工程类研究生课程案例教学方法

一、工程类研究生课程的教学目的与改革切入点

掌握学科或专业领域扎实的基础理论和专门知识、具备运用专业知识分析解决实际问题的能力，是工程类硕士研究生培养的基本目标。因此，通过课程学习，使缺乏科研经历和工程背景的学生掌握必要的专业知识，藉以指导学位论文工作，并为今后的专业工作打下一个良好的基础，是工程类研究生课程体系中专业课程设置的重要目的。材料分析方法是材料工程类研究生应该掌握的材料观察、表征和分析的重要方法［1］，也是材料基础研究以及工程应用中必不可少的研究手段。为此，培养材料工程类研究生的单位大都开设了“材料现代分析方法”研究生课程。此课程实用性极强，其课程内容不仅是研究生学位论文工作中必不可少的知识支撑，也是研究生未来的专业业务工作中不可或缺的知识构成［2］。因此，使学生了解材料现代分析方法的基本内容和新近发展，且在面对应用命题时能够选择合理的分析方法、得到正确的分析结果，是该课程教学的目的所在。对于此类专业课程的教学，若固守教材内容且采取以教师讲授为主的教学模式，对研究生实质性掌握课程内容以及培养研究生的知识运用能力实有不当，应当从教学内容组织和教学方法运用两个方面进行改革。案例教学法是近些年逐渐引起人们重视的一种教学方法，是指以案例为教材，让受众通过阅读、分析和思考以及相互间进行讨论和争辩，以提高思维推理和处理问题能力的教学过程［3］。案例教学法具有综合性、动机性、仿真性、能动性和创造性的优点，便于课程教学内容的灵活构建，能够营造接近真实的应用环境，有助于提高学生在教学过程中的主动性［4］［5］［6］。那么，在工程类研究生专业课程中开展案例教学，应当是课程教学改革的有效切入点。

二、工程类研究生课程中开展案例教学的必要性

（一）便于课程内容的合理组织

工程类研究生专业课程一般是由应用知识以及它所依据的基础理论共同构成，基础理论与应用知识之间的内在联系决定了两者均不可或缺，以保持课程内容的系统性和完整性。但是，课程应用性强的特点要求应用知识在内容结构中应占有较大的权重，同时需要及时引入专业领域的最新研究成果，以保证课程内容的实用性和时效性。因此，突破学时的限制和教材更新滞后的制约，构建以应用知识为主的课程内容体系，就成为工程类研究生专业课程教学有效实施的重要前提。案例教学所具有机动性和综合性的特点，为依据课程特点合理组织课堂教学内容提供了可能［7］。以“现代材料分析方法”课程为例，传统教学是从各种分析方法的原理入手，递进延伸到设备构成、主要应用。原理部分的讲授不仅占用大量学时，而且因其抽象加之无应用背景铺垫使学生感到枯燥乏味。而作为核心内容的应用部分又随章讲授，不利于学生面对实际问题时对所学知识的综合运用。而采用案例教学，既能以应用案例为背景引出分析原理，也可在发展史案例中对原理进行阐述，当然也可作为应用案例讨论的前置内容留作学生预习，从而将原理内容的讲授简略化、形象化、实用化。而对于应用性内容，则可用具体的应用范例做为案例，侧重目标牵引下的分析方法的综合类比，使学生了解可选用分析方法各自的优势、适用范围以及局限性，学会合理选择分析方法并掌握基本分析技能。在此过程中，还可以将分析技术的发展和应用动态介绍给学生。这种以案例为基础的教学内容组织，不仅可以保证内容的完整性与及时更新，而且能够大量释放学时，更重要的是围绕应用展开教学，突出了课程的应用性特点。

（二）有助于弥补实践教学条件的不足

实践性强是工程类研究生专业课程的普遍特点，课程教学中不单需要通过实践来验证知识与方法的正确性，也需要通过实践过程强化学生对事物本质的认识，更需要通过实践环节使研究生这一层次的学生实践活动有必要的认知。目前，虽然通过开放实验等方式可以为学生提供部分实践机会［8］，但工程类研究生专业课程专业性强的特点，决定了建立完备的课程实践教学体系是不现实的。因此，需要通过其他方式来弥补这类课程实践条件的不足。案例教学具有营造和再现实践场景的功能，它可以将真实的实践活动引入教学环境，并通过对特定活动的背景、条件、过程、结果的描述、分析和讨论，使学生获得近似真实的实践过程的感受，从而在一定程度上达到实践活动的目的。以“现代材料分析方法”课程为例，电子显微分析是课程的重要内容，其教学目的在于通过显微观察，探讨材料组织特征与使用性能之间的关系，进而使学生消化相关知识。虽然显微观察是重要环节，但恐怕任何一个学校都不可能为成建制的学生提供亲自操作电子显微镜的条件。对此，特定的案例分析可在一定程度上弥补这一缺憾。例如，可以用机械部件断裂的真实事件为案例，通过对部件观察过程的描述并给学生提供真实的断口宏观和微观形貌图片，让学生分析裂纹产生以及裂纹演化和发展的过程，进而通过部件材质、成型工艺和服役条件的说明，让学生分析断裂产生的机制，并提出改进措施。因为案例真实生动且有明确的针对指向，所以不仅可以形象地再现分析过程，使学生获得亲历实践过程的感受，而且能够突出具体问题的典型性，促使学生深化对有关知识的理解，了解知识运用的实际背景。

（三）有利于改进教学方法

工程类研究生专业课程的教学目的在于使学生学会必要的专业知识并能用于解决实际问题，教学效果体现为学生对知识的实质性掌握程度和对知识的运用能力。对此，激励学生的学习主动性、为学生提供适宜的接受知识的方式至关重要。而传统的以教为主的教学方式，在一定程度上抑制了学生参与教学过程的意识，学生不仅学习兴趣缺少必要的刺激，而且学习内容只能被动接受。因此，改善课程教学效果需要对教学方式进行必要的改进。案例教学立足于讨论和分析，能够通过学生独立思考以及师生间、学生间的互动，提高学生获取知识的能力，培养学生解决问题的正确思维方法。其核心在于发展学生成为过程的积极参与者，使学生能够通过对过程的研究与发现来进行学习。对于像“现代材料分析方法”这样的课程，采用案例教学尤为适宜。一方面，案例教学中学生必须要参与教学活动，事先的准备以及过程中的互动有助于激发学生的学习热情和内在动力，同时能在一定程度上满足学生的成就感，从而能够调动学生的情感。另一方面，形象的案例教学，可以给学生留存深刻而长久的记忆，以使在必要的时候回忆出并应用这些知识与技能；可以给学生提供认识、分析和解决实际问题的机会，有助于提高学生的知识运用能力，并起到举一反三、触类旁通的作用。此外，如若案例素材是学生感兴趣的应用事例，特别是任课教师以及身边人员的研究事例，还可以提高学生对课程的兴趣及其课程重要性的认识，提高对所学专业的认可度和自豪感。

三、做好工程类研究生课程案例教学的条件

（一）开展案例教学，案例内容是基础

案例是案例教学的基础，其适宜及恰当程度会对教学效果产生直接影响［9］。因此，应根据工程类研究生课程的特点和教学目的，精心设计案例。案例要注意内容的针对性，使之有助于加深学生对课程知识的理解，不能脱离课程知识的要点；案例要注意内容的综合性，使之符合课程内容体系的内在逻辑关系，保持课程内容的完整；案例必须考虑内容的实用性，使其成为学生今后可以借鉴的范例。同时，案例要留有余地，为学生预留发现案例存在的问题、提出其新见解的空间。例如对于“现代材料分析方法”课程，可从以下几个方面考虑案例的构成：针对教材中的基础理论知识，以直观、形象的案例给予共性、特性讲解，解决内容抽象、学生短时难以掌握的教学困难。针对课程的应用知识，遵循注重实用的原则，以分析方法的常规和典型应用为案例，同时注意对多种分析方法优劣的对比分析，使学生明白选择某种分析方法的缘由。针对分析方法的最新发展，从最新文献中精选代表性的事例，按照相关基础理论、学术前沿和应用开发三个方面组织案例，重点介绍资料所体现出来的创新思想及创新意识。

（二）做好案例教学，创新教学方法是前提

开展案例教学，必须突破现有的教学方法的束缚，采取符合案例教学的教学方法。因此，课程教学要根据研究生受众的能力与特点，积极实行启发式、讨论式和参与式教学，激发他们独立思考和创新意识。案例教学要事先做足功课，学生必须进行必要的文献资料检索与分析，能够运用自己的常识和掌握的知识针对案例问题提出解决方案。教师要善于延展讨论，引导学生扩展思路，培养学生的探究意识和批判意识。例如“现代材料分析方法”课程中应用型案例的讲解，教师应该要求学生通过课下准备，提出自己的分析思路和方案。授课时先由学生讲述，由其他学生进行补充和质疑，最后教师总结并以典型案例进行说明。每个学生的所长决定了他的思路、手段和方法，当然，也会反映出不足与错误。通过学生的讨论，集大家之智慧，可以引起广泛的思考。而教师必须把握好设计者和主导者的角色，掌握教学进程，引导学员思考、组织讨论研究，并站在较高的高度，进行总结、归纳。总之，从课程教学的目的而言，创新教学方法不是为了强迫学生参与教学，而是要通过学生的参与，提高学生的知识接受能力；案例教学也不是简单的就事论事，而是要开启学生的思路，增强学生的知识运用能力。

（三）组织案例教学，任课教师是关键

开展案例教学要求任课教师具有教学和科研双重能力，以适应工程类研究生专业课程科学性、工程性兼具的特点。在教学方面，教师必须熟悉课程的整体结构，把握教材中知识点的分布情况，确定案例中知识的停靠点；要善于分析学情，根据学生的专业背景、学科基础、思维习惯，挖掘学生的潜能，调动学习积极性。在科研方面，教师要有相当的科研积累和科研底蕴，具备挖掘资料组织案例和广征博引分析案例的能力；要熟悉课程内容的背景、动态以及与课程内容相关的科研问题，了解有待解决或具有争议的问题，以便从中提炼并为学生提供研讨题目和思路。面对许多工程类研究生专业课程教学任务主要由中青年教师担当的现状，除了要求教师熟悉课程内容外，还要不断提高任课教师的科研能力和实践能力。因此，从内在因素而言，中青年教师需要通过学历提升和进修深造，并积极承担或参与科研项目，尽快提升自身的科研素质、增加科研经历。从外在因素而言，课程组需要通过举办教学观摩、示范课，组织校际交流，资助参加教学研讨等方式，为中青年教师改进教学方法和提高教学技艺创造条件。此外，应该吸引科研水平高、责任心强的教师参与到教学中来，以丰富教学案例的来源，增强案例教学的实感。总之，拥有一支科研教学有机结合的教学队伍，是案例教学有效实施的关键所在。

四、结语

工程类研究生专业课程的教学目在于学以致用，它需要通过有效的教学环节保证学生掌握必要的课程知识要点并学会将之运用于分析解决实际问题。然而在目前的教学过程中，由于教材、实践条件、教学方法等方面的制约，此类课程的实际教学效果实难令人满意，因此对课程进行改革势在必行。案例教学着眼于培养学生的知识实际运用能力，强调学生对学习过程的参与，是一种已在多种类型的课程中得到应用的教学方法。在工程类研究生的专业课程教学中采用案例教学方法，可以通过合理整合课程内容的、深入解析应用范例、强化教学过程互动，突出课程的应用性特点，增加学生对应用过程的认知，调动学生的学习兴趣和主动性，从而提高课程的教学效果。但是，实施案例教学也并非易事，实施中要抓住案例组织这个龙头，从创新教学方法入手，培养一支教学与科研双能的教学队伍，这是做好案例教学的重要条件。

作者：郭锋 胡艳华 龚佩 赵鸽 单位：内蒙古工业大学 材料科学与工程学院