案例教学在材料研究方法课程建设中的实践研究

王卫伟 李蛟 李秋红 张华 孙武珠 司维蒙

[摘 要] 案例教学能够将理论教学和實际应用、课堂讲授和讨论、学生课下自学和讨论有机结合在一起，充分培养学生分析问题、解决问题的能力。以材料研究方法课程为例，结合课程教学团队在研究生教学过程中案例教学法的实践经验，通过案例教学的具体建设过程显示出案例教学能够充分满足不同学生学习的需求，有效地提高了学习效率。

[关键词] 案例教学;实践性;材料研究方法

[基金项目] 山东省教育厅《材料研究方法》教学案例库建设（SDYALD17050）;山东理工大学教育信息化试点研究项目

[作者简介] 王卫伟，山东理工大学材料科学与工程学院教师。

[中图分类号] G642.4    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）19-0262-02    [收稿日期] 2019-08-28

案例教学，又称“苏格拉底式教学法”，源于古希腊哲学家苏格拉底，是一种开放式、互动式的新型教学模式。该方法强调以学生为中心，通过案例呈现情境，引导学生发现问题，并利用所学理论分析问题、解决问题，从而形成观点，将理论与实践紧密结合，提高学生的能力。

一、课程特色分析

目前仍存在两个典型问题制约着本课程教学效果的提高：（1）不同研究生知识体系差别很大，对前修课程的掌握程度不同，对知识点的学习和掌握能力不同。现有的教学方式很难满足理论基础不同的研究生的学习要求。材料学及相关学科专业本科阶段的研究生，多数在本科期间学习过材料测试类相关课程，但是来自不同学校和学科的研究生，他们在本科期间学习的测试方法种类不同、侧重点不同。此外，每年也有非材料专业的学生转专业报考了材料学的研究生，这类学生不仅没有学过测试类课程，更有甚者连本课程所需的前修课程也没有学过，如晶体学、原子结构、电磁辐射等相关内容，这就对材料研究方法的教学开展提出了挑战，即在同一授课班级中，需要满足不同理论基础的学生的学习要求;（2）研究生课程学习过程中更突出实用性，即学习相关测试技术和方法后，能够解决科研实际问题。

二、案例教学建设过程

教学团队成员通过前期查阅材料设计、研发、生产过程中测试技术应用的相关资料，结合工程生产和科学研究实际，综合多种测试技术，选取具有代表性和典型的实例，初步建立了一套涵盖范围广、教学实效性强的案例库。

1.案例选择。材料研究方法属于材料类基础课程，主要讲授各种常用材料测试技术的原理、方法和应用，使学生掌握材料的成分分析、结构分析、形貌（粒径）和性能测试技术的基本原理和方法，具有分析和解决实际材料测试问题的能力。根据本课程设计和科研、生成实际要求，建设4组案例库，分别为：（1）材料成分分析教学案例库：以体相元素成分分析、表面成分分析、微区成分分析为基准，构建由不同材料成分分析案例构成的材料成分分析教学案例库。涉及的材料测试技术包括：原子吸收光谱技术、原子发射光谱技术、X射线荧光光谱技术、X射线光电子能谱技术、电子显微探针分析技术、X射线衍射分析技术等。（2）材料结构分析教学案例库：以晶体结构分析、化学键结构分析为基准，构建由不同材料结构分析案例构成的材料结构分析教学案例库。涉及的材料测试技术包括：X射线衍射分析技术、紫外可见光谱技术、红外光谱技术、拉曼光谱技术、核磁共振光谱技术等。（3）材料形貌（粒径）分析教学案例库：以材料表面形貌分析、材料显微结构分析为基准，构建由不同材料形貌（粒径）分析案例构成的材料形貌（粒径）分析教学案例库。涉及的材料测试技术包括：扫描电子显微镜技术、透射电子显微镜技术、激光粒度测试、孔隙和比表面积技术等。

2.案例内容。教学案例库的建设不等同于大量生产、科研实例的简单收集与罗列。在建设过程中根据教学任务和目的编写案例。案例包括问题的提出、解决思路、测试技术的选择原因、制样要求、影响因素、图谱分析和效果反馈。（1）为满足不同研究方法学生学习需求，每类测试方法所涉及案例均包括不同种类材料测试的案例，如有机材料、无机材料、高分子材料、金属材料等。（2）为便于学生使用案例库，循序渐进掌握相关内容，每个案例包括以下六个方面：其一，问题提出：明确该类测试方法的应用范围，能够解决什么问题，将理论与实际联系起来。其二，解决思路：给出测试技术选择依据及原理，便于学生在分析问题时，查找原理，明确如何利用该方法进行分析解决问题。没有掌握相关理论的学生可以利用该部分内容学习和掌握分析测试原理;已经掌握基本原理的学生，此部分可以简单带过。其三，制样方式和要求：给出不同类型样品制样要求，便于学生自己制作和提供合适的测试样品，保证最佳测量效果。其四，测试条件及影响因素：了解影响测试结果的因素有哪些，在后期测试结果分析时，便于分析哪些是样品测试条件不同带来的变化，哪些是样品本身带来的变化。其五，谱图分析过程和注意事项：这是每个案例的重点，详细给出每种测试方法能做哪些工作，如何来做，以及解决问题的效果如何，该方法在使用时存在什么局限性，还需要哪些方法补充。将测试的数据、图表提供给学生，让学生对这些数据、图表进行分析并得出结论。

这样的训练不仅使学生学会对各种测试方法所得结果的分析，同时也是一种科研思维的训练和引导，有利于今后独立开展材料方面的研究。

三、案例教学具体实施步骤

案例呈现、案例分析、案例总结评价是案例教学的重要环节，可根据课前、课中和课后三个时间点使用案例库进行教学。

1.课前。（1）了解需求，做好准备工作：教师首先要了解学生对本课程所需先修知识的掌握程度，学生的研究方向和研究材料种类。根据教学要求和学生需要，准备案例库基本材料，提前发给学生，并为学生介绍案例库的使用方法和要求。为便于不同研究方法和学习进度以及学生的共同进步，进行分组，并以组为单位，根据提供案例为背景，搜集相关资料，结合自己的研究内容，提出问题，与教师和组内同学进行讨论。（2）教师教学观念的转变。教师是引导者，学生是整个学习的中心。教师要引导学生积极主动地进行课前准备活动，并根据学生学习和使用情况随时调整。在后期案例的使用过程中，在满足基本学习要求的前提下，可以引导学生有倾向性地使用案例库。（3）学生学习观念的转变。学生要明确案例库的使用背景和方式，提高自己在整个学习过程中的主动性，主动发现问题、分析问题和解决问题。

2.課中。（1）案例呈现：课堂教学中，教师选择每类测试方法的典型案例进行讲解，引导学生使用案例库。同时，教师提出问题，引导和组织学生学习、思考和讨论。（2）案例分析：每个组阐述自己的讨论结果，尝试给出解决方案，其他组的成员需要针对该组的讲解提出问题，参与到讨论中。（3）案例总结：教师需要针对各小组给出的解决方案进行点评，分析各自的优缺点，并对该类测试方法进行总结。并给出下次课讲解用案例和讨论用案例，要求学生提前预习。同时给出本次课后使用的练习案例。

3.课后。（1）针对本次课堂教学内容和过程，教师进行分析总结，找出问题所在，给出整改办法。（2）案例评价：注重教学效果的跟踪评价，根据教学内容和学生反馈，分析学生学习情况，了解学生掌握的情况和需求。课程结束后，进行问卷调查，收集意见反馈。了解学生和其导师的需要，根据反馈信息进行调整。

参考文献

[1]谭中标，李相前，孙金凤，等.研究生课程《现代生物技术》教学案例库建设[J].教育教学论坛，2018（52）：196-197.

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[3]王卫伟.培养学生基础类课程实践能力的教学改革探讨——以《材料测试技术及方法》为例[J].教育教学论坛，2014（18）：30-31.

[4]邵红梅.资源与环境经济学案例教学实践探讨——以非经济学专业为例[J].大学教育，2019（2）：127-129.

Research on the Practice of Case Teaching in the Curriculum Construction of Material Research Methods

WANG Wei-wei， LI Jiao， LI Qiu-hong， ZHANG Hua， SUN Wu-zhu， SI Wei-meng

（School of Materials Science and Engineering， Shandong University of Technology，

Zibo， Shandong 255049， China）

Abstract：Case teaching， which can combine theoretical teaching and practical application， classroom teaching and discussion， students' self-study and discussion after class， fully cultivates students' ability to analyze and solve problems. Taking the course of Material Research Methods as an example， this paper is based on the practical experience of case teaching method of curriculum teaching team in the process of graduate teaching. This study reveals that case teaching can not only fully meet different students' learning needs， but also effectively improve their learning efficiency by demonstrating the construction process of case teaching in detail.

Key words： case teaching; practicality; Material Research Methods