基于問題的案例教學法在研究生課程教學中的實踐

王國成+常鋼+施德安

（湖北大學材料科學與工程學院，湖北 武漢 430062）

摘要：將基于問題的學習（PBL）和案例教學法相結合，應用于研究生現代材料測試方法的課程教學實踐。在案例分析、小組討論、方案實施及案例陳述等教學環節過程中，教師通過提出針對性的問題進行引導與啟發，協助學生完成案例，教學評價結果顯示教學效果優良。通過基于問題的案例教學法，能夠有效地提高學生的學習能力、研究能力、科學思維能力、語言表達能力和團隊協作能力。

關鍵詞：PBL；案例教學法；研究生；課程教學

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）24-0150-03

隨著我國研究生教育規模的急劇擴大，研究生培養數量與培養質量之間的矛盾已成為當前研究生教育中面臨的主要矛盾。提高研究生教育質量是我國實施“人才強國”戰略的重要組成部分，高層次創新型人才的培養也是我國可持續發展的關鍵。研究生教育的三大目的是知識結構、科學研究與創新精神，其中科研和創新是重點，知識結構是基礎。只有具備完備的知識結構，掌握更多的新技術、新思想，才能在知識結構、學術思想、科學思維上形成交叉復合效應，才能在科學研究過程中做出創造性的成果。使學生具備完備的知識結構、寬厚的知識基礎、開闊的學術視野正是研究生課程教學的主要任務。案例教學法是一種以案例為基礎的教學方法（Case-based Teaching，CBT），通過對案例的研究與發現來進行學習。CBT教學法具備明確的針對性、良好的啟發性以及較強的實踐性，在課程教學與職業培訓中得到了廣泛應用。CBT教學法在已掌握的專業知識基礎上，注重提高學生運用知識綜合解決問題的能力。可見，案例教學法非常適合應用于已經掌握了相當程度的專業基礎的研究生課程教學。但是，在實際教學過程中，為了完成特定的教學目標，在案例完成過程中需要對學生的學習方向進行一定程度的問題指導或啟發。PBL是指基于問題的學習（Problem-based Learning），從一個真實情境中的需要解決的問題出發，學生通過自主探究與合作來逐步解決問題，從而學習問題背后的科學知識，形成解決問題的技能與自主學習的能力。兩種教學方法的有效整合，可發揮其各自優勢，取長補短，有效地提高學生自主學習的興趣，提高分析問題、解決問題的能力，并且培養了學生團隊協作、溝通與表達等綜合素質。現代材料測試方法是材料科學與工程學科研究生的一門主干課程，主要介紹材料組成、結構和形貌研究中具有代表性的常用分析測試方法的基本原理、試驗方法、儀器設備及應用。課程內容涉及X射線衍射分析、電子衍射分析、電子顯微分析、光譜分析、核磁共振分析、熱分析以及其他分析測試方法等多種材料分析測試方法與技術，是材料學、材料物理與化學、材料工程、高分子化學與物理等多個學科研究生必須掌握的現代分析技術，對研究生后續科研有著十分重要的意義。近三年來，通過將PBL和CBT教學法相結合，應用于現代材料測試方法的教學實踐，學生評價認為在知識結構、科學研究方法及創新思想方面都取得了一定的成效。

一、案例的提出

CBT教學法需要學生主動參與，提出的案例必須能夠引起學生的興趣，激發學生的探究熱情，但是案例是為特定的教學目標服務，對教學案例的范圍也必須有一定的要求。在教學過程中，根據研究生所從事的研究方向將其分組，案例范圍約定在高分子材料、無機非金屬材料和功能材料三個領域內的材料結構與性能關系表征。每組學生可以自選或由教師指定具體案例，在教學實踐中，絕大多數小組都是自選案例，能夠很好地保證學生參與案例研究的熱情和興趣。同時，學生自選案例對教師的要求也相應提高，因為材料的各類和應用領域非常寬廣，可能會出現教師并不熟悉的研究領域。在教學過程中，教師也需要不斷提升自身水平，才能勝任教學指導，實現了真正的教學相長。

二、案例的完成

案例的完成過程，實際上是基于不同問題的學習過程，通過不斷地提出問題、分析問題、解決問題，最終形成完整的解決方案。為了訓練學生的科學思維方法，提高其分析問題解決問題的能力，保證案例教學的有效性，教師在考慮學生的能力、學生的需求、學生的構成以及學生學習的主體性的基礎上，需要對學生的學習過程進行適當的啟發與引導。

1.基于問題的案例分析。案例的分析需要從一個具體的問題為出發點，通過該問題的分析與探究，從而引申出后續的問題。在現代材料測試方法案例中，作為出發點的問題，往往是設計方案的核心問題，一切方案設計都是圍繞如何解決該問題的，或者是核心問題的先導問題，通過對該先導問題的分析，可以提出案例的核心問題。因此，教師在小組討論時需要針對不同的情況適當給予引導與啟發。例如，針對“蒙脫土改性尼龍6”材料的結構分析，可以提出“蒙脫土的結構是怎樣的？其在尼龍6中的分散狀態如何？能夠使用什么測試方法進行表征？”等引導性問題，引導學生對材料結構、分散理論及測試方法進行學習，從中找出關鍵問題，并且逐步解決問題，進而提出設計方案。為提高案例教學的有效性，基于問題的案例分析在實際課程教學過程中是非常有必要的，它可以讓案例有效地為教學目標服務，同時培養學生的科學思維及分析問題的能力。但是，過多的引導與啟發對學生學習的主體性和主動性有損害，需要教師針對不同學生的學習現狀進行不同程度、不同類別的引導與啟發，有效地保護和激發學生的學習興趣。

2.基于問題的小組討論。小組討論是案例教學法的關鍵過程，從關鍵問題的提出、測試方法的選擇與相互配合等都需要小組成員間的交流與討論。在討論過程中，對提出的問題進行分析，并提出解決方案，進而提出新的問題，開始新一輪的分析問題、解決問題。在此過程中，文獻的閱讀與總結是必不可少的。為了讓學生準確把握參考文獻的核心以及設計方案的有效借鑒，教師在小組討論中需要提出一些啟發性或引導性的問題讓學生思考，從而順利地完成案例設計。例如“某文獻解決的關鍵問題是什么？與我們想要解決的問題相同嗎？”“某文獻的設計方案合理性如何？”“某文獻的設計方案有什么缺點？”等問題，并且在完成測試實驗后，將實驗結果與文獻進行比較，引導學生進一步思考。小組討論需要所有組員都能積極參與，踴躍發表自已的見解，并對其他組員的意見提出自已的看法，這就需要所有成員都必須仔細研讀參考文獻，并對文獻進行歸納總結。因此，小組討論能否達到預期的教學效果，保證每個組員的參與積極性是必要的。教師在指導和參與小組討論時需要有意識地針對不同組員的發言情況，提出有針對性的問題。

3.基于問題的學習過程。由于研究生的本科基礎比較復雜，來自于很多不同的本科專業，其所學基礎知識有很大差異，例如我校材料科學與工程學科的研究生有來自于化學類、物理類、化工類以及材料類的本科專業。在案例完成過程中涉及的基礎理論和基本技能，不可能所有的學生都具備。因此，案例的完成過程對研究生而言，實際上也是一個再學習的過程，是一個知識結構重構的過程。教師可以通過提出問題的方式引導學生對已學知識進行總結，對以前未學過的知識進行學習。例如無機材料的晶體結構及表征、高分子材料的半結晶結構及其表征、功能材料的光電基礎知識等內容，可以針對研究生的不同背景提出不同的問題，讓學生通過學習、消化，進而內化為自身知識與能力。

三、案例陳述

案例完成后，需要制作電子講稿在全班進行陳述，按提出問題、分析問題、解決問題的邏輯進行講解，并且將實驗結果與方案設計進行對比，討論實驗方案的有效性。陳述后由學生提出問題，陳述人或小組成員回答。陳述的效果與陳述人對案例的熟悉程度、語言表達能力、講稿的制作以及團隊成員的合作有關。因此，陳述環節對學生的語言表達能力、團隊合作能力等綜合素質的提升非常有益。

四、教學評價

對學生的學習評價以過程評價和結果評價相結合的方式進行，評價內容主要包括學習能力、研究能力和語言表達能力等，具體包括案例論文（教師評價）占30%、小組討論（教師評價）占20%、組內評價（成員互評）占20%、陳述過程評價（學生評價）占30%。通過問卷調查和學校統一的課程評價體系對教學效果進行了評價，結果顯示，90%以上的學生認為在學習過程中得到了很大鍛煉，對自已的綜合能力有提升，80%左右的學生認為課外學習的壓力比其他課程大，85%左右的學生愿意向低年級的學生推薦本課程。

五、教學反思

經過三年的教學實踐，基于問題的案例教學方法在實踐過程中不斷改進和完善，能夠很好地完成教學任務，達成教學目標。學生通過案例的完成與學習，能夠掌握現代材料測試方法的基本原理，綜合運用所學知識對材料結構與性能進行表征方案設計、獨立完成相應實驗，并對實驗結果進行分析。學生參與的小組討論和陳述答辯的積極性和熱情非常高，有效地提高了學生的學習能力、研究能力、邏輯思維能力、語言表達能力以及團隊協作能力，學習和研究的內容不再局限于教材和參考書，非常接近學科前沿或實際生產，教學效果優良。但是，基于問題的案例教學法在實施過程中也反映出一些問題，主要體現在以下三個方面：一是教學過程用時長與課程學時少之間的矛盾。基于問題的案例教學過程中需要學生不斷地研讀文獻、討論方案、修改方案、實驗操作、結果討論等，中間還需要教師參與、指導，而實踐課程學時比較少，大量的工作需要學生在課外進行，造成學生課外學習的負擔比較大。如果同時有多門課程實行類似的案例教學法，學生學習壓力大。二是基礎理論教學與案例教學之間的矛盾。案例教學法的前提是需要學生已經掌握了相關的基礎理論，在此基礎上進行案例的完成與學習。而現代材料測試方法課程不僅包括實踐教學，還有相當一部分基礎理論講授內容，因此，課程所有教學內容不宜全部采用案例教學法，可以根據教學內容靈活運用不同的教學方法，這對課程教學設計與組織提出了較高的要求。三是問題引導與自主學習之間的矛盾。為了提高案例完成與學習的效率，教師會不時提出一些問題進行引導與啟發，但過多的問題引導又會損傷學生學習的自主性和學習興趣。因此，需要教師根據各小組的學習情況，有針對性地提出“少而精”的引導性問題，真正從教學過程的主導者向學習過程的引導者轉變。

參考文獻：

[1]王艷等.課程教學在研究生創新能力培養中重要性之思考[J].教育教學論壇，2014，（49）：222-223.

[2]胡俊開，付琍.基于PBL教學法的案例教學新模式[J].產業與科技論壇，2012，（11）：193-194.

[3]梅虎.案例教學與PBL教學效果的比較研究[J].瓊州學院學報，2009，（16）：68-69.

[4]鄭華盛.基于問題驅動的研究生課程教學改革探索與實踐[J].南昌航空大學學報（自然科學版），2014，（4）：100-104.

[5]李磊，王軼卓.案例教學法在研究生課程教學中的應用探討[J].軟件導刊（教育技術），2015：90-91.