基于認知行為的教學案例組織與實施

楊靜 李言 張文英

摘要：案例式教學在培養高素質工科人才的教育中具有獨特的效果，教學過程也是一個認知過程，文章以《機械工程測試技術》的教學為例，從認知規律的角度分析了知識傳授、構建以及傳承三個教學環節中，案例的組織以及實施策略，有利于提高案例式教學的質量與效果。

關鍵詞：認知規律;案例式教學;案例組織;案例實施

中圖分類號：G642.3? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）50-0203-02

《機械工程測試技術》是機械工程專業的一門重要的專業基礎課，它是建立在傳感技術、計算機技術、工程數學等基礎之上的一門綜合性技術課程?！稒C械工程測試技術》的課程內容抽象、難度大，教學中需要突出工程應用，才能激發學生的學習熱情，提高教學效果。案例式教學在培養應用型與創新型人才方面有獨特功能和效果[1]，文獻[2]給出了案例式教學中案例選擇要求以及教學中的注意事項。但現有的文獻忽略了教學中案例的組織與實施。教學過程是一個特殊的認識過程[3]，學生通過教學獲取人類長期積累起來的科學文化知識，進而在教師引導下進行知識的構建，最后，利用認知的恒常性，把握事物的本質特征，實現知識的傳承。本文以《機械工程測試技術》為例，從認知規律以及認知心理出發，圍繞知識傳授、構建以及傳承三個教學階段，分析案例式教學中案例選擇、組織以及實施的策略，希望能提高案例式教學的教學效果。

一、案例刺激信息接受

認知過程是對信息進行加工處理的過程，外界信息是決定認知的重要因素。教學就是一種間接信息的傳授，教師通過語言、文字、符號等媒介向學生傳遞信息。學生接收的信息有各種直接信息以及間接信息，在此基礎上，學生有選擇性地將信息進行存儲。因此，案例式教學中案例選擇的重點是使學生在眾多信息中接受教師傳遞的間接信息。

1.類比案例。人類接收信息刺激具有對比現象，即信息在不同的背景下對人的刺激程度是不同的。因此，在教學過程中可以通過類比案例傳授信息。機械工程測試技術中，最重要的一個知識點是信號的頻譜描述，由于信號是看不見的，學生會感覺抽象，不好理解?？梢酝ㄟ^一個類比案例——“水的描述”來引入信號頻譜。水可以描述為由H2O分子組成，水的形態可描述為無色、無味的液體等，表達的都是水。相類比，信號的時域是描述信號隨時間的變化，而信號頻域則描述信號頻率結構，這是從兩個不同角度來看信號。

2.興趣案例。人類感知信息受主觀心理因素的影響，人們往往會把不感興趣的事物排除到認知的背景上去，而集中注意力于感興趣的事物。因此，興趣的案例往往會成為學生知覺的對象與注意的中心。機械工程測試課程中，引入倒車雷達的實例來講解超聲波傳感器。利用生活中的案例可以提高學生的興趣。

3.案例實施應避免感知適應。當一種強度不變的刺激持續作用于感覺器時，傳入神經纖維的沖動頻率逐漸下降，引起的感覺逐漸減弱或消失，稱為感知的適應性。在教學過程中，教師應該采用靈活多樣的案例實施策略，避免由于感知適應性導致案例的刺激作用減弱。在案例式教學中可以采用的方法有分析式教學與辯論式教學。分析式案例教學，是教師直接對案例的知識點進行講解;辯論式案例教學則是教師提出案例后，學生針對同一案例進行討論和分析，最后教師對學生的討論進行評價。

二、案例引導知識構建

教學過程中，教師首先傳遞知識信息，在此基礎上，引導學生構建自己知識體系，包括對新舊知識加以比較、歸類，使新知識融入舊知識之中，使之具體化和系統化，從而深刻地理解并牢固地掌握新知識，這個過程稱為知識構建，在此過程，案例的組織與實施應該注意以下幾點。

1.案例的選擇應該具有綜合性，能夠融合多個知識點，輔助學生進行知識構建。

2.案例的實施采用引導式教學，如下圖，在引入案例基礎上，利用方法論中的辯證思維、抓主要矛盾以及逆向思維等方法引導學生分析問題，最后，歸納、總結。

以《機械工程測試技術》課程中的系統動態特性分析為例，在講完信號頻譜之后，接下來講解系統的頻率響應，可以引入以下的案例與組織方式來實施教學。

綜合性案例1與實施：人騎自行車經過同一段凹凸不平的道路，騎車速度不同，人感受的振動不同，為什么？首先，引導學生抓住這個案例的關鍵問題，是一個輸入與輸出響應問題，路面凹凸不平是輸入信號，人的振動是輸出信號。這個案例包含測試技術課程的兩個重要的知識點。（1）信號傅里葉變換的性質：時間尺度改變對信號頻譜的影響;同一段路面，車速不同，即時間尺度不同;（2）裝置的頻率響應特性：系統對不同頻率信號的響應。這個案例將信號與裝置作為一個完整的體系進行講解。

綜合性案例2與實施：凸輪的輪廓尺寸檢測。該案例涉及多種位移傳感器的選擇問題。首先，抓住案例的問題關鍵：是一個位移測量問題。在《機械工程測試技術》課程中，講了變極距的電容式傳感器、電渦流傳感器以及差動變壓器式位移傳感器都可用于位移測量，綜合該案例的特點：凸輪采用磨削加工，精度為微米級，要求采用高精度傳感器;磨削加工誤差小，可以采用小量程的傳感器;根據檢測方案，對檢測的快速性沒有要求。同時，考慮凸輪加工表面的油污影響，以及成本問題，本案例可以選擇差動變壓器式傳感器，精度高和可靠性好，成本相對低，盡管為接觸式測量，但在本案例要求中非在線低速測量可以滿足要求。

三、案例實現知識傳承

“知識傳承”是由教師負責場景設計，學生通過類比分析問題，將已學知識應用到相似場景，是一個由此及彼的知識應用過程，也是教學的目的。這個過程中，采用課后分組討論與課中分享、評價相結合的教學策略。將學生分組，教師給每組學生分配不同的案例，課后學生針對問題進行分析，并通過PPT的形式給出解決問題的方案;課中由小組代表進行方案分享講解，最后由教師以及其他學生進行點評。PPT分享可以鍛煉學生的總結、歸納以及表達能力，組間學生的評價可以引導學生采用逆向思維進行辯論。根據心理學的格式塔理論（Gestalt theory），教師在進行課后案例設計時，應該盡量考慮與課堂案例的相似性、閉合性以及連續性，測試技術中，在講解完傳感器一章后，要求學生按課堂中“凸輪檢測案例”分析以下綜合案例：（1）數控機床刀具進給位移的檢測;（2）以塔式起重機為例分析起重機械起重量檢測方法。上述案例都具有一定的綜合性，與課堂案例具有相似性，學生可以延續課堂傳授的方法來分析問題，實現傳承。

四、總結

外在信息是決定認知的第一要素，案例的選擇要能刺激學生對信息的接收，案例實施中可以采取辯論式或討論式多種教學策略，避免感知的適應性;信息處理是決定認知的第二要素，在教學中即為知識構建過程。通過綜合性案例的分析，采用辯證思維以及逆向思維等方法引導學生構建知識體系;知識傳承是教學的目的，案例設計應該考慮相似性、封閉性與連續性。本文以《機械工程測試技術》課程為例，從認知規律角度分析了教學三個階段中，案例式教學的組織與實施策略，有利于提高測試技術案例式教學的教學效果與質量。

參考文獻：

[1]儲誠富，董滿生，查甫生.案例式教學在勘查技術與工程專業的應用研究[J].教育教學論壇，2015，（32）：164-166.

[2]郝鴻雁，劉葉華.工程案例導入在機械工程測試技術教學中的應用[J].大學教育，2014，（3）：102-103.

[3]徐蓮梅.從人的認知心理看思想政治工作規律[J].法制與社會，2009，6（下）：201-202.