信息類專業(yè)案例教學(xué)探討與實踐

馮愛惠 楊世鳳 劉玉婷

（天津科技大學(xué)，天津 300222）

人類社會迅速從工業(yè)時代進(jìn)入信息化時代，以高新技術(shù)為核心的知識經(jīng)濟(jì)已經(jīng)占據(jù)主要地位，促使高等教育的發(fā)展步伐空前加快，從而使社會對高校培養(yǎng)的人才提出了更高的要求。然而，目前高等學(xué)校的人才培養(yǎng)是在一種相對封閉的狀態(tài)下進(jìn)行的，學(xué)校教育遠(yuǎn)離社會實際，脫離社會需要，理論教學(xué)與實踐教學(xué)相脫節(jié)，學(xué)生缺乏實踐訓(xùn)練和創(chuàng)造性，在一定程度上造成了教育供給與社會需求的矛盾，不能很好地滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對人才的需求。尋求培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才、高新技術(shù)人才和高技能人才的新途徑，探討和深化產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、理論與實踐相結(jié)合來培養(yǎng)高素質(zhì)人才已成為國內(nèi)外教育界研究的熱點問題。而今，作為一種與傳統(tǒng)的教學(xué)方式有著本質(zhì)區(qū)別的教學(xué)方法——案例教學(xué)法，逐漸被人們采納，它是以對案例的分析與解決為主線，通過設(shè)置教學(xué)問題，啟發(fā)式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的求知欲，調(diào)動學(xué)生積極性，使學(xué)生自覺地學(xué)習(xí)案例教材，思考問題，掌握原理和方法，形成科學(xué)的具有創(chuàng)意的學(xué)習(xí)觀。它是一種互動式的教學(xué)方法，可以實現(xiàn)啟發(fā)式教學(xué)，能夠極大地促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實現(xiàn)真正的教學(xué)相長，是真正實現(xiàn)理論聯(lián)系實際和素質(zhì)教育的現(xiàn)實可行途徑，有利于學(xué)生掌握理論知識并運用知識解決實際問題，最終提高教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到學(xué)校教育的培養(yǎng)目標(biāo)。

一、工程案例教學(xué)法及選擇原則

案例教學(xué)法（Case Study）是由古希臘哲學(xué)家蘇格拉底最早開創(chuàng)的，它的核心內(nèi)容是利用以真實的事件為基礎(chǔ)所撰寫的案例（Case）進(jìn)行課堂教學(xué)的實踐過程，它是指在教師指導(dǎo)下，學(xué)生通過對案例的思考、分析和辯論，對問題作出判斷和決策，從而使學(xué)生達(dá)到舉一反三，理論聯(lián)系實際，融會貫通，增強(qiáng)知識，提高分析問題、解決問題的綜合能力和水平的一種教學(xué)方法。

工程案例教學(xué)法，是以工程項目為背景，以工程實踐為導(dǎo)向，將理論學(xué)習(xí)與工程案例實踐訓(xùn)練相結(jié)合，以真實的工程案例為基礎(chǔ)撰寫案例教案，進(jìn)行案例教學(xué)來培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和工程能力，以全面提高學(xué)生素質(zhì)的一種新型的教育模式。工程案例教學(xué)的首要任務(wù)是工程實例的選擇、工程案例的提煉、工程案例教學(xué)的示范、工程案例教學(xué)的創(chuàng)新等環(huán)節(jié)。工程案例教學(xué)實例的選擇一般遵循如下原則。

一是案例的啟發(fā)性原則。一個好的工程案例，必須給學(xué)生提出啟發(fā)式問題，這些問題的答案不是唯一的，而是具有多樣性、討論性、誘導(dǎo)性，需要學(xué)生通過查詢閱讀大量資料和文獻(xiàn)總結(jié)甚至實踐才能找到，能夠給學(xué)生留下較多的思維發(fā)揮空間。二是案例的典型性原則。工程案例教學(xué)的目的是鍛煉學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，將學(xué)生課堂上學(xué)習(xí)的理論知識和工程實例緊密結(jié)合，用課堂的理論知識分析和解決工程實例中所涉及的問題，以此選擇工程實例要緊密圍繞教學(xué)目的和教學(xué)內(nèi)容的要求，具有一定的代表性。三是案例的系統(tǒng)綜合性原則。選擇一個工程教學(xué)案例最好能融會貫通教材的全部內(nèi)容，從理論到實踐，從形式到內(nèi)容，從工程立項到工程完成的綜合環(huán)節(jié)，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握理論實踐知識。三是工程案例的直觀性原則。工程案例盡量來自于教師的工程項目和工程實踐，它的使用可以形象直觀地表述教材理論，能夠生動有趣地解決實際問題。四是工程案例的創(chuàng)新性和前瞻性原則。工程案例的選擇要結(jié)合本領(lǐng)域發(fā)展前沿問題和實際案例開展案例教學(xué)，使學(xué)生能夠盡快了解該領(lǐng)域的發(fā)展前沿，探討新的理論、新的方法，培養(yǎng)“寬口徑、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)實踐”的高技術(shù)人才。

二、工程案例教學(xué)的運用與實踐

傳統(tǒng)的教學(xué)模式是老師教、學(xué)生學(xué)，學(xué)生很難有機(jī)會參與教師承擔(dān)的各種科技項目的研究和開發(fā)。建立新型的教學(xué)科研基層組織，以學(xué)科帶頭人為核心，集教學(xué)、科研、學(xué)科建設(shè)為一體，突出以學(xué)術(shù)、技術(shù)的前沿研究為先導(dǎo)，將高水平的研究成果提煉成工程教學(xué)案例，使教學(xué)與科研緊密結(jié)合，使學(xué)生的研究能力和創(chuàng)新精神得到良好的培養(yǎng)。結(jié)合科研項目工程實踐，將項目實施過程轉(zhuǎn)化成教學(xué)案例實施現(xiàn)場教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力。例如，實踐計算機(jī)控制技術(shù)必修課中的分布式控制系統(tǒng)DCS（Distribution Control System）。圖1為DCS分布式控制系統(tǒng)原理圖。

圖1 DCS系統(tǒng)教學(xué)原理流程圖

實施工程案例教學(xué)必須建設(shè)案例教學(xué)培訓(xùn)基地，構(gòu)筑案例示范教學(xué)平臺。例如，天津科技大學(xué)就與天津賽象科技股份有限公司簽訂了長期合作協(xié)議，在產(chǎn)教結(jié)合的基礎(chǔ)上，利用科研項目構(gòu)建案例教學(xué)示范平臺，將課堂上講授的復(fù)雜的原理性知識轉(zhuǎn)化成鮮活的教學(xué)案例。例如，實踐過程中，企業(yè)主要為學(xué)生提供全鋼載重子午線輪胎三鼓式一次法成型機(jī)監(jiān)測控制平臺，利用實際工程機(jī)械的控制系統(tǒng)，在實踐中幫助學(xué)生理解DCS系統(tǒng)的案例模型，并針對其中上位機(jī)軟件控制進(jìn)行創(chuàng)新研發(fā)。該成型機(jī)械是制造輪胎胎胚的專用機(jī)械，其主要用于將掛膠簾布、鋼絲圈、胎面等各種部件貼合加工成輪胎的胎坯。本案例學(xué)習(xí)的全鋼載重子午線輪胎三鼓式一次法成型機(jī)是輪胎機(jī)械中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、技術(shù)要求最高的機(jī)器，它的主體主要分為5個部分：胎體鼓、成型鼓、帶束鼓、胎體傳遞環(huán)、帶束傳遞環(huán)。成型機(jī)是輪胎生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵設(shè)備，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在可靠性以及控制精度方面有很高的要求，其中，計算機(jī)監(jiān)控部分是其大腦和靈魂。本監(jiān)控系統(tǒng)由工控機(jī)，中央控制器，成型機(jī)的DCS系統(tǒng)主要由三大部分組成，如圖2所示，分別為：監(jiān)控層、控制層、設(shè)備層。

圖2 全鋼載重子午線輪胎三鼓式一次法成型機(jī)DCS系統(tǒng)流程圖

學(xué)生除參觀了解設(shè)備工藝流程外，還主要參與到監(jiān)控系統(tǒng)軟件開發(fā)中?；贚abVIEW的設(shè)備自動監(jiān)測與智能診斷系統(tǒng)平臺的開發(fā)，將虛擬儀器技術(shù)、智能技術(shù)、超媒體技術(shù)和集成分布技術(shù)等技術(shù)應(yīng)用于大型設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測和故障診斷，對輪胎成型機(jī)運行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測、故障診斷及趨勢分析，不僅能防止事故的發(fā)生，而且能提高設(shè)備運行的效率，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。通過案例教學(xué)，學(xué)生將課堂的原理知識學(xué)習(xí)與工廠中的案例相結(jié)合，將抽象的原理圖變成了具體裝置圖。企業(yè)為在校學(xué)生提供了良好的實踐學(xué)習(xí)平臺，創(chuàng)造了良好的實驗創(chuàng)新空間，指導(dǎo)并促進(jìn)了學(xué)生完成科學(xué)研發(fā)工作，為企業(yè)創(chuàng)造實際價值。

三、案例教學(xué)的創(chuàng)新與發(fā)展

虛擬案例研發(fā)聯(lián)盟是案例教學(xué)的創(chuàng)新與發(fā)展，基于信息與通信技術(shù)的知識互動，由高等院校和眾多實體信息化企業(yè)利用現(xiàn)代信息和通信技術(shù)組建發(fā)展的案例教學(xué)網(wǎng)絡(luò)。它突破了企業(yè)、行業(yè)、地域之間的界限，從而最大限度地提高跨區(qū)域的信息、技術(shù)人員等各類資源的案例教學(xué)交流與共享。虛擬案例研發(fā)聯(lián)盟最獨特的優(yōu)點是充分利用現(xiàn)代信息和通信技術(shù)，將學(xué)校的智力資源和企業(yè)的現(xiàn)代裝備案例整合在一起，不需要大量固定資產(chǎn)投資，根據(jù)現(xiàn)代教學(xué)的需要及時篩選合作伙伴，是一個動態(tài)的聯(lián)盟，并且將學(xué)校和企業(yè)虛擬組織起來。在這種模式下運行時，我們必須明確細(xì)分內(nèi)部需要和外部資源，從而選擇合適的聯(lián)盟伙伴，確定適當(dāng)?shù)穆?lián)盟協(xié)議，以建立一個中央信息平臺，加強(qiáng)聯(lián)盟伙伴間的溝通和交流，形成相互信任的關(guān)系，完成網(wǎng)絡(luò)化案例教學(xué)平臺建設(shè)。

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