王國成+常鋼+施德安

（湖北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430062）

摘要：將基于問題的學(xué)習(xí)（PBL）和案例教學(xué)法相結(jié)合，應(yīng)用于研究生現(xiàn)代材料測試方法的課程教學(xué)實踐。在案例分析、小組討論、方案實施及案例陳述等教學(xué)環(huán)節(jié)過程中，教師通過提出針對性的問題進(jìn)行引導(dǎo)與啟發(fā)，協(xié)助學(xué)生完成案例，教學(xué)評價結(jié)果顯示教學(xué)效果優(yōu)良。通過基于問題的案例教學(xué)法，能夠有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、研究能力、科學(xué)思維能力、語言表達(dá)能力和團(tuán)隊協(xié)作能力。

關(guān)鍵詞：PBL；案例教學(xué)法；研究生；課程教學(xué)

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

隨著我國研究生教育規(guī)模的急劇擴(kuò)大，研究生培養(yǎng)數(shù)量與培養(yǎng)質(zhì)量之間的矛盾已成為當(dāng)前研究生教育中面臨的主要矛盾。提高研究生教育質(zhì)量是我國實施“人才強(qiáng)國”戰(zhàn)略的重要組成部分，高層次創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)也是我國可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。研究生教育的三大目的是知識結(jié)構(gòu)、科學(xué)研究與創(chuàng)新精神，其中科研和創(chuàng)新是重點，知識結(jié)構(gòu)是基礎(chǔ)。只有具備完備的知識結(jié)構(gòu)，掌握更多的新技術(shù)、新思想，才能在知識結(jié)構(gòu)、學(xué)術(shù)思想、科學(xué)思維上形成交叉復(fù)合效應(yīng)，才能在科學(xué)研究過程中做出創(chuàng)造性的成果。使學(xué)生具備完備的知識結(jié)構(gòu)、寬厚的知識基礎(chǔ)、開闊的學(xué)術(shù)視野正是研究生課程教學(xué)的主要任務(wù)。案例教學(xué)法是一種以案例為基礎(chǔ)的教學(xué)方法（Case-based Teaching，CBT），通過對案例的研究與發(fā)現(xiàn)來進(jìn)行學(xué)習(xí)。CBT教學(xué)法具備明確的針對性、良好的啟發(fā)性以及較強(qiáng)的實踐性，在課程教學(xué)與職業(yè)培訓(xùn)中得到了廣泛應(yīng)用。CBT教學(xué)法在已掌握的專業(yè)知識基礎(chǔ)上，注重提高學(xué)生運用知識綜合解決問題的能力?？梢?，案例教學(xué)法非常適合應(yīng)用于已經(jīng)掌握了相當(dāng)程度的專業(yè)基礎(chǔ)的研究生課程教學(xué)。但是，在實際教學(xué)過程中，為了完成特定的教學(xué)目標(biāo)，在案例完成過程中需要對學(xué)生的學(xué)習(xí)方向進(jìn)行一定程度的問題指導(dǎo)或啟發(fā)。PBL是指基于問題的學(xué)習(xí)（Problem-based Learning），從一個真實情境中的需要解決的問題出發(fā)，學(xué)生通過自主探究與合作來逐步解決問題，從而學(xué)習(xí)問題背后的科學(xué)知識，形成解決問題的技能與自主學(xué)習(xí)的能力。兩種教學(xué)方法的有效整合，可發(fā)揮其各自優(yōu)勢，取長補短，有效地提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，提高分析問題、解決問題的能力，并且培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作、溝通與表達(dá)等綜合素質(zhì)?，F(xiàn)代材料測試方法是材料科學(xué)與工程學(xué)科研究生的一門主干課程，主要介紹材料組成、結(jié)構(gòu)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(shè)備及應(yīng)用。課程內(nèi)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(shù)，是材料學(xué)、材料物理與化學(xué)、材料工程、高分子化學(xué)與物理等多個學(xué)科研究生必須掌握的現(xiàn)代分析技術(shù)，對研究生后續(xù)科研有著十分重要的意義。近三年來，通過將PBL和CBT教學(xué)法相結(jié)合，應(yīng)用于現(xiàn)代材料測試方法的教學(xué)實踐，學(xué)生評價認(rèn)為在知識結(jié)構(gòu)、科學(xué)研究方法及創(chuàng)新思想方面都取得了一定的成效。

一、案例的提出

CBT教學(xué)法需要學(xué)生主動參與，提出的案例必須能夠引起學(xué)生的興趣，激發(fā)學(xué)生的探究熱情，但是案例是為特定的教學(xué)目標(biāo)服務(wù)，對教學(xué)案例的范圍也必須有一定的要求。在教學(xué)過程中，根據(jù)研究生所從事的研究方向?qū)⑵浞纸M，案例范圍約定在高分子材料、無機(jī)非金屬材料和功能材料三個領(lǐng)域內(nèi)的材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系表征。每組學(xué)生可以自選或由教師指定具體案例，在教學(xué)實踐中，絕大多數(shù)小組都是自選案例，能夠很好地保證學(xué)生參與案例研究的熱情和興趣。同時，學(xué)生自選案例對教師的要求也相應(yīng)提高，因為材料的各類和應(yīng)用領(lǐng)域非常寬廣，可能會出現(xiàn)教師并不熟悉的研究領(lǐng)域。在教學(xué)過程中，教師也需要不斷提升自身水平，才能勝任教學(xué)指導(dǎo)，實現(xiàn)了真正的教學(xué)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(xué)習(xí)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(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維方法，提高其分析問題解決問題的能力，保證案例教學(xué)的有效性，教師在考慮學(xué)生的能力、學(xué)生的需求、學(xué)生的構(gòu)成以及學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性的基礎(chǔ)上，需要對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行適當(dāng)?shù)膯l(fā)與引導(dǎo)。

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(fā)點，通過該問題的分析與探究，從而引申出后續(xù)的問題。在現(xiàn)代材料測試方法案例中，作為出發(fā)點的問題，往往是設(shè)計方案的核心問題，一切方案設(shè)計都是圍繞如何解決該問題的，或者是核心問題的先導(dǎo)問題，通過對該先導(dǎo)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(dāng)給予引導(dǎo)與啟發(fā)。例如，針對“蒙脫土改性尼龍6”材料的結(jié)構(gòu)分析，可以提出“蒙脫土的結(jié)構(gòu)是怎樣的？其在尼龍6中的分散狀態(tài)如何？能夠使用什么測試方法進(jìn)行表征？”等引導(dǎo)性問題，引導(dǎo)學(xué)生對材料結(jié)構(gòu)、分散理論及測試方法進(jìn)行學(xué)習(xí)，從中找出關(guān)鍵問題，并且逐步解決問題，進(jìn)而提出設(shè)計方案。為提高案例教學(xué)的有效性，基于問題的案例分析在實際課程教學(xué)過程中是非常有必要的，它可以讓案例有效地為教學(xué)目標(biāo)服務(wù)，同時培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維及分析問題的能力。但是，過多的引導(dǎo)與啟發(fā)對學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性和主動性有損害，需要教師針對不同學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀進(jìn)行不同程度、不同類別的引導(dǎo)與啟發(fā)，有效地保護(hù)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.基于問題的小組討論。小組討論是案例教學(xué)法的關(guān)鍵過程，從關(guān)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(jìn)行分析，并提出解決方案，進(jìn)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(xiàn)的閱讀與總結(jié)是必不可少的。為了讓學(xué)生準(zhǔn)確把握參考文獻(xiàn)的核心以及設(shè)計方案的有效借鑒，教師在小組討論中需要提出一些啟發(fā)性或引導(dǎo)性的問題讓學(xué)生思考，從而順利地完成案例設(shè)計。例如“某文獻(xiàn)解決的關(guān)鍵問題是什么？與我們想要解決的問題相同嗎？”“某文獻(xiàn)的設(shè)計方案合理性如何？”“某文獻(xiàn)的設(shè)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(jié)果與文獻(xiàn)進(jìn)行比較，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考。小組討論需要所有組員都能積極參與，踴躍發(fā)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(xì)研讀參考文獻(xiàn)，并對文獻(xiàn)進(jìn)行歸納總結(jié)。因此，小組討論能否達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，保證每個組員的參與積極性是必要的。教師在指導(dǎo)和參與小組討論時需要有意識地針對不同組員的發(fā)言情況，提出有針對性的問題。

3.基于問題的學(xué)習(xí)過程。由于研究生的本科基礎(chǔ)比較復(fù)雜，來自于很多不同的本科專業(yè)，其所學(xué)基礎(chǔ)知識有很大差異，例如我校材料科學(xué)與工程學(xué)科的研究生有來自于化學(xué)類、物理類、化工類以及材料類的本科專業(yè)。在案例完成過程中涉及的基礎(chǔ)理論和基本技能，不可能所有的學(xué)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(xué)習(xí)的過程，是一個知識結(jié)構(gòu)重構(gòu)的過程。教師可以通過提出問題的方式引導(dǎo)學(xué)生對已學(xué)知識進(jìn)行總結(jié)，對以前未學(xué)過的知識進(jìn)行學(xué)習(xí)。例如無機(jī)材料的晶體結(jié)構(gòu)及表征、高分子材料的半結(jié)晶結(jié)構(gòu)及其表征、功能材料的光電基礎(chǔ)知識等內(nèi)容，可以針對研究生的不同背景提出不同的問題，讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)、消化，進(jìn)而內(nèi)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(jìn)行陳述，按提出問題、分析問題、解決問題的邏輯進(jìn)行講解，并且將實驗結(jié)果與方案設(shè)計進(jìn)行對比，討論實驗方案的有效性。陳述后由學(xué)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(dá)能力、講稿的制作以及團(tuán)隊成員的合作有關(guān)。因此，陳述環(huán)節(jié)對學(xué)生的語言表達(dá)能力、團(tuán)隊合作能力等綜合素質(zhì)的提升非常有益。

四、教學(xué)評價

對學(xué)生的學(xué)習(xí)評價以過程評價和結(jié)果評價相結(jié)合的方式進(jìn)行，評價內(nèi)容主要包括學(xué)習(xí)能力、研究能力和語言表達(dá)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(nèi)評價（成員互評）占20%、陳述過程評價（學(xué)生評價）占30%。通過問卷調(diào)查和學(xué)校統(tǒng)一的課程評價體系對教學(xué)效果進(jìn)行了評價，結(jié)果顯示，90%以上的學(xué)生認(rèn)為在學(xué)習(xí)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(xué)生認(rèn)為課外學(xué)習(xí)的壓力比其他課程大，85%左右的學(xué)生愿意向低年級的學(xué)生推薦本課程。

五、教學(xué)反思

經(jīng)過三年的教學(xué)實踐，基于問題的案例教學(xué)方法在實踐過程中不斷改進(jìn)和完善，能夠很好地完成教學(xué)任務(wù)，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。學(xué)生通過案例的完成與學(xué)習(xí)，能夠掌握現(xiàn)代材料測試方法的基本原理，綜合運用所學(xué)知識對材料結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行表征方案設(shè)計、獨立完成相應(yīng)實驗，并對實驗結(jié)果進(jìn)行分析。學(xué)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(xué)生的學(xué)習(xí)能力、研究能力、邏輯思維能力、語言表達(dá)能力以及團(tuán)隊協(xié)作能力，學(xué)習(xí)和研究的內(nèi)容不再局限于教材和參考書，非常接近學(xué)科前沿或?qū)嶋H生產(chǎn)，教學(xué)效果優(yōu)良。但是，基于問題的案例教學(xué)法在實施過程中也反映出一些問題，主要體現(xiàn)在以下三個方面：一是教學(xué)過程用時長與課程學(xué)時少之間的矛盾?；趩栴}的案例教學(xué)過程中需要學(xué)生不斷地研讀文獻(xiàn)、討論方案、修改方案、實驗操作、結(jié)果討論等，中間還需要教師參與、指導(dǎo)，而實踐課程學(xué)時比較少，大量的工作需要學(xué)生在課外進(jìn)行，造成學(xué)生課外學(xué)習(xí)的負(fù)擔(dān)比較大。如果同時有多門課程實行類似的案例教學(xué)法，學(xué)生學(xué)習(xí)壓力大。二是基礎(chǔ)理論教學(xué)與案例教學(xué)之間的矛盾。案例教學(xué)法的前提是需要學(xué)生已經(jīng)掌握了相關(guān)的基礎(chǔ)理論，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行案例的完成與學(xué)習(xí)。而現(xiàn)代材料測試方法課程不僅包括實踐教學(xué)，還有相當(dāng)一部分基礎(chǔ)理論講授內(nèi)容，因此，課程所有教學(xué)內(nèi)容不宜全部采用案例教學(xué)法，可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容靈活運用不同的教學(xué)方法，這對課程教學(xué)設(shè)計與組織提出了較高的要求。三是問題引導(dǎo)與自主學(xué)習(xí)之間的矛盾。為了提高案例完成與學(xué)習(xí)的效率，教師會不時提出一些問題進(jìn)行引導(dǎo)與啟發(fā)，但過多的問題引導(dǎo)又會損傷學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和學(xué)習(xí)興趣。因此，需要教師根據(jù)各小組的學(xué)習(xí)情況，有針對性地提出“少而精”的引導(dǎo)性問題，真正從教學(xué)過程的主導(dǎo)者向?qū)W習(xí)過程的引導(dǎo)者轉(zhuǎn)變。

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