案例教學(xué)法在“自然保護(hù)工程計(jì)算機(jī)輔助制圖”課程教學(xué)中的應(yīng)用

(北京林業(yè)大學(xué)自然保護(hù)區(qū)學(xué)院，北京 100083)

案例教學(xué)法起源于哈佛大學(xué)，1870年在法學(xué)院首次提出了案例教學(xué)法，后來哈佛商學(xué)院開始將一些真實(shí)存在或發(fā)生的商業(yè)管理的事件引入課堂，作為課堂教學(xué)的補(bǔ)充教材。這種方法有助于學(xué)生參與討論，提高學(xué)生的共情能力、探究能力，其在課程教學(xué)中實(shí)施后成效顯著，被廣泛應(yīng)用與推廣到法學(xué)、管理、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的課程教學(xué)中[1-2]。在我國，案例教學(xué)法最早于20世紀(jì)80年代出現(xiàn)在教育領(lǐng)域，當(dāng)時(shí)案例教學(xué)法的應(yīng)用僅限于MBA的教學(xué)中，隨后也在高等教育中得到推廣應(yīng)用[3]。案例教學(xué)法強(qiáng)調(diào)的是以學(xué)生為中心的課堂教學(xué)，教師在課堂教學(xué)中的角色不是講授知識(shí)，而是通過選擇案例、提出問題、推進(jìn)討論來引導(dǎo)學(xué)生思考學(xué)習(xí)[4]。對(duì)于許多課程而言，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)是最好的老師，在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)相關(guān)的課程教學(xué)中，案例教學(xué)法能夠有效地提升學(xué)生的操作實(shí)踐能力，教師組織學(xué)生對(duì)現(xiàn)有案例進(jìn)行分析、討論，進(jìn)行真實(shí)情景下的模擬操練，可以提高學(xué)生分析、解決問題的能力，增強(qiáng)課程的教學(xué)效果。

一、“自然保護(hù)工程計(jì)算機(jī)輔助制圖”課程實(shí)施案例教學(xué)的必要性

“自然保護(hù)工程計(jì)算機(jī)輔助制圖”是野生動(dòng)物與自然保護(hù)區(qū)管理專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)選修課，也可以作為其他相關(guān)專業(yè)的選修課程。該課程從自然保護(hù)工程制圖工作的實(shí)際需要出發(fā)，對(duì)自然保護(hù)工程計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制圖領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的制圖軟件(AutoCAD)，進(jìn)行了詳細(xì)介紹。案例教學(xué)法強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)，教師在課堂中的角色不僅僅是講授知識(shí)，而是通過選擇適合的案例，利用這些與學(xué)生真實(shí)生活情境息息相關(guān)的案例，開展課堂教學(xué)活動(dòng)[5]。通過案例教學(xué)，教師可以將各方面的觀點(diǎn)與不同表現(xiàn)呈現(xiàn)出來，為學(xué)生提供更廣闊的視野。

學(xué)生通過課程系統(tǒng)地理解制圖軟件的基本概念與理論，在“自然保護(hù)工程計(jì)算機(jī)輔助制圖”課程教學(xué)過程中，教師以熟悉的自然保護(hù)工程、濕地公園案例為基礎(chǔ)，系統(tǒng)地向?qū)W生講解制圖軟件的基本命令和繪圖技巧，不僅讓學(xué)生進(jìn)行了實(shí)際繪圖的操作，學(xué)生熟練地繪制出保護(hù)區(qū)和濕地工程規(guī)劃的二維平面圖，而且為學(xué)生從事各類工程設(shè)計(jì)工作打下了良好的基礎(chǔ)。

二、案例教學(xué)法在“自然保護(hù)工程計(jì)算機(jī)輔助制圖”課程教學(xué)中的實(shí)踐

(一)案例教學(xué)法實(shí)施方案的設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的教學(xué)主要是講授式教學(xué)，然而隨著現(xiàn)代教學(xué)的發(fā)展、教學(xué)方法的多樣變化，教學(xué)方式不應(yīng)該只局限于單一的講授方式，而應(yīng)該使教學(xué)變得更加豐富，搭建起教師和學(xué)生、教與學(xué)之間的橋梁。因此，通過前期教學(xué)，筆者設(shè)計(jì)了“課前案例搜集篩選—課堂內(nèi)容與案例分析結(jié)合講授—課后教學(xué)效果反饋與反思”的教學(xué)模式，見圖1。

課前，筆者收集篩選了自然保護(hù)工程、濕地公園的案例。課上，筆者將案例分析、理論知識(shí)講授和實(shí)際繪圖操作同步開展，具體步驟如下：首先，給出詳細(xì)的案例；其次，結(jié)合案例，對(duì)理論知識(shí)與實(shí)際操作進(jìn)行講解；最后，留出一定的時(shí)間給學(xué)生，讓他們自己進(jìn)一步熟悉相關(guān)的操作過程，并由教師答疑學(xué)生的共性問題。這種教學(xué)模式主要目的是幫助學(xué)生即學(xué)即用，通過具體的實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合軟件進(jìn)行操作、快速熟悉各項(xiàng)指令。課后，筆者對(duì)“自然保護(hù)工程計(jì)算機(jī)輔助制圖”課程的教學(xué)效果進(jìn)行分析總結(jié)，分析案例講解過程中存在的問題，反思、完善案例搜集篩選工作，為下次課堂教學(xué)做好準(zhǔn)備。在此教學(xué)模式下，一方面學(xué)生能夠更快地掌握軟件基本操作技能，在真實(shí)案例背景下學(xué)習(xí)；另一方面也拓寬了學(xué)生的專業(yè)視野。

圖1 案例教學(xué)法實(shí)施方案的設(shè)計(jì)

(二)教學(xué)案例的選取

案例教學(xué)法的核心在于案例的選取[6]，盡可能地模擬實(shí)際工程情況開展“自然保護(hù)工程計(jì)算機(jī)輔助制圖”課程制圖實(shí)踐是該課程的關(guān)鍵要素。因此，篩選的案例應(yīng)滿足以下2點(diǎn)要求：一是案例的真實(shí)性，選擇真實(shí)的保護(hù)區(qū)或濕地工程規(guī)劃案例；二是案例的豐富性，案例素材所包含的項(xiàng)目類型要豐富，能夠涵蓋絕大多數(shù)自然保護(hù)工程規(guī)劃情景。

“自然保護(hù)工程計(jì)算機(jī)輔助制圖”課程涉及到的案例包括自然保護(hù)工程單體繪制、濕地公園和自然保護(hù)區(qū)功能區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)以及總體規(guī)劃制圖規(guī)范3個(gè)模塊。①自然保護(hù)工程單體繪制案例模塊，主要是根據(jù)實(shí)際操作步驟對(duì)AutoCAD軟件的基本工具進(jìn)行詳細(xì)的描述和操作示范，教學(xué)的重點(diǎn)是指導(dǎo)學(xué)生完成相應(yīng)的操作。②濕地公園和自然保護(hù)區(qū)功能區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)模塊的一項(xiàng)重要工作是功能區(qū)劃，因此所選擇的案例要涉及到劃分不同功能分區(qū)的案例，教學(xué)的重點(diǎn)是利用土地現(xiàn)狀圖并結(jié)合AutoCAD軟件，完成功能分區(qū)。③總體規(guī)劃制圖規(guī)范模塊，可幫助學(xué)生了解行業(yè)制圖規(guī)范和國家標(biāo)準(zhǔn)，教學(xué)的重點(diǎn)是結(jié)合濕地公園或自然保護(hù)區(qū)平面規(guī)劃圖，按照相關(guān)規(guī)范創(chuàng)建輸出打印布局圖。

在構(gòu)建完案例三大模塊后，教師要針對(duì)學(xué)生的專業(yè)，結(jié)合自然保護(hù)工程的實(shí)際情況，開展“自然保護(hù)工程計(jì)算機(jī)輔助制圖”課程案例的選擇。具體案例選擇分為3個(gè)階段。①分析階段。在這個(gè)階段，教師要認(rèn)真分析課堂教學(xué)目標(biāo)，明確每個(gè)模塊案例應(yīng)包含的教學(xué)知識(shí)點(diǎn)，做到有的放矢。②調(diào)研階段。教師要深入濕地公園和自然保護(hù)區(qū)建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)，與設(shè)計(jì)人員和施工人員開展相關(guān)的調(diào)研，完成案例搜集工作。③論證階段。在此階段，“自然保護(hù)工程計(jì)算機(jī)輔助制圖”課程組針對(duì)已選案例召開教師和學(xué)生論證會(huì)議，聽取教師和學(xué)生的意見，完成“自然保護(hù)工程計(jì)算機(jī)輔助制圖”案例的選擇工作。

(三)案例教學(xué)法的實(shí)施

案例篩選完成后，就進(jìn)入到“自然保護(hù)工程計(jì)算機(jī)輔助制圖”課程案例教學(xué)法的實(shí)施階段，即在課堂上通過開展案例教學(xué)，完成該課程教學(xué)內(nèi)容的詳細(xì)講解。

筆者以自然保護(hù)區(qū)分區(qū)設(shè)計(jì)案例為例，講解案例教學(xué)法在“自然保護(hù)工程計(jì)算機(jī)輔助制圖”課程教學(xué)中實(shí)施的步驟。

首先，教師講解緩沖區(qū)、核心區(qū)、實(shí)驗(yàn)區(qū)三區(qū)規(guī)劃中各分區(qū)的依據(jù)與注意事項(xiàng)。①核心區(qū)。將典型的自然生態(tài)系統(tǒng)、瀕危物種、典型植被分布等主要保護(hù)對(duì)象集中劃分為核心區(qū)，其面積一般不低于30%。②緩沖區(qū)。緩沖區(qū)的空間、位置可依據(jù)外界干擾源的類型和強(qiáng)度來確定，其作用是消除外界干擾要素對(duì)核心區(qū)的影響。③實(shí)驗(yàn)區(qū)。根據(jù)保護(hù)區(qū)的管理和社區(qū)發(fā)展需求，將原居民生產(chǎn)、生活以及用于科學(xué)研究、宣傳教育、生態(tài)旅游等活動(dòng)的區(qū)域設(shè)定為實(shí)驗(yàn)區(qū)，實(shí)驗(yàn)區(qū)面積應(yīng)不高于總面積的50%。

其次，教師講解實(shí)際案例的特點(diǎn)，并對(duì)實(shí)際案例進(jìn)行分析。在“自然保護(hù)工程計(jì)算機(jī)輔助制圖”課程課堂教學(xué)中，針對(duì)衡水湖自然保護(hù)區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖的實(shí)際案例，對(duì)衡水湖自然保護(hù)區(qū)現(xiàn)狀進(jìn)行講解，使學(xué)生了解衡水湖自然保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)的各類資源分布狀況、現(xiàn)有干擾類型和存在的潛在問題，并結(jié)合自然保護(hù)區(qū)規(guī)劃中功能分區(qū)原則，講解衡水湖自然保護(hù)區(qū)的功能分區(qū)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自然保護(hù)區(qū)功能分區(qū)設(shè)計(jì)。

最后，教師要結(jié)合所用到的AutoCAD軟件教會(huì)學(xué)生完成三區(qū)圖的繪制。首先，學(xué)生在AutoCAD中利用線段命令(PLINE)對(duì)自己設(shè)計(jì)的功能分區(qū)邊界進(jìn)行描邊，完成圖紙上功能分區(qū)邊界的界定；其次，根據(jù)自己的理解對(duì)不同功能分區(qū)使用填充命令(HATCH)進(jìn)行上色(如核心區(qū)使用紅色，緩沖區(qū)使用黃色，實(shí)驗(yàn)區(qū)使用綠色)；最后，學(xué)生利用AutoCAD軟件中的測(cè)量(measuregeom)、圖案(bhatch)、表格(table)等命令進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析。

在整個(gè)案例教學(xué)過程中，學(xué)生通過思考自然保護(hù)區(qū)的現(xiàn)狀，完成功能區(qū)劃分及整個(gè)自然保護(hù)區(qū)功能區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。

三、“自然保護(hù)工程計(jì)算機(jī)輔助制圖”課程實(shí)施案例教學(xué)的成效

筆者以北京林業(yè)大學(xué)自然保護(hù)區(qū)學(xué)院野生動(dòng)物與自然保護(hù)區(qū)管理專業(yè)2017級(jí)的學(xué)生為研究對(duì)象，通過問卷調(diào)查的方式對(duì)案例教學(xué)法的教學(xué)效果進(jìn)行了分析。課堂總?cè)藬?shù)為54人，有效問卷50份，問卷有效率92.6%。問卷調(diào)查內(nèi)容主要涉及是否對(duì)“自然保護(hù)工程計(jì)算機(jī)輔助制圖”課程教學(xué)內(nèi)容感興趣、是否能獲得系統(tǒng)知識(shí)體系、軟件在實(shí)際應(yīng)用中能否發(fā)揮作用，以及案例教學(xué)法能否對(duì)該課程課堂教學(xué)有所提升等，見圖2。

圖2 案例教學(xué)法實(shí)施前后“自然保護(hù)工程計(jì)算機(jī)輔助制圖設(shè)計(jì)”課程教學(xué)效果對(duì)比情況

調(diào)查結(jié)果表明，案例教學(xué)法的實(shí)施，使部分學(xué)生對(duì)“自然保護(hù)工程計(jì)算機(jī)輔助制圖設(shè)計(jì)”課程內(nèi)容產(chǎn)生極大興趣，有24名學(xué)生表示自己對(duì)該課程非常感興趣，并且34名學(xué)生認(rèn)為能夠?qū)W到較系統(tǒng)的知識(shí)，比開課之前多出10人(增加了18.5%)，36名學(xué)生認(rèn)為能夠?qū)W(xué)習(xí)到的相關(guān)計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用在自己的學(xué)習(xí)生活中(增加了14%)。在沒開展案例教學(xué)前，大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)該課程不能獲得較系統(tǒng)的知識(shí)和較強(qiáng)的實(shí)用性；在開展案例教學(xué)后，學(xué)生有更多的信心將學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生活中，46%的學(xué)生認(rèn)為案例教學(xué)是很有效果的，這說明學(xué)生對(duì)案例教學(xué)有所認(rèn)識(shí)、了解，并且在案例的講解過程中學(xué)到知識(shí)。另外，筆者發(fā)現(xiàn)開展案例教學(xué)后，學(xué)生的課堂參與程度有所上升，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性增強(qiáng)，師生之間的互動(dòng)更為頻繁有效。雖然學(xué)生提交案例作業(yè)的時(shí)間準(zhǔn)時(shí)性仍然不高，但是大多是由于電腦操作不是很熟悉或者其他不可避免的因素造成的，從最后提交上的該課程作業(yè)效果來看總體較好。學(xué)生受到案例的啟發(fā)，能從中獲取創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)思維，能自己舉一反三，并將從案例中學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用在最后的結(jié)課大作業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中，提高了“自然保護(hù)工程計(jì)算機(jī)輔助制圖”課程的學(xué)習(xí)效果。

實(shí)際上，在整個(gè)“自然保護(hù)工程計(jì)算機(jī)輔助制圖設(shè)計(jì)”課程教學(xué)實(shí)踐中，是教師與學(xué)生的相互促進(jìn)、共同成長，才使得該門課程順利結(jié)課。今后，筆者希望在傳授學(xué)生知識(shí)、開闊學(xué)生視野的同時(shí)，為他們提供更廣闊的思考空間，讓他們的學(xué)習(xí)更有裨益。