案例教學法在“自然保護工程計算機輔助制圖”課程教學中的應用

(北京林業(yè)大學自然保護區(qū)學院，北京 100083)

案例教學法起源于哈佛大學，1870年在法學院首次提出了案例教學法，后來哈佛商學院開始將一些真實存在或發(fā)生的商業(yè)管理的事件引入課堂，作為課堂教學的補充教材。這種方法有助于學生參與討論，提高學生的共情能力、探究能力，其在課程教學中實施后成效顯著，被廣泛應用與推廣到法學、管理、醫(yī)學等領(lǐng)域的課程教學中[1-2]。在我國，案例教學法最早于20世紀80年代出現(xiàn)在教育領(lǐng)域，當時案例教學法的應用僅限于MBA的教學中，隨后也在高等教育中得到推廣應用[3]。案例教學法強調(diào)的是以學生為中心的課堂教學，教師在課堂教學中的角色不是講授知識，而是通過選擇案例、提出問題、推進討論來引導學生思考學習[4]。對于許多課程而言，實踐經(jīng)驗是最好的老師，在計算機輔助設(shè)計相關(guān)的課程教學中，案例教學法能夠有效地提升學生的操作實踐能力，教師組織學生對現(xiàn)有案例進行分析、討論，進行真實情景下的模擬操練，可以提高學生分析、解決問題的能力，增強課程的教學效果。

一、“自然保護工程計算機輔助制圖”課程實施案例教學的必要性

“自然保護工程計算機輔助制圖”是野生動物與自然保護區(qū)管理專業(yè)學生的一門專業(yè)選修課，也可以作為其他相關(guān)專業(yè)的選修課程。該課程從自然保護工程制圖工作的實際需要出發(fā)，對自然保護工程計算機輔助設(shè)計、制圖領(lǐng)域應用最為廣泛的制圖軟件(AutoCAD)，進行了詳細介紹。案例教學法強調(diào)以學生為中心的學習，教師在課堂中的角色不僅僅是講授知識，而是通過選擇適合的案例，利用這些與學生真實生活情境息息相關(guān)的案例，開展課堂教學活動[5]。通過案例教學，教師可以將各方面的觀點與不同表現(xiàn)呈現(xiàn)出來，為學生提供更廣闊的視野。

學生通過課程系統(tǒng)地理解制圖軟件的基本概念與理論，在“自然保護工程計算機輔助制圖”課程教學過程中，教師以熟悉的自然保護工程、濕地公園案例為基礎(chǔ)，系統(tǒng)地向?qū)W生講解制圖軟件的基本命令和繪圖技巧，不僅讓學生進行了實際繪圖的操作，學生熟練地繪制出保護區(qū)和濕地工程規(guī)劃的二維平面圖，而且為學生從事各類工程設(shè)計工作打下了良好的基礎(chǔ)。

二、案例教學法在“自然保護工程計算機輔助制圖”課程教學中的實踐

(一)案例教學法實施方案的設(shè)計

傳統(tǒng)的教學主要是講授式教學，然而隨著現(xiàn)代教學的發(fā)展、教學方法的多樣變化，教學方式不應該只局限于單一的講授方式，而應該使教學變得更加豐富，搭建起教師和學生、教與學之間的橋梁。因此，通過前期教學，筆者設(shè)計了“課前案例搜集篩選—課堂內(nèi)容與案例分析結(jié)合講授—課后教學效果反饋與反思”的教學模式，見圖1。

課前，筆者收集篩選了自然保護工程、濕地公園的案例。課上，筆者將案例分析、理論知識講授和實際繪圖操作同步開展，具體步驟如下：首先，給出詳細的案例；其次，結(jié)合案例，對理論知識與實際操作進行講解；最后，留出一定的時間給學生，讓他們自己進一步熟悉相關(guān)的操作過程，并由教師答疑學生的共性問題。這種教學模式主要目的是幫助學生即學即用，通過具體的實例，引導學生結(jié)合軟件進行操作、快速熟悉各項指令。課后，筆者對“自然保護工程計算機輔助制圖”課程的教學效果進行分析總結(jié)，分析案例講解過程中存在的問題，反思、完善案例搜集篩選工作，為下次課堂教學做好準備。在此教學模式下，一方面學生能夠更快地掌握軟件基本操作技能，在真實案例背景下學習；另一方面也拓寬了學生的專業(yè)視野。

圖1 案例教學法實施方案的設(shè)計

(二)教學案例的選取

案例教學法的核心在于案例的選取[6]，盡可能地模擬實際工程情況開展“自然保護工程計算機輔助制圖”課程制圖實踐是該課程的關(guān)鍵要素。因此，篩選的案例應滿足以下2點要求：一是案例的真實性，選擇真實的保護區(qū)或濕地工程規(guī)劃案例；二是案例的豐富性，案例素材所包含的項目類型要豐富，能夠涵蓋絕大多數(shù)自然保護工程規(guī)劃情景。

“自然保護工程計算機輔助制圖”課程涉及到的案例包括自然保護工程單體繪制、濕地公園和自然保護區(qū)功能區(qū)規(guī)劃設(shè)計以及總體規(guī)劃制圖規(guī)范3個模塊。①自然保護工程單體繪制案例模塊，主要是根據(jù)實際操作步驟對AutoCAD軟件的基本工具進行詳細的描述和操作示范，教學的重點是指導學生完成相應的操作。②濕地公園和自然保護區(qū)功能區(qū)規(guī)劃設(shè)計模塊的一項重要工作是功能區(qū)劃，因此所選擇的案例要涉及到劃分不同功能分區(qū)的案例，教學的重點是利用土地現(xiàn)狀圖并結(jié)合AutoCAD軟件，完成功能分區(qū)。③總體規(guī)劃制圖規(guī)范模塊，可幫助學生了解行業(yè)制圖規(guī)范和國家標準，教學的重點是結(jié)合濕地公園或自然保護區(qū)平面規(guī)劃圖，按照相關(guān)規(guī)范創(chuàng)建輸出打印布局圖。

在構(gòu)建完案例三大模塊后，教師要針對學生的專業(yè)，結(jié)合自然保護工程的實際情況，開展“自然保護工程計算機輔助制圖”課程案例的選擇。具體案例選擇分為3個階段。①分析階段。在這個階段，教師要認真分析課堂教學目標，明確每個模塊案例應包含的教學知識點，做到有的放矢。②調(diào)研階段。教師要深入濕地公園和自然保護區(qū)建設(shè)現(xiàn)場，與設(shè)計人員和施工人員開展相關(guān)的調(diào)研，完成案例搜集工作。③論證階段。在此階段，“自然保護工程計算機輔助制圖”課程組針對已選案例召開教師和學生論證會議，聽取教師和學生的意見，完成“自然保護工程計算機輔助制圖”案例的選擇工作。

(三)案例教學法的實施

案例篩選完成后，就進入到“自然保護工程計算機輔助制圖”課程案例教學法的實施階段，即在課堂上通過開展案例教學，完成該課程教學內(nèi)容的詳細講解。

筆者以自然保護區(qū)分區(qū)設(shè)計案例為例，講解案例教學法在“自然保護工程計算機輔助制圖”課程教學中實施的步驟。

首先，教師講解緩沖區(qū)、核心區(qū)、實驗區(qū)三區(qū)規(guī)劃中各分區(qū)的依據(jù)與注意事項。①核心區(qū)。將典型的自然生態(tài)系統(tǒng)、瀕危物種、典型植被分布等主要保護對象集中劃分為核心區(qū)，其面積一般不低于30%。②緩沖區(qū)。緩沖區(qū)的空間、位置可依據(jù)外界干擾源的類型和強度來確定，其作用是消除外界干擾要素對核心區(qū)的影響。③實驗區(qū)。根據(jù)保護區(qū)的管理和社區(qū)發(fā)展需求，將原居民生產(chǎn)、生活以及用于科學研究、宣傳教育、生態(tài)旅游等活動的區(qū)域設(shè)定為實驗區(qū)，實驗區(qū)面積應不高于總面積的50%。

其次，教師講解實際案例的特點，并對實際案例進行分析。在“自然保護工程計算機輔助制圖”課程課堂教學中，針對衡水湖自然保護區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖的實際案例，對衡水湖自然保護區(qū)現(xiàn)狀進行講解，使學生了解衡水湖自然保護區(qū)范圍內(nèi)的各類資源分布狀況、現(xiàn)有干擾類型和存在的潛在問題，并結(jié)合自然保護區(qū)規(guī)劃中功能分區(qū)原則，講解衡水湖自然保護區(qū)的功能分區(qū)，引導學生進行自然保護區(qū)功能分區(qū)設(shè)計。

最后，教師要結(jié)合所用到的AutoCAD軟件教會學生完成三區(qū)圖的繪制。首先，學生在AutoCAD中利用線段命令(PLINE)對自己設(shè)計的功能分區(qū)邊界進行描邊，完成圖紙上功能分區(qū)邊界的界定；其次，根據(jù)自己的理解對不同功能分區(qū)使用填充命令(HATCH)進行上色(如核心區(qū)使用紅色，緩沖區(qū)使用黃色，實驗區(qū)使用綠色)；最后，學生利用AutoCAD軟件中的測量(measuregeom)、圖案(bhatch)、表格(table)等命令進行相應的統(tǒng)計分析。

在整個案例教學過程中，學生通過思考自然保護區(qū)的現(xiàn)狀，完成功能區(qū)劃分及整個自然保護區(qū)功能區(qū)的規(guī)劃設(shè)計。

三、“自然保護工程計算機輔助制圖”課程實施案例教學的成效

筆者以北京林業(yè)大學自然保護區(qū)學院野生動物與自然保護區(qū)管理專業(yè)2017級的學生為研究對象，通過問卷調(diào)查的方式對案例教學法的教學效果進行了分析。課堂總?cè)藬?shù)為54人，有效問卷50份，問卷有效率92.6%。問卷調(diào)查內(nèi)容主要涉及是否對“自然保護工程計算機輔助制圖”課程教學內(nèi)容感興趣、是否能獲得系統(tǒng)知識體系、軟件在實際應用中能否發(fā)揮作用，以及案例教學法能否對該課程課堂教學有所提升等，見圖2。

圖2 案例教學法實施前后“自然保護工程計算機輔助制圖設(shè)計”課程教學效果對比情況

調(diào)查結(jié)果表明，案例教學法的實施，使部分學生對“自然保護工程計算機輔助制圖設(shè)計”課程內(nèi)容產(chǎn)生極大興趣，有24名學生表示自己對該課程非常感興趣，并且34名學生認為能夠?qū)W到較系統(tǒng)的知識，比開課之前多出10人(增加了18.5%)，36名學生認為能夠?qū)W習到的相關(guān)計算機軟件應用在自己的學習生活中(增加了14%)。在沒開展案例教學前，大多數(shù)學生認為學習該課程不能獲得較系統(tǒng)的知識和較強的實用性；在開展案例教學后，學生有更多的信心將學到的知識應用到實際生活中，46%的學生認為案例教學是很有效果的，這說明學生對案例教學有所認識、了解，并且在案例的講解過程中學到知識。另外，筆者發(fā)現(xiàn)開展案例教學后，學生的課堂參與程度有所上升，學生主動學習的積極性增強，師生之間的互動更為頻繁有效。雖然學生提交案例作業(yè)的時間準時性仍然不高，但是大多是由于電腦操作不是很熟悉或者其他不可避免的因素造成的，從最后提交上的該課程作業(yè)效果來看總體較好。學生受到案例的啟發(fā)，能從中獲取創(chuàng)造性的設(shè)計思維，能自己舉一反三，并將從案例中學到的知識應用在最后的結(jié)課大作業(yè)設(shè)計當中，提高了“自然保護工程計算機輔助制圖”課程的學習效果。

實際上，在整個“自然保護工程計算機輔助制圖設(shè)計”課程教學實踐中，是教師與學生的相互促進、共同成長，才使得該門課程順利結(jié)課。今后，筆者希望在傳授學生知識、開闊學生視野的同時，為他們提供更廣闊的思考空間，讓他們的學習更有裨益。