案例教學法在專業碩士研究生教學中的應用

魯璽麗，周惠敏，薛麗莉，陳楓

（哈爾濱工程大學材料科學與化學工程學院，黑龍江哈爾濱 150001）

近年來，為滿足社會經濟發展對專業應用型高層次人才的需求，培養全日制專業學位碩士研究生已成為我國研究生教育的一種必然發展趨勢。 與學術型碩士研究生相比，專業碩士研究生的培養要求是學生除具有扎實的專業理論基礎知識，還需適應特定職業的實際工作需要，即專業碩士學位教育要求更加注重工程實踐應用能力的培養。基于上述考慮，本文針對材料科學與工程專業碩士學位研究生的實踐應用能力培養問題，以“形狀記憶材料及應用”課程為例，探討在課堂理論教學中引入案例教學的創新教學方法，構思案例教學法的教學過程設計，進一步優化課程教學內容，改變傳統教學方式，以達到強化實際工程應用能力的培養目標。

1 案例教學法的特點及優勢分析

案例教學法是一種以案例為基礎，讓學生深入案例場景，通過學生集體研究和研討的方式進行學習，從而提高學生分析問題和解決實際應用問題能力的一種教學方法。目前，案例教學法已被廣泛地應用在管理學和法律學科以及與工程相關的安全教育培訓中[1,2]。

1.1 實現理論教育與實踐的有機結合

案例教學法中案例素材大多來源于實際工程應用，對于較為復雜的基礎理論知識，各種源于實際應用的案例可以幫助學生將難以理解的理論知識和枯燥的實驗現象與工程應用中的實際問題結合起來，使課堂教學更生動，從而加深學生對基礎知識的理解和吸收，更有利于實現理論教育與實踐的有機結合。以“形狀記憶材料及應用”課程為例，在講授形狀記憶效應的作用機制時，通過講解具體的應用案例——阿波羅11 號使用的月面天線，從應用背景出發提出問題，登月艙內空間有限，而月面天線展開直徑可達數米，運載困難，引導學生思考分析問題，利用形狀記憶效應的作用機制得到解決問題的辦法，即在室溫下用形狀記憶合金制成拋物面天線，然后把它揉成直徑5cm 以下的小團，放入阿波羅11 號的登月艙內，在月面上經太陽光的照射加熱使它恢復到原來的拋物面形狀, 從而能用空間有限的火箭艙運送體積龐大的天線。在此過程中，從實際應用中遇到的困難提出問題、分析問題，再到最后利用合金的形狀記憶效應得到解決問題的具體方法，將理論知識與實際案例結合，成功地為理論知識向實踐應用搭建起了橋梁，使學生學以致用。

1.2 有效激發學生獨立思考問題的能動性

如何調動學生對課程學習的積極性、 激發學生獨立思考問題的能動性、提高學生的實際應用能力、增強課堂學習效果，已成為傳統課堂教學亟待解決的問題。案例教學法彌補了傳統教學模式的不足，教學過程中學生由過去被動接受知識變為主動學習，學生是主角。 通過分析和討論，學生在教師的引導下將所學到的理論知識運用其中，主動尋求解決問題的方法，既活躍了課堂氣氛又激發了學習興趣，有利于理解和掌握基本理論知識。在案例教學實施過程，學生要靠自己去獨立思考，且參與討論學習中，同學之間也起到相互促進和激勵的作用，從而引導學生刻苦學習、奮發向上。

1.3 有利于教師能力和素質的培養

案例教學法是互動式教學，學生是主體，但教師的引導和總結也尤為重要[3]。教師需根據教學內容選擇與該內容高度相關的典型案例，然后組織學生進行學習和討論，由于不同學生對知識有不同的理解，即便是同一案例，學生也有可能產生不同觀點，這些觀點中也可能會存在新奇的想法，教師要根據學生所得的結論進行點評、分析且加以引導。而解釋學生提出來的各種各樣的問題，需要教師具有扎實深厚的學科知識，這就促使教師對教學內容進行更為深入的思考，能夠根據教學的具體情況，及時補充新的教學內容。教師在教學的過程中不斷學習，不斷充實和完善自身的知識體系。 以“形狀記憶材料及應用”課程為例，將近期發展起來的4D 打印技術作為案例引入教學內容中，豐富了知識體系。

2 案例教學法課堂教學設計的構想

2.1 案例教學法通過翻轉課堂來實現

翻轉課堂教學起源于20 世紀90年代的美國，是以現代教育信息技術和網絡技術為支撐的一種新型教學模式。近年來，國內高校也開始了翻轉課堂教學模式的研究和探索工作，取得了一定的成效[3,4]。 案例教學法特色在于教師和學生互動、理論和實踐相結合，將案例教學法和翻轉課堂結合起來，探索新的教學模式。

上課前，教師根據教學內容準備相關的教學資源（慕課資源、多媒體課件、文字資料等）并將其提供給學生，根據教學目標要求設置相應的問題，引導學生自主學習。學生可以通過在線的小組討論來加深理解，對所存在的問題在線反饋給教師；學生還需閱讀案例材料，初步了解案例材料的內容，并通過自己對案例材料的理解，初步嘗試進行分析，提出自己的觀點；也可以通過小組討論的形式將所提出的觀點進行整合。

在課堂中，強調教師和學生的互動。首先，教師利用少部分時間根據學生反饋的問題，結合教學內容的重點和難點進行講解，使學生對課程的重點和難點有更好的把握。 其次，課堂的大部分時間放在案例分析和討論上，學生以小組為單位，展示各自的觀點和解決方案，小組之間可以進行探討，教師對觀點和方案加以點評，引導學生將所學的基礎理論知識與實際案例相結合，引導學生將所學知識運用到實際工程應用中解決實際問題。 在教師的引導下，通過小組討論及協作，對相關案例提出最佳解決方案。 教師不應要求學生給出一致的反饋結果，而要鼓勵學生大膽表達不同觀點和意見，引導和訓練學生具有批判性思維，同時還要重視歸納、總結和反思，這樣再碰到類似的實際應用案例時，學生會具有正確的分析問題和解決問題的思路和方法。 最后，要針對課堂中學生表現出的具體問題，結合教學目標要求掌握的重點和難點布置課后作業，督促學生養成課后復習、總結的好習慣。

課后，教師要對仍存在問題的學生進行線上答疑，除此之外，要對課堂上學生的表現進行歸納和總結，并及時反饋到課前準備環節中，對教學資源進行修改和增補，對案例進行細化，不斷地進行完善。 學生則需要完成課后作業，并以此為依據對所學知識點進行歸納和總結，進一步鞏固知識點。

案例教學法通過翻轉課堂為載體來實現，結合了兩者的優點，既實現了學生為主體、培養學生的自主學習，又實現了基礎理論知識和實際應用能力的結合，提高學生注意力，激發學生學習興趣，培養學生的創新能力。 這一教學模式，對教師的要求更高，不僅要求教師具有完善、深厚的課程知識體系，同時要求教師具有豐富的案例儲備，這也是具體實踐中所面臨的挑戰。

2.2 案例教學法和問題教學法結合

基于問題的案例教學法是以實際應用案例為基礎，設計相應的問題，啟發并引導學生圍繞案例中的具體問題，運用專業的基礎理論知識進行分析和探討，培養學生自主學習、 分析問題和解決實際工程問題的能力。 問題教學法是一個不斷提出問題和解決問題的教學過程。教師圍繞課程內容的展開設置問題，學生在回答問題的過程中理解知識點tt 掌握知識點，并學會運用知識點。在案例教學法中引入問題教學法，學生在分析案例時，以問題為導向，能擺脫盲目被動的心理狀態，提高注意力，圍繞問題進行深入思考，最終解決問題，增強了教學效果的實效性。例如在形狀記憶聚合物復合材料自開放花朵模型案例中，設置如下問題：（1）花瓣是如何成型的？ （2）如何使花朵按時間順次開放？學生需要對案例進行分析，明確材料的組成、結構和性能之間的關系，圍繞問題，展開深入思考并進行討論。針對問題（1），從成型工藝方法入手，逐漸引入4D 打印的基本知識，推斷解決問題的可行性，學生之間可以互相討論，最后各自提出解決問題的方案。對于問題（2），引導學生從實際案例的實驗現象入手，推出產生這種現象的原因即形狀恢復時間不同，再引導學生思考影響形狀恢復時間的因素，學生通過復習所學過的基礎理論知識，最終得出改變材料的組成可以改變形狀恢復時間這一最終解決方案。

該教學設計的難點是問題設置，問題的設置必須要有根據，要結合具體的應用案例，同時還要針對教學內容，考慮學生現有的知識結構，問題設置不應過難，也不能太簡單。 過難的問題，學生無從下手，會讓學生產生挫折感，打擊學生學習的積極性；太簡單的問題，學生得不到深入思考的鍛煉，也不能充分調動學生的積極性，學生無法在更高層次上理解教學內容。問題的設置要圍繞教學內容，以實現教學目標為目的進行科學的設計，要由淺入深，循序漸進，層層展開，這樣才能有效地激發學生的學習興趣，培養學生的自主學習能力、 獨立思考問題的能力和運用所學基本理論知識解決實際工程問題的能力。

3 案例教學法的學生考核機制

案例教學法如果想在專業碩士課程教學中取得良好效果，就必須建立一個有效的考核機制，來鼓勵學生積極投入課前—課中—課后三段的案例學習、 討論和總結中[5,6]。 在引入案例教學法的教學模式下，通過細化平時考核項目和考核方法，促進各個教學過程的順利開展，督促學生平時加強自主學習，養成良好的學習習慣。授課前教師可以利用學習平臺與學生互動，對根據教學內容提前設置的題目進行賦分，既可以了解學生的自主學習情況，又能夠激發學生的學習積極性。 此外，對案例分析和討論的各個環節進行細分、 加強考核，例如對自主預習案例提出的觀點和解決方案過程進行等級劃分，不認真預習案例，不了解案例相關內容和基礎知識點的設為D 等；認真預習案例，能夠理解案例相關教學內容的設為C 等；熟知案例，理解和掌握案例的相關教學內容，并將所學知識運用到案例分析和解決方案中，提出自己觀點的設為B 等；認真預習并熟知案例，理解和掌握案例的相關教學內容，并將所學知識運用到案例分析和解決方案中，提出自己的觀點且觀點正確、論述清晰、有獨特的觀點和視角的設為A等。這樣細化評分標準，可以避免教師隨意給分，提高成績的公正性和透明性。

4 結語

案例教學法可以根據專業碩士研究生課程特點和教學目標，對案例進行合理的選擇，并且教學也是與時俱進的過程，通過學生課堂反饋可以及時調整和優化案例。通過案例教學可以激發學生的學習積極性，增強課堂教學的趣味性，搭建基礎理論知識與工程實際應用之間的橋梁，充分體現了“學生為主體，教師為主導”的教育理念，真正提高學生提出問題、分析問題和解決實際工程應用問題的能力，對有效改善課堂教學效果和學生的學習效果，培養學生的實際工程應用素養有重大作用，為更好地培養專業型應用技術人才打下堅實基礎，具有重要的現實意義。