基于討論式案例教學(xué)法的化學(xué)纖維課程教學(xué)設(shè)計與探討

陳 勝,王 氚,顧迎春,郭榮輝,趙穎會

(四川大學(xué) 輕紡與食品學(xué)院,四川 成都610065)

隨著工業(yè)4.0概念的提出,共享經(jīng)濟、虛擬現(xiàn)實和人工智能等技術(shù)迅速發(fā)展,創(chuàng)新驅(qū)動的新興產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的更新?lián)Q代逐漸成為推動全球經(jīng)濟復(fù)蘇和增長的主要動力[1].在新經(jīng)濟的發(fā)展態(tài)勢下,創(chuàng)新周期快速縮短,技術(shù)更新速度更快,成果轉(zhuǎn)化效率更高,這使得當(dāng)今社會對工程技術(shù)人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識和能力有了更高的要求.因此,我國教育部提出大力推進(jìn)"新工科建設(shè)",促進(jìn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng).傳統(tǒng)工科專業(yè)教育的改革創(chuàng)新迫在眉睫,要求教育工作者探索和發(fā)展符合新時代人才需求的創(chuàng)新培養(yǎng)模式.

在高校教育改革中,討論式、互動式、參與式教學(xué)模式一直被認(rèn)為是能夠有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和提升創(chuàng)新思維能力的有效方法[2].案例教學(xué)法通過案例事實提供教學(xué)內(nèi)容,并與實際經(jīng)驗之間建立聯(lián)系橋梁[3].在案例教學(xué)的過程中,教師以案例為基礎(chǔ),指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和分析,并提出理論性和拓展性的問題,引發(fā)學(xué)生判斷和決策,能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生的思考、分析和解決問題的能力[4].因此,在工科課程教學(xué)中,以學(xué)生為中心,將討論式教學(xué)方法和案例教學(xué)方法相融合,對課程教學(xué)方案進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計,將為滿足國家"中國制造2025"、"一帶一路"、"互聯(lián)網(wǎng)+"等戰(zhàn)略、經(jīng)濟社會發(fā)展對工科人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的要求奠定基礎(chǔ).以四川大學(xué)紡織工程專業(yè)的化纖生產(chǎn)各論課程為例,以教育科學(xué)基本原理為基礎(chǔ),以學(xué)生為中心,將討論式教學(xué)法和案例教學(xué)法融合到教學(xué)方案設(shè)計中,為新工科建設(shè)背景下的專業(yè)課程教學(xué)改革提供實踐經(jīng)驗.

1 討論式案例教學(xué)法的教學(xué)設(shè)計原理

在赫爾巴特的"傳統(tǒng)三中心"教學(xué)模式中,"以教材為中心、以教師為中心、以教室為中心",書本知識是核心,教師在教室里的單方面講授是途徑[5].后來杜威的"現(xiàn)代三中心"理論提出"以學(xué)生為中心、以經(jīng)驗為中心,以活動為中心".顯然,后者更為注重教學(xué)過程中學(xué)生的主動參與,整個教學(xué)活動以學(xué)生的主動學(xué)習(xí)和學(xué)生的能力發(fā)展為核心,聚焦學(xué)習(xí)效果,將"教學(xué)"活動中的"教"與"學(xué)"并重,并且突出強調(diào)"以學(xué)生為中心"的教學(xué)理念[6].

布魯姆的認(rèn)知模型認(rèn)為,按認(rèn)知發(fā)展水平,學(xué)習(xí)依次被分為記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價、創(chuàng)造[7].其中前三項屬于低階學(xué)習(xí),后三項屬于高階學(xué)習(xí).這個模型對于課程設(shè)計具有非常重要的意義.首先,傳統(tǒng)的教學(xué)方法主要集中在低階學(xué)習(xí)階段,不注重高階學(xué)習(xí)階段的學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng);第二,"以學(xué)生為中心"的現(xiàn)代教育理念中學(xué)生的主動學(xué)習(xí)和學(xué)生的能力發(fā)展實質(zhì)上就是更多地聚焦高階學(xué)習(xí).因此,在課程設(shè)計中,根據(jù)學(xué)生認(rèn)識發(fā)展基本規(guī)律,通過課程教學(xué)設(shè)計中關(guān)鍵環(huán)節(jié)的把握,全面的包含六個階段的認(rèn)知過程,并調(diào)動學(xué)生進(jìn)行高階學(xué)習(xí),對發(fā)展學(xué)生認(rèn)知水平,提升學(xué)生創(chuàng)新能力具有至關(guān)重要的意義.

根據(jù)布魯姆的認(rèn)知模型理論,并結(jié)合趙炬明歸納的課程設(shè)計模型[8],我們設(shè)計了圖1所示的基于討論式案例教學(xué)法的以學(xué)生為中心的課程教學(xué)設(shè)計圖.在課程教學(xué)方案設(shè)計中,以學(xué)生為中心,把專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容與相關(guān)科學(xué)研究案例和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)案例結(jié)合起來,在教學(xué)過程(教學(xué)活動)中增加討論互動環(huán)節(jié)的比重.通過討論式教學(xué)方法與案例教學(xué)方法的融合,促使學(xué)生不僅能夠記憶和理解相關(guān)知識點,而且能夠應(yīng)用相關(guān)知識對典型案例進(jìn)行分析與評價,在課程學(xué)習(xí)中主動求知與探索,提升創(chuàng)新意識,培養(yǎng)創(chuàng)新能力.合理、科學(xué)的教學(xué)設(shè)計,既能達(dá)到讓學(xué)生掌握專業(yè)知識的目的,又能使其獲得自主學(xué)習(xí)能力的提高(學(xué)習(xí)目標(biāo)),聚焦高階學(xué)習(xí),在教學(xué)中實現(xiàn)"授人以漁".同時,通過強調(diào)過程學(xué)習(xí)的考核指標(biāo)對學(xué)生學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評價(反饋與評估),并適當(dāng)引入學(xué)生互評機制.

圖1 以學(xué)生為中心的課程教學(xué)設(shè)計圖

2 基于討論式案例教學(xué)法的化學(xué)纖維課程設(shè)計

2.1 課程性質(zhì)與特征分析

化纖生產(chǎn)各論是四川大學(xué)結(jié)合學(xué)科特色,為紡織工程專業(yè)高年級本科生開設(shè)的專業(yè)主干課程.通過該課程的教學(xué),使學(xué)生對化學(xué)纖維的基本概念、生產(chǎn)方法、結(jié)構(gòu)與性能有一個比較全面的學(xué)習(xí).主要教學(xué)目的是通過課堂教學(xué)與課程討論等方式,使學(xué)生能夠較全面和系統(tǒng)地理解化學(xué)纖維的基本概念和理論,掌握各種主要化學(xué)纖維品種的性能、成型工藝、結(jié)構(gòu)特征,了解先進(jìn)的化學(xué)纖維生產(chǎn)方法的發(fā)展趨勢;同時使學(xué)生具有初步的新型化學(xué)纖維設(shè)計能力,為學(xué)生在化纖纖維與紡織材料工業(yè)領(lǐng)域的從業(yè)和在相關(guān)領(lǐng)域繼續(xù)深造奠定堅實的基礎(chǔ).

根據(jù)課程內(nèi)容和目標(biāo)可知,該課程的教學(xué)可以按照每種主要化學(xué)纖維的發(fā)展歷史、生產(chǎn)方法、性能特征、應(yīng)用領(lǐng)域、改性研究等方面進(jìn)行講授.但是,如果整個課程涉及的內(nèi)容都簡單按照單一的模式進(jìn)行介紹,雖然學(xué)生能夠?qū)ο嚓P(guān)知識點進(jìn)行記憶和理解,但缺乏主動學(xué)習(xí)的機會和學(xué)習(xí)過程中的參與,影響知識點的掌握效果,更談不上高階認(rèn)知水平中的分析、評價與創(chuàng)造.因此,需要在教學(xué)過程中尋找一個載體,讓學(xué)生對學(xué)習(xí)對象產(chǎn)生新鮮感,精選的每類化學(xué)纖維材料的相關(guān)創(chuàng)新研究與應(yīng)用案例正好可以作為這樣一個載體.

2.2 案例精選與案例庫建設(shè)

案例作為討論式案例教學(xué)中的重要組成單元,一方面提供相關(guān)專業(yè)知識的拓展,另一方面將作為討論、分析的主要對象,同時起到知識傳遞和思維訓(xùn)練的作用,是低階學(xué)習(xí)和高階學(xué)習(xí)的橋梁.因此,案例的精選與案例庫的建設(shè)是開展討論式案例教學(xué)的關(guān)鍵,直接影響教學(xué)效果與目標(biāo)的達(dá)成.

結(jié)合課程特點和教學(xué)對象,案例的篩選與收集主要包含三方面來源.第一方面,精選化學(xué)纖維領(lǐng)域的最新研究文獻(xiàn).化學(xué)纖維作為高分子材料的重要分支,在新材料領(lǐng)域占有重要地位,近年來無論是新型化學(xué)纖維材料,還是高性能化學(xué)纖維材料,乃至高性能纖維復(fù)合材料領(lǐng)域均有日新月異的發(fā)展.因此化學(xué)纖維領(lǐng)域的新文獻(xiàn)中有大量與課程內(nèi)容相關(guān)的最新研究成果,容易篩選出適合教學(xué)分享與討論的典型案例,是優(yōu)秀的創(chuàng)新案例的重要來源.第二方面,精選近年來化學(xué)纖維、紡織品相關(guān)的國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目,整理成創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)案例庫,作為課程教學(xué)案例庫的重要組成.該類案例具有探索性和創(chuàng)新性特征,同時項目負(fù)責(zé)人與教學(xué)對象都是本科生,從對等身份的角度,更容易引發(fā)積極的討論與辯論.第三方面,本校本學(xué)科教師在化學(xué)纖維相關(guān)領(lǐng)域的科研成果,也可以作為補充來源.本校的案例,學(xué)生能夠直接了解與考察,課后還可以同相關(guān)案例作者直接接觸與探討,有利于課堂教學(xué)向課外教學(xué)延伸.

通過上述案例的篩選,形成一個專門針對化學(xué)纖維課程的案例庫,設(shè)置關(guān)鍵詞,包含材料類別、制備方法、應(yīng)用領(lǐng)域等關(guān)鍵信息,便于備課時快速選擇.

2.3 討論式案例教學(xué)實施方案設(shè)計

在具備了精選的教學(xué)案例的基礎(chǔ)上,將其在教學(xué)過程中合理的運用,并充分利用討論式教學(xué)法,讓學(xué)生不僅對案例內(nèi)容有所了解,還通過深入的分析、討論(評價),甚至由案例激發(fā)出新見解(創(chuàng)造),從而從低階學(xué)習(xí)進(jìn)入到高階學(xué)習(xí)水平,這是討論式教學(xué)法與案例教學(xué)法相結(jié)合的最終目標(biāo).教學(xué)過程中設(shè)置靈活多變的"討論式"課堂教學(xué)形式,提升學(xué)生的參與度,加強學(xué)生之間的課堂交流和師生之間的互動,提高學(xué)生的獨立思考能力、創(chuàng)新思維的能力、主動表達(dá)的意識、哲學(xué)思辨的精神和科學(xué)探索精神.

根據(jù)"以學(xué)生為中心"的教學(xué)設(shè)計理念,結(jié)合專業(yè)課程內(nèi)容與目標(biāo),圖1所示的"教學(xué)活動"重點采用討論式案例教學(xué)方法進(jìn)行開展,具體分為四個步驟:

第一步,課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行專題化組合.根據(jù)化纖生產(chǎn)各論課程特征,可以將教學(xué)內(nèi)容按照主要的纖維類型分成若干專題.如將滌綸纖維、彈性聚酯纖維、聚乳酸纖維等包含在聚酯纖維專題,將錦綸6、錦綸66、芳香族聚酰胺纖維等包含在聚酰胺纖維專題等.將課程內(nèi)容專題化有利于讓學(xué)生對同類型纖維有整體把握,同時能夠在教學(xué)和討論中避免局限于單一品種和小的視野中.

第二步,對專題的整體內(nèi)容進(jìn)行框架式講授,精講主要內(nèi)容,深講原理知識.如需要講解清楚利用何種原理、通過怎樣的加工技術(shù)才能實現(xiàn)柔性鏈的聚乙烯的高性能化,獲得高強度高模量聚乙烯纖維產(chǎn)品.

第三步,進(jìn)行案例討論.這是討論式案例教學(xué)的核心,也是實現(xiàn)高階學(xué)習(xí)的關(guān)鍵步驟,需要進(jìn)行細(xì)致的安排和實施.具體的實施過程包含:(1)案例討論課前任務(wù)下達(dá).根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和優(yōu)選的案例情況,以及學(xué)生的興趣,對學(xué)生進(jìn)行分組安排.如25人的小班教學(xué)中,5人一組,整個課程設(shè)置5次討論課,每次討論輪換一名組長.(2)學(xué)生按照專題內(nèi)容、指定案例或自選題目進(jìn)行案例準(zhǔn)備.由組長組織案例準(zhǔn)備工作,如資料的收集、小組的課前討論、演講計劃、PPT的制作、簡短分析論文的撰寫等.(3)課堂案例討論.根據(jù)教學(xué)計劃,設(shè)定彈性的案例演講與討論時間,如8~15分鐘.每組選派一人進(jìn)行全班演講并進(jìn)行集體討論.主講團隊接受全班同學(xué)和老師的詢問.該討論過程中全班同學(xué)根據(jù)自己的理解與演講者的報告進(jìn)行討論,教師進(jìn)行問題導(dǎo)向引導(dǎo),過程中涉及學(xué)生的自主分析、辯論,也可能產(chǎn)生假設(shè)性疑問與假說性回答,有利于培養(yǎng)創(chuàng)新思維等高階學(xué)習(xí)能力,提升語言表達(dá)能力和團隊合作意識.

第四步,對案例討論效果與目標(biāo)達(dá)成進(jìn)行評價與反饋.為了增加討論式案例教學(xué)過程中學(xué)生的積極性和參與度,學(xué)生對案例演講效果進(jìn)行評價,作為過程考核成績的重要組成,即為圖1中的學(xué)生參與評估與反饋.教師對案例討論效果進(jìn)行點評,并對討論過程中的知識盲點進(jìn)行補充,同時可針對性地對案例進(jìn)行拓展分析,啟發(fā)學(xué)生進(jìn)一步深入思考,鼓勵學(xué)生以興趣為導(dǎo)向進(jìn)行課后拓展學(xué)習(xí).

3 課程設(shè)計反思

教學(xué)的實施過程中,發(fā)現(xiàn)以下問題:一方面,由于教學(xué)學(xué)時有限,討論式案例教學(xué)方法適合"超微型班級"教學(xué)(15人左右),類似于研究生教學(xué)中的課題組科學(xué)討論.這種方式僅適合于小型化課堂,對應(yīng)學(xué)生較多的專業(yè)將面臨課程設(shè)置中教師配置的問題.另一方面,分組后的案例準(zhǔn)備和案例討論中缺乏有效的手段評估每一位同學(xué)的參與程度,并且會受學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性影響,需要課程設(shè)計中采用適當(dāng)策略,以提升教學(xué)開展的實際效果.

4 結(jié)語

依據(jù)"現(xiàn)代三中心"教學(xué)理論和認(rèn)知理論設(shè)計的"以學(xué)生為中心"的討論式案例教學(xué)方法能夠充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動學(xué)習(xí),通過過程管理激發(fā)學(xué)生的獨立學(xué)習(xí)能力、訓(xùn)練學(xué)生積極表達(dá)的能力、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的能力,以達(dá)到高階學(xué)習(xí)的目標(biāo),在掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識的同時,實現(xiàn)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的提升.討論式案例教學(xué)方法能夠運用到專業(yè)課程中,對于有一定的專業(yè)知識背景的高年級學(xué)生更為適用.