建環(huán)專(zhuān)業(yè)核心課程案例式、啟發(fā)式和探究式教學(xué)方法的研究與實(shí)踐

周媛媛 王 芳 余延順 鄭佳宜

（南京理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院， 江蘇 南京 210094）

為了響應(yīng)教育部“卓越計(jì)劃”，培養(yǎng)《建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程》專(zhuān)業(yè)的創(chuàng)新應(yīng)用型人才，必須重視專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)核心課程的教學(xué)。傳統(tǒng)的以“教師為主體”的“滿(mǎn)堂灌”式課堂教育模式和理念已不再滿(mǎn)足應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求，急需探索創(chuàng)新型教學(xué)方法，改革教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式和考核方式。國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要特別指出要注重學(xué)思結(jié)合，倡導(dǎo)案例式、啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式等教學(xué)方法，營(yíng)造獨(dú)立思考、自由探索、勇于創(chuàng)新的良好環(huán)境，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，為高校高等教學(xué)改革指出了一個(gè)明確的研究方向。其中，“案例式”教學(xué)堅(jiān)持以案例為中心，是理論與實(shí)踐相結(jié)合的互動(dòng)式教學(xué)，以實(shí)現(xiàn)由知識(shí)中心型教育向能力中心型教育的轉(zhuǎn)變?！皢l(fā)式”教學(xué)強(qiáng)調(diào)從學(xué)生的需求出發(fā)，處理好教與學(xué)之間的關(guān)系，使學(xué)生成為學(xué)習(xí)主體，而教師主要起到指導(dǎo)與推動(dòng)的作用，由教師的單純講授變?yōu)閹熒g的互動(dòng)?！疤骄渴健苯虒W(xué)以問(wèn)題作為教學(xué)線索，將課程內(nèi)容有機(jī)銜接，使教學(xué)過(guò)程轉(zhuǎn)化為問(wèn)題解決過(guò)程，已成為高等教學(xué)研究的熱點(diǎn)之一[1]?！鞍咐健苯虒W(xué)同時(shí)有機(jī)融合“啟發(fā)式”和“探究式”教學(xué)方法，使學(xué)生以基本理論知識(shí)為中心，將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到各種不同的案例問(wèn)題中，以案例問(wèn)題作為教學(xué)線索，可顯著增強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的掌握效果，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和能動(dòng)性，鍛煉學(xué)生知識(shí)應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，獨(dú)立思考能力以及提出、分析和解決具體問(wèn)題的能力，并提升學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，特別適用于工科實(shí)踐性要求高的課程教學(xué)。目前，各高校都在積極進(jìn)行運(yùn)用案例式、啟發(fā)式、探究式、參與式等教學(xué)方法的大膽嘗試，盡力克服傳統(tǒng)教學(xué)所帶來(lái)的缺陷和弊端，并取得了一定成果[2]。

本文結(jié)合建環(huán)專(zhuān)業(yè)特色，根據(jù)教學(xué)大綱及培養(yǎng)目標(biāo)，以案例式教學(xué)為核心，并結(jié)合啟發(fā)式和探究式教學(xué)方法，對(duì)現(xiàn)有的建環(huán)專(zhuān)業(yè)核心課程的教學(xué)內(nèi)容、授課形式和考核方式等方面提出教學(xué)改革，以提高課程的教學(xué)效果，提升學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力。

1 傳統(tǒng)教學(xué)存在的問(wèn)題

目前，《建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程》專(zhuān)業(yè)所培養(yǎng)的學(xué)生不但要求掌握?qǐng)?jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，還需具備工程實(shí)踐意識(shí)、分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力、新技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新能力。然而該專(zhuān)業(yè)主要核心課程教學(xué)同其它工科專(zhuān)業(yè)課程一樣，大多存在著如下問(wèn)題：（1）教師大多依然采用傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容枯燥，方法單一，學(xué)生被動(dòng)接受式學(xué)習(xí)；（2）注重理論計(jì)算和卷面考試成績(jī)，不注重培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題能力；（3）實(shí)踐教學(xué)和工程實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱，所培養(yǎng)的學(xué)生工程意識(shí)差，不能分析和解決實(shí)際工程問(wèn)題，更不具備產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新能力；（4）實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，缺乏綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，有待開(kāi)發(fā)和完善創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)[3]。因而，傳統(tǒng)的課程教學(xué)效果不佳，沒(méi)有達(dá)到理論與實(shí)際相結(jié)合，著力培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的教學(xué)目標(biāo)。因此，在設(shè)計(jì)課程的教學(xué)活動(dòng)中以學(xué)生的發(fā)展為核心，整合教學(xué)資源，組織模塊化教學(xué)內(nèi)容，設(shè)置開(kāi)放性和知識(shí)綜合程度高的創(chuàng)新探索類(lèi)案例，融合啟發(fā)式和探究式教學(xué)方法，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和探索欲，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力具有重要的作用。

2 設(shè)計(jì)模塊化教學(xué)內(nèi)容

傳統(tǒng)的以教師單一講授為主的教學(xué)模式對(duì)知識(shí)的傳授是十分有效的，課堂教學(xué)內(nèi)容以章節(jié)為單位組織，而按照各章節(jié)的邏輯順序進(jìn)行授課。但在這種教學(xué)模式下，教學(xué)過(guò)程就會(huì)變成“復(fù)制知識(shí)”的過(guò)程，學(xué)生按照這個(gè)思路被“灌輸式”學(xué)習(xí)，師生之間缺乏互動(dòng)，大大限制了老師“教”和學(xué)生“學(xué)”的積極性，也不利于學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。鑒于此，本文提出整合建環(huán)專(zhuān)業(yè)核心課程教學(xué)核心知識(shí)內(nèi)容和典型工程分析、設(shè)計(jì)案例，將教學(xué)內(nèi)容劃分為三個(gè)模塊：講授模塊、協(xié)作模塊和討論模塊。通過(guò)模塊化設(shè)置改變傳統(tǒng)教師單向講授和學(xué)生自由學(xué)習(xí)、討論的時(shí)間比例，讓學(xué)生成為課堂的真正主人。

在講授模塊里需要重新組織課程的教學(xué)內(nèi)容，打破章節(jié)的束縛，濃縮重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)，每個(gè)重點(diǎn)知識(shí)模塊對(duì)應(yīng)一定的工程案例問(wèn)題，以實(shí)際案例問(wèn)題等為授課導(dǎo)向，啟發(fā)學(xué)生思考，探究問(wèn)題的答案。另外，教師需搜集整合教學(xué)資源，并將教學(xué)資源線上化。線上教學(xué)資源內(nèi)容包括教學(xué)大綱、教案、課件、參考圖書(shū)、文獻(xiàn)和軟件等，還需搜集大量的與授課內(nèi)容相適應(yīng)的典型分析及設(shè)計(jì)工程實(shí)例，包含最新科技進(jìn)展與生產(chǎn)實(shí)踐中的工程案例。根據(jù)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)及專(zhuān)業(yè)教師的前沿科研項(xiàng)目來(lái)搜集整理相關(guān)的分析及設(shè)計(jì)的工程案例，并將這些工程案例分類(lèi)整合，建設(shè)線上教學(xué)案例資源庫(kù)，供學(xué)生在在協(xié)作模塊自主學(xué)習(xí)過(guò)程中進(jìn)行選題和研究。學(xué)生在線上對(duì)這些開(kāi)放性的典型案例進(jìn)行分組選題，同一個(gè)小組（3 人或者5 人）選擇同一個(gè)案例，案例設(shè)計(jì)不同的問(wèn)題，例如一個(gè)空調(diào)制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)的案例包含熱力計(jì)算，壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器等設(shè)計(jì)選型等。由同一小組的學(xué)生利用課下時(shí)間去思考分析，協(xié)作整合設(shè)計(jì)，并提出案例分析或設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的關(guān)鍵問(wèn)題。討論模塊主要涉及問(wèn)題討論和工程案例匯報(bào)討論等。由學(xué)生匯報(bào)分享課下協(xié)作模塊進(jìn)行的工程案例分析設(shè)計(jì)成果，總結(jié)所涉及的重要知識(shí)點(diǎn)，遇到的問(wèn)題和運(yùn)用理論知識(shí)解決工程問(wèn)題的思路。老師和其它組的學(xué)生共同參與討論，并最終確定每組同學(xué)解決工程案例問(wèn)題的方案。教師最后基于學(xué)生在典型案例分析設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題對(duì)所涉及的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行集中提煉講解，對(duì)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步的解釋和剖析。

3 改革教學(xué)形式

教學(xué)活動(dòng)是課程與教學(xué)的基礎(chǔ)，基于案例式、啟發(fā)式和探究式教學(xué)方法的課程的教學(xué)形式與傳統(tǒng)的教學(xué)形式是不同的，需要進(jìn)行課堂的翻轉(zhuǎn)，將課程教學(xué)與課外學(xué)習(xí)相結(jié)合，理論知識(shí)與實(shí)踐能力相結(jié)合，理論教學(xué)與科學(xué)研究相結(jié)合。本文結(jié)合新型模塊化教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，對(duì)教學(xué)形式進(jìn)行相應(yīng)的改革。講授模塊和討論模塊在課堂上完成，協(xié)作模塊為課下學(xué)生自主完成。首先在課程教學(xué)中我們?cè)谥v授模塊需要根據(jù)實(shí)際工程問(wèn)題引入課程主要知識(shí)點(diǎn)，變枯燥的知識(shí)點(diǎn)的傳授過(guò)程為提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、引出重要理論知識(shí)點(diǎn)和運(yùn)用知識(shí)點(diǎn)解決問(wèn)題的過(guò)程。具體地，結(jié)合授課內(nèi)容及學(xué)生的專(zhuān)業(yè)水平提出相應(yīng)的工程案例，使工程案例通過(guò)一個(gè)自然的、合乎邏輯的認(rèn)識(shí)過(guò)程展示在學(xué)生面前，讓學(xué)生在教師的啟發(fā)引導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，依據(jù)具體的問(wèn)題開(kāi)展師生互動(dòng)研討活動(dòng)，如包括空調(diào)系統(tǒng)或部件性能分析問(wèn)題、系統(tǒng)或部件設(shè)計(jì)問(wèn)題、系統(tǒng)或部件優(yōu)化問(wèn)題和故障診斷問(wèn)題等。通過(guò)探究如何用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)效果，并培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和分析能力。

建環(huán)專(zhuān)業(yè)核心課程的知識(shí)內(nèi)容較多，課時(shí)數(shù)有限，需要學(xué)生有效利用課外學(xué)習(xí)時(shí)間。通過(guò)讓學(xué)生課下選取不同的實(shí)際工程案例，能促進(jìn)學(xué)生有效利用課下學(xué)習(xí)時(shí)間，帶著解決實(shí)際問(wèn)題的目標(biāo)去學(xué)習(xí)，對(duì)課堂教學(xué)的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行鞏固，真正學(xué)以致用，同時(shí)能鍛煉學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作和匯報(bào)等綜合能力。其中，供學(xué)生協(xié)作和討論模塊所使用的案例的選取既要有一定難度又要具有可實(shí)現(xiàn)性拓展，要與實(shí)際或科研有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)，這樣更能激發(fā)學(xué)生研究的興趣。課下的協(xié)作模塊根據(jù)授課內(nèi)容及工程案例，鼓勵(lì)學(xué)生自主查閱文獻(xiàn)和相關(guān)資料，自主進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，包括學(xué)習(xí)Matlab、EES 或Fortran 等編程軟件。

在討論模塊中，變換教師和學(xué)生的角色，由教師講授轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生發(fā)言。課上的討論模塊則是在上述兩個(gè)模塊完成之后，學(xué)生在課上根據(jù)自己的案例分析設(shè)計(jì)過(guò)程遇到的關(guān)鍵問(wèn)題和得到的結(jié)論，在課上進(jìn)行匯報(bào)，教師引導(dǎo)其它學(xué)生積極參與互動(dòng)討論，并鼓勵(lì)其它學(xué)生提出問(wèn)題及對(duì)其它同學(xué)的匯報(bào)做出評(píng)價(jià)。最后，老師最終對(duì)工程案例分析中的重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行提煉，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)鞏固。通過(guò)以上的教學(xué)方式，讓學(xué)生真正變?yōu)檎n堂的主體，讓傳統(tǒng)的“死”課堂“活”起來(lái)。

4 改進(jìn)考核方式

以往給學(xué)生布置的課后作業(yè)和期中、期末卷面考試通常只能考查零散的知識(shí)點(diǎn)，并且學(xué)生往往存在課前和考前集中突擊的問(wèn)題，記得快忘得快，并不能真正系統(tǒng)地掌握專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)，更缺乏運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。因此，僅以傳統(tǒng)的課后作業(yè)和考試卷面成績(jī)衡量學(xué)生學(xué)習(xí)效果的考核方式早已不能滿(mǎn)足目前培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才的要求。

本研究是基于案例式、啟發(fā)式和探究式教學(xué)方法的教學(xué)改革，對(duì)于教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”的效果評(píng)價(jià)應(yīng)當(dāng)選擇能夠?qū)嶋H反映學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出的方式進(jìn)行考核。因此，課程考核應(yīng)當(dāng)從學(xué)生理論知識(shí)掌握情況和綜合能力兩大方面進(jìn)行，在兩者間分配不同權(quán)重作為最終的考核成績(jī)。減少卷面考試的成績(jī)比重，提高學(xué)生實(shí)際工程案例分析解決和匯報(bào)部分的分?jǐn)?shù)，并加大平時(shí)課堂上學(xué)生互動(dòng)討論表現(xiàn)的比重。理論知識(shí)考核主要通過(guò)傳統(tǒng)的課后小作業(yè)和卷面考試成績(jī)衡量，但需要豐富卷面考試的考試題型，減少考核零散知識(shí)點(diǎn)的選擇題和填空題，增加能考核學(xué)生多個(gè)知識(shí)點(diǎn)綜合運(yùn)用能力的分析和問(wèn)答題。綜合能力考核通過(guò)協(xié)作和討論模塊中典型工程案例的分析設(shè)計(jì)匯報(bào)情況及學(xué)生課堂參與互動(dòng)討論情況進(jìn)行考核，主要考察學(xué)生解決工程問(wèn)題的能力、自主創(chuàng)新能力和匯報(bào)總結(jié)能力。其中，案例匯報(bào)部分學(xué)生的成績(jī)可由教師的評(píng)價(jià)成績(jī)和學(xué)生互評(píng)成績(jī)共同決定，從而提高學(xué)生參與其它學(xué)生案例問(wèn)題討論的積極性，促進(jìn)學(xué)生在評(píng)價(jià)其它學(xué)生案例分析匯報(bào)情況的過(guò)程中提出問(wèn)題，并對(duì)自己的案例問(wèn)題完成情況進(jìn)行反思。

5 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)目前建環(huán)專(zhuān)業(yè)核心課程以及大多工科專(zhuān)業(yè)核心課程教學(xué)模式單一和教學(xué)效果差，不能培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)應(yīng)用和創(chuàng)新能力，滿(mǎn)足不了新時(shí)代人才培養(yǎng)要求的問(wèn)題，提出了以案例式教學(xué)為核心，結(jié)合啟發(fā)式和探究式教學(xué)方法，對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式及考核方式提出了改革措施。通過(guò)組織設(shè)計(jì)模塊化教學(xué)內(nèi)容，設(shè)置開(kāi)放性和知識(shí)綜合程度高的創(chuàng)新探索類(lèi)案例，利用案例分析設(shè)計(jì)任務(wù)和課堂師生互動(dòng)討論等更豐富的教學(xué)形式啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考，同時(shí)改革傳統(tǒng)的考核方式，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和探索欲，提高其發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生教學(xué)過(guò)程的參與程度，從而達(dá)到提高教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的目標(biāo)。