魯璽麗，周惠敏，薛麗莉，陳楓

（哈爾濱工程大學(xué)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150001）

近年來，為滿足社會經(jīng)濟發(fā)展對專業(yè)應(yīng)用型高層次人才的需求，培養(yǎng)全日制專業(yè)學(xué)位碩士研究生已成為我國研究生教育的一種必然發(fā)展趨勢。 與學(xué)術(shù)型碩士研究生相比，專業(yè)碩士研究生的培養(yǎng)要求是學(xué)生除具有扎實的專業(yè)理論基礎(chǔ)知識，還需適應(yīng)特定職業(yè)的實際工作需要，即專業(yè)碩士學(xué)位教育要求更加注重工程實踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)?；谏鲜隹紤]，本文針對材料科學(xué)與工程專業(yè)碩士學(xué)位研究生的實踐應(yīng)用能力培養(yǎng)問題，以“形狀記憶材料及應(yīng)用”課程為例，探討在課堂理論教學(xué)中引入案例教學(xué)的創(chuàng)新教學(xué)方法，構(gòu)思案例教學(xué)法的教學(xué)過程設(shè)計，進一步優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，改變傳統(tǒng)教學(xué)方式，以達到強化實際工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)目標(biāo)。

1 案例教學(xué)法的特點及優(yōu)勢分析

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

1.1 實現(xiàn)理論教育與實踐的有機結(jié)合

案例教學(xué)法中案例素材大多來源于實際工程應(yīng)用，對于較為復(fù)雜的基礎(chǔ)理論知識，各種源于實際應(yīng)用的案例可以幫助學(xué)生將難以理解的理論知識和枯燥的實驗現(xiàn)象與工程應(yīng)用中的實際問題結(jié)合起來，使課堂教學(xué)更生動，從而加深學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解和吸收，更有利于實現(xiàn)理論教育與實踐的有機結(jié)合。以“形狀記憶材料及應(yīng)用”課程為例，在講授形狀記憶效應(yīng)的作用機制時，通過講解具體的應(yīng)用案例——阿波羅11 號使用的月面天線，從應(yīng)用背景出發(fā)提出問題，登月艙內(nèi)空間有限，而月面天線展開直徑可達數(shù)米，運載困難，引導(dǎo)學(xué)生思考分析問題，利用形狀記憶效應(yīng)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(nèi)，在月面上經(jīng)太陽光的照射加熱使它恢復(fù)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(yīng)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(yīng)得到解決問題的具體方法，將理論知識與實際案例結(jié)合，成功地為理論知識向?qū)嵺`應(yīng)用搭建起了橋梁，使學(xué)生學(xué)以致用。

1.2 有效激發(fā)學(xué)生獨立思考問題的能動性

如何調(diào)動學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的積極性、 激發(fā)學(xué)生獨立思考問題的能動性、提高學(xué)生的實際應(yīng)用能力、增強課堂學(xué)習(xí)效果，已成為傳統(tǒng)課堂教學(xué)亟待解決的問題。案例教學(xué)法彌補了傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，教學(xué)過程中學(xué)生由過去被動接受知識變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，學(xué)生是主角。 通過分析和討論，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下將所學(xué)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(fā)了學(xué)習(xí)興趣，有利于理解和掌握基本理論知識。在案例教學(xué)實施過程，學(xué)生要靠自己去獨立思考，且參與討論學(xué)習(xí)中，同學(xué)之間也起到相互促進和激勵的作用，從而引導(dǎo)學(xué)生刻苦學(xué)習(xí)、奮發(fā)向上。

1.3 有利于教師能力和素質(zhì)的培養(yǎng)

案例教學(xué)法是互動式教學(xué)，學(xué)生是主體，但教師的引導(dǎo)和總結(jié)也尤為重要[3]。教師需根據(jù)教學(xué)內(nèi)容選擇與該內(nèi)容高度相關(guān)的典型案例，然后組織學(xué)生進行學(xué)習(xí)和討論，由于不同學(xué)生對知識有不同的理解，即便是同一案例，學(xué)生也有可能產(chǎn)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(jù)學(xué)生所得的結(jié)論進行點評、分析且加以引導(dǎo)。而解釋學(xué)生提出來的各種各樣的問題，需要教師具有扎實深厚的學(xué)科知識，這就促使教師對教學(xué)內(nèi)容進行更為深入的思考，能夠根據(jù)教學(xué)的具體情況，及時補充新的教學(xué)內(nèi)容。教師在教學(xué)的過程中不斷學(xué)習(xí)，不斷充實和完善自身的知識體系。 以“形狀記憶材料及應(yīng)用”課程為例，將近期發(fā)展起來的4D 打印技術(shù)作為案例引入教學(xué)內(nèi)容中，豐富了知識體系。

2 案例教學(xué)法課堂教學(xué)設(shè)計的構(gòu)想

2.1 案例教學(xué)法通過翻轉(zhuǎn)課堂來實現(xiàn)

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)起源于20 世紀(jì)90年代的美國，是以現(xiàn)代教育信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支撐的一種新型教學(xué)模式。近年來，國內(nèi)高校也開始了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的研究和探索工作，取得了一定的成效[3,4]。 案例教學(xué)法特色在于教師和學(xué)生互動、理論和實踐相結(jié)合，將案例教學(xué)法和翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)合起來，探索新的教學(xué)模式。

上課前，教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容準(zhǔn)備相關(guān)的教學(xué)資源（慕課資源、多媒體課件、文字資料等）并將其提供給學(xué)生，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)要求設(shè)置相應(yīng)的問題，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。學(xué)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(xué)生還需閱讀案例材料，初步了解案例材料的內(nèi)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(diào)教師和學(xué)生的互動。首先，教師利用少部分時間根據(jù)學(xué)生反饋的問題，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容的重點和難點進行講解，使學(xué)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(xué)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(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識與實際案例相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識運用到實際工程應(yīng)用中解決實際問題。 在教師的引導(dǎo)下，通過小組討論及協(xié)作，對相關(guān)案例提出最佳解決方案。 教師不應(yīng)要求學(xué)生給出一致的反饋結(jié)果，而要鼓勵學(xué)生大膽表達不同觀點和意見，引導(dǎo)和訓(xùn)練學(xué)生具有批判性思維，同時還要重視歸納、總結(jié)和反思，這樣再碰到類似的實際應(yīng)用案例時，學(xué)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(xué)生表現(xiàn)出的具體問題，結(jié)合教學(xué)目標(biāo)要求掌握的重點和難點布置課后作業(yè)，督促學(xué)生養(yǎng)成課后復(fù)習(xí)、總結(jié)的好習(xí)慣。

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

案例教學(xué)法通過翻轉(zhuǎn)課堂為載體來實現(xiàn)，結(jié)合了兩者的優(yōu)點，既實現(xiàn)了學(xué)生為主體、培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，又實現(xiàn)了基礎(chǔ)理論知識和實際應(yīng)用能力的結(jié)合，提高學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。 這一教學(xué)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(zhàn)。

2.2 案例教學(xué)法和問題教學(xué)法結(jié)合

基于問題的案例教學(xué)法是以實際應(yīng)用案例為基礎(chǔ)，設(shè)計相應(yīng)的問題，啟發(fā)并引導(dǎo)學(xué)生圍繞案例中的具體問題，運用專業(yè)的基礎(chǔ)理論知識進行分析和探討，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、 分析問題和解決實際工程問題的能力。 問題教學(xué)法是一個不斷提出問題和解決問題的教學(xué)過程。教師圍繞課程內(nèi)容的展開設(shè)置問題，學(xué)生在回答問題的過程中理解知識點tt 掌握知識點，并學(xué)會運用知識點。在案例教學(xué)法中引入問題教學(xué)法，學(xué)生在分析案例時，以問題為導(dǎo)向，能擺脫盲目被動的心理狀態(tài)，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(xué)效果的實效性。例如在形狀記憶聚合物復(fù)合材料自開放花朵模型案例中，設(shè)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(xué)生需要對案例進行分析，明確材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)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(xué)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(dǎo)學(xué)生從實際案例的實驗現(xiàn)象入手，推出產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因即形狀恢復(fù)時間不同，再引導(dǎo)學(xué)生思考影響形狀恢復(fù)時間的因素，學(xué)生通過復(fù)習(xí)所學(xué)過的基礎(chǔ)理論知識，最終得出改變材料的組成可以改變形狀恢復(fù)時間這一最終解決方案。

該教學(xué)設(shè)計的難點是問題設(shè)置，問題的設(shè)置必須要有根據(jù)，要結(jié)合具體的應(yīng)用案例，同時還要針對教學(xué)內(nèi)容，考慮學(xué)生現(xiàn)有的知識結(jié)構(gòu)，問題設(shè)置不應(yīng)過難，也不能太簡單。 過難的問題，學(xué)生無從下手，會讓學(xué)生產(chǎn)生挫折感，打擊學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性；太簡單的問題，學(xué)生得不到深入思考的鍛煉，也不能充分調(diào)動學(xué)生的積極性，學(xué)生無法在更高層次上理解教學(xué)內(nèi)容。問題的設(shè)置要圍繞教學(xué)內(nèi)容，以實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)為目的進行科學(xué)的設(shè)計，要由淺入深，循序漸進，層層展開，這樣才能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、 獨立思考問題的能力和運用所學(xué)基本理論知識解決實際工程問題的能力。

3 案例教學(xué)法的學(xué)生考核機制

案例教學(xué)法如果想在專業(yè)碩士課程教學(xué)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(xué)生積極投入課前—課中—課后三段的案例學(xué)習(xí)、 討論和總結(jié)中[5,6]。 在引入案例教學(xué)法的教學(xué)模式下，通過細化平時考核項目和考核方法，促進各個教學(xué)過程的順利開展，督促學(xué)生平時加強自主學(xué)習(xí)，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。授課前教師可以利用學(xué)習(xí)平臺與學(xué)生互動，對根據(jù)教學(xué)內(nèi)容提前設(shè)置的題目進行賦分，既可以了解學(xué)生的自主學(xué)習(xí)情況，又能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。 此外，對案例分析和討論的各個環(huán)節(jié)進行細分、 加強考核，例如對自主預(yù)習(xí)案例提出的觀點和解決方案過程進行等級劃分，不認(rèn)真預(yù)習(xí)案例，不了解案例相關(guān)內(nèi)容和基礎(chǔ)知識點的設(shè)為D 等；認(rèn)真預(yù)習(xí)案例，能夠理解案例相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)為C 等；熟知案例，理解和掌握案例的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，并將所學(xué)知識運用到案例分析和解決方案中，提出自己觀點的設(shè)為B 等；認(rèn)真預(yù)習(xí)并熟知案例，理解和掌握案例的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，并將所學(xué)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(shè)為A等。這樣細化評分標(biāo)準(zhǔn)，可以避免教師隨意給分，提高成績的公正性和透明性。

4 結(jié)語

案例教學(xué)法可以根據(jù)專業(yè)碩士研究生課程特點和教學(xué)目標(biāo)，對案例進行合理的選擇，并且教學(xué)也是與時俱進的過程，通過學(xué)生課堂反饋可以及時調(diào)整和優(yōu)化案例。通過案例教學(xué)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強課堂教學(xué)的趣味性，搭建基礎(chǔ)理論知識與工程實際應(yīng)用之間的橋梁，充分體現(xiàn)了“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教育理念，真正提高學(xué)生提出問題、分析問題和解決實際工程應(yīng)用問題的能力，對有效改善課堂教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)學(xué)生的實際工程應(yīng)用素養(yǎng)有重大作用，為更好地培養(yǎng)專業(yè)型應(yīng)用技術(shù)人才打下堅實基礎(chǔ)，具有重要的現(xiàn)實意義。