案例教學法在提高課程教學質量中的應用

肖南　何麗紅　黃阜　凌同華　徐澤沛

摘要：本文通過對具體的工程情景進行描述，引導學生對工程地質中的現象進行討論，并得出相應的結論，通過案例教學法將創新能力與工程素質滲透到“工程地質”課程教學的每一個環節，更新“工程地質”課程的教學內容，構建堅實的教學資源，提高學生的課堂參與度，激發學生學習的主動性。教學實踐證明，本文實施的案例教學法提高了“工程地質”課程的教學質量，增強了學生的能力，取得了較好的教學效果，培養出了具有綜合工程素質和能力的優秀人才。

關鍵詞：新工科；工程地質；案例教學；教學質量；綜合能力

Application of Case Teaching Method in Improving Course Teaching Quality

Xiao Nan He Lihong Huang Fu Ling Tonghua Xu Zepei

1.School of civil engineering，Changsha University of Science & TechnologyHunanChangsha410114；

2.Department of ultrasound，The first hospital of ChangshaHunanChangsha410005

Abstract：Through the description of specific engineering situations，students are guided to discuss the phenomena in engineering geology，through case teaching method the innovation ability and engineering quality are infiltrated into every link of engineering geology teaching，the teaching content of engineering geology course is updated，solid teaching resources are built，students' classroom participation are improved and students' learning initiative are stimulated.Teaching practice has proved that the case teaching method has improved the teaching quality of engineering geology course，enhanced students' ability，achieved good teaching effect，and cultivated excellent talents with comprehensive engineering quality and ability.

Keywords：New engineering；Engineering geology；Case teaching；Teaching quality； Comprehensive ability

1 概述

新工科的概念首次在2016年被提出來［1］，在全球不斷的科技和產業革命的趨勢下，新技術、新產業、新模式的特征越來越明顯，使得教育方向轉向培養多元化、創新型的科技人才。偏向工程方面的課程質量建設成為工程教育創新和改革的主要目標［2］。教育部先后提出了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”［3］，目的是推動工科專業人才培養模式改革，為服務創新驅動發展、“中國制造2025”等一系列國家發展戰略提供強有力的人才保障和智力支撐。新工科中的新包含“新興”“新型”和“新人”三個方面的含義［4-5］。

工程地質是土木、建筑、交通、水利、采礦和地質工程等專業的重要專業基礎課，受眾面廣，對于在校生學習和社會專業工程人員參考都具有重要作用。它是把地質學的理論與方法應用于工程實踐中所產生的一門學科。在傳統的工程地質教學模式中，是以教師的講授為主，明顯是不滿足新工科的目的和要求的，因此，需要采用案例教學法，把新工科的目的和要求滲透到教學中，使學生系統地掌握基本理論，并為以后的就業和升學打下堅實的基礎。

案例教學法有助于教授復雜的理論和新現象，然而，它經常被誤解、誤用或貼錯標簽。常常由于缺乏方法的嚴謹性、可靠性和有效性，導致采用案例教學法反而對教學起了反效果。認識到案例教學法對復雜現象的適用性對于順利實施該方法至關重要。由于語義差異也會導致學生對于相同的案例教學法產生不同的理解。從案例教學中獲取信息并不困難，然而，如何從無限的信息中提取有用的信息，如何積極構建知識體系，是教師在實施案例教學法時應該教給學生的。從這個角度來看，每一堂基于案例教學法的課程都是訓練的載體，是一個成長的過程，但不是課程教學的最終目標。案例教學法最重要的目標是使學生在學習過程中具有懷疑的勇氣和精神，具有自覺、自信、毅力，以及獨立思考和學習的能力，以應對未來可能遇到的問題和困難，這樣的學習過程可以極大地激發學生的學習熱情。學生應該是教學的主體，成功的教學設計應該讓每個學生在課前、課內和課后都忙碌起來。案例教學法的設計旨在迫使學生思考課程的含義，課程內容不會在學期結束時進行測試，它應該是一個說明，包含所有關鍵點，可以幫助他們較為容易地通過考試。案例教學法的課程設計也要注意充分利用學生的心理：學生喜歡關注分數，對“有用”的知識更感興趣。所謂的“有用”知識是指將要測試的內容，并將影響他們的分數，以便學生能夠對他們所學和利用的內容有興趣。這樣將會使學生提高課堂注意力，并充分利用課前和課后時間。在案例教學法中，通過在教師和學生之間提供一對一的交流，學生將被有針對性地引導，這將極大地激發學生在課程中的主動性。

2 案例教學法的準備階段

案例教學法的實施要結合“工程地質”這門課的特點，“工程地質”課程為高等學校土木工程專業的專業基礎課程、必修課。教學目的在于使學生了解工程建設中經常遇到的工程地質現象和問題，以及這些現象和問題對工程建設設計、施工和營運的影響，并能正確處理和合理利用自然地質條件進行工程建設。在筆者所在的學院，“工程地質”課程要求學生掌握工程地質基本概念和原理，了解各類地質現象對建筑物和建筑場地的影響；能夠在野外單獨識別簡單地質構造和地質現象，識別常見巖石；能夠分析和利用已有地質圖和地質報告；能夠根據勘探成果對工程地質問題進行分析，對不良地質現象采取科學處理措施，合理根據地質資料進行設計和施工。通過本課程的課堂面授、在線課程學習及現場考察，使學生掌握礦物、巖石、巖體與土的形成、區別與聯系，了解地質構造和地下水的形成、分類與特征，掌握巖體穩定和不良地質現象的影響因素、分析方法和控制原理，為繼續學習專業課，以及畢業后在土木工程學科領域繼續學習、從事地質體穩定計算、科學研究等提供堅實基礎。且要達到以下課程目標：（1）掌握礦物、巖石、產狀、地質構造、風化與地表流水的地質作用，地貌、地下水、巖體結構、不良地質作用的基本概念和基本原理。（2）能夠運用地質知識指導工程建設選址和穩定性分析。（3）能正確認識工程建設與地質環境保護的關系。

根據“工程地質”的要求和目標，有針對性地選取合適的工程案例，例如，在巖石這一章，針對造巖礦物及三大巖石的概念，需要選取不同區域、不同形成時間的巖石來依次說明巖漿巖、沉積巖和變質巖之間結構與構造的區別和聯系。學習地質構造時，可以選取水平巖層形成的方山、桌狀山、塔狀及柱狀地形案例來說明水平地質構造。而認識褶皺時，可以結合實際工程中裸露在外面的向斜和背斜，包括它們的核部、翼部、軸面、軸線、樞紐及轉折端等要素來說明。

3 案例教學法的設計與撰寫階段

案例教學法最重要的特點就是案例的運用，而案例教學法在“工程地質”這門課中的目的就是激發學生在解決工程問題方面的創造潛能，真正地讓學生學會如何去處理工程問題，在這里我們要重視的是過程，而不是強行要求得出一個完美的解決方法，更深一層的目標則是要讓學生學會解決工程問題的思維方法。因此，案例教學法在“工程地質”這門課中可以按幾個大的知識模塊將課程的要求和目的分解后進行設計，根據課程要求和目的的不同來選取和設計不同的案例，實現教學目標。例如，在風化與地表流水的地質作用這一章中，針對物理風化、化學風化及生物風化不同的類型，可以舉不同的例子說明這三種風化類型的區別與聯系。對于物理風化，可以通過巖石在日照下溫度變化引起巖石表里不協調的膨脹和收縮例子來說明，也可以通過在高緯度高山區的工程案例來說明巖石在冰凍作用下，裂紋進行擴展，而當冰凍融解之后，水滲入裂紋并流動，繼續結冰從而導致巖石崩解滾落的例子來說明；而對于化學風化，可以通過水與可溶鹽的作用，使巖石溶解破壞，導致巖體的整體性發生破壞的例子來說明；對于生物風化，可以通過生物的生命活動、生物的新陳代謝和生物死亡后的遺體腐爛分解來舉例。

4 案例教學法的實施階段

在實施案例教學法之前，要明確案例教學法的前提，也就是學生能夠通過對案例過程的研究與發現來進行學習，那么必須要考慮到學生的知識程度和接受能力，要用學生能夠理解接受的方式將案例表達給學生，總的來說，有以下幾種方式。

（1）討論法：討論法是最常見的方法，廣泛應用在各種教學方式中，在“工程地質”的案例教學法中，可以通過討論概念之間的區別和聯系來實現。例如，學習完巖漿巖、沉積巖和變質巖的知識后，可以引導學生討論如何區分這三種巖石，也可以通過討論工程處治方法的優缺點來實現；例如學習完邊坡處治技術，可以引導學生討論錨定式擋土墻的優缺點，又適宜在什么工況下使用，還可以根據所學的知識，討論工程災害防治步驟的先后順序。

（2）翻轉課堂：案例教學法通過翻轉課堂的方式在“工程地質”這門課中實現的最關鍵的因素在于，如何做好課前的短視頻，如何將工程案例簡明扼要地在短視頻中通過教師的講解充分調動學生的學習積極性，從而能在課堂上和老師面對面交流時充滿好奇，充滿疑問，充滿學習的動力。以地下水這一章為例，可以先準備一段關于泉水的短視頻，在視頻內應包含包氣帶水、潛水和承壓水等地下水的流動情況，等學生看完該段視頻回到課堂上時，再集中和學生討論泉水是由什么水形成，原因又是什么，引導學生進行閉環思考，讓學生體驗綜合運用知識解決工程問題的感覺。

（3）團隊學習：團隊學習則需要將若干個工程問題以案例的形式介紹給學生，相應地，整個班的學生也需要分成若干個小團體，每個團體共同解決一個工程問題，然后再以PPT匯報的形式將解決問題的過程及方法向其他同學介紹，其他同學可以對有疑問的地方進行提問，互相了解對方在解決工程問題時的思路，互相借鑒，采用這種方式可以鍛煉學生的團隊合作能力和溝通交流能力，是一種非常有效的案例教學法的實施方法。

5 案例教學法的實施效果

筆者所在的長沙理工大學課題組的教師們通過長期堅持的教學改革，積極探索和嘗試先進的案例教學法，形成了勤奮求實、不斷創新的教學模式，取得了一些良好的教學效果。

5.1 學生的知識水平、創新能力和實踐能力顯著提高

通過在“工程地質”中采用案例教學法以來，學生的基礎理論和綜合能力得到明顯提高。學生的畢業設計質量、各類設計競賽獲獎情況和就業適應性也有明顯提高。在過去的幾年里，多名學生的畢業設計被評為湖南省優秀本科畢業論文，多名學生在多項競賽中獲得國家、省、部級獎項，國家發明專利和論文方面也多有建樹。

5.2 就業率和考研錄取率穩步上升

以社會需求為導向，注重提高學生的實踐能力和創新能力，注重工程意識和創新精神的培養，加強專業核心課程建設。在過去三年中，畢業生的就業率一直保持在95%左右，學生受到各個設計、施工或者甲方單位的贊揚，有很多學生受雇于知名企業。通過實施案例教學法，考研錄取率穩步上升。

5.3 良好的改革效果反饋

采用案例教學法進行教學以來，教師隊伍在教學研究方面取得了長足的進步和發展。在過去的五年中，獲得了10余個教學研究項目，發表了多篇基于案例教學法的論文。

“工程地質”課程是土木工程專業的基礎課程和重點課程，是學生掌握就業理論的必修課程，也是研究生考試的必學科目。采用案例教學法的效果得到了學生、教師、學校教學督導團的高度評價和認可，由于采用了清晰、靈活、先進的教學方法，取得了良好的教學效果，該種方法也被教師們廣泛接受。“工程地質”課程的部分講師在教學評價中也被評為優秀，受到了來自學校的表揚，教授的課程由于可以集中調動學生的積極性，提高學生的實踐能力、創新意識及實際操作能力，受到了學生的好評和歡迎，也為湖南省乃至全國培養了一大批合格的土木工程專業領域人才。

結語

筆者以及筆者所在的課題組通過采用案例教學法并全面優化“工程地質”的課程體系，更新工程地質的教學內容，進行了一系列教學改革和探索。采用案例教學法將“工程地質”課程的要求和目的分解后進行設計，根據課程要求和目的的不同來選取和設計不同的案例，實現了教學目標。目前，在積極實施案例教學法之后，本院的大部分講師普遍在教學過程中注重案例教學，注重“現場表演”，將學生視為“觀眾”和“群體存在”。與之前每個學生在學期中的學習狀況、個性差異引起的學習方法問題以及課堂教學的吸收率被忽視不同，在實施了案例教學法之后，為了讓學生獲得有意義的學習，不可能將學生視為大班中的“群體存在”。從本質上講，案例教學應該以學生為中心，即個別對待每一個學生，尊重他們的獨立人格，觀察他們的人格差異，激發他們的學習潛力，發現自己學習中的困難，及時贊揚他們的優點和進步，從而進行情感交流。本文所提出的案例教學法在“工程地質”的教學中取得了良好的教學效果，使學生的創新能力和知識獲取能力得到提高，最終培養出高質量的土木工程專業人才。

參考文獻：

［1］鐘登華.新工科建設的內涵與行動［J］.高等工程教育研究，2017（3）：7-12.

［2］崔慶玲，劉善球.中國新工科建設與發展研究綜述［J］.世界教育信息，2018，31，436（04）：21-28.

［3］李志鴻.地方本科高校“新工科”建設的四個基本問題［J］．黑龍江高教研究，2018（12）：40-43．

［4］鐘登華.新工科建設的內涵與行動［J］.高等工程教育研究，2017（03）：7-12.

［5］李華，胡娜，游振聲.新工科：形態、內涵與方向［J］.高等工程教育研究，2017（04）：21-24+62.

基金項目：長沙理工大學2022年教學改革項目

作者簡介：肖南（1987—），男，湖南漣源人，博士，講師，主要從事巖土和隧道工程方向教學與研究。

通訊作者：何麗紅（1990—），女，湖南安仁人，碩士，主治醫師，主要從事超聲醫學方向教學與研究。