李軍　朱永偉　孫玉利

【摘要】針對《試驗設計與計算機分析》課程教學脫離實際試驗的現(xiàn)狀，結(jié)合我院機械工程專業(yè)的試驗特色，開展案例教學改革探索。通過優(yōu)化和改革課程體系、教學內(nèi)容、教學方法和構(gòu)建案例教學模式；把培養(yǎng)學生實際設計試驗能力作為課堂教學的重點，通過機械學科試驗案例教學，采用“翻轉(zhuǎn)課堂”的授課模式。鍛煉學生分析問題、解決問題和應用知識的能力，培養(yǎng)科研和創(chuàng)新意識。

【關(guān)鍵詞】案例教學 課程改革 翻轉(zhuǎn)課堂 試驗設計

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）03-0033-02

案例教學是在教師指導下，根據(jù)教學目的，通過對一個具體教育情境的描述，將案例研究的邏輯和范式引入到案例教學中，科學合理的教學組織、引導學生對案例的調(diào)查、閱讀、思考、分析、討論和交流等活動，教授學生分析問題的方法，提高解決問題的能力，加深對基本原理和概念理解及有效應用的一種開放式教學方法[1-3]。教師采用案例引發(fā)學生思考，最大程度地激發(fā)學生思維，引導學生討論，挖掘思想精華，提高學生判斷能力、表達能力和邏輯思維能力，從而實現(xiàn)知識內(nèi)化，達到教學目的，是促進學生綜合素質(zhì)提升的一種教學方法[4]。案例教學的主要階段有介紹案例、分析討論、總結(jié)歸納，基本可以分為案例講解型和案例討論型兩大類[5]。

案例教學也可分為三個維度，即概念維度、分析維度、展現(xiàn)維度。案例教學的應用根據(jù)難易程度通常需要經(jīng)歷三個過程。第一過程，案例作為概念或原理的例子、說明在課堂上引用；第二過程，將案例研究作為主要學習方法，依靠案例討論；第三過程，把在案例研究和課程發(fā)展上取得的成果大量運用于教學，以便更好地理解和傳授知識、應用知識[6]。案例教學的基本要求是“進得去，跳得出”，即通過詳細分析、討論具體案例，歸納演繹出一般理論、方法，并應用其理論、方法解決類似問題，研究案例、提煉規(guī)律、遷移運用是案例學習的一般模式[7]。案例的選擇要求具有真實性、代表性、敘事性、復雜性、教育性、啟發(fā)性、典型性的特點[8， 9]。教師應遵循明確責任，角色扮演恰當；循循善誘，啟發(fā)引入開局；聚焦矛盾，推動討論深入；掌控節(jié)奏，靈活解決問題；總結(jié)講評，歸納梳理觀點的原則，開展案例教學[10]。同時，需洞悉與領(lǐng)悟案例教學的語言、時間與空間三個向度，有效協(xié)同運用[11]。

案例教學具有教學的多項互動性、明確目的性、客觀真實性、較強綜合性、深刻啟發(fā)性、突出實踐性、學生主體性、結(jié)構(gòu)多元性等特點，主要來源于學生、案例、教師、環(huán)境四大因素[12]。具有拓寬學生學術(shù)視野、深掘?qū)W生內(nèi)在潛能、增進師生雙向互動、凝練合作品質(zhì)、創(chuàng)設生態(tài)課堂、密切理論知識與實訓教學的價值。案例教學有助于訓練和培養(yǎng)學生結(jié)構(gòu)性的探究思維和規(guī)范的探究能力，有利于激發(fā)學生的興趣、學生學會自助學習，提升將理論與實踐相結(jié)合的綜合能力[13]，有助于提升個體思維、開發(fā)群體潛能、凝聚群體合作[14]。

一、目前教學模式改革的必要性

我院《試驗設計與計算機分析》是大學三年級課程，是學生進行專業(yè)課學習和開展專業(yè)課試驗的基礎(chǔ)。目前沒有適合機械學科的試驗設計教材，教學主要以教師為主導的課堂教學，教學中重理論輕實踐，課堂教學不利于學生構(gòu)建自己知識體系。

1.教材內(nèi)容不合適。目前關(guān)于試驗設計方面的教材多是化學化工和農(nóng)業(yè)等出版社的，書中的例題多為化學化工和農(nóng)業(yè)等方向的試驗，學生理解有困難，難以適應目前機械學科學生能力的提高。課程包括試驗設計方法和數(shù)據(jù)處理兩部分。教學的內(nèi)容上應該為科研和生產(chǎn)實踐服務，因此教學內(nèi)容的安排實行試驗研究方法、設計和數(shù)據(jù)處理方法并重。而目前很多教材只注重數(shù)理統(tǒng)計分析基本方法、基本原理推導，及簡單舉例說明原理，缺少實際試驗案例應用分析。

2.教學以教師為主導、教學中重理論輕實踐。課堂完全由教師操縱控制，教學變成了教師一言堂、學生被動聽、教師講多少學生記多少的單向過程。教師在課堂上注重講授基本概念、基本原理，忽視理論知識的實際應用，忽視學生能力的培養(yǎng)，使理論知識與實踐應用脫節(jié)。無法滿足班級中學生的個性發(fā)展，不能適應學生的個別差異，難以充分貫徹因材施教的原則；限制了學生主體的能動性、獨立思想能力和獨立探索精神的培養(yǎng)，不利于學生的個性成長。

3.課堂教學不利于學生構(gòu)建自己知識體系。學習過程中不是簡單地獨立技能訓練和習慣培養(yǎng)，學生應積極構(gòu)建自己知識體系，獨立思想能力和獨立探索精神的培養(yǎng)，緊密結(jié)合科研與生產(chǎn)中的實際問題，鍛煉多學科融合的能力。

二、構(gòu)建案例教學新模式

案例教學應從教學內(nèi)容和教學方法運用兩個方面對教學模式進行綜合改革[15]。教學內(nèi)容上，案例貫穿課程的大部分內(nèi)容，遴選學生身邊可展示試驗案例，優(yōu)化適合機械學科同學學習的課程內(nèi)容。教學方法上，小組自助學習、提升學生綜合能力；理論教學以教師授課為主、案例教學采用“翻轉(zhuǎn)課堂”模式；軟件應用學習通過自學與上機試驗考核結(jié)合來完成。

1.案例貫穿試驗設計和數(shù)據(jù)分析過程。案例要貫穿整個課程的教學內(nèi)容。課程發(fā)展史部分，引入經(jīng)典使用試驗設計的案例，使發(fā)展史的介紹不再簡單地羅列學科發(fā)展狀況，通過有代表的案例體現(xiàn)試驗設計課程的特點、學習意義、應用領(lǐng)域等。試驗設計部分遴選學生身邊的加工、制造可展示試驗，讓學生參與設計和數(shù)據(jù)處理，了解其全過程，并由學生組織材料、介紹討論等。

2.遴選學院可展示試驗案例。根據(jù)學院機械工程學科在加工制造方面的特色，遴選學院可展示的試驗案例，如切削、磨削、研磨拋光、電加工、激光加工等試驗。同時，這些試驗具有多個試驗參數(shù)對試驗結(jié)果影響的特性，結(jié)合具體試驗，編寫合適機械學科的《試驗設計與計算機分析》案例教學講義。

3.優(yōu)化課程內(nèi)容。該課程包括試驗設計方法和數(shù)據(jù)處理兩部分。教學的內(nèi)容上應該為科研和生產(chǎn)實踐服務，因此教學內(nèi)容的安排實行試驗研究方法、設計和數(shù)據(jù)處理方法并重。同時，為了突出機械工程學科的特色，改變原來只注重數(shù)理統(tǒng)計分析基本方法、基本原理推導的教學方法，重點放在注重公式、原理和方法的在本學科的應用，特別是在加工制造方面設計試驗的應用。減少數(shù)據(jù)處理中的步步講解，加大對試驗設計方法的內(nèi)容，強調(diào)試驗設計的重要性，并結(jié)合實際試驗案例分析。

4.創(chuàng)新教學模式。轉(zhuǎn)變以教師為主導的課堂教學模式，采用多種教學形式讓學生更深入的掌握知識、應用知識。

1）小組自助學習、提升學生綜合能力。在課程開始時，根據(jù)學生興趣、遴選的試驗案例等讓學生按照自愿組合、優(yōu)勢互補的原則組織學習小組，每一小組對應相應試驗具體了解；待課程內(nèi)容的理論部分介紹后，學習小組根據(jù)試驗的具體特性，開展試驗設計和數(shù)據(jù)處理工作，完成的后制作課件介紹。鍛煉真實的試驗設計和數(shù)據(jù)分析，有利于提高學生的科研興趣。

2）理論教學以教師授課為主、案例教學采用“翻轉(zhuǎn)課堂”模式。試驗設計方法及數(shù)據(jù)處理等理論教學在課堂完成。案例教學盡量在試驗現(xiàn)場，前期分組的同學觀摩或參與試驗，了解試驗參數(shù)對實驗結(jié)果的影響特性，開展試驗設計。把原來老師課堂介紹的試驗設計舉例，轉(zhuǎn)變已學生為主體針對具體試驗的試驗設計。提出試驗目標，以學生為主體，讓學生介紹試驗設計和數(shù)據(jù)處理過程，自由充分發(fā)揮討論，老師根據(jù)教學內(nèi)容作總結(jié)和方向的引導、把握。

3）軟件應用學習通過自學與上機試驗考核結(jié)合來完成。計算機應用及Excel軟件的使用，以前在課堂要幾個小時來介紹，隨著同學對計算機基本軟件的掌握水平的提高，可通過布置課程學習內(nèi)容與上機試驗考核想結(jié)合來完成。側(cè)重學生實際動手能力、解決問題的能力。

4）采用“翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式。運用試驗案例引導式、討論式教學，學生的切實參與意識和積極思考問題。打破了老師滿堂灌的傳統(tǒng)教學模式，在試驗案例教學中采用“翻轉(zhuǎn)課堂”模式，提出試驗目標，以學習小組為基礎(chǔ)，以學生為主體。針對遴選的具體試驗案例，通過了解研究、制作PPT介紹、問答與辯駁，使學生開動腦筋，積極思考，激發(fā)了學生學習熱情及科研興趣，培養(yǎng)了學生綜合分析能力與口頭表達能力，增強了學生主動參與課堂教學的意識，使學生的創(chuàng)新研究能力得到充分的體現(xiàn)。這種教學模式是教與學的雙向互動過程，教師與學生的交流促使教師不斷學習，更新知識，提高講課技能，同時也調(diào)動了學生學習的積極性，增進師生之間的思想與情感的溝通，提高了教學效果。更是學習和應用知識同時進行。

三、結(jié)束語

課程教學應立足于我校機械專業(yè)學生創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。通過優(yōu)化和改革《試驗設計與計算機分析》課程體系、教學內(nèi)容、教學方法和案例教學模式；把培養(yǎng)學生實際設計試驗能力作為課堂教學的重點，通過機械學科試驗案例教學模式，充分利用學院實驗設備理論教學以教師授課為主，案例教學采用“翻轉(zhuǎn)課堂”模式。以機械學科具體的試驗為例，不僅讓學生學會如何科學地安排試驗，也讓了解科研實驗流程，激發(fā)專業(yè)興趣，做到教研相長。培養(yǎng)學生思維能力、實踐能力為主要目的，努力培養(yǎng)學生的自學習、自適應、自發(fā)展的能力，啟迪學生創(chuàng)新意識和提高科學研究的能力。

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