李勁華, 周 強

(青島大學 數(shù)據(jù)科學與軟件工程學院, 山東 青島 266071)

案例教學在工程專業(yè)的適用性研究

李勁華, 周 強

(青島大學 數(shù)據(jù)科學與軟件工程學院, 山東 青島 266071)

首先分析了案例教學的內(nèi)涵及應用場景,從學科的知識范圍、學習層次、認知過程3個方面分析了案例教學的適用性。以軟件工程專業(yè)為例,探究案例教學在工程專業(yè)中的適用性,討論具體設計課程時在教學時間、教學方法、案例設計與選擇方面的問題,給出了教學建議。

案例教學； 知識范疇； 學習層次

1 案例教學

案例教學法是一種以案例為基礎的教學方法[1-2]。案例教學法整合理論與實踐,以真實、具體的案例為基本素材,將學生引入特定的事件和實境中,通過教師與學生之間、學生之間的多向互動,促使學生充分理解問題的復雜性、變化性和多樣性,重點培養(yǎng)學生分析、理解、處理問題的能力及反思意識和團隊合作精神。

1.1 案例教學法的內(nèi)在特征

(1) 學生作為主體參與、教師適當指導。

(2) 將傳統(tǒng)的“點對面”的單向灌輸模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤包c對點”“點對面”的多向互動模式。

(3) 凸顯過程的開放性、信息的對稱性、思維的多元性與方案的創(chuàng)新性。

(4) 學習如何發(fā)問,進而學習獨立思考、與人相處、解決沖突、尊重他人等能力。

(5) 過程優(yōu)于結(jié)果,把教學過程巧妙地轉(zhuǎn)化為教學內(nèi)容。

1.2 案例的組成

案例是案例教學的核心要素,有個例、實例、個案等幾種提法。案例的組成:

(1) 真實而復雜的情境,說明事件發(fā)生是否有什么特別的原因或條件。

(2) 典型的事件,案例所要反映的問題,應從最有收獲、最具啟發(fā)性的角度切入,有明確的主題。

(3) 多個問題呈現(xiàn),案例要有討論的價值,通過討論可以揭示事件的意義和價值,舉一反三,為今后再處理類似事件提供參考和借鑒。

(4) 典型的解決方法,通過分析、討論、闡釋的過程,啟發(fā)學生主動探究、發(fā)現(xiàn)要點、設計解決辦法和途徑,有助于理解和解決相關(guān)問題。

2 案例教學的適用性分析

在管理與工程領(lǐng)域與案例類似的概念是項目，項目是為完成某一獨特的產(chǎn)品或服務所做的一次性努力[3]。項目是一個特殊的、將被完成的有限任務,它是在一定時間內(nèi)滿足一系列特定目標的多項相關(guān)工作的總稱。從教學方面看,案例和項目情境都來源于典型的真實生活,都要求學生參與、團隊合作。但是,對項目通常要求遵循規(guī)范的流程去解決問題,過程受人財物、時間等有限資源的約束,結(jié)果通常趨向一致,滿足一定的性能、質(zhì)量、數(shù)量以及其他技術(shù)指標。

作為一種教學方式,案例教學法和其他教學法相比有其獨到之處。聯(lián)合國教科文組織在對案例研究、討論會、課堂講授、模擬練習等方法的教學功能的研究中發(fā)現(xiàn),案例教學法在知識傳授、學生的接受程度、知識鞏固3方面居第2位,在分析能力培養(yǎng)方面居第1位。特別是與傳統(tǒng)的講授法相比,案例教學法在提高學生分析能力方面的優(yōu)勢尤為突出[2,4]。

依據(jù)布盧姆提出的教育目標分類法,知識可以分成3個范疇[5]:認知、情感和技巧。每一范疇對應于學習的不同層次,較高層次對應學科內(nèi)較復雜的內(nèi)容,即距離對該學科的通達的距離較接近。最終目標是要鼓勵教學者對教學的3個范疇都要有所聚焦,直至完整全面的教育。

“認知范疇”的教育目標按2個維度分類:知識維度及其認知等級。按照知識維度,知識被分為4類:事實性知識、概念性知識、程序性知識和元認知知識。按認知等級,每一類知識的掌握都分為6個層次,即記憶、理解、運用、分析、評價和創(chuàng)造。從案例教學的本質(zhì)特征可以看出,案例教學特別有助于培養(yǎng)程序性和元認知方面的知識,對真實性、概念性知識沒有顯著幫助。在等級方面,案例教學特別適合認知過程的運用和分析,對評價和創(chuàng)造也有良好的效果。

“情感范疇”從低至高可分為5個層次:接受、反應、評價、組織和內(nèi)化。案例教學特別有助于態(tài)度范疇的前4個學習層次的培養(yǎng)。通過講述真實情境的案例及具有情趣的問題,激發(fā)學生積極參與、主動學習的興趣,在獨立解決問題的過程中,有意識地整合各種知識,在討論中,對其他習者的方法、結(jié)果等進行反思、給予評價。通過一次具體案例的研習,把所學視為本能的可能性不大。后天實現(xiàn)本能的一種途徑是對反復出現(xiàn)的事件、情境、問題,不斷重復地分析和解決。每當出現(xiàn)類似情境時有可能達到內(nèi)化。反復操練工具,多做同類習題,強化記憶,將處理問題的方法抽象化，過程流程化、規(guī)范化,都是實現(xiàn)內(nèi)化的有效途徑。比如,運動員和演員的訓練、軍事操練、飛行員模擬飛行等。在工程領(lǐng)域,與之對應的是基于項目的實訓。

“技巧范疇”描述人們真實地使用一件工具或儀器的能力。技巧范疇的目的通常專注于改變以及行為與技巧的開發(fā)。布盧姆學派沒有給出此范疇的細目,此后有不少教育家都嘗試提出他們認為技巧范疇應有的細目。這個范疇正是工程技術(shù)領(lǐng)域有別于管理、教育、法律等人文學科之處。工程師要具有創(chuàng)新能力,把基本理論轉(zhuǎn)化成解決實際問題的技術(shù)、方法,傳統(tǒng)的案例教學對學生掌握“技巧范疇”的知識和技能幫助甚少。

案例教學首先在人文社科領(lǐng)域獲得普遍應用[6-7]。通過對比人文學科與工程學科的特點,可以分析案例教學在工程領(lǐng)域的適用范圍。知識領(lǐng)域、掌握途徑及其應用對比學科的差異如表1所示。

表1 知識領(lǐng)域、掌握途徑的學科差異

案例教學有助于培養(yǎng)創(chuàng)新思維,適合要求綜合運用多種知識和能力,沒有確定解決方法甚至結(jié)果的問題,不適合培養(yǎng)抽象思維和邏輯思維,也不適合訓練采用流程方式解決問題、通過反復演練獲得知識和能力。

3 運用案例教學的問題分析及對策

近年在工程技術(shù)、計算機專業(yè)領(lǐng)域的案例教學研究[8-10],例如在材料專業(yè)課程[11]、Java及編譯原理[12]、計算機控制[13]等專業(yè)課程上的嘗試，基本上都是通過一個知識域的典型例子,說明如何應用案例教學,指出其可行性及良好的效果。從科學研究方法的角度看,這些工作可以劃分為案例研究,即個案,沒有形成一個專業(yè)、課程、知識點、知識單元、知識域的案例教學。

計算機及軟件工程學科除了具備普通工科特點以外,還有其獨特屬性:

(1) 軟件是邏輯和思維產(chǎn)品,抽象思維是軟件工程學科教育的一個關(guān)鍵能力。

(2) 軟件開發(fā)是以人的活動為核心的生產(chǎn)過程,管理知識和能力也是軟件工程師的核心。

案例教學模式、特征及其優(yōu)勢在工程技術(shù)學科的教學中同樣適合,然而,由于工程技術(shù)學科的知識結(jié)構(gòu)、掌握途徑以及應用目的不同,運用案例教學需要考慮諸如教學時間、案例類型、知識域等因素。

3.1 時間問題

采用案例教學方法,要求教師和學生花費較多的時間。按照通常的案例教學方法實施流程,教學準備階段要比普通的課堂教學多花時間,教師要根據(jù)教學內(nèi)容編寫案例,或者選擇、理解、組織案例(由于案例的真實情境、時間性,不可能總是使用相同的案例),在課堂上勢必壓縮理論教學時間,用來分析、討論、總結(jié)案例。對學生,在準備階段,要閱讀理解給定的案例,不僅要閱讀教材學習案例蘊涵的知識,很多場合還要花時間去查找資料、擴大知識面,加深理解、提升理解和分析能力；在實施階段,和同組人員交流、討論、辨析,撰寫分析報告,在課堂上陳述與討論。

3.2 案例容量

按照蘊涵議題的數(shù)量和復雜性2個維度,把案例分為:單議題簡單案例(A類)、單議題復雜案例(B類)、多議題簡單案例(C類)、多議題復雜案例(D類)。案例容量可以量化為議題數(shù)量及其復雜性的函數(shù)。

A、B類案例沒有給學生留下自學、探索的余地,起不到案例教學的作用,可作為基本概念、原理、算法、程序設計等的例子、例題、范例來使用,訓練底層的知識范疇和基礎技能。盡管C類案例包含了多個議題,但這些議題之間若沒有聯(lián)系(因果關(guān)系、邏輯關(guān)系、前后順序、時間關(guān)系等),在教學上的作用如同A類案例。在實踐中應當把C類案例分解成若干個A類案例。這種處理方式在工程技術(shù)領(lǐng)域稱為模塊化。

在法律、管理、教育、藝術(shù)等人文社科領(lǐng)域,材料的閱讀、分析、綜述能力屬于主要技能。閱讀組織優(yōu)秀的案例可以訓練這些技能。在工程技術(shù)領(lǐng)域同樣需要良好的閱讀能力,但是更重要的是設計、開發(fā)、解決方案、流程化、標準化等能力。因此,需要的是復合型的D類案例。它給了學生發(fā)揮創(chuàng)新性思維、綜合各種知識和能力解決問題的空間。但是,復合型案例需要教與學都花費較多的時間,更重要的條件是學生的綜合能力和經(jīng)驗。不同類型案例的適用性如表2所示。

表2 案例類型的適用性

3.3 專業(yè)教育的適應性分析

案例教學通常是運用在一門課程中。對一個專業(yè)或?qū)W科,要想使案例教學發(fā)揮最大作用,需要從專業(yè)教學體系的設計和配置上統(tǒng)籌考慮。例如,重新組合一些知識域,設計成若干門不同類型的課程:以理論為主的、研討(案例教學)為主的、驗證實驗性質(zhì)的以及綜合性的課程設計/課程項目等。

作為案例教學,在工程領(lǐng)域?qū)嵤r要結(jié)合專業(yè)特點,采用其基本原則、實施步驟,融入面向工程領(lǐng)域的教學方法。在實際教學中不是單純地采用案例教學,而是以案例為基礎,結(jié)合項目驅(qū)動等方法,培養(yǎng)學生的動手能力、工具的熟練掌握、對流程的遵守直至流程優(yōu)化與改造。

3.4 案例時效性

人文學科中案例蘊涵的某些法理、認識、觀念等會隨著歷史的發(fā)展、社會的進步、文化的交融而發(fā)生變化,更多的是人類社會的普遍真理,亙古不變。但是,工程技術(shù)卻是不斷發(fā)展、進化的過程,今天先進、流行的技術(shù)、方法和工具,也許明天就落后,不能滿足需要,尤其在信息技術(shù)領(lǐng)域,理論、方法和工具的發(fā)展日新月異,新的應用和產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。在軟件工程學科的教學中,教師與學生面臨一個嚴峻挑戰(zhàn):在學校學的知識,包括方法、技術(shù)和工具,畢業(yè)之后可能就過時了。所以,教學材料,包括在教學中運用的案例要不斷更新,與時俱進。在內(nèi)容上,案例要更多地體現(xiàn)專業(yè)領(lǐng)域基礎理論的應用,針對不同的技術(shù)、方法、工具等設立不同的項目,以保持案例教學所特有的真實性情境。

4 結(jié)語

案例教學不是改進教學質(zhì)量、提高學生能力的一付萬能膏藥,它是眾多教學法的補充,必須與其他教學方法配合、協(xié)調(diào)運用,在滿足特定的環(huán)境和條件下運用才能發(fā)揮其最大的效用。無論是理論授課還是實踐學習,顯然都應該在教學中增加案例、范例或?qū)嵗?以加深學生的理解和應用場景。在教學中適當引入案例,特別是在學習、理解和掌握抽象的基本概念、原理和方法時,通過真實情境再現(xiàn),或啟發(fā),或多向多維思考、碰撞、反思、詮釋、激辯,或觀摩、模仿、反復操練,學習知識、掌握技能、培養(yǎng)能力。

以案例為基礎的教學,特別適合工程領(lǐng)域中邏輯推理、產(chǎn)品分析、系統(tǒng)論證、方案設計方面的知識及能力的掌握,但在工程學科的基礎概念、抽象思維、流程與規(guī)范、數(shù)學證明等方面的知識傳輸和技能培訓上,案例教學方法則有其局限性。

References)

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[13] 趙洋.計算機控制與檢測課程群建設與教學實踐[J].實驗技術(shù)與管理,2016，33(10):209-212.

Study on applicability of case teaching in engineering majors

Li Jinhua, Zhou Qiang

(School of Data Science and Software Engineering, Qingdao University, Qingdao 266071, China)

First of all, the connotation and application scenarios of the case teaching are analyzed. From the following three aspects: the scope of the discipline knowledge, the learning hierarchy and the cognitive process, the analysis on the applicability of the case teaching is carried out. Taking the Software Engineering speciality as an example,the paper explores the applicability of the case teaching in the engineering majors, discusses the issues of teaching time, teaching methods, case design and case selection when designing a specific course, and comes up with the teaching suggestions.

case teaching; scope of knowledge; learning hierarchy

G642.0

: A

: 1002-4956(2017)09-0157-03

2017-02-27修改日期:2017-04-13

2015年山東省研究生教育創(chuàng)新計劃立項項目“面向?qū)I(yè)課程群的協(xié)同式案例教學研究及其案例庫建設”(SDYC15007)；青島大學2014年研究生重點課程項目(QDYKC14001)

李勁華(1963—),男,湖南長沙,博士,教授,副院長,從事軟件工程、計算機科學與技術(shù)的教學與科研.

E-mail:lijh@qdu.edu.cn

10.16791/j.cnki.sjg.2017.09.039