專業課程的案例教學模式探析

李國晶+趙化啟+楊涵崧+趙淑金+王濤+劉文斌

摘 要：針對工科專業課程的內容性質和教授方式，根據多年來總結的案例教學的精神實質，在學校目前具備的現有教學條件的基礎上，將案例教學模式應用于課程教學改革中，并以重要知識點為實際案例，深入淺出的論述了案例教學方法在專業課程改革中的應用模式，為專業課程的課堂教學改革進行了有益的探索。

關鍵詞：案例教學 無機材料物理性能 教學改革

中圖分類號：F240

文獻標識碼：A

文章編號：1004-4914（2016）10-240-02

案例教學是一種以教學案例為基礎，在教師指導下，引導學生在課堂內外對真實事件和情境進行研究、思考、分析和討論，以提高學生應用理論知識解決實際情況的水平，加強學生對基本理論知識的理解、掌握和靈活應用的一種教授方法。因而，案例教學過程的主要內容有：案例、情境、討論及點評。

在案例教學實施過程中，要注意區分“舉例”與“案例”兩種不同的教學特征?！芭e例”是在傳統的教學過程中常用的一種提示型方法，講授者根據教學內容的需要，通過列舉特定示例，使學生更好理解教學內容，具有接受學習的特征。而“案例”則具有自主型和共同解決問題型兩種教學特征。“案例”教學過程主要是以“案例”為中心進行教學設計，在選擇和設計“案例”的基礎上，講授者通過預先準備好的案例，組織學生開展討論和評議，使聽課學生自身的主體性得到充分的鍛煉和發揮，有助于培養學生的主觀能動性和解決問題的能力。只有進行相互比較，才能更好把握案例教學法的內涵和意義。

一、案例教學法在《無機材料物理性能》課程教學中的作用

上個世紀80年代初，我國一些高校陸續開始在某些學科教學中引入案例教學法。進入21世紀，對于具備知識結構合理、動手能力強的實用型工程技術人才需求日益加大。需要培養更多具有解決實際問題能力，具有創新精神的高素質科技人才。因此，案例教學在高校越來越受到普遍的重視，很多高校教師積極主動地嘗試和探索案例教學模式在高等教育過程中的應用，并對案例教學模式進行積極研究和討論，積累較多經驗。但是把案例教學應用到《無機材料物理性能》課堂教學中，還很少有人涉足，因此在無機材料物理性能教學領域中推廣和應用案例教學法是很有意義的探索與嘗試。將案例教學應用于無機材料物理性能教學是對其教學方法和手段的一種改革和創新，也是對其教學內容和體系改革的促進，使無機材料物理性能教學質量能夠邁上一個新的臺階。

《無機材料物理性能》課程是無機非金屬材料工程專業本科生必修專業基礎課，該課程系統闡述無機材料力學、熱學、光學、電學和磁學等（領域）性能及其發展與應用。介紹各種重要性能的原理及微觀機制，性能測定及控制和改善性能措施，各種材料結構與性能關系，各性能之間相互制約與變化規律。適用于無機非金屬材料中的新型陶瓷、傳統陶瓷、玻璃、晶體、半導體、石墨、薄膜、復合材料以及耐火材料專業。其它像硅酸鹽工程，包括水泥與混凝土材料、建筑材料及裝飾材料等專業也可參考。課程內容涉面較廣，注重新理論、新材料、新工藝的更新，以及多學科交叉融合，它綜合運用數學、物理和化學等基本知識，教師和學生普遍反映這門課程難講授、難理解、難記憶和難應用。因此，教師在組織教學過程中，應充分調動和提高學生學習積極性，避免學生“閉門學習”。改進我們教學內容和教學手段，理論聯系實際，重視培養學生實踐能力。

二、案例教學模式在《無機材料物理性能》課程教學中采用的主要方法

案例教學沒有固定模式，其教學方法因課程性質各異，針對無機材料物理性能教學，我們可以采用問題案例法和綜合案例法。

（一）《無機材料物理性能》課程的問題案例教學法

所謂的問題案例教學法，具體是指教師在對學生進行教學期間，針對某一節課中的重點內容和難點內容，并不是按部就班的照本宣科，而是在講解之前，采用引導法，通過例舉在實際的生產、加工等過程中客觀存在的某些具體實際問題，進而分析這些實際問題的成因和解決這些案例問題的思路和途徑，再導入本節課的重點和難點內容?！稛o機材料物理性能》課程每章內容都由某個知識點構成。例如：在熱學性能中，主要包括熱容、熱膨脹、熱傳導和熱穩定性等知識點。在講授熱穩定性這個重點內容，授課教師可以引入一個與熱穩定性相關的實際生產中存在的問題案例，在對該生產過程中存在的問題案例進行詳細的原理分析的基礎上，進一步導入受熱容、熱膨脹、熱傳導等因素影響的熱應力斷裂抵抗因子和熱應力損傷因子等物理量和基本概念。

（二）《無機材料物理性能》課程的綜合案例教學法

無機材料物理性能的研究方法可以分為兩種：一種是經驗方法，通過對大量的實驗數據進行分析處理后，獲得表示物理量之間函數關系的經驗方程，來表示它們；一種是從機理著手，按照性能的有關規律，建立物理模型，利用數學方法得到有關理論方程式。所以，提高學生運用多種研究方式方法對各種無機材料物理性能進行綜合研究分析的能力非常重要。對于《無機材料物理性能》課程的綜合案例教學法，就是在每堂課的后期，列舉出工藝制品材料設計（或改造）實例，提出需要解決的問題，引導學生綜合利用本節課或前幾節所學知識，解決該問題。例如，在講授《無機材料物理性能》課程中的電學性能部分，授課教師對電學性能的基本原理知識講解之后，再列舉一個具體的熱電材料性能案例，通過對具體的熱電材料性能的分析講解，教導學生綜合運用電學、熱學等知識，對該無機材料的熱電性能進行綜合的分析研究。

三、《無機材料物理性能》課程的案例教學流程

（一）案例引入

在案例教學模式中，案例是整個教學模式的關鍵所在，在《無機材料物理性能》課程的授課前的備課期間，授課教師應該認真甄選好適合本次課內容的案例。在篩選案例時應遵循以下原則：（1）要在符合教學目的的前提下選取適合的案例，要在教學計劃任務書和教學大綱規定的范圍內，緊緊圍繞教學內容選取案例。要有較好針對性，要適應學生特點及能力。（2）選擇案例難度要適宜，啟迪深刻，教學案例難易程度可以從分析思考及解決問題方法等方面考慮。難易程度的恰當把握，能夠較好地提升授課教師的教學質量，較好地提高學生的聽課效果。案例既要有事實闡述，又要引入一些不可避免的問題，聽課的學生在授課教授的引導下，通過自身的分析判斷，來發現問題、分析問題、解決問題，進而達到鍛煉學生創新性思維的目的，提高學生的自主學習《無機材料物理性能》課程的能力。（3）所甄選的案例要有很強的綜合性特征。從而能夠培養聽課學生的綜合思考、分析、解決案例問題的能力。（4）可適當選用視聽型案例開展多媒體教學。使學生通過視、聽綜合接受教師所傳遞信息，保證信息傳輸有效性。

在講授專業課程《無機材料物理性能》過程中，需要經常采用案例教學的模式。在此，列舉一典型案例加以分析。針對《無機材料物理性能》課程里的無機材料電學與熱學綜合性能的知識點，在講授時，計劃采用案例教學模式，在講授前，通過案例的甄選，選擇以絕緣基板材料為內容的案例，具體為最佳設計問題的綜合分析。

（二）分析討論

分析討論是案例教學中重要組成部分。在分析討論過程中，核心思想是實現師生間的積極互動，通過相互間的互動交流，在授課教師有計劃的引導下，使學生逐漸的進入案例情境，在教師的主導下，與聽課學生共同分析案例中的需要注意的問題，并組織敦促學生通過積極的獨立思考，相互間的充分討論，最終給出解決客觀存在的問題的方法。

結合本文給出實際案例，在超大規模集成電路（容量和密集度迅速增大）中，要求集成塊的基底材料導熱性能達到優良，以免集成塊溫度驟增，熱噪聲增大。關鍵是尋找出既能絕緣，又具有高導熱系數的材料。對于絕緣基板材料，首先必須要具有一定的強度，以便能夠承載起安裝在其上的集成電路元件和布在其上的電路線；要有均勻而平滑的表面，以便進行穿孔、開槽等精密加工，從而能夠構成細微而精密的圖形；應有優良的絕緣性能（尤其是在高頻下），要有充分的導熱性，以迅速散發電路上因電流產生的熱；硅與基片的熱膨脹系數相差應較小，從而保證基片與電路間良好的匹配性，電路與基片就不會剝離。這些問題里面涉及材料熱導率、熱膨脹系數、力學強度、絕緣性能及表面光潔度等性能。在講授過程中，可以通過提出問題，把相關知識點（熱導率、電導率等）告知學生，讓學生進行分析討論，提出相關影響因素及改進措施。

（三）總結評述

總結評述是案例教學模式中的最后一個收尾環節，總結評述是對案例教學模式前面內容的歸納總結和提升。總結評述的目的是引導聽課學生對本次課內容的學習過程的歸納和總結，使學生在解決問題后有充實的收獲感和滿足的成就感，進而促進學生對后續學習的積極性。

綜合本文所給出的關于電子集成電路模塊的絕緣基板材料最佳設計問題案例，在采用案例教學模式講授“無機材料電學與熱學綜合性能”內容過程中，通過先列舉幾種絕緣基板材料（例如：氮化硼、氮化硅等絕緣基板常用材料）作為引入，引導聽課的大學生對這幾種絕緣基板材料的熱導率、熱膨脹系數、力學強度、絕緣性能及表面光潔度等性能進行分析，通過充分的分析比較，在這幾種絕緣基板材料中進行選擇，并能夠讓學生陳述分析選擇的理由，并對不同學生得出的不同結果進行綜合分析，最后選出最佳答案。同時，教師還要引導學生做進一步的總結評述。

四、結語

將案例教學模式應用到無機材料物理性能課程是一種提高教學質量的行之有效的方法。通過采用案例教學模式，可以積極調動學生學習無機材料物理性能課程的主觀能動性。在無機材料物理性能課程教學過程中，采用案例教學模式可以使授課教師豐富和完善自身的教學模式和教學手段，可以把原本以教師為主導的單一專業授課模式，轉變為師生的交互教學模式，這種相互間的以案例為主線的交流教學，可以使學生在課堂上改變對專業知識的理解的機械性和掌握的被動性，還可以使學生在活躍的課堂氛圍中，提高學習專業知識的興趣與效果。同時，案例教學模式在無機材料物理性能等專業課程中的合理應用，還能夠提高大學生對專業知識的綜合理解和融會貫通，并能夠在一定程度上達到鍛煉學生獨立思考、培養學生創新能力的教學目的。

[基金項目：佳木斯大學2010年教學研究項目資助（項目編號：2010051）；2014年黑龍江省大學生創新創業訓練計劃項目資助（項目編號：201410222048）；黑龍江省教育科學“十二五”規劃2014年度備案課題（項目編號：GBC1214085）；佳木斯大學2012年教育科研重點項目資助（項目編號：JKA2012-092）；佳木斯大學科研項目資助（項目編號：L2012-003）；黑龍江省高等教育學會高等教育科學研究課題（項目編號：14G133）。]

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（作者單位：佳木斯大學 黑龍江佳木斯 154007；通訊作者：趙化啟，佳木斯大學信息電子技術學院。）

（責編：賈偉）