案例教學(xué)在工程專業(yè)的適用性研究

李勁華, 周 強(qiáng)

(青島大學(xué) 數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院, 山東 青島 266071)

案例教學(xué)在工程專業(yè)的適用性研究

李勁華, 周 強(qiáng)

(青島大學(xué) 數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院, 山東 青島 266071)

首先分析了案例教學(xué)的內(nèi)涵及應(yīng)用場(chǎng)景,從學(xué)科的知識(shí)范圍、學(xué)習(xí)層次、認(rèn)知過程3個(gè)方面分析了案例教學(xué)的適用性。以軟件工程專業(yè)為例,探究案例教學(xué)在工程專業(yè)中的適用性,討論具體設(shè)計(jì)課程時(shí)在教學(xué)時(shí)間、教學(xué)方法、案例設(shè)計(jì)與選擇方面的問題,給出了教學(xué)建議。

案例教學(xué)； 知識(shí)范疇； 學(xué)習(xí)層次

1 案例教學(xué)

案例教學(xué)法是一種以案例為基礎(chǔ)的教學(xué)方法[1-2]。案例教學(xué)法整合理論與實(shí)踐,以真實(shí)、具體的案例為基本素材,將學(xué)生引入特定的事件和實(shí)境中,通過教師與學(xué)生之間、學(xué)生之間的多向互動(dòng),促使學(xué)生充分理解問題的復(fù)雜性、變化性和多樣性,重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生分析、理解、處理問題的能力及反思意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作精神。

1.1 案例教學(xué)法的內(nèi)在特征

(1) 學(xué)生作為主體參與、教師適當(dāng)指導(dǎo)。

(2) 將傳統(tǒng)的“點(diǎn)對(duì)面”的單向灌輸模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤包c(diǎn)對(duì)點(diǎn)”“點(diǎn)對(duì)面”的多向互動(dòng)模式。

(3) 凸顯過程的開放性、信息的對(duì)稱性、思維的多元性與方案的創(chuàng)新性。

(4) 學(xué)習(xí)如何發(fā)問,進(jìn)而學(xué)習(xí)獨(dú)立思考、與人相處、解決沖突、尊重他人等能力。

(5) 過程優(yōu)于結(jié)果,把教學(xué)過程巧妙地轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容。

1.2 案例的組成

案例是案例教學(xué)的核心要素,有個(gè)例、實(shí)例、個(gè)案等幾種提法。案例的組成:

(1) 真實(shí)而復(fù)雜的情境,說明事件發(fā)生是否有什么特別的原因或條件。

(2) 典型的事件,案例所要反映的問題,應(yīng)從最有收獲、最具啟發(fā)性的角度切入,有明確的主題。

(3) 多個(gè)問題呈現(xiàn),案例要有討論的價(jià)值,通過討論可以揭示事件的意義和價(jià)值,舉一反三,為今后再處理類似事件提供參考和借鑒。

(4) 典型的解決方法,通過分析、討論、闡釋的過程,啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)探究、發(fā)現(xiàn)要點(diǎn)、設(shè)計(jì)解決辦法和途徑,有助于理解和解決相關(guān)問題。

2 案例教學(xué)的適用性分析

在管理與工程領(lǐng)域與案例類似的概念是項(xiàng)目，項(xiàng)目是為完成某一獨(dú)特的產(chǎn)品或服務(wù)所做的一次性努力[3]。項(xiàng)目是一個(gè)特殊的、將被完成的有限任務(wù),它是在一定時(shí)間內(nèi)滿足一系列特定目標(biāo)的多項(xiàng)相關(guān)工作的總稱。從教學(xué)方面看,案例和項(xiàng)目情境都來源于典型的真實(shí)生活,都要求學(xué)生參與、團(tuán)隊(duì)合作。但是,對(duì)項(xiàng)目通常要求遵循規(guī)范的流程去解決問題,過程受人財(cái)物、時(shí)間等有限資源的約束,結(jié)果通常趨向一致,滿足一定的性能、質(zhì)量、數(shù)量以及其他技術(shù)指標(biāo)。

作為一種教學(xué)方式,案例教學(xué)法和其他教學(xué)法相比有其獨(dú)到之處。聯(lián)合國教科文組織在對(duì)案例研究、討論會(huì)、課堂講授、模擬練習(xí)等方法的教學(xué)功能的研究中發(fā)現(xiàn),案例教學(xué)法在知識(shí)傳授、學(xué)生的接受程度、知識(shí)鞏固3方面居第2位,在分析能力培養(yǎng)方面居第1位。特別是與傳統(tǒng)的講授法相比,案例教學(xué)法在提高學(xué)生分析能力方面的優(yōu)勢(shì)尤為突出[2,4]。

依據(jù)布盧姆提出的教育目標(biāo)分類法,知識(shí)可以分成3個(gè)范疇[5]:認(rèn)知、情感和技巧。每一范疇對(duì)應(yīng)于學(xué)習(xí)的不同層次,較高層次對(duì)應(yīng)學(xué)科內(nèi)較復(fù)雜的內(nèi)容,即距離對(duì)該學(xué)科的通達(dá)的距離較接近。最終目標(biāo)是要鼓勵(lì)教學(xué)者對(duì)教學(xué)的3個(gè)范疇都要有所聚焦,直至完整全面的教育。

“認(rèn)知范疇”的教育目標(biāo)按2個(gè)維度分類:知識(shí)維度及其認(rèn)知等級(jí)。按照知識(shí)維度,知識(shí)被分為4類:事實(shí)性知識(shí)、概念性知識(shí)、程序性知識(shí)和元認(rèn)知知識(shí)。按認(rèn)知等級(jí),每一類知識(shí)的掌握都分為6個(gè)層次,即記憶、理解、運(yùn)用、分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造。從案例教學(xué)的本質(zhì)特征可以看出,案例教學(xué)特別有助于培養(yǎng)程序性和元認(rèn)知方面的知識(shí),對(duì)真實(shí)性、概念性知識(shí)沒有顯著幫助。在等級(jí)方面,案例教學(xué)特別適合認(rèn)知過程的運(yùn)用和分析,對(duì)評(píng)價(jià)和創(chuàng)造也有良好的效果。

“情感范疇”從低至高可分為5個(gè)層次:接受、反應(yīng)、評(píng)價(jià)、組織和內(nèi)化。案例教學(xué)特別有助于態(tài)度范疇的前4個(gè)學(xué)習(xí)層次的培養(yǎng)。通過講述真實(shí)情境的案例及具有情趣的問題,激發(fā)學(xué)生積極參與、主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣,在獨(dú)立解決問題的過程中,有意識(shí)地整合各種知識(shí),在討論中,對(duì)其他習(xí)者的方法、結(jié)果等進(jìn)行反思、給予評(píng)價(jià)。通過一次具體案例的研習(xí),把所學(xué)視為本能的可能性不大。后天實(shí)現(xiàn)本能的一種途徑是對(duì)反復(fù)出現(xiàn)的事件、情境、問題,不斷重復(fù)地分析和解決。每當(dāng)出現(xiàn)類似情境時(shí)有可能達(dá)到內(nèi)化。反復(fù)操練工具,多做同類習(xí)題,強(qiáng)化記憶,將處理問題的方法抽象化，過程流程化、規(guī)范化,都是實(shí)現(xiàn)內(nèi)化的有效途徑。比如,運(yùn)動(dòng)員和演員的訓(xùn)練、軍事操練、飛行員模擬飛行等。在工程領(lǐng)域,與之對(duì)應(yīng)的是基于項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)。

“技巧范疇”描述人們真實(shí)地使用一件工具或儀器的能力。技巧范疇的目的通常專注于改變以及行為與技巧的開發(fā)。布盧姆學(xué)派沒有給出此范疇的細(xì)目,此后有不少教育家都嘗試提出他們認(rèn)為技巧范疇?wèi)?yīng)有的細(xì)目。這個(gè)范疇正是工程技術(shù)領(lǐng)域有別于管理、教育、法律等人文學(xué)科之處。工程師要具有創(chuàng)新能力,把基本理論轉(zhuǎn)化成解決實(shí)際問題的技術(shù)、方法,傳統(tǒng)的案例教學(xué)對(duì)學(xué)生掌握“技巧范疇”的知識(shí)和技能幫助甚少。

案例教學(xué)首先在人文社科領(lǐng)域獲得普遍應(yīng)用[6-7]。通過對(duì)比人文學(xué)科與工程學(xué)科的特點(diǎn),可以分析案例教學(xué)在工程領(lǐng)域的適用范圍。知識(shí)領(lǐng)域、掌握途徑及其應(yīng)用對(duì)比學(xué)科的差異如表1所示。

表1 知識(shí)領(lǐng)域、掌握途徑的學(xué)科差異

案例教學(xué)有助于培養(yǎng)創(chuàng)新思維,適合要求綜合運(yùn)用多種知識(shí)和能力,沒有確定解決方法甚至結(jié)果的問題,不適合培養(yǎng)抽象思維和邏輯思維,也不適合訓(xùn)練采用流程方式解決問題、通過反復(fù)演練獲得知識(shí)和能力。

3 運(yùn)用案例教學(xué)的問題分析及對(duì)策

近年在工程技術(shù)、計(jì)算機(jī)專業(yè)領(lǐng)域的案例教學(xué)研究[8-10],例如在材料專業(yè)課程[11]、Java及編譯原理[12]、計(jì)算機(jī)控制[13]等專業(yè)課程上的嘗試，基本上都是通過一個(gè)知識(shí)域的典型例子,說明如何應(yīng)用案例教學(xué),指出其可行性及良好的效果。從科學(xué)研究方法的角度看,這些工作可以劃分為案例研究,即個(gè)案,沒有形成一個(gè)專業(yè)、課程、知識(shí)點(diǎn)、知識(shí)單元、知識(shí)域的案例教學(xué)。

計(jì)算機(jī)及軟件工程學(xué)科除了具備普通工科特點(diǎn)以外,還有其獨(dú)特屬性:

(1) 軟件是邏輯和思維產(chǎn)品,抽象思維是軟件工程學(xué)科教育的一個(gè)關(guān)鍵能力。

(2) 軟件開發(fā)是以人的活動(dòng)為核心的生產(chǎn)過程,管理知識(shí)和能力也是軟件工程師的核心。

案例教學(xué)模式、特征及其優(yōu)勢(shì)在工程技術(shù)學(xué)科的教學(xué)中同樣適合,然而,由于工程技術(shù)學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)、掌握途徑以及應(yīng)用目的不同,運(yùn)用案例教學(xué)需要考慮諸如教學(xué)時(shí)間、案例類型、知識(shí)域等因素。

3.1 時(shí)間問題

采用案例教學(xué)方法,要求教師和學(xué)生花費(fèi)較多的時(shí)間。按照通常的案例教學(xué)方法實(shí)施流程,教學(xué)準(zhǔn)備階段要比普通的課堂教學(xué)多花時(shí)間,教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容編寫案例,或者選擇、理解、組織案例(由于案例的真實(shí)情境、時(shí)間性,不可能總是使用相同的案例),在課堂上勢(shì)必壓縮理論教學(xué)時(shí)間,用來分析、討論、總結(jié)案例。對(duì)學(xué)生,在準(zhǔn)備階段,要閱讀理解給定的案例,不僅要閱讀教材學(xué)習(xí)案例蘊(yùn)涵的知識(shí),很多場(chǎng)合還要花時(shí)間去查找資料、擴(kuò)大知識(shí)面,加深理解、提升理解和分析能力；在實(shí)施階段,和同組人員交流、討論、辨析,撰寫分析報(bào)告,在課堂上陳述與討論。

3.2 案例容量

按照蘊(yùn)涵議題的數(shù)量和復(fù)雜性2個(gè)維度,把案例分為:單議題簡單案例(A類)、單議題復(fù)雜案例(B類)、多議題簡單案例(C類)、多議題復(fù)雜案例(D類)。案例容量可以量化為議題數(shù)量及其復(fù)雜性的函數(shù)。

A、B類案例沒有給學(xué)生留下自學(xué)、探索的余地,起不到案例教學(xué)的作用,可作為基本概念、原理、算法、程序設(shè)計(jì)等的例子、例題、范例來使用,訓(xùn)練底層的知識(shí)范疇和基礎(chǔ)技能。盡管C類案例包含了多個(gè)議題,但這些議題之間若沒有聯(lián)系(因果關(guān)系、邏輯關(guān)系、前后順序、時(shí)間關(guān)系等),在教學(xué)上的作用如同A類案例。在實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)把C類案例分解成若干個(gè)A類案例。這種處理方式在工程技術(shù)領(lǐng)域稱為模塊化。

在法律、管理、教育、藝術(shù)等人文社科領(lǐng)域,材料的閱讀、分析、綜述能力屬于主要技能。閱讀組織優(yōu)秀的案例可以訓(xùn)練這些技能。在工程技術(shù)領(lǐng)域同樣需要良好的閱讀能力,但是更重要的是設(shè)計(jì)、開發(fā)、解決方案、流程化、標(biāo)準(zhǔn)化等能力。因此,需要的是復(fù)合型的D類案例。它給了學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)新性思維、綜合各種知識(shí)和能力解決問題的空間。但是,復(fù)合型案例需要教與學(xué)都花費(fèi)較多的時(shí)間,更重要的條件是學(xué)生的綜合能力和經(jīng)驗(yàn)。不同類型案例的適用性如表2所示。

表2 案例類型的適用性

3.3 專業(yè)教育的適應(yīng)性分析

案例教學(xué)通常是運(yùn)用在一門課程中。對(duì)一個(gè)專業(yè)或?qū)W科,要想使案例教學(xué)發(fā)揮最大作用,需要從專業(yè)教學(xué)體系的設(shè)計(jì)和配置上統(tǒng)籌考慮。例如,重新組合一些知識(shí)域,設(shè)計(jì)成若干門不同類型的課程:以理論為主的、研討(案例教學(xué))為主的、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的以及綜合性的課程設(shè)計(jì)/課程項(xiàng)目等。

作為案例教學(xué),在工程領(lǐng)域?qū)嵤r(shí)要結(jié)合專業(yè)特點(diǎn),采用其基本原則、實(shí)施步驟,融入面向工程領(lǐng)域的教學(xué)方法。在實(shí)際教學(xué)中不是單純地采用案例教學(xué),而是以案例為基礎(chǔ),結(jié)合項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)等方法,培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、工具的熟練掌握、對(duì)流程的遵守直至流程優(yōu)化與改造。

3.4 案例時(shí)效性

人文學(xué)科中案例蘊(yùn)涵的某些法理、認(rèn)識(shí)、觀念等會(huì)隨著歷史的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步、文化的交融而發(fā)生變化,更多的是人類社會(huì)的普遍真理,亙古不變。但是,工程技術(shù)卻是不斷發(fā)展、進(jìn)化的過程,今天先進(jìn)、流行的技術(shù)、方法和工具,也許明天就落后,不能滿足需要,尤其在信息技術(shù)領(lǐng)域,理論、方法和工具的發(fā)展日新月異,新的應(yīng)用和產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。在軟件工程學(xué)科的教學(xué)中,教師與學(xué)生面臨一個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn):在學(xué)校學(xué)的知識(shí),包括方法、技術(shù)和工具,畢業(yè)之后可能就過時(shí)了。所以,教學(xué)材料,包括在教學(xué)中運(yùn)用的案例要不斷更新,與時(shí)俱進(jìn)。在內(nèi)容上,案例要更多地體現(xiàn)專業(yè)領(lǐng)域基礎(chǔ)理論的應(yīng)用,針對(duì)不同的技術(shù)、方法、工具等設(shè)立不同的項(xiàng)目,以保持案例教學(xué)所特有的真實(shí)性情境。

4 結(jié)語

案例教學(xué)不是改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量、提高學(xué)生能力的一付萬能膏藥,它是眾多教學(xué)法的補(bǔ)充,必須與其他教學(xué)方法配合、協(xié)調(diào)運(yùn)用,在滿足特定的環(huán)境和條件下運(yùn)用才能發(fā)揮其最大的效用。無論是理論授課還是實(shí)踐學(xué)習(xí),顯然都應(yīng)該在教學(xué)中增加案例、范例或?qū)嵗?以加深學(xué)生的理解和應(yīng)用場(chǎng)景。在教學(xué)中適當(dāng)引入案例,特別是在學(xué)習(xí)、理解和掌握抽象的基本概念、原理和方法時(shí),通過真實(shí)情境再現(xiàn),或啟發(fā),或多向多維思考、碰撞、反思、詮釋、激辯,或觀摩、模仿、反復(fù)操練,學(xué)習(xí)知識(shí)、掌握技能、培養(yǎng)能力。

以案例為基礎(chǔ)的教學(xué),特別適合工程領(lǐng)域中邏輯推理、產(chǎn)品分析、系統(tǒng)論證、方案設(shè)計(jì)方面的知識(shí)及能力的掌握,但在工程學(xué)科的基礎(chǔ)概念、抽象思維、流程與規(guī)范、數(shù)學(xué)證明等方面的知識(shí)傳輸和技能培訓(xùn)上,案例教學(xué)方法則有其局限性。

References)

[1] 鄭金洲.案例教學(xué)指南[M].上海:華東師范大學(xué)出版社,2001.

[2] 傅偉鋒,唐賢清.美國研究生案例教學(xué)及啟示[J].湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)報(bào),2016(5):124-128.

[3] 凱西·施瓦爾貝.IT項(xiàng)目管理[M].6版.楊坤,王玉,譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011.

[4] 羅伯特·K·殷.案例研究:設(shè)計(jì)與方法 [M].2版.周海濤,李虔,李永賢，譯.重慶:重慶大學(xué)出版社,2010.

[5] 洛林·安德森.布盧姆教育目標(biāo)分類學(xué)[M]. 蔣小平,張琴美,羅晶晶,譯.北京:外語教學(xué)與研究出版社,2009.

[6] 柴迅.案例教學(xué)法在法學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].黑龍江高教研究,2015(12):174-176.

[7] 王華榮.以案例教學(xué)推動(dòng)大學(xué)課堂教學(xué)模式改革的實(shí)踐與探索[J].中國大學(xué)教學(xué),2011(4):62-64.

[8] 廖孟柯,張曉芳.工科課程案例教學(xué)模式探索與實(shí)踐[J].黑龍江教育,2011(5):79-80.

[9] 吳數(shù)森,萬里,安萍.工科專業(yè)課程中的案例教學(xué)研究[J].中國電力教育,2012(12):41-42.

[10] 王燦輝,張舒,林郎碟.案例教學(xué)法在軟件工程教學(xué)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)教育,2012(1):20-23.

[11] 蔣曉娜,蘭中文,賈利軍,等.基于案例教學(xué)法開展軟磁器件綜合課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)探討[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理, 2012，29(7):140-142.

[12] 王朝坤.基于Java的編譯原理課程案例教學(xué)方法初探[J].計(jì)算機(jī)教育,2011(6):48-51.

[13] 趙洋.計(jì)算機(jī)控制與檢測(cè)課程群建設(shè)與教學(xué)實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2016，33(10):209-212.

Study on applicability of case teaching in engineering majors

Li Jinhua, Zhou Qiang

(School of Data Science and Software Engineering, Qingdao University, Qingdao 266071, China)

First of all, the connotation and application scenarios of the case teaching are analyzed. From the following three aspects: the scope of the discipline knowledge, the learning hierarchy and the cognitive process, the analysis on the applicability of the case teaching is carried out. Taking the Software Engineering speciality as an example,the paper explores the applicability of the case teaching in the engineering majors, discusses the issues of teaching time, teaching methods, case design and case selection when designing a specific course, and comes up with the teaching suggestions.

case teaching; scope of knowledge; learning hierarchy

G642.0

: A

: 1002-4956(2017)09-0157-03

2017-02-27修改日期:2017-04-13

2015年山東省研究生教育創(chuàng)新計(jì)劃立項(xiàng)項(xiàng)目“面向?qū)I(yè)課程群的協(xié)同式案例教學(xué)研究及其案例庫建設(shè)”(SDYC15007)；青島大學(xué)2014年研究生重點(diǎn)課程項(xiàng)目(QDYKC14001)

李勁華(1963—),男,湖南長沙,博士,教授,副院長,從事軟件工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的教學(xué)與科研.

E-mail:lijh@qdu.edu.cn

10.16791/j.cnki.sjg.2017.09.039