案例式教學(xué)法與BOPPPS模型的融合實踐

蔣紅光 葛智 姚占勇

[摘 要] 針對高等學(xué)校工科本科生基礎(chǔ)理論知識相對薄弱而不具備完全案例式教學(xué)的特點，提出了案例式教學(xué)與BOPPPS模型融合實踐的教學(xué)方法，基于BOPPPS教學(xué)模型的六個環(huán)節(jié)，以實際工程案例作為導(dǎo)入和后測環(huán)節(jié)的設(shè)計內(nèi)容，貫穿基礎(chǔ)理論知識學(xué)習(xí)的全過程，以培養(yǎng)學(xué)生扎實掌握基礎(chǔ)理論知識并解決實際問題的思維和能力，實現(xiàn)工科學(xué)生理論知識和工程實踐的統(tǒng)一。同時，將課程思政融入工程案例教學(xué)中，提升學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)，塑造學(xué)生的社會責(zé)任感。

[關(guān)鍵詞] 案例式教學(xué);BOPPPS模型;課程思政;路基路面工程

[基金項目] 2019年度山東大學(xué)校級教育教學(xué)改革研究課題“基于BIM-4D情景融入的交通基礎(chǔ)設(shè)施專業(yè)卓越人才教學(xué)模式探索——以‘路基路面工程為例”（2019Y179）;2019年度山東大學(xué)校級教育教學(xué)改革研究課題“基于BIM-5D技術(shù)的道路交通專業(yè)教學(xué)體系研究與實踐”（2019P07）;2019年度山東大學(xué)校級教育教學(xué)改革研究課題“基于BIM技術(shù)的道路工程多課程聯(lián)合教學(xué)研究”（2019Y178）

[作者簡介] 蔣紅光（1985—），男，山東蘭陵人，工學(xué)博士，山東大學(xué)齊魯交通學(xué)院副教授，主要從事交通巖土工程研究;葛 智（1977—），男，山東即墨人，工學(xué)博士，山東大學(xué)齊魯交通學(xué)院教授，主要從事交通工程研究;姚占勇（1966—），男，山東臨沂人，工學(xué)博士，山東大學(xué)齊魯交通學(xué)院教授（通信作者），主要從事道路交通研究。

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）15-0133-04? [收稿日期] 2020-11-16

一、引言

工科課程大多具有很強的實踐性，其基本理論、設(shè)計方法和工程技術(shù)源自實踐，又為工程實踐服務(wù)，這就決定了該類課程在教學(xué)過程中的理論教學(xué)與實踐教學(xué)密不可分。然而，傳統(tǒng)的教學(xué)模式理論與實踐是分割的，以“灌輸式”的基礎(chǔ)知識傳授為主，即使目前創(chuàng)新了類似于“翻轉(zhuǎn)課堂”“MOOC”短視頻等教學(xué)手段，但這對于學(xué)生學(xué)習(xí)而言，其信息和知識的獲取仍主要來自教師、教材和網(wǎng)絡(luò)資料，是一種間接的獲取方式，缺乏對工程實物的直接認識，不利于學(xué)生對知識的掌握和應(yīng)用，使得學(xué)生解決實際工程問題的能力下降。

1890年哈佛大學(xué)Keener教授首次將案例式教學(xué)法（Case Teaching Method）應(yīng)用到美國法學(xué)教育中，并迅速拓展到管理學(xué)、經(jīng)濟學(xué)和醫(yī)學(xué)教育教學(xué)中。案例式教學(xué)亦稱案例教學(xué)，是指教師根據(jù)課堂教學(xué)目標和教學(xué)內(nèi)容的需要，選擇和利用一個具體案例，引導(dǎo)學(xué)生參與分析、討論、表達等活動，讓學(xué)生在具體的問題情境中積極思考、主動探索，以提高教學(xué)質(zhì)量和效果，培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題等綜合能力的一種教學(xué)方法[1]。案例式教學(xué)法實施的關(guān)鍵前提在于對與教學(xué)知識點相對應(yīng)的案例庫建設(shè)，而案例庫的來源大多基于大量的文獻搜集和實踐案例提煉[2]。在案例式教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師首先要將教學(xué)案例提供給學(xué)生，學(xué)生利用課余時間查閱相關(guān)資料文獻，自主或分組進行問題分析，運用基本理論知識建立實際問題的解決方案。教師會對學(xué)生提出的案例方案進行講解點評，并對理論知識點進行嵌入和深化。由此可見，案例式教學(xué)法需要學(xué)生具備一定的理論知識基礎(chǔ)，擁有較高的文獻搜索和整合能力，這與大部分高等院校本科生的實際水平有較大的差距，因此案例式教學(xué)法多應(yīng)用于研究生教學(xué)中。但是，隨著研究型大學(xué)越來越注重學(xué)術(shù)性和理論聯(lián)系實際，更加重視學(xué)生的思維啟發(fā)性和學(xué)習(xí)參與性，因此實踐案例將不可避免地引入教學(xué)實踐中。

針對高等學(xué)校工科本科生基礎(chǔ)理論知識相對薄弱，以及不具備完全案例式教學(xué)的特點，本文基于BOPPPS教學(xué)模型設(shè)計教學(xué)過程，以實際工程案例作為導(dǎo)入和后測，貫穿基礎(chǔ)理論知識的全過程，以培養(yǎng)學(xué)生扎實掌握基礎(chǔ)理論知識，并解決實際問題的思維和能力。

二、課程現(xiàn)狀

以交通土建方向的專業(yè)必修課程“路基路面工程”為例，該課程包含路基工程、交通荷載和路面工程三大部分，其理論性和工程性相互交叉。“路基路面工程”課程依托的教材是國家級規(guī)劃教材、國家級精品課程建設(shè)核心教材和專業(yè)規(guī)劃教材，配套在線慕課資源和“愛課堂”資源，方便學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。在基礎(chǔ)理論方面，“路基路面工程”課程的學(xué)習(xí)必須有“土木工程材料”“土力學(xué)”“材料力學(xué)”等課程的基礎(chǔ);在實踐教學(xué)方面，其與道路工程認識實習(xí)、基礎(chǔ)課程實習(xí)（如土木工程材料實習(xí)、材料力學(xué)實習(xí)）互成體系。結(jié)合國內(nèi)外路基路面的最新趨勢和規(guī)范，以及最新研究成果，使學(xué)生既掌握路基路面工程的基礎(chǔ)理論和基本知識，又熟悉最新學(xué)術(shù)和工程前沿，達到具有分析與解決路基路面工程實際問題能力的目的。同時，培養(yǎng)塑造學(xué)生作為未來工程師的社會主義核心價值觀，實現(xiàn)專業(yè)課程思政育人的目標。

從學(xué)情分析來看，“路基路面工程”課程在大三開設(shè)，此時的學(xué)生已修讀過所需的基礎(chǔ)課程，具備了土木工程材料、土力學(xué)、材料力學(xué)等基礎(chǔ)知識，也經(jīng)歷了工程認識實習(xí)，為案例式教學(xué)法的融入提供了一定的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。同時，大三的學(xué)生對專業(yè)歸屬感已逐漸加強，對實際工程問題有濃厚的興趣，期待基礎(chǔ)理論知識與實際工程問題的結(jié)合，實現(xiàn)學(xué)以致用。另外，專業(yè)課程一般采用小班教學(xué)，人數(shù)在30人左右，因此可以展開互動式的討論，充分調(diào)動學(xué)生的積極性。上述的主、客觀因素為案例式教學(xué)法與BOPPPS模型的融合實踐提供了有利條件。

三、基于BOPPPS模型的案例式教學(xué)設(shè)計

BOPPPS教學(xué)模型包含六個環(huán)節(jié)：導(dǎo)入（Bridge-in）、目標（Objective）、前測（Pre-assessment）、參與式學(xué)習(xí)（Participatory Learning）、后測（Post-assessment）和總結(jié)（Summary）[3]。每個環(huán)節(jié)都具有針對性，主題清晰，有助于學(xué)生厘清思路，把握重點。BOPPPS教學(xué)模式突出了學(xué)生在課堂教學(xué)中的主體性地位，強調(diào)了參與式學(xué)習(xí)，通過豐富的課堂互動充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[4]?；贐OPPPS模型的六個教學(xué)環(huán)節(jié)，設(shè)計“邊坡穩(wěn)定性分析”的教學(xué)過程（見表1）。此教學(xué)過程包括邊坡失穩(wěn)的原因、邊坡穩(wěn)定性分析計算參數(shù)的選取、直線滑動面的穩(wěn)定計算和折線滑動面的穩(wěn)定計算4個知識點，其重點在于直線滑動面的穩(wěn)定計算和折線滑動面的穩(wěn)定計算，難點在于計算參數(shù)的選取和滑動面穩(wěn)定計算公式的理解。

1.引入。通過情境導(dǎo)入的學(xué)習(xí)展示“××填埋場滑坡事故”的視頻片段和國務(wù)院的調(diào)查分析報告，讓學(xué)生了解邊坡失穩(wěn)的巨大危害，并讓學(xué)生試著定性地分析“為什么會發(fā)生失穩(wěn)”“如何定量地判斷邊坡的穩(wěn)定性”。同時，以此作為專業(yè)課程思政案例，讓學(xué)生認識到工程結(jié)構(gòu)物穩(wěn)定性評價的重要意義，意識到工程設(shè)計和施工人員的社會責(zé)任，培養(yǎng)學(xué)生未來從事工程師的職業(yè)素養(yǎng)。

2.目標。以問題為導(dǎo)向，從定性分析和定量計算兩個方向明確學(xué)生的學(xué)習(xí)目標。定性分析方面：理解邊坡失穩(wěn)的原因、熟悉邊坡穩(wěn)定性分析計算參數(shù)的選取;定量計算方面：掌握直線滑動面的穩(wěn)定計算和折線滑動面的穩(wěn)定計算。

3.前測。通過前測的方式，讓學(xué)生回憶土體抗剪強度指標。結(jié)合“雨課堂”在線模式向?qū)W生發(fā)送測試題目——“土體抗剪強度指標的類型”“影響抗剪強度大小的因素”，了解學(xué)生前期基礎(chǔ)知識的掌握程度，并靈活掌握參與式學(xué)習(xí)中相關(guān)知識點的用時比重。

4.參與式學(xué)習(xí)。以隨機提問的形式，讓學(xué)生分析邊坡失穩(wěn)的原因，并以板書的形式記錄學(xué)生的回答，同時梳理內(nèi)因和外因;讓學(xué)生了解哪些因素會降低內(nèi)因提供的抵抗力，哪些因素會提高外因?qū)е碌暮奢d，而邊坡失穩(wěn)即發(fā)生在內(nèi)因小于外因的條件下。在此基礎(chǔ)上，分別講解內(nèi)因中的抗剪強度指標的選取和外因中的荷載水平計算，并結(jié)合測評估結(jié)果，適當增減該部分的用時。上述內(nèi)容以定性分析為主，讓學(xué)生懂得在面對工程問題時，首先要提問：“為什么會產(chǎn)生這種工程現(xiàn)象？”這需要從機理上做定性分析，從而揭示工程問題背后蘊含的基本理論知識，鍛煉學(xué)生分析問題的能力。接下來是解決問題能力的鍛煉，即量化該工程問題發(fā)生的臨界條件。在直線滑動面的穩(wěn)定計算方面，以斜坡上的滑塊產(chǎn)生滑動為例，建立滑動力與抗滑力平衡狀態(tài)方程，通過板書推導(dǎo)相應(yīng)的公式，并對公式結(jié)果中各個參數(shù)的影響程度進行說明。在折線滑動面的穩(wěn)定計算方面，首先，闡述該類型滑動面的產(chǎn)生條件及如何根據(jù)折線對滑動體進行切分;其次，單獨選取某一切分滑動體，通過板書的形式，讓學(xué)生一起參與推導(dǎo)滑動面上的力學(xué)平衡方程，加深對折線滑動面穩(wěn)定計算的理解;最后，根據(jù)課本上的典型算例，講解如何運用折線滑動面穩(wěn)定方程評估某給定折線滑動面的穩(wěn)定程度。

5.后測。將導(dǎo)入環(huán)節(jié)中的××填埋場滑坡事故作為后測的案例，開展案例式教學(xué)。首先，介紹該工程的基本結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)來源，由于任課教師參與了該工程的事故原因調(diào)查，因此會有很強的代入感。其次，根據(jù)知識點的任務(wù)目標，設(shè)計兩處相應(yīng)的后測內(nèi)容：一是參數(shù)取值，采用“雨課堂”手機答題的形式測試;二是穩(wěn)定計算，采用隨機抽取學(xué)生進行板書的形式，其他學(xué)生分組研討計算。最后，先讓學(xué)生先自己點評板書結(jié)果的對錯，然后再根據(jù)實際答題情況，由教師對難題和易錯點進行強化講解。

6.總結(jié)。在實際工程問題的基礎(chǔ)上，開展學(xué)生工程思維模式和知識點掌握程度的總結(jié)（見圖1），讓學(xué)生回顧“提出問題、分析問題和解決問題”的全過程，并將各個知識點嵌入這三個過程中，達到“授人以魚不如授人以漁”的目的。只有這樣，學(xué)生在未來遇到復(fù)雜多變的工程問題時，才能具備獨立解決問題的能力。最后，結(jié)合當前的社會問題，再一次引起學(xué)生的責(zé)任感和情感共鳴，并布置課后作業(yè)和預(yù)習(xí)任務(wù)。

四、結(jié)語

1.在專業(yè)課程教學(xué)中，案例式教學(xué)法與BOPPPS模型的融合實踐，既滿足了學(xué)生對基礎(chǔ)理論知識的學(xué)習(xí)掌握，又以實際工程案例的導(dǎo)入和后測形式實現(xiàn)了工科學(xué)生理論知識和工程實踐的統(tǒng)一。

2.在教學(xué)過程中，充分發(fā)揮以學(xué)生的主動學(xué)習(xí)為主體、以教師的引導(dǎo)和解惑為輔助的教學(xué)理念，培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力，注重學(xué)術(shù)和思維方式的熏陶。

3.將課程思政融入案例教學(xué)中，從工程事故導(dǎo)致的人員傷亡和財產(chǎn)損失引起學(xué)生的情感共鳴，從工程問題的界定和解決過程提升學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)，塑造學(xué)生的社會責(zé)任感。

參考文獻

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Combination and Practice of the Integration of Case Teaching Method and BOPPPS Model： Taking the Course of Subgrade and Pavement Engineering as an Example

JIANG Hong-guang， GE Zhi， YAO Zhan-yong

（Cheeloo College of Transportation， Shandong University， Jinan， Shandong 250002， China）

Abstract： In view of the fact that engineering undergraduates in colleges and universities have weak basic theoretical knowledge foundation， it is not suitable for them to completely use case teaching method. This paper provides the teaching method of combing case teaching method with BOPPPS model. Based on the six stages in the BOPPPS model， we take the actual engineering cases as the designed content of bridge-in and post-assessment stages， which runs through the whole process of basic theoretical knowledge learning， so as to cultivate students thinking and ability to master basic theoretical knowledge and solve practical problems and realize the unification of theoretical knowledge and engineering practice for engineering students. Moreover， the “curriculum ideological and political education” is integrated into the teaching of engineering cases， which helps to improve students professional literacy and shape their sense of social responsibility.

Key words： case teaching; BOPPPS model; curriculum ideological and political education; Subgrade and Pavement Engineering