案例教學(xué)法在“材料化學(xué)”課程教學(xué)中的應(yīng)用實踐

疏瑞文，石建軍，何 杰

（安徽理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，安徽淮南232001）

“材料化學(xué)”是現(xiàn)代材料科學(xué)、化學(xué)和化學(xué)工程的重要分支，是安徽理工大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)學(xué)位碩士生的核心課程，也是一門同等重視理論與實踐的課程，課程中存在較多的抽象概念，例如：分形、逾滲、玻璃態(tài)、凝膠點(diǎn)等，這給“材料化學(xué)”的課堂教學(xué)帶來很大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)教學(xué)方式對實踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)欠缺，未能將材料化學(xué)領(lǐng)域的最新進(jìn)展和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用充分體現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容中。此外，新工科建設(shè)和國家先進(jìn)材料發(fā)展戰(zhàn)略對專業(yè)學(xué)位研究生教學(xué)改革提出了新的要求。因此，對“材料化學(xué)”課程的教學(xué)方法做出適當(dāng)改革，有效運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)手段對其教學(xué)方法進(jìn)行補(bǔ)充勢在必行。

案例教學(xué)法指在教學(xué)過程中通過設(shè)置具體案例，引導(dǎo)學(xué)生參與、思索，以培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識問題、分析問題和解決問題等綜合能力的一種教學(xué)方法[1-3]。

1 案例教學(xué)法在“材料化學(xué)”課程中的應(yīng)用實踐

1.1 案例教學(xué)理念的建立

筆者自化學(xué)工程專業(yè)2016 級碩士研究生的“材料化學(xué)”課程的課堂教學(xué)中開始引入了案例教學(xué)，并總結(jié)了如下案例教學(xué)理念：①案例的引入是針對教學(xué)服務(wù)的，必須選擇適當(dāng)?shù)陌咐源_保教學(xué)活動的順利開展；②適當(dāng)?shù)陌咐粌H可以整合學(xué)生所學(xué)課程的理論基礎(chǔ)，還能將實驗室條件與學(xué)生的實際情況相結(jié)合；③案例引入旨在實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

1.2 教學(xué)案例庫建設(shè)

表1 為安徽理工大學(xué)“材料化學(xué)”案例庫建設(shè)項目。建設(shè)完成20 個“材料化學(xué)”教學(xué)案例，其中原創(chuàng)教學(xué)案例15 個，包含相關(guān)案例教學(xué)內(nèi)容、對應(yīng)知識點(diǎn)和教學(xué)形式。另外，在教學(xué)過程中，總結(jié)編寫了一套完整的《材料化學(xué)講義》，并制作了配套的《材料化學(xué)多媒體課件》和視頻及動畫素材，同時，為保證“材料化學(xué)”課程案例教學(xué)順利實施，建設(shè)了3 個“材料化學(xué)”課程實踐教育基地。

1.3 案例教學(xué)方法與手段

在完成案例庫的建設(shè)后，筆者在化學(xué)工程專業(yè)2016 級碩士研究生“材料化學(xué)”課堂教學(xué)中積極實施。在案例分析教學(xué)環(huán)節(jié)，以材料化學(xué)科研成果與生產(chǎn)實踐案例為基礎(chǔ)，通過呈現(xiàn)材料的合成、性能表征、實驗室研究方法與生產(chǎn)實踐過程中的案例情境，將材料化學(xué)理論與相關(guān)實踐緊密結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，從而更為直觀且深入地掌握材料化學(xué)理論，形成科學(xué)的研究方法，提高分析思考與實踐應(yīng)用的能力，促進(jìn)教學(xué)與實踐有機(jī)融合。主要通過課堂多媒體課件講授、視頻演示、學(xué)生分組匯報與交流、生產(chǎn)現(xiàn)場調(diào)研式學(xué)習(xí)與實驗室實訓(xùn)操作等方式開展案例教學(xué)。此外，在“材料化學(xué)”課程的教學(xué)過程中引入科研項目，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉其查閱文獻(xiàn)資料的能力，積極引導(dǎo)其參與到科研活動中去，指導(dǎo)研究生運(yùn)用材料化學(xué)的基本原理解決科研過程中的實際問題，加強(qiáng)對理論認(rèn)識的深化，提升其科學(xué)素養(yǎng)。針對專業(yè)學(xué)位型碩士的培養(yǎng)要求，“材料化學(xué)”案例教學(xué)是以學(xué)生為主體，以生產(chǎn)實際項目為應(yīng)用背景進(jìn)行案例教學(xué)；授課教師利用科研項目進(jìn)行案例篩選、方案設(shè)計、實施，以加強(qiáng)工程實踐能力以及技術(shù)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為目的，在課堂教學(xué)中大量引入與課程知識點(diǎn)密切相關(guān)的科研實例與生產(chǎn)實踐的內(nèi)容，以案例的形式與學(xué)生進(jìn)行交流討論，探索和實踐專業(yè)學(xué)位型研究生的新型培養(yǎng)模式。通過邀請多家企業(yè)負(fù)責(zé)研發(fā)或生產(chǎn)的工程師與研究生進(jìn)行交流，并帶研究生深入生產(chǎn)現(xiàn)場觀摩討論，有效地促進(jìn)了理論與實踐的相結(jié)合。

表1 安徽理工大學(xué)“材料化學(xué)”案例庫

1.4 案例教學(xué)效果與評價

為了準(zhǔn)確評價“材料化學(xué)”課程的案例教學(xué)效果[4-5]，筆者設(shè)置了案例庫教學(xué)效果調(diào)查表[6]（評價指標(biāo)主要包括：案例內(nèi)容的系統(tǒng)性、實踐性、啟發(fā)性、教學(xué)形式、授課技巧和實際教學(xué)效果等），如表2 所示，并對2016、2017和2018 級化學(xué)工程專業(yè)碩士生進(jìn)行了問卷調(diào)查。教學(xué)效果調(diào)查結(jié)果表明：案例內(nèi)容與材料化學(xué)領(lǐng)域相關(guān)理論或方法緊密結(jié)合，通過案例教學(xué)，學(xué)生能夠系統(tǒng)掌握本課程知識體系。針對材料化學(xué)領(lǐng)域的人才需求，充分體現(xiàn)了專業(yè)學(xué)位的特點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生自主積極地思考和探索，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力以及分析、解決問題的思維方式。

此外，筆者將建設(shè)的材料化學(xué)案例庫的部分素材推廣應(yīng)用在化學(xué)工程學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)高年級（大三、大四）本科生的“涂料與粘合劑”“高分子材料”“功能高分子”“高性能復(fù)合材料”等專業(yè)課程教學(xué)中，實現(xiàn)了案例庫建設(shè)內(nèi)容的資源共享。

1.5 案例教學(xué)創(chuàng)新與特色

“材料化學(xué)”案例教學(xué)模式在滿足專業(yè)學(xué)位培養(yǎng)要求的基礎(chǔ)上，側(cè)重于體現(xiàn)“材料化學(xué)”基礎(chǔ)理論與應(yīng)用實踐相結(jié)合、課堂講授與專題討論相結(jié)合、教學(xué)與科研過程相結(jié)合，形成了“課堂-實驗室-企業(yè)”三位一體的立體教學(xué)體系，有效地實現(xiàn)研究生培養(yǎng)目標(biāo)，提高了專業(yè)學(xué)位培養(yǎng)質(zhì)量。

2 案例教學(xué)法存在的問題與對策

在“材料化學(xué)”案例教學(xué)實施過程中，存在的主要問題和困難是案例教學(xué)視頻的拍攝和制作，部分企業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)過程的拍攝受到安全考慮和企業(yè)技術(shù)保護(hù)的限制，擬在后續(xù)教學(xué)過程中改用Flash 的方式展現(xiàn)工藝過程和原理。視頻制作的困難主要來源于不同視頻片段和音頻片段的剪輯技術(shù)的欠缺，通過與學(xué)?，F(xiàn)代教育技術(shù)中心協(xié)調(diào)，借助正在實施的“工程化學(xué)”MOOC 項目，將其中與材料化學(xué)相關(guān)的素材進(jìn)行改編，增加適用于專業(yè)學(xué)位研究生教學(xué)要求的原理性和實踐性案例教學(xué)內(nèi)容。通過加強(qiáng)不同渠道教學(xué)資源跨學(xué)科的共享與交流，構(gòu)建專業(yè)學(xué)位培養(yǎng)的案例教學(xué)資源網(wǎng)絡(luò)共享平臺。

結(jié)合“材料化學(xué)”課程案例教學(xué)的應(yīng)用實踐，對案例教學(xué)法的推廣應(yīng)用提出如下建議：①選擇合適的案例教學(xué)課程：建議選取專業(yè)知識豐富的專業(yè)核心課程，這樣既便于教學(xué)案例庫的建設(shè)，也便于案例教學(xué)的開展，同時學(xué)生參與積極性較高；②在案例教學(xué)法的教學(xué)過程中，教師需要投入大量精力編寫教學(xué)案例，建設(shè)案例庫，拍攝和制作案例教學(xué)視頻。因此，院校兩級一方面應(yīng)該加強(qiáng)對教師的業(yè)務(wù)能力培訓(xùn)，另一方面可以通過教學(xué)研究項目立項和經(jīng)費(fèi)補(bǔ)償?shù)刃问郊罱處煹膮⑴c積極性；③增強(qiáng)案例教學(xué)效果評價的科學(xué)性：學(xué)生是案例教學(xué)的直接參與者，通過對課堂教學(xué)、調(diào)查問卷和水平測試的跟蹤和反饋，對案例教學(xué)效果進(jìn)行更合理的評估。將建設(shè)成熟的教學(xué)案例庫和配套多媒體素材上傳至校園專業(yè)課程建設(shè)網(wǎng)站，供更多的學(xué)生學(xué)習(xí)和評價。

表2 安徽理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位研究生案例庫教學(xué)效果調(diào)查表

3 結(jié)論

本文從案例教學(xué)理念的建立、教學(xué)案例庫的建設(shè)、案例教學(xué)的方法和手段、案例教學(xué)效果和評價以及案例教學(xué)創(chuàng)新與特色等方面論述了案例教學(xué)法在專業(yè)學(xué)位研究生“材料化學(xué)”課程教學(xué)中的應(yīng)用實踐。此外，探討了案例教學(xué)法存在的問題，并提出了若干建議。案例教學(xué)的實施不但可以培養(yǎng)學(xué)生分析、解決實際問題的能力及創(chuàng)新意識，而且可以促進(jìn)授課教師業(yè)務(wù)水平的提高，從而推動高水平師資隊伍的建設(shè)。