，從而導致多數西方經濟體出現了經濟增長放緩、失業率攀升的現象。在這種社會經濟下行的大環境下，西方社會中的個人對提升自身社會競爭力的需求不斷增強，從而導致西方高校的毛入學率不斷提升;另外一方面，隨著我國以及相關新興經濟體的不斷壯大，世界各國之間的國際交流不斷加強與深化，西方高等院校吸引了大量國際交換生在其進行相關學習與深造。正是在這些主、客觀因素的共同作用下，大班教學目前也成為了西方高校普遍采用的課堂教學組織形式。在由小班教學轉變為大班教學的過程中，西方教育工作者發現大班教學相對于小班教學在課堂組織、教學實踐活動、學生考核評定以及師生交流和溝通等方面都存在著明顯的差異與巨大的挑戰。為了適應教學規模的轉變以及新的教育教學形勢，西方高等教育工作者同樣也進行了相關教學研究與探索，尤其是在調整以老師為中心的傳統模式轉變為以學生主動學習（Active?Learning）為主的大班課堂教學改革方面，他們取得了較為豐富的研究成果，所以，學習和借鑒國外高校在大班課堂教學改革方面的成功經驗已成為國內高等教育工作者應該認真考慮的一個問題。

同時，國內外大量的教學改革研究結果也表明，相對于傳統的被動式教學方式來說，積極的教學方式能更好地提升學生對知識的理解、掌握以及分析和應用的能力。究其原因主要是積極的教學方式能夠在學生的學習活動中建立起學生為中心的主體地位，同時，還能鍛煉學生的批判性思維，從而使學生在學習能力、綜合素質和創新能力等方面獲得全面的提升。[6]目前，積極的教學方式種類繁多，常見有知識建構式教學、對話性教學、求知范式教學、生成性教學、即興演奏式教學以及最優化教學等。在上述眾多的積極教學方式中，案例教學法是國外高等教學活動中比較常見的一種教學方式，該教學法是以案例為課程設計的依據，采取師生共同參與，對一個案例即一個包含有疑難問題的實際情境進行討論的教學方法。[7]由于教師能夠根據教學要求來設計相應案例，通過組織學生針對案例內容來運用所學知識進行思考、分析、討論和交流。因此，案例教學法能夠將理論和方法運用于實踐，并在實踐中深化和領悟教學內容，突顯出該方法所具有的真實性、典型性、完整性、綜合性和啟發性等優點;同時，案例教學法還有助于引導學生主動參與課堂討論，領會案例所涉及領域的概念、原理以及相關技能，鍛煉學生解決實際問題的能力。鑒于此，對于涉及大量工程應用的工程類課程來說，案例教學法是工程類課堂教學改革過程中非常值得推廣和應用的一種有效的教學組織方法。

綜合上述國內外課堂教學組織的演變以及工程類課程改革的基本現狀與最新發展態勢，本文以加拿大渥太華大學的工程專業為研究對象，以該學院的公共基礎課——“工程設計”為例，初步探討和總結案例教學法在國外大班課堂教學中的組織與運用，希望從中獲得國外高校在大班課堂教學改革中的有益經驗，并為我國工程類課程的教學改革與創新提供相關指導與借鑒。

1?“工程設計”課程的大班組織特點

渥太華大學工程專業的“工程設計”課程是一門面向工程專業和計算機專業的應用型公共基礎課，其主要的培養目標是鍛煉學生的工程實踐能力和團隊協作能力。因此，該課程涵蓋了工程設計的基本思路、工程設計過程的組織以及工程原型的開發等相關工程設計與應用的內容。同時，該課程還涉及工程經濟學、安全、倫理以及工程項目管理等諸多交叉學科的基本知識。在實際教學過程中，該課程主要以案例教學法來開展相應的課堂教學，并從課程內容安排、課堂組織形式以及教學效果評價等方面來激勵學生以主動學習的方式掌握工程設計的基本知識與技能。

1.1?“工程設計”的課程內容安排

渥太華大學“工程設計”課程的主要教學目標是要讓學生掌握和應用工程設計過程中的理論以及實踐能力，激發和促進學生的主動學習。

在具體的課程內容安排上，該課程以滑雪場救助用便攜雪橇的設計為課程實例來講解工程設計的具體思路與設計步驟，并以實際工程設計過程中最常用的“設計思維”原則來規劃課程的教學內容，即教學內容立足于以人為本的設計精神與方法，按照“設計思維”的五個階段：“感同身受”、“確定需求”、“概念構思”、“原型制作”和“現實檢測”來具體安排和設計課程相關案例以及小組討論，方便授課教師在課堂講授和小組討論中引導學生開展主動學習。

同時，該課程還安排了輔助小組項目開發的軟件培訓，主要涉及有Microsoft軟件（Excel、Word、Project），程序控制軟件（Arduino）、三維建模軟件（SolidWorks）以及編程軟件（MATLAB）的使用，另外，安排有金工實習等實訓內容。

1.2?“工程設計”的課堂組織形式

“工程設計”課程的另外一個教學目標就是鍛煉學生的社會交流和溝通技巧以及團隊協作能力。因此，在具體的課堂案例教學過程中，授課老師采用了小組討論的形式來進行相關案例的討論與分析，并在小組討論開始之初就給學生提出了討論所必須遵循的個人參與度、小組討論組織情況以及溝通交流情況等指導原則和具體要求。同時，為了控制課堂的授課進度并提高小組討論的效率，每節課都根據相應的案例設置多個討論專題，并將每個專題的小組討論時間控制在5分鐘以內。

除此之外，授課老師在每次授課前都會在渥太華大學的教學管理網絡平臺（Brightspace）上提前安排課前輔助資料以及授課PPT，以便學生進行相關教學內容的預習和復習;另外，授課老師還利用網絡調查系統（ITP?Metrics）進行課程教學效果的問卷調查與信息反饋。

授課老師為了進一步強化學生的團隊協作與溝通能力，還專門設計了需要學生應用所學課堂知識來設計開發的團隊項目，并充分利用渥太華大學的“創客空間”（Makerspace）平臺，由創客空間負責工程項目開發的助教來指導學生團隊項目的開發與設計。同時，授課老師還積極聯系校外的項目開發企業，例如，邀請校外項目——“環保機器人”進課堂，通過企業負責人給學生介紹和指導相關工程設計，以此擴展學生在工程設計方面的視野。

1.3?“工程設計”的教學效果評價

“工程設計”課程采用了形成性評價體系（Formative?Assessments），因此，該課程的期末考試成績在總成績中的比例并不高（30%）;相反，該課程更側重于對學生整個學習過程的考核與評價。具體的考核評價指標和權重見表1所示。

2?“工程設計”課程的實際應用效果

“工程設計”課程是渥太華大學工程學院面向所有工程專業學生的一門應用型公共基礎課程，該課程的選課學生較多（人數在50人左右），其中，亞洲面孔的學生就占總人數的1/3左右。由此可知，該課程在課堂組織與內容講授方面屬于典型的大班授課。

由于大班授課需要合理地組織課程內容，并要通過控制學習氛圍來強化學生的主動學習，同時還要科學地評估出學生的實際學習效果。因此，該課程在引導學生主動學習的過程中，采用了典型案例分析和討論的方式來為學生提供主動學習和交流溝通的機會，并借助有效的教學策略和教學方法來激勵學生主動學習的興趣，具體的課堂教學應用效果可以歸納如下。

首先，在課程內容安排上，該課程依據最新的工程設計概念——基于用戶經驗的設計思維來組織和安排教學內容，不僅將“設計思維”的理念融入課程，還據此將課程內容劃分為：“需求和問題的識別”、“用戶咨詢”、“設計標準的確認”、“團隊開發及危機管理”、“原型設計開發”以及“信息反饋與社會溝通”等組成部分。上述課程內容的安排與設置都突顯出該課程在教學內容上的領先性與實用性，有利于學生對工程設計方面最新理念和方法的理解和掌握。

其次，在大班教學過程中，授課老師主要以具體的設計案例來安排和組織相關課堂教學，并以小組討論的方式將人數眾多的學生化整為零，從而達到降低課堂組織與管理難度的目的。同時，授課老師還積極引導學生融入到主動學習之中。最典型的例子是，授課老師在第一次的案例教學過程中，采用了一個簡單的“雨水收集裝置”的具體設計來引導學生對案例教學的具體授課特點和要求進行初步了解和認識。詳細的做法是，老師預先在教學平臺上給學生提供“雨水收集裝置”的背景信息，接著，老師在課堂上以小測試的形式來檢查學生對背景知識的理解和掌握程度，然后，讓學生以5分鐘為限開始小組討論。在具體的討論過程中，學生需要依據前期提供的背景資料和自身的基礎知識進行“大腦風暴”，再通過彼此討論來分析和發現“雨水收集裝置”案例中有關設計方面所存在的問題，找出相關問題的關鍵影響因素，建立解決問題的有關評估指標，再次討論相關方案的可行性，并提出解決方案。最后，授課老師針對各個小組的解決方案進行整體的指導和評定。

由于國外高等教育普遍采用學分制進行管理，也就是學生需要根據自身情況進行選課，這就導致同一屆的學生彼此之間不存在行政班級的概念，當學生選擇同一門課時就會出現彼此互不認識的現象。而“工程設計”課程采用了案例教學法，這就需要在課堂上開展相應的小組討論，為了解決上課學生在物理和心理上的彼此隔閡，授課老師對小組討論設定了具體要求：即小組人員不超過5人，各成員最好來自不同的專業方向、不同的教育背景以及不同的種族。這樣，通過一次課堂討論就讓學生之間消除了陌生感，建立起彼此的溝通與聯系，達到“Ice?breakers”的目的。另外，通過課堂討論相關案例還能鍛煉學生的交流與溝通能力，并為后期的案例教學以及相關團隊項目開發打下良好的團隊協作與溝通的基礎。

當然，大班教學除了要設計好教學內容，組織好學生的參與活動以及團隊協作與交流之外，還需要科學地評價學生的實際學習效果。由于形成性評價（Formative?Assessments）不僅能夠幫助學生了解自身的學習狀況，還有助于任課老師掌握實際的教學情況。[8]因此，通過形成性評價獲得的反饋信息不僅有利于學生改良自己的學習計劃，而且還方便教師進行教學策略的調整，從而有效地實現預期的學習目標和教學任務。

鑒于此，“工程設計”課程就采用了形成性評價體系來考核學生的學習效果以及評價任課老師的授課情況。具體的措施是，授課老師通過實際的案例教學來組織學生的小組討論與項目開發，并將小組討論的結果和團隊開發項目作為評價小組成員對知識掌握情況的依據和標準，同時，還借助學生在小組討論過程中的相互自評來科學地衡量學生參與活動的積極程度。另外，授課老師還通過每次授課前開展的課堂前測活動（Pre-assessments）來獲得學生對上次課所學內容的掌握情況，在授課結束的時候，授課老師則通過后測活動（Post-assessments）來評價教師的授課情況以及學生對知識的理解和掌握情況。最后，再結合適量的課外作業、期中測試和期末考試，授課老師就可以系統全面地評價出學生在整個課程學習過程中的真實學習情況，同時，相關教學評價也有助于老師對自身教學情況開展相應的調整與改進。

3?結論

渥太華大學工程專業的“工程設計”課程以案例教學法開展了相應的大班教學活動，這種教學方式不僅引導了學生對問題思考的主動性，還提升了學生的課堂參與程度，轉變了學生在學習過程中的被動地位，加深了學生對概念知識的理解與應用，鍛煉了學生實踐動手與溝通協作能力，從而較好地解決了傳統大班教學過程中普遍存在的師生信息溝通不暢，課程設置以及理解深度不夠，考核方式扁平單一等典型問題。

因此，在全國高校系統開展學習和貫徹“教育部關于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知（高教函[2018]8號）”的大背景下，借鑒國外工程類高等教育在大班教學活動中所取得的成功經驗，不僅可以為我國工程類高等教育教學方式的改革指明前進的方向，還助力于我國工程類本科教學質量的提升。

參考文獻

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