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案例教学法在渥太华大学工程类大班教学中的应用与启示

范文

王青峰

摘要渥太華大学的工程设计课程采用了案例教学法来授课，以便在大班教学过程中激励学生的主动学习。这种交互式的教学模式不仅给学生提供了清晰的课程内容架构，而且还借助小组讨论的活动形式给学生提供了相互交流和深入学习的机会。因此，案例教学法非常有利于提升大班教学的学习成绩，锻炼学生的判断性思维，相关案例的讨论还能培养学生的学习能力和沟通技巧。同时，案例教学方式还有助于授课老师及时获得相关教学方面的信息反馈。

关键词案例教学法大班教学形成性评价工程专业主动学习

中图分类号：G424?????????????????????????????????????文献标识码：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

众所周知，本科教育是高等教育人才培养的基础，加快振兴本科教育，构建高水平人才培养体系是我国当前各个高校开展相关教学改革活动的重要任务。[1]与此同时，在全球新一轮的科技革命和数字化工业转型升级的浪潮下，如何打造国内具有国际竞争力的制造业，提升我国的综合国力、保障国家安全、建设世界级工业强国已经成为我国实现《中国制造2025》宏伟目标的关键与核心。在此背景下，如何培养出满足社会需求的具备创新思维和创新能力的工程类专业人才不仅对我国工程类高等教育提出了前所未有的巨大挑战，同样也是促进我国工程类高等教育快速发展的难得机遇。然而，我国目前的工程类专业人才培养还存在着与企业实际需求相脱节的现象，同时，高校与生产企业之间的产教融合也不够深入，因此，导致了本科毕业学生的工程教育实践环节比较薄弱，学生的创新和应用能力不高。为了扭转以上劣势，我国的高等院校都加大了工程类课程教学改革的力度，希望能以此夯实我国工程类人才队伍的素质基础，补齐人才发展与需求间的短板，从而在根本上解决当前制造业人才结构性过剩与短缺并存的现象。

当前，我国的相关高校已经开展了一系列的工程类课程教学的改革工作。例如，有研究采用了学习成果作为预设评估标准来反思教学活动的成果导向教育（OBE），[2]也有从工程实训方面来强化理论联系实际的虚拟仿真教学改革，[3]还有从教学课程模块来重构课程实验以及工程实训，以此达到创新教学体系和提升学生理论应用的目的。[4]另外，有研究从教学内容、教学方法和考核模块入手，通过培养学生的自主学习能力来进行相关课程的教学改革。[5]然而，在上述课程教学改革的具体实施与应用的过程中，相关改革都不可避免的遇到一个共性的问题——即学生人数超过30的大班教学。由于受学生的入学率、课程的设置与安排、教学资源管理等诸多因素的影响，大班教学已经成为国内高校在课堂教学过程中所采用的常见课堂组织形式。虽然，大班教学能够提供均衡一致的教学共享资源，也有利于专业知识的大规模统一传授。但是，传统的大班教学也存在着如何因材施教，如何组织和协调学生的教学活动参与度，以及如何科学评价学生的学习效果等一系列的教学实际应用问题。因此，如何在大班教学条件下开展有效的课程教学活动，并激发学生由被动学习转为主动学习已成为我国工程类高等教育教学改革所必须面对的一个突出问题。

与之对应的是，国外工程类高等院校也在持续开展相关教育、教学方面的改革活动，其积累的相关教学改革成果也颇为丰富，有益的成功经验也是值得国内教育工作者去学习和借鉴的。然而，国内目前对国外课堂组织形式的传统认知还普遍停留在小班教学这个层次上，因此，小班教学的相关国外经验对于国内大班教学来说，其可借鉴的内容相对较少。众所周知，自2008年美国发生次贷金融危机以来，全球的金融环境出现了明显动荡，为了解决金融危机，美国持续多年采用了量化宽松的货币政策，从而导致多数西方经济体出现了经济增长放缓、失业率攀升的现象。在这种社会经济下行的大环境下，西方社会中的个人对提升自身社会竞争力的需求不断增强，从而导致西方高校的毛入学率不断提升;另外一方面，随着我国以及相关新兴经济体的不断壮大，世界各国之间的国际交流不断加强与深化，西方高等院校吸引了大量国际交换生在其进行相关学习与深造。正是在这些主、客观因素的共同作用下，大班教学目前也成为了西方高校普遍采用的课堂教学组织形式。在由小班教学转变为大班教学的过程中，西方教育工作者发现大班教学相对于小班教学在课堂组织、教学实践活动、学生考核评定以及师生交流和沟通等方面都存在着明显的差异与巨大的挑战。为了适应教学规模的转变以及新的教育教学形势，西方高等教育工作者同样也进行了相关教学研究与探索，尤其是在调整以老师为中心的傳统模式转变为以学生主动学习（Active?Learning）为主的大班课堂教学改革方面，他们取得了较为丰富的研究成果，所以，学习和借鉴国外高校在大班课堂教学改革方面的成功经验已成为国内高等教育工作者应该认真考虑的一个问题。

同时，国内外大量的教学改革研究结果也表明，相对于传统的被动式教学方式来说，积极的教学方式能更好地提升学生对知识的理解、掌握以及分析和应用的能力。究其原因主要是积极的教学方式能够在学生的学习活动中建立起学生为中心的主体地位，同时，还能锻炼学生的批判性思维，从而使学生在学习能力、综合素质和创新能力等方面获得全面的提升。[6]目前，积极的教学方式种类繁多，常见有知识建构式教学、对话性教学、求知范式教学、生成性教学、即兴演奏式教学以及最优化教学等。在上述众多的积极教学方式中，案例教学法是国外高等教学活动中比较常见的一种教学方式，该教学法是以案例为课程设计的依据，采取师生共同参与，对一个案例即一个包含有疑难问题的实际情境进行讨论的教学方法。[7]由于教师能够根据教学要求来设计相应案例，通过组织学生针对案例内容来运用所学知识进行思考、分析、讨论和交流。因此，案例教学法能够将理论和方法运用于实践，并在实践中深化和领悟教学内容，突显出该方法所具有的真实性、典型性、完整性、综合性和启发性等优点;同时，案例教学法还有助于引导学生主动参与课堂讨论，领会案例所涉及领域的概念、原理以及相关技能，锻炼学生解决实际问题的能力。鉴于此，对于涉及大量工程应用的工程类课程来说，案例教学法是工程类课堂教学改革过程中非常值得推广和应用的一种有效的教学组织方法。

综合上述国内外课堂教学组织的演变以及工程类课程改革的基本现状与最新发展态势，本文以加拿大渥太华大学的工程专业为研究对象，以该学院的公共基础课——“工程设计”为例，初步探讨和总结案例教学法在国外大班课堂教学中的组织与运用，希望从中获得国外高校在大班课堂教学改革中的有益经验，并为我国工程类课程的教学改革与创新提供相关指导与借鉴。

1?“工程设计”课程的大班组织特点

渥太华大学工程专业的“工程设计”课程是一门面向工程专业和计算机专业的应用型公共基础课，其主要的培养目标是锻炼学生的工程实践能力和团队协作能力。因此，该课程涵盖了工程设计的基本思路、工程设计过程的组织以及工程原型的开发等相关工程设计与应用的内容。同时，该课程还涉及工程经济学、安全、伦理以及工程项目管理等诸多交叉学科的基本知识。在实际教学过程中，该课程主要以案例教学法来开展相应的课堂教学，并从课程内容安排、课堂组织形式以及教学效果评价等方面来激励学生以主动学习的方式掌握工程设计的基本知识与技能。

1.1?“工程设计”的课程内容安排

渥太华大学“工程设计”课程的主要教学目标是要让学生掌握和应用工程设计过程中的理论以及实践能力，激发和促进学生的主动学习。

在具体的课程内容安排上，该课程以滑雪场救助用便携雪橇的设计为课程实例来讲解工程设计的具体思路与设计步骤，并以实际工程设计过程中最常用的“设计思维”原则来规划课程的教学内容，即教学内容立足于以人为本的设计精神与方法，按照“设计思维”的五个阶段：“感同身受”、“确定需求”、“概念构思”、“原型制作”和“现实检测”来具体安排和设计课程相关案例以及小组讨论，方便授课教师在课堂讲授和小组讨论中引导学生开展主动学习。

同时，该课程还安排了辅助小组项目开发的软件培训，主要涉及有Microsoft软件（Excel、Word、Project），程序控制软件（Arduino）、三维建模软件（SolidWorks）以及编程软件（MATLAB）的使用，另外，安排有金工实习等实训内容。

1.2?“工程设计”的课堂组织形式

“工程设计”课程的另外一个教学目标就是锻炼学生的社会交流和沟通技巧以及团队协作能力。因此，在具体的课堂案例教学过程中，授课老师采用了小組讨论的形式来进行相关案例的讨论与分析，并在小组讨论开始之初就给学生提出了讨论所必须遵循的个人参与度、小组讨论组织情况以及沟通交流情况等指导原则和具体要求。同时，为了控制课堂的授课进度并提高小组讨论的效率，每节课都根据相应的案例设置多个讨论专题，并将每个专题的小组讨论时间控制在5分钟以内。

除此之外，授课老师在每次授课前都会在渥太华大学的教学管理网络平台（Brightspace）上提前安排课前辅助资料以及授课PPT，以便学生进行相关教学内容的预习和复习;另外，授课老师还利用网络调查系统（ITP?Metrics）进行课程教学效果的问卷调查与信息反馈。

授课老师为了进一步强化学生的团队协作与沟通能力，还专门设计了需要学生应用所学课堂知识来设计开发的团队项目，并充分利用渥太华大学的“创客空间”（Makerspace）平台，由创客空间负责工程项目开发的助教来指导学生团队项目的开发与设计。同时，授课老师还积极联系校外的项目开发企业，例如，邀请校外项目——“环保机器人”进课堂，通过企业负责人给学生介绍和指导相关工程设计，以此扩展学生在工程设计方面的视野。

1.3?“工程设计”的教学效果评价

“工程设计”课程采用了形成性评价体系（Formative?Assessments），因此，该课程的期末考试成绩在总成绩中的比例并不高（30%）;相反，该课程更侧重于对学生整个学习过程的考核与评价。具体的考核评价指标和权重见表1所示。

2?“工程设计”课程的实际应用效果

“工程设计”课程是渥太华大学工程学院面向所有工程专业学生的一门应用型公共基础课程，该课程的选课学生较多（人数在50人左右），其中，亚洲面孔的学生就占总人数的1/3左右。由此可知，该课程在课堂组织与内容讲授方面属于典型的大班授课。

由于大班授课需要合理地组织课程内容，并要通过控制学习氛围来强化学生的主动学习，同时还要科学地评估出学生的实际学习效果。因此，该课程在引导学生主动学习的过程中，采用了典型案例分析和讨论的方式来为学生提供主动学习和交流沟通的机会，并借助有效的教学策略和教学方法来激励学生主动学习的兴趣，具体的课堂教学应用效果可以归纳如下。

首先，在课程内容安排上，该课程依据最新的工程设计概念——基于用户经验的设计思维来组织和安排教学内容，不仅将“设计思维”的理念融入课程，还据此将课程内容划分为：“需求和问题的识别”、“用户咨询”、“设计标准的确认”、“团队开发及危机管理”、“原型设计开发”以及“信息反馈与社会沟通”等组成部分。上述课程内容的安排与设置都突显出该课程在教学内容上的领先性与实用性，有利于学生对工程设计方面最新理念和方法的理解和掌握。

其次，在大班教学过程中，授课老师主要以具体的设计案例来安排和组织相关课堂教学，并以小组讨论的方式将人数众多的学生化整为零，从而达到降低课堂组织与管理难度的目的。同时，授课老师还积极引导学生融入到主动学习之中。最典型的例子是，授课老师在第一次的案例教学过程中，采用了一个简单的“雨水收集装置”的具体设计来引导学生对案例教学的具体授课特点和要求进行初步了解和认识。详细的做法是，老师预先在教学平台上给学生提供“雨水收集装置”的背景信息，接着，老师在课堂上以小测试的形式来检查学生对背景知识的理解和掌握程度，然后，让学生以5分钟为限开始小组讨论。在具体的讨论过程中，学生需要依据前期提供的背景资料和自身的基础知识进行“大脑风暴”，再通过彼此讨论来分析和发现“雨水收集装置”案例中有关设计方面所存在的问题，找出相关问题的关键影响因素，建立解决问题的有关评估指标，再次讨论相关方案的可行性，并提出解决方案。最后，授课老师针对各个小组的解决方案进行整体的指导和评定。

由于国外高等教育普遍采用学分制进行管理，也就是学生需要根据自身情况进行选课，这就导致同一届的学生彼此之间不存在行政班级的概念，当学生选择同一门课时就会出现彼此互不认识的现象。而“工程设计”课程采用了案例教学法，这就需要在课堂上开展相应的小组讨论，为了解决上课学生在物理和心理上的彼此隔阂，授课老师对小组讨论设定了具体要求：即小组人员不超过5人，各成员最好来自不同的专业方向、不同的教育背景以及不同的种族。这样，通过一次课堂讨论就让学生之间消除了陌生感，建立起彼此的沟通与联系，达到“Ice?breakers”的目的。另外，通过课堂讨论相关案例还能锻炼学生的交流与沟通能力，并为后期的案例教学以及相关团队项目开发打下良好的团队协作与沟通的基础。

当然，大班教学除了要设计好教学内容，组织好学生的参与活动以及团队协作与交流之外，还需要科学地评价学生的实际学习效果。由于形成性评价（Formative?Assessments）不仅能够帮助学生了解自身的学习状况，还有助于任课老师掌握实际的教学情况。[8]因此，通过形成性评价获得的反馈信息不仅有利于学生改良自己的学习计划，而且还方便教师进行教学策略的调整，从而有效地实现预期的学习目标和教学任务。

鉴于此，“工程设计”课程就采用了形成性评价体系来考核学生的学习效果以及评价任课老师的授课情况。具体的措施是，授课老师通过实际的案例教学来组织学生的小组讨论与项目开发，并将小组讨论的结果和团队开发项目作为评价小组成员对知识掌握情况的依据和标准，同时，还借助学生在小组讨论过程中的相互自评来科学地衡量学生参与活动的积极程度。另外，授课老师还通过每次授课前开展的课堂前测活动（Pre-assessments）来获得学生对上次课所学内容的掌握情况，在授课结束的时候，授课老师则通过后测活动（Post-assessments）來评价教师的授课情况以及学生对知识的理解和掌握情况。最后，再结合适量的课外作业、期中测试和期末考试，授课老师就可以系统全面地评价出学生在整个课程学习过程中的真实学习情况，同时，相关教学评价也有助于老师对自身教学情况开展相应的调整与改进。

3?结论

渥太华大学工程专业的“工程设计”课程以案例教学法开展了相应的大班教学活动，这种教学方式不仅引导了学生对问题思考的主动性，还提升了学生的课堂参与程度，转变了学生在学习过程中的被动地位，加深了学生对概念知识的理解与应用，锻炼了学生实践动手与沟通协作能力，从而较好地解决了传统大班教学过程中普遍存在的师生信息沟通不畅，课程设置以及理解深度不够，考核方式扁平单一等典型问题。

因此，在全国高校系统开展学习和贯彻“教育部关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知（高教函[2018]8号）”的大背景下，借鉴国外工程类高等教育在大班教学活动中所取得的成功经验，不仅可以为我国工程类高等教育教学方式的改革指明前进的方向，还助力于我国工程类本科教学质量的提升。

参考文献

[1] 教育部关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知[EB/OL].[2019-1-21].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201809/t20180903_347079.html？from=timeline。

[2] 刘锴，孙燕芳.基于OBE教育理念的高校教师培养研究[J].黑龙江高教研究，2017（06）.

[3] 苏关东，张鹏，顾勋，韩贝宇，易鹏，李名扬.水电模拟实验虚拟仿真教学平台的设计[J].实验室研究与探索，2018?（9）.

[4] 吴凤麟，邵红伟，沈晗，黄树林.生物制药本科实验教学改革的探索与实践[J].广东药学院学报，2007.23（4）.

[5] 苏彩丽，杨小丽，李海华.《固体废物处理与处置》课程教学改革的探讨[J].广州化工，2017.45（16）.

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[8]Herman?J.?L.，?Osmundson?E.，?Ayala?C.，?Schneider?S.，?Timms?M.，?The?Nature?and?impact?of?teachers?formative?assessment?practices[R].Los?Angeles，?USA：?Center?for?the?Study?of?Evaluation，2006.

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