专业课程的案例教学模式探析

李国晶+赵化启+杨涵崧+赵淑金+王涛+刘文斌

摘 要：针对工科专业课程的内容性质和教授方式，根据多年来总结的案例教学的精神实质，在学校目前具备的现有教学条件的基础上，将案例教学模式应用于课程教学改革中，并以重要知识点为实际案例，深入浅出的论述了案例教学方法在专业课程改革中的应用模式，为专业课程的课堂教学改革进行了有益的探索。

关键词：案例教学 无机材料物理性能 教学改革

中图分类号：F240

文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2016）10-240-02

案例教学是一种以教学案例为基础，在教师指导下，引导学生在课堂内外对真实事件和情境进行研究、思考、分析和讨论，以提高学生应用理论知识解决实际情况的水平，加强学生对基本理论知识的理解、掌握和灵活应用的一种教授方法。因而，案例教学过程的主要内容有：案例、情境、讨论及点评。

在案例教学实施过程中，要注意区分“举例”与“案例”两种不同的教学特征。“举例”是在传统的教学过程中常用的一种提示型方法，讲授者根据教学内容的需要，通过列举特定示例，使学生更好理解教学内容，具有接受学习的特征。而“案例”则具有自主型和共同解决问题型两种教学特征。“案例”教学过程主要是以“案例”为中心进行教学设计，在选择和设计“案例”的基础上，讲授者通过预先准备好的案例，组织学生开展讨论和评议，使听课学生自身的主体性得到充分的锻炼和发挥，有助于培养学生的主观能动性和解决问题的能力。只有进行相互比较，才能更好把握案例教学法的内涵和意义。

一、案例教学法在《无机材料物理性能》课程教学中的作用

上个世纪80年代初，我国一些高校陆续开始在某些学科教学中引入案例教学法。进入21世纪，对于具备知识结构合理、动手能力强的实用型工程技术人才需求日益加大。需要培养更多具有解决实际问题能力，具有创新精神的高素质科技人才。因此，案例教学在高校越来越受到普遍的重视，很多高校教师积极主动地尝试和探索案例教学模式在高等教育过程中的应用，并对案例教学模式进行积极研究和讨论，积累较多经验。但是把案例教学应用到《无机材料物理性能》课堂教学中，还很少有人涉足，因此在无机材料物理性能教学领域中推广和应用案例教学法是很有意义的探索与尝试。将案例教学应用于无机材料物理性能教学是对其教学方法和手段的一种改革和创新，也是对其教学内容和体系改革的促进，使无机材料物理性能教学质量能够迈上一个新的台阶。

《无机材料物理性能》课程是无机非金属材料工程专业本科生必修专业基础课，该课程系统阐述无机材料力学、热学、光学、电学和磁学等（领域）性能及其发展与应用。介绍各种重要性能的原理及微观机制，性能测定及控制和改善性能措施，各种材料结构与性能关系，各性能之间相互制约与变化规律。适用于无机非金属材料中的新型陶瓷、传统陶瓷、玻璃、晶体、半导体、石墨、薄膜、复合材料以及耐火材料专业。其它像硅酸盐工程，包括水泥与混凝土材料、建筑材料及装饰材料等专业也可参考。课程内容涉面较广，注重新理论、新材料、新工艺的更新，以及多学科交叉融合，它综合运用数学、物理和化学等基本知识，教师和学生普遍反映这门课程难讲授、难理解、难记忆和难应用。因此，教师在组织教学过程中，应充分调动和提高学生学习积极性，避免学生“闭门学习”。改进我们教学内容和教学手段，理论联系实际，重视培养学生实践能力。

二、案例教学模式在《无机材料物理性能》课程教学中采用的主要方法

案例教学没有固定模式，其教学方法因课程性质各异，针对无机材料物理性能教学，我们可以采用问题案例法和综合案例法。

（一）《无机材料物理性能》课程的问题案例教学法

所谓的问题案例教学法，具体是指教师在对学生进行教学期间，针对某一节课中的重点内容和难点内容，并不是按部就班的照本宣科，而是在讲解之前，采用引导法，通过例举在实际的生产、加工等过程中客观存在的某些具体实际问题，进而分析这些实际问题的成因和解决这些案例问题的思路和途径，再导入本节课的重点和难点内容。《无机材料物理性能》课程每章内容都由某个知识点构成。例如：在热学性能中，主要包括热容、热膨胀、热传导和热稳定性等知识点。在讲授热稳定性这个重点内容，授课教师可以引入一个与热稳定性相关的实际生产中存在的问题案例，在对该生产过程中存在的问题案例进行详细的原理分析的基础上，进一步导入受热容、热膨胀、热传导等因素影响的热应力断裂抵抗因子和热应力损伤因子等物理量和基本概念。

（二）《无机材料物理性能》课程的综合案例教学法

无机材料物理性能的研究方法可以分为两种：一种是经验方法，通过对大量的实验数据进行分析处理后，获得表示物理量之间函数关系的经验方程，来表示它们；一种是从机理着手，按照性能的有关规律，建立物理模型，利用数学方法得到有关理论方程式。所以，提高学生运用多种研究方式方法对各种无机材料物理性能进行综合研究分析的能力非常重要。对于《无机材料物理性能》课程的综合案例教学法，就是在每堂课的后期，列举出工艺制品材料设计（或改造）实例，提出需要解决的问题，引导学生综合利用本节课或前几节所学知识，解决该问题。例如，在讲授《无机材料物理性能》课程中的电学性能部分，授课教师对电学性能的基本原理知识讲解之后，再列举一个具体的热电材料性能案例，通过对具体的热电材料性能的分析讲解，教导学生综合运用电学、热学等知识，对该无机材料的热电性能进行综合的分析研究。

三、《无机材料物理性能》课程的案例教学流程

（一）案例引入

在案例教学模式中，案例是整个教学模式的关键所在，在《无机材料物理性能》课程的授课前的备课期间，授课教师应该认真甄选好适合本次课内容的案例。在筛选案例时应遵循以下原则：（1）要在符合教学目的的前提下选取适合的案例，要在教学计划任务书和教学大纲规定的范围内，紧紧围绕教学内容选取案例。要有较好针对性，要适应学生特点及能力。（2）选择案例难度要适宜，启迪深刻，教学案例难易程度可以从分析思考及解决问题方法等方面考虑。难易程度的恰当把握，能够较好地提升授课教师的教学质量，较好地提高学生的听课效果。案例既要有事实阐述，又要引入一些不可避免的问题，听课的学生在授课教授的引导下，通过自身的分析判断，来发现问题、分析问题、解决问题，进而达到锻炼学生创新性思维的目的，提高学生的自主学习《无机材料物理性能》课程的能力。（3）所甄选的案例要有很强的综合性特征。从而能够培养听课学生的综合思考、分析、解决案例问题的能力。（4）可适当选用视听型案例开展多媒体教学。使学生通过视、听综合接受教师所传递信息，保证信息传输有效性。

在讲授专业课程《无机材料物理性能》过程中，需要经常采用案例教学的模式。在此，列举一典型案例加以分析。针对《无机材料物理性能》课程里的无机材料电学与热学综合性能的知识点，在讲授时，计划采用案例教学模式，在讲授前，通过案例的甄选，选择以绝缘基板材料为内容的案例，具体为最佳设计问题的综合分析。

（二）分析讨论

分析讨论是案例教学中重要组成部分。在分析讨论过程中，核心思想是实现师生间的积极互动，通过相互间的互动交流，在授课教师有计划的引导下，使学生逐渐的进入案例情境，在教师的主导下，与听课学生共同分析案例中的需要注意的问题，并组织敦促学生通过积极的独立思考，相互间的充分讨论，最终给出解决客观存在的问题的方法。

结合本文给出实际案例，在超大规模集成电路（容量和密集度迅速增大）中，要求集成块的基底材料导热性能达到优良，以免集成块温度骤增，热噪声增大。关键是寻找出既能绝缘，又具有高导热系数的材料。对于绝缘基板材料，首先必须要具有一定的强度，以便能够承载起安装在其上的集成电路元件和布在其上的电路线；要有均匀而平滑的表面，以便进行穿孔、开槽等精密加工，从而能够构成细微而精密的图形；应有优良的绝缘性能（尤其是在高频下），要有充分的导热性，以迅速散发电路上因电流产生的热；硅与基片的热膨胀系数相差应较小，从而保证基片与电路间良好的匹配性，电路与基片就不会剥离。这些问题里面涉及材料热导率、热膨胀系数、力学强度、绝缘性能及表面光洁度等性能。在讲授过程中，可以通过提出问题，把相关知识点（热导率、电导率等）告知学生，让学生进行分析讨论，提出相关影响因素及改进措施。

（三）总结评述

总结评述是案例教学模式中的最后一个收尾环节，总结评述是对案例教学模式前面内容的归纳总结和提升。总结评述的目的是引导听课学生对本次课内容的学习过程的归纳和总结，使学生在解决问题后有充实的收获感和满足的成就感，进而促进学生对后续学习的积极性。

综合本文所给出的关于电子集成电路模块的绝缘基板材料最佳设计问题案例，在采用案例教学模式讲授“无机材料电学与热学综合性能”内容过程中，通过先列举几种绝缘基板材料（例如：氮化硼、氮化硅等绝缘基板常用材料）作为引入，引导听课的大学生对这几种绝缘基板材料的热导率、热膨胀系数、力学强度、绝缘性能及表面光洁度等性能进行分析，通过充分的分析比较，在这几种绝缘基板材料中进行选择，并能够让学生陈述分析选择的理由，并对不同学生得出的不同结果进行综合分析，最后选出最佳答案。同时，教师还要引导学生做进一步的总结评述。

四、结语

将案例教学模式应用到无机材料物理性能课程是一种提高教学质量的行之有效的方法。通过采用案例教学模式，可以积极调动学生学习无机材料物理性能课程的主观能动性。在无机材料物理性能课程教学过程中，采用案例教学模式可以使授课教师丰富和完善自身的教学模式和教学手段，可以把原本以教师为主导的单一专业授课模式，转变为师生的交互教学模式，这种相互间的以案例为主线的交流教学，可以使学生在课堂上改变对专业知识的理解的机械性和掌握的被动性，还可以使学生在活跃的课堂氛围中，提高学习专业知识的兴趣与效果。同时，案例教学模式在无机材料物理性能等专业课程中的合理应用，还能够提高大学生对专业知识的综合理解和融会贯通，并能够在一定程度上达到锻炼学生独立思考、培养学生创新能力的教学目的。

[基金项目：佳木斯大学2010年教学研究项目资助（项目编号：2010051）；2014年黑龙江省大学生创新创业训练计划项目资助（项目编号：201410222048）；黑龙江省教育科学“十二五”规划2014年度备案课题（项目编号：GBC1214085）；佳木斯大学2012年教育科研重点项目资助（项目编号：JKA2012-092）；佳木斯大学科研项目资助（项目编号：L2012-003）；黑龙江省高等教育学会高等教育科学研究课题（项目编号：14G133）。]

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（作者单位：佳木斯大学 黑龙江佳木斯 154007；通讯作者：赵化启，佳木斯大学信息电子技术学院。）

（责编：贾伟）