“基礎(chǔ)工程”課程案例式教學改革探索

張群利， 蔡 華， 徐衛(wèi)東

(1.東華理工大學 水資源與環(huán)境工程學院，江西 南昌 330013；2.江西省地質(zhì)局實驗測試大隊 江西核工業(yè)環(huán)境保護中心，江西 南昌 330002)

2017年2月以來，教育部以培養(yǎng)未來多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才為目標，積極推進新工科建設(shè)，支撐和服務教育強國建設(shè)[1]?！疤齑笮袆印泵鞔_指出，工程教育要探索建立工科發(fā)展新范式，根據(jù)技術(shù)發(fā)展更新知識體系，以學生為中心創(chuàng)新工程教育方式與手段，增強工程教育國際競爭力[2]。這要求當今的工科專業(yè)教學不僅要傳授學科基本理論知識，更要注重學生實踐能力、創(chuàng)新能力和自主學習能力的培養(yǎng)[3]。

“基礎(chǔ)工程”是高等工科院?！按笸聊尽睂I(yè)開設(shè)的一門專業(yè)課。課程內(nèi)容具有理論性、實踐性、綜合性強的特點[4]。傳統(tǒng)的課堂教學偏重以教師為主導的知識灌輸，內(nèi)容枯燥、理解難度大，不易調(diào)動學生學習的積極性和主動性，也不能很好地鍛煉學生的應用能力、實踐能力和創(chuàng)新能力[5]。為了更好地適應“厚基礎(chǔ)、強實踐、重創(chuàng)新”的應用型專業(yè)人才培養(yǎng)目標對課程教學的需求，“基礎(chǔ)工程”教學有必要創(chuàng)新教學方法，提高教學效果[6]。案例式教學法是一種集傳統(tǒng)教育、現(xiàn)代教育、實踐教育、課堂講授、多媒體技術(shù)等于一體的綜合性教學方法，具有形象直觀、感染力強、理論與實踐緊密結(jié)合的特點[7]。其核心理念是圍繞既定教學目標制定典型性實踐案例供學生分析、思考、討論，側(cè)重于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新應用能力，與“新工科”人才培養(yǎng)目標不謀而合[8]。

本研究以東華理工大學地下水科學與工程專業(yè)的“基礎(chǔ)工程”課程為例，積極突破傳統(tǒng)教學瓶頸，進行案例式教學改革，旨在激發(fā)學生學習的主觀能動性，切實加強學生的實踐能力和創(chuàng)新思維訓練，以期培養(yǎng)服務國家建設(shè)需要的工程技術(shù)人才。

1 課程教學改革需求

近年來，東華理工大學地下水科學與工程專業(yè)不少學生畢業(yè)實習與畢業(yè)論文(設(shè)計)的內(nèi)容與基礎(chǔ)工程密切相關(guān)，許多學生畢業(yè)后從事的也是與之相關(guān)的工作。這對“基礎(chǔ)工程”課程的教學質(zhì)量，提出了更高要求與嚴峻挑戰(zhàn)。

“基礎(chǔ)工程”課程內(nèi)容包括淺基礎(chǔ)、深基礎(chǔ)、基坑工程、地基處理、特殊土地基、地基基礎(chǔ)抗震等，覆蓋知識面廣，但課時分配少[9]?！盎A(chǔ)工程”課程教學采用以教師為主導的講授式教學模式，師生缺乏交流互動，極大影響了學生的學習主動性。同時，此種教學模式重理論輕實踐，不能有效培養(yǎng)學生的實際應用能力與創(chuàng)新能力。再者，“基礎(chǔ)工程”課程的考核方式側(cè)重對理論知識點掌握程度的考查，不能客觀評判學生將知識與技能融會貫通、學以致用的程度。綜上所述，傳統(tǒng)教學模式不能滿足“新工科”人才培養(yǎng)的要求，造成了教與學雙重被動的局面。

因此，“基礎(chǔ)工程”課程教學應立足人才服務社會能力需求，結(jié)合課程特點與本專業(yè)創(chuàng)新型應用人才培養(yǎng)目標，打破傳統(tǒng)教學瓶頸，以學生為中心，以工程實踐能力、創(chuàng)新能力和自主學習能力培養(yǎng)為導向，進行教學改革，激發(fā)學生學習興趣，提升教學效果與人才培養(yǎng)質(zhì)量。

2 案例式教學優(yōu)勢分析

案例式教學法是一種開放式、啟發(fā)式、互動式的教學方法。它以典型案例為載體將理論教學與實踐有效銜接，具有目的明確、客觀真實、實踐性突出、綜合性強等特點，是有效掌握基本原理與方法的最快、最好途徑之一，已廣泛應用于管理、法律、醫(yī)療等專業(yè)并取得了顯著的教學效果[10]。與傳統(tǒng)教學相比，在“基礎(chǔ)工程”課程教學中引入案例式教學法，具有如下優(yōu)勢。

2.1 實踐性強

案例式教學能借助工程案例架起理論與實踐之間的橋梁，將抽象的理論知識具體化，使學生置身于實際工程情境中，直觀、深入地理解、掌握工程知識與技術(shù)方法，使教與學突破“灌輸式”“填鴨式”“空中樓閣式”的傳統(tǒng)教學模式，真正做到理論聯(lián)系實際，促進理論知識的鞏固[11]。

2.2 綜合性強

針對淺基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、基坑工程等教學模塊設(shè)計綜合案例，信息量涵蓋地質(zhì)、工程、設(shè)計、施工、經(jīng)濟等多方面的知識，使學生在獨立分析和小組合作解決問題過程中，培養(yǎng)自主學習能力和團隊合作精神，鍛煉綜合運用所學知識分析解決問題的能力，初步具備工程職業(yè)技能。

2.3 趣味性強

相較于枯燥乏味的語言、文字闡述，學生更容易被實際工程案例、工程錄像、現(xiàn)場照片、動畫模擬等案例素材所吸引。因此，借助多媒體技術(shù)制作工程案例，模擬再現(xiàn)實際工程情況，有利于激發(fā)學生學習興趣，擺脫呆板、乏味的學習狀態(tài)。

2.4 互動性強

案例式教學可以大大增強師生之間的交流、互動，活躍課堂氣氛，提高教與學的效果。一方面，教師借助工程案例開展教學研討，鼓勵學生參與教學討論、交流，引導學生積極思考并靈活運用所學知識分析、解決問題，將單一的知識灌輸轉(zhuǎn)變?yōu)橹R傳授與技能培養(yǎng)并舉。另一方面，學生通過案例式教學可以提高課堂參與度，充分調(diào)動學習積極性與主觀能動性，鍛煉自主學習能力和溝通交流能力。

2.5 創(chuàng)新性強

設(shè)計沒有標準答案的開放性案例，并將之應用與討論、練習、考試等教學環(huán)節(jié)，鼓勵學生在分析、解決問題時開闊思維，從不同的角度思考問題，有助于學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

3 案例式教學改革模式探索

3.1 案例式教學框架構(gòu)建

本研究結(jié)合課程特點和專業(yè)創(chuàng)新型應用人才培養(yǎng)目標，理清教學思路，優(yōu)化“基礎(chǔ)工程”課程教學流程。擬定的案例式教學框架包括課程知識模塊重構(gòu)、案例式教學環(huán)節(jié)設(shè)計和教學改革實踐效果檢驗三個環(huán)節(jié)，如圖1所示。

圖1 “基礎(chǔ)工程”課程案例式教學框架

教學改革的第一個環(huán)節(jié)是課程知識模塊重構(gòu)。該環(huán)節(jié)在分析社會與行業(yè)人才需求的基礎(chǔ)上，根據(jù)“基礎(chǔ)工程”課程教學大綱，梳理課程知識體系。課程教學內(nèi)容選擇以社會需求為基本依據(jù)，將章節(jié)知識點歸集并合并交叉知識點，知識點重組形成4大課程教學模塊，如圖2所示。

圖2 “基礎(chǔ)工程”課程知識結(jié)構(gòu)

教學改革的第二個環(huán)節(jié)是案例式教學環(huán)節(jié)設(shè)計。該環(huán)節(jié)針對每一個教學模塊的教學目標與知識點，設(shè)計典型工程案例，形成供課前預習、課堂教學和課后練習使用的案例庫、習題庫，并以工程案例為載體建立授課、研討、作業(yè)、考試等各教學環(huán)節(jié)之間的橋梁，形成案例教學貫穿整個教學過程的教學模式。

教學改革的第三個環(huán)節(jié)是教學改革實踐效果檢驗。該環(huán)節(jié)通過案例式教學實踐的反饋評價，如課堂互動、測驗考試、專家評價、學生評教、問卷調(diào)查等形式，檢驗教學改革效果，并針對具體問題進行動態(tài)改進。

3.2 課程教學案例庫設(shè)計

案例庫構(gòu)建是案例式教學實施的基礎(chǔ)，典型案例設(shè)計則是案例庫構(gòu)建的核心，案例質(zhì)量的高低直接影響課程教學質(zhì)量。案例庫設(shè)計應遵循如下3個原則。

第一，針對性。案例設(shè)計應根據(jù)具體教學模塊(或知識點)的教學目標與教學內(nèi)容進行設(shè)計，借助案例實現(xiàn)知識的闡述、運用和拓展。

第二，實用性。案例設(shè)計難度要適中，否則太簡單的案例學生提不起學習興趣，太難的案例則會打消學生學習的積極性，都達不到通過案例教學提升教學質(zhì)量的目的。

第三，典型性。案例設(shè)計應與理論知識嵌套匹配，構(gòu)成完整的教學內(nèi)容，學生通過案例能夠充分理解、掌握并靈活運用知識，達到舉一反三的效果。

遵循以上原則，本研究根據(jù)“基礎(chǔ)工程”課程的教學目標與知識模塊，收集、整理與設(shè)計典型工程案例，形成教學案例庫，如圖3所示。

圖3 “基礎(chǔ)工程”課程教學案例庫設(shè)計流程

“基礎(chǔ)工程”課程涉及的案例類型按教學功能大致可分為3類：

第一，描述型案例。此類案例通常是將實際工程項目的方案設(shè)計、施工工法等提取出來，編制成多媒體課件，供學生學習、討論與總結(jié)，幫助學生理解實際工程項目的設(shè)計、施工要領(lǐng)。

第二，研討型案例。此類案例是教師提供典型工程、事故案例的背景資料和具體問題描述，引導學生運用所學知識進行分析、討論，實現(xiàn)理論知識鞏固與實踐能力鍛煉。

第三，實踐型案例。此類案例是教師提供工程地質(zhì)勘察資料，學生按照具體操作要求，獨立完成或小組合作完成設(shè)計方案編制。

3.3 課程教學方法改革

在借鑒已有相關(guān)專業(yè)教學改革經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，“基礎(chǔ)工程”課程教學采取寓樂于教、生動活潑的案例式教學模式，逐步引導學生運用所學知識解決工程問題，增強學生學習的興趣和主動性，提高教學效率。在具體的教學模塊(或知識點)中，教師按照“提出問題—分析問題—解決問題—總結(jié)問題”的教學思路和“教師講授+學生討論+教師點評總結(jié)”的教學形式，設(shè)計案例研討貫穿課前—課堂—課后的啟發(fā)式、互動式教學模式，激發(fā)學生學習動機與興趣，積極參與課程教學的全過程。課前，教師可以依據(jù)“基礎(chǔ)工程”課程教學模塊的特點，提供合適的案例類型，引導學生預習，帶著疑問進入課堂教學；課堂教學中，教師先講授基本知識點，再引導學生結(jié)合案例剖析重難點問題，最后進行點評與總結(jié)；課后，教師針對重難點問題，提供補充教學案例材料，要求學生課后分析與思考。 “基礎(chǔ)工程”課程案例式教學的流程如圖4所示。

圖4 “基礎(chǔ)工程”課程案例式教學流程

對于不同的案例類型，學生可以采取不同的討論方式。如實踐型案例可采取分組研討的形式，學生課后以小組為單位進行討論、分析，并制作演示文稿在課堂上進行闡述；描述型、研討型案例則可以采取自主學習的形式，學生在課前預習、課堂教學和課后鞏固的各環(huán)節(jié)進行獨立思考與學習。

“案例引導—分析討論—歸納總結(jié)—課后練習”的教學模式，有助于增強師生之間的教學互動，調(diào)動學生的學習熱情，培養(yǎng)學生的應用能力、創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作能力。

3.4 課程考核測評方式改進

課程考核測評是檢查教學效果的主要手段。為更客觀地評價教學效果，“基礎(chǔ)工程”課程對傳統(tǒng)考核方式進行了適當改進。具體實施方案如下。

第一，適當增加平時成績所占比重，將“平時成績30%+期末考試成績70%”調(diào)整為“平時成績40%+期末考試成績60%”，其目的是注重考查學生教學活動的參與度與學習的積極主動性。

第二，加強對學生應用能力的考核評價。其中，平時成績除考核課堂出勤、平時作業(yè)外，還將學生案例分析表現(xiàn)(如課堂參與討論表現(xiàn)、設(shè)計類大作業(yè)和案例分析報告完成質(zhì)量等)納入考核范圍；期末考試則增加案例分析題型，側(cè)重考核學生掌握和綜合應用理論知識的能力。

此種考核方式有利于建立學生主動參與、主動學習、主動思考的教學導向體系，能更有效地檢測教學效果。

4 案例式教學改革實踐

4.1 案例式教學過程設(shè)計

以“基礎(chǔ)工程”課程教學模塊“樁基礎(chǔ)設(shè)計”中的知識點“靜載荷試驗法確定單樁豎向承載力”為例，進行案例式教學設(shè)計。

首先，明確教學目標，即掌握靜載荷試驗法確定單樁豎向極限承載力的原理和方法，具備合理設(shè)計單樁靜載荷試驗方案的能力，增強行業(yè)標準意識、規(guī)范意識、質(zhì)量意識。在此基礎(chǔ)上進行“靜載荷試驗法確定單樁豎向承載力”教學設(shè)計：(1)課前，教師發(fā)布教學內(nèi)容，引導學生提前預習，增強自主學習能力；(2)課堂教學過程中，教師首先引入建筑樁基毀壞案例“深圳某公寓樓樓體傾斜事件”，引導學生思考與討論“為什么會發(fā)生樓體傾斜？”，激發(fā)學生的學習興趣與求知欲，培養(yǎng)學生的質(zhì)量意識、安全意識；在此基礎(chǔ)上，教師結(jié)合《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》系統(tǒng)講授靜載荷試驗法確定單樁豎向承載力的方法，并結(jié)合典型工程案例“北京大興國際機場航站樓核心區(qū)樁基工程基樁靜載荷試驗”引導學生分析、討論試驗過程是否符合規(guī)范規(guī)定，提升學生學習主動性，增強學生標準意識、規(guī)范意識；(3)課后，教師布置作業(yè)要求學生根據(jù)給定的工程條件設(shè)計合理的樁基豎向承載力試驗方案，培養(yǎng)和檢測學生自主學習能力、實踐能力與創(chuàng)新能力。

4.2 案例式教學實施效果分析

實踐表明，案例式教學法能有效解決理論與實踐脫節(jié)的問題，有效調(diào)動學生學習的積極性和主動性，增加師生之間的交流互動，鍛煉學生查閱文獻資料、分析解決問題的能力，小組合作研討的組織形式還有助于培養(yǎng)學生的溝通交流能力與團隊精神。課程考核、學生評教、專家評價和問卷調(diào)查結(jié)果顯示，課程教學效果較好，學生認可度較高。

同時，“基礎(chǔ)工程”課程案例式教學也反映出一些有待解決的問題：第一，案例教學與整個課程知識體系無縫對接的難度較大；第二，涵蓋主要知識點、符合學生認知程度的典型案例的選擇與設(shè)計有待優(yōu)化；第三，小組合作研討的組織形式存在個別學生參與度不高的問題。

5 結(jié)語

新工科背景下的“基礎(chǔ)工程”課程案例式教學改革，結(jié)合地下水科學與工程專業(yè)創(chuàng)新型應用人才培養(yǎng)目標和課程特點，以典型案例為載體，將傳統(tǒng)的教師為主導的“灌輸式”“填鴨式”講授模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W生為中心的啟發(fā)式、互動式教學模式，從教學思路、案例庫設(shè)計、教學方法、考核方式等方面提出了具體的改革方案，實現(xiàn)了理論教學與工程實踐有效銜接，對學生自主學習能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有積極的推動作用。同時，“基礎(chǔ)工程”課程案例式教學改革是一項長期工程，其中存在的不足之處，需要在今后的教學實踐中不斷地探索、總結(jié)與完善，真正構(gòu)建新工科人才培養(yǎng)的有效路徑，實現(xiàn)更好的教學模式與更高的人才培養(yǎng)質(zhì)量。