案例教学法在教学质量中的应用

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１概述

新工科的概念首次在２０１６年被提出来［１］，在全球不断的科技和产业革命的趋势下，新技术、新产业、新模式的特征越来越明显，使得教育方向转向培养多元化、创新型的科技人才。偏向工程方面的课程质量建设成为工程教育创新和改革的主要目标［２］。教育部先后提出了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”［３］，目的是推动工科专业人才培养模式改革，为服务创新驱动发展、“中国制造２０２５”等一系列国家发展战略提供强有力的人才保障和智力支撑。新工科中的新包含“新兴”“新型”和“新人”三个方面的含义［４⁃５］。工程地质是土木、建筑、交通、水利、采矿和地质工程等专业的重要专业基础课，受众面广，对于在校生学习和社会专业工程人员参考都具有重要作用。它是把地质学的理论与方法应用于工程实践中所产生的一门学科。在传统的工程地质教学模式中，是以教师的讲授为主，明显是不满足新工科的目的和要求的，因此，需要采用案例教学法，把新工科的目的和要求渗透到教学中，使学生系统地掌握基本理论，并为以后的就业和升学打下坚实的基础。案例教学法有助于教授复杂的理论和新现象，然而，它经常被误解、误用或贴错标签。常常由于缺乏方法的严谨性、可靠性和有效性，导致采用案例教学法反而对教学起了反效果。认识到案例教学法对复杂现象的适用性对于顺利实施该方法至关重要。由于语义差异也会导致学生对于相同的案例教学法产生不同的理解。从案例教学中获取信息并不困难，然而，如何从无限的信息中提取有用的信息，如何积极构建知识体系，是教师在实施案例教学法时应该教给学生的。从这个角度来看，每一堂基于案例教学法的课程都是训练的载体，是一个成长的过程，但不是课程教学的最终目标。

案例教学法最重要的目标是使学生在学习过程中具有怀疑的勇气和精神，具有自觉、自信、毅力，以及独立思考和学习的能力，以应对未来可能遇到的问题和困难，这样的学习过程可以极大地激发学生的学习热情。学生应该是教学的主体，成功的教学设计应该让每个学生在课前、课内和课后都忙碌起来。案例教学法的设计旨在迫使学生思考课程的含义，课程内容不会在学期结束时进行测试，它应该是一个说明，包含所有关键点，可以帮助他们较为容易地通过考试。案例教学法的课程设计也要注意充分利用学生的心理：学生喜欢关注分数，对“有用”的知识更感兴趣。所谓的“有用”知识是指将要测试的内容，并将影响他们的分数，以便学生能够对他们所学和利用的内容有兴趣。这样将会使学生提高课堂注意力，并充分利用课前和课后时间。在案例教学法中，通过在教师和学生之间提供一对一的交流，学生将被有针对性地引导，这将极大地激发学生在课程中的主动性。

２案例教学法的准备阶段

案例教学法的实施要结合“工程地质”这门课的特点，“工程地质”课程为高等学校土木工程专业的专业基础课程、必修课。教学目的在于使学生了解工程建设中经常遇到的工程地质现象和问题，以及这些现象和问题对工程建设设计、施工和营运的影响，并能正确处理和合理利用自然地质条件进行工程建设。在笔者所在的学院，“工程地质”课程要求学生掌握工程地质基本概念和原理，了解各类地质现象对建筑物和建筑场地的影响；能够在野外单独识别简单地质构造和地质现象，识别常见岩石；能够分析和利用已有地质图和地质报告；能够根据勘探成果对工程地质问题进行分析，对不良地质现象采取科学处理措施，合理根据地质资料进行设计和施工。通过本课程的课堂面授、在线课程学习及现场考察，使学生掌握矿物、岩石、岩体与土的形成、区别与联系，了解地质构造和地下水的形成、分类与特征，掌握岩体稳定和不良地质现象的影响因素、分析方法和控制原理，为继续学习专业课，以及毕业后在土木工程学科领域继续学习、从事地质体稳定计算、科学研究等提供坚实基础。且要达到以下课程目标：

（１）掌握矿物、岩石、产状、地质构造、风化与地表流水的地质作用，地貌、地下水、岩体结构、不良地质作用的基本概念和基本原理。

（２）能够运用地质知识指导工程建设选址和稳定性分析。

（３）能正确认识工程建设与地质环境保护的关系。根据“工程地质”的要求和目标，有针对性地选取合适的工程案例，例如，在岩石这一章，针对造岩矿物及三大岩石的概念，需要选取不同区域、不同形成时间的岩石来依次说明岩浆岩、沉积岩和变质岩之间结构与构造的区别和联系。学习地质构造时，可以选取水平岩层形成的方山、桌状山、塔状及柱状地形案例来说明水平地质构造。而认识褶皱时，可以结合实际工程中裸露在外面的向斜和背斜，包括它们的核部、翼部、轴面、轴线、枢纽及转折端等要素来说明。

３案例教学法的设计与撰写阶段

案例教学法最重要的特点就是案例的运用，而案例教学法在“工程地质”这门课中的目的就是激发学生在解决工程问题方面的创造潜能，真正地让学生学会如何去处理工程问题，在这里我们要重视的是过程，而不是强行要求得出一个完美的解决方法，更深一层的目标则是要让学生学会解决工程问题的思维方法。因此，案例教学法在“工程地质”这门课中可以按几个大的知识模块将课程的要求和目的分解后进行设计，根据课程要求和目的的不同来选取和设计不同的案例，实现教学目标。例如，在风化与地表流水的地质作用这一章中，针对物理风化、化学风化及生物风化不同的类型，可以举不同的例子说明这三种风化类型的区别与联系。对于物理风化，可以通过岩石在日照下温度变化引起岩石表里不协调的膨胀和收缩例子来说明，也可以通过在高纬度高山区的工程案例来说明岩石在冰冻作用下，裂纹进行扩展，而当冰冻融解之后，水渗入裂纹并流动，继续结冰从而导致岩石崩解滚落的例子来说明；而对于化学风化，可以通过水与可溶盐的作用，使岩石溶解破坏，导致岩体的整体性发生破坏的例子来说明；对于生物风化，可以通过生物的生命活动、生物的新陈代谢和生物死亡后的遗体腐烂分解来举例。

４案例教学法的实施阶段

在实施案例教学法之前，要明确案例教学法的前提，也就是学生能够通过对案例过程的研究与发现来进行学习，那么必须要考虑到学生的知识程度和接受能力，要用学生能够理解接受的方式将案例表达给学生，总的来说，有以下几种方式。

（１）讨论法：讨论法是最常见的方法，广泛应用在各种教学方式中，在“工程地质”的案例教学法中，可以通过讨论概念之间的区别和联系来实现。例如，学习完岩浆岩、沉积岩和变质岩的知识后，可以引导学生讨论如何区分这三种岩石，也可以通过讨论工程处治方法的优缺点来实现；例如学习完边坡处治技术，可以引导学生讨论锚定式挡土墙的优缺点，又适宜在什么工况下使用，还可以根据所学的知识，讨论工程灾害防治步骤的先后顺序。

（２）翻转课堂：案例教学法通过翻转课堂的方式在“工程地质”这门课中实现的最关键的因素在于，如何做好课前的短视频，如何将工程案例简明扼要地在短视频中通过教师的讲解充分调动学生的学习积极性，从而能在课堂上和老师面对面交流时充满好奇，充满疑问，充满学习的动力。以地下水这一章为例，可以先准备一段关于泉水的短视频，在视频内应包含包气带水、潜水和承压水等地下水的流动情况，等学生看完该段视频回到课堂上时，再集中和学生讨论泉水是由什么水形成，原因又是什么，引导学生进行闭环思考，让学生体验综合运用知识解决工程问题的感觉。

（３）团队学习：团队学习则需要将若干个工程问题以案例的形式介绍给学生，相应地，整个班的学生也需要分成若干个小团体，每个团体共同解决一个工程问题，然后再以ＰＰＴ汇报的形式将解决问题的过程及方法向其他同学介绍，其他同学可以对有疑问的地方进行提问，互相了解对方在解决工程问题时的思路，互相借鉴，采用这种方式可以锻炼学生的团队合作能力和沟通交流能力，是一种非常有效的案例教学法的实施方法。

５案例教学法的实施效果

笔者所在的长沙理工大学课题组的教师们通过长期坚持的教学改革，积极探索和尝试先进的案例教学法，形成了勤奋求实、不断创新的教学模式，取得了一些良好的教学效果。

５．１学生的知识水平、创新能力和实践能力显著提高

通过在“工程地质”中采用案例教学法以来，学生的基础理论和综合能力得到明显提高。学生的毕业设计质量、各类设计竞赛获奖情况和就业适应性也有明显提高。在过去的几年里，多名学生的毕业设计被评为湖南省优秀本科毕业论文，多名学生在多项竞赛中获得国家、省、部级奖项，国家发明专利和论文方面也多有建树。

５．２就业率和考研录取率稳步上升

以社会需求为导向，注重提高学生的实践能力和创新能力，注重工程意识和创新精神的培养，加强专业核心课程建设。在过去三年中，毕业生的就业率一直保持在９５％左右，学生受到各个设计、施工或者甲方单位的赞扬，有很多学生受雇于知名企业。通过实施案例教学法，考研录取率稳步上升。

５．３良好的改革效果反馈

采用案例教学法进行教学以来，教师队伍在教学研究方面取得了长足的进步和发展。在过去的五年中，获得了１０余个教学研究项目，发表了多篇基于案例教学法的论文。“工程地质”课程是土木工程专业的基础课程和重点课程，是学生掌握就业理论的必修课程，也是研究生考试的必学科目。采用案例教学法的效果得到了学生、教师、学校教学督导团的高度评价和认可，由于采用了清晰、灵活、先进的教学方法，取得了良好的教学效果，该种方法也被教师们广泛接受。“工程地质”课程的部分讲师在教学评价中也被评为优秀，受到了来自学校的表扬，教授的课程由于可以集中调动学生的积极性，提高学生的实践能力、创新意识及实际操作能力，受到了学生的好评和欢迎，也为湖南省乃至全国培养了一大批合格的土木工程专业领域人才。

结语

笔者以及笔者所在的课题组通过采用案例教学法并全面优化“工程地质”的课程体系，更新工程地质的教学内容，进行了一系列教学改革和探索。采用案例教学法将“工程地质”课程的要求和目的分解后进行设计，根据课程要求和目的的不同来选取和设计不同的案例，实现了教学目标。目前，在积极实施案例教学法之后，本院的大部分讲师普遍在教学过程中注重案例教学，注重“现场表演”，将学生视为“观众”和“群体存在”。与之前每个学生在学期中的学习状况、个性差异引起的学习方法问题以及课堂教学的吸收率被忽视不同，在实施了案例教学法之后，为了让学生获得有意义的学习，不可能将学生视为大班中的“群体存在”。从本质上讲，案例教学应该以学生为中心，即个别对待每一个学生，尊重他们的独立人格，观察他们的人格差异，激发他们的学习潜力，发现自己学习中的困难，及时赞扬他们的优点和进步，从而进行情感交流。本文所提出的案例教学法在“工程地质”的教学中取得了良好的教学效果，使学生的创新能力和知识获取能力得到提高，最终培养出高质量的土木工程专业人才。

参考文献：

［１］钟登华．新工科建设的内涵与行动［Ｊ］．高等工程教育研究，２０１７（３）：７⁃１２．

［２］崔庆玲，刘善球．中国新工科建设与发展研究综述［Ｊ］．世界教育信息，２０１８，３１，４３６（０４）：２１⁃２８．

［３］李志鸿．地方本科高校“新工科”建设的四个基本问题［Ｊ］．黑龙江高教研究，２０１８（１２）：４０⁃４３．

［４］钟登华．新工科建设的内涵与行动［Ｊ］．高等工程教育研究，２０１７（０３）：７⁃１２．

［５］李华，胡娜，游振声．新工科：形态、内涵与方向［Ｊ］．高等工程教育研究，２０１７（０４）：２１⁃２４＋６２．

作者:肖南 何丽红 黄阜 凌同华 徐泽沛 单位:长沙理工大学土木工程学院 长沙市第一医院超声科