李军　朱永伟　孙玉利

【摘要】针对《试验设计与计算机分析》课程教学脱离实际试验的现状，结合我院机械工程专业的试验特色，开展案例教学改革探索。通过优化和改革课程体系、教学内容、教学方法和构建案例教学模式；把培养学生实际设计试验能力作为课堂教学的重点，通过机械学科试验案例教学，采用“翻转课堂”的授课模式。锻炼学生分析问题、解决问题和应用知识的能力，培养科研和创新意识。

【关键词】案例教学 课程改革 翻转课堂 试验设计

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）03-0033-02

案例教学是在教师指导下，根据教学目的，通过对一个具体教育情境的描述，将案例研究的逻辑和范式引入到案例教学中，科学合理的教学组织、引导学生对案例的调查、阅读、思考、分析、讨论和交流等活动，教授学生分析问题的方法，提高解决问题的能力，加深对基本原理和概念理解及有效应用的一种开放式教学方法[1-3]。教师采用案例引发学生思考，最大程度地激发学生思维，引导学生讨论，挖掘思想精华，提高学生判断能力、表达能力和逻辑思维能力，从而实现知识内化，达到教学目的，是促进学生综合素质提升的一种教学方法[4]。案例教学的主要阶段有介绍案例、分析讨论、总结归纳，基本可以分为案例讲解型和案例讨论型两大类[5]。

案例教学也可分为三个维度，即概念维度、分析维度、展现维度。案例教学的应用根据难易程度通常需要经历三个过程。第一过程，案例作为概念或原理的例子、说明在课堂上引用；第二过程，将案例研究作为主要学习方法，依靠案例讨论；第三过程，把在案例研究和课程发展上取得的成果大量运用于教学，以便更好地理解和传授知识、应用知识[6]。案例教学的基本要求是“进得去，跳得出”，即通过详细分析、讨论具体案例，归纳演绎出一般理论、方法，并应用其理论、方法解决类似问题，研究案例、提炼规律、迁移运用是案例学习的一般模式[7]。案例的选择要求具有真实性、代表性、叙事性、复杂性、教育性、启发性、典型性的特点[8， 9]。教师应遵循明确责任，角色扮演恰当；循循善诱，启发引入开局；聚焦矛盾，推动讨论深入；掌控节奏，灵活解决问题；总结讲评，归纳梳理观点的原则，开展案例教学[10]。同时，需洞悉与领悟案例教学的语言、时间与空间三个向度，有效协同运用[11]。

案例教学具有教学的多项互动性、明确目的性、客观真实性、较强综合性、深刻启发性、突出实践性、学生主体性、结构多元性等特点，主要来源于学生、案例、教师、环境四大因素[12]。具有拓宽学生学术视野、深掘学生内在潜能、增进师生双向互动、凝练合作品质、创设生态课堂、密切理论知识与实训教学的价值。案例教学有助于训练和培养学生结构性的探究思维和规范的探究能力，有利于激发学生的兴趣、学生学会自助学习，提升将理论与实践相结合的综合能力[13]，有助于提升个体思维、开发群体潜能、凝聚群体合作[14]。

一、目前教学模式改革的必要性

我院《试验设计与计算机分析》是大学三年级课程，是学生进行专业课学习和开展专业课试验的基础。目前没有适合机械学科的试验设计教材，教学主要以教师为主导的课堂教学，教学中重理论轻实践，课堂教学不利于学生构建自己知识体系。

1.教材内容不合适。目前关于试验设计方面的教材多是化学化工和农业等出版社的，书中的例题多为化学化工和农业等方向的试验，学生理解有困难，难以适应目前机械学科学生能力的提高。课程包括试验设计方法和数据处理两部分。教学的内容上应该为科研和生产实践服务，因此教学内容的安排实行试验研究方法、设计和数据处理方法并重。而目前很多教材只注重数理统计分析基本方法、基本原理推导，及简单举例说明原理，缺少实际试验案例应用分析。

2.教学以教师为主导、教学中重理论轻实践。课堂完全由教师操纵控制，教学变成了教师一言堂、学生被动听、教师讲多少学生记多少的单向过程。教师在课堂上注重讲授基本概念、基本原理，忽视理论知识的实际应用，忽视学生能力的培养，使理论知识与实践应用脱节。无法满足班级中学生的个性发展，不能适应学生的个别差异，难以充分贯彻因材施教的原则；限制了学生主体的能动性、独立思想能力和独立探索精神的培养，不利于学生的个性成长。

3.课堂教学不利于学生构建自己知识体系。学习过程中不是简单地独立技能训练和习惯培养，学生应积极构建自己知识体系，独立思想能力和独立探索精神的培养，紧密结合科研与生产中的实际问题，锻炼多学科融合的能力。

二、构建案例教学新模式

案例教学应从教学内容和教学方法运用两个方面对教学模式进行综合改革[15]。教学内容上，案例贯穿课程的大部分内容，遴选学生身边可展示试验案例，优化适合机械学科同学学习的课程内容。教学方法上，小组自助学习、提升学生综合能力；理论教学以教师授课为主、案例教学采用“翻转课堂”模式；软件应用学习通过自学与上机试验考核结合来完成。

1.案例贯穿试验设计和数据分析过程。案例要贯穿整个课程的教学内容。课程发展史部分，引入经典使用试验设计的案例，使发展史的介绍不再简单地罗列学科发展状况，通过有代表的案例体现试验设计课程的特点、学习意义、应用领域等。试验设计部分遴选学生身边的加工、制造可展示试验，让学生参与设计和数据处理，了解其全过程，并由学生组织材料、介绍讨论等。

2.遴选学院可展示试验案例。根据学院机械工程学科在加工制造方面的特色，遴选学院可展示的试验案例，如切削、磨削、研磨抛光、电加工、激光加工等试验。同时，这些试验具有多个试验参数对试验结果影响的特性，结合具体试验，编写合适机械学科的《试验设计与计算机分析》案例教学讲义。

3.优化课程内容。该课程包括试验设计方法和数据处理两部分。教学的内容上应该为科研和生产实践服务，因此教学内容的安排实行试验研究方法、设计和数据处理方法并重。同时，为了突出机械工程学科的特色，改变原来只注重数理统计分析基本方法、基本原理推导的教学方法，重点放在注重公式、原理和方法的在本学科的应用，特别是在加工制造方面设计试验的应用。减少数据处理中的步步讲解，加大对试验设计方法的内容，强调试验设计的重要性，并结合实际试验案例分析。

4.创新教学模式。转变以教师为主导的课堂教学模式，采用多种教学形式让学生更深入的掌握知识、应用知识。

1）小组自助学习、提升学生综合能力。在课程开始时，根据学生兴趣、遴选的试验案例等让学生按照自愿组合、优势互补的原则组织学习小组，每一小组对应相应试验具体了解；待课程内容的理论部分介绍后，学习小组根据试验的具体特性，开展试验设计和数据处理工作，完成的后制作课件介绍。锻炼真实的试验设计和数据分析，有利于提高学生的科研兴趣。

2）理论教学以教师授课为主、案例教学采用“翻转课堂”模式。试验设计方法及数据处理等理论教学在课堂完成。案例教学尽量在试验现场，前期分组的同学观摩或参与试验，了解试验参数对实验结果的影响特性，开展试验设计。把原来老师课堂介绍的试验设计举例，转变已学生为主体针对具体试验的试验设计。提出试验目标，以学生为主体，让学生介绍试验设计和数据处理过程，自由充分发挥讨论，老师根据教学内容作总结和方向的引导、把握。

3）软件应用学习通过自学与上机试验考核结合来完成。计算机应用及Excel软件的使用，以前在课堂要几个小时来介绍，随着同学对计算机基本软件的掌握水平的提高，可通过布置课程学习内容与上机试验考核想结合来完成。侧重学生实际动手能力、解决问题的能力。

4）采用“翻转课堂”教学模式。运用试验案例引导式、讨论式教学，学生的切实参与意识和积极思考问题。打破了老师满堂灌的传统教学模式，在试验案例教学中采用“翻转课堂”模式，提出试验目标，以学习小组为基础，以学生为主体。针对遴选的具体试验案例，通过了解研究、制作PPT介绍、问答与辩驳，使学生开动脑筋，积极思考，激发了学生学习热情及科研兴趣，培养了学生综合分析能力与口头表达能力，增强了学生主动参与课堂教学的意识，使学生的创新研究能力得到充分的体现。这种教学模式是教与学的双向互动过程，教师与学生的交流促使教师不断学习，更新知识，提高讲课技能，同时也调动了学生学习的积极性，增进师生之间的思想与情感的沟通，提高了教学效果。更是学习和应用知识同时进行。

三、结束语

课程教学应立足于我校机械专业学生创新思维与创新能力的培养。通过优化和改革《试验设计与计算机分析》课程体系、教学内容、教学方法和案例教学模式；把培养学生实际设计试验能力作为课堂教学的重点，通过机械学科试验案例教学模式，充分利用学院实验设备理论教学以教师授课为主，案例教学采用“翻转课堂”模式。以机械学科具体的试验为例，不仅让学生学会如何科学地安排试验，也让了解科研实验流程，激发专业兴趣，做到教研相长。培养学生思维能力、实践能力为主要目的，努力培养学生的自学习、自适应、自发展的能力，启迪学生创新意识和提高科学研究的能力。

参考文献：

[1]陈学妍，王昭. 案例教学实效性较低的现状及原因分析. 中国管理信息化，2014（16）： 136-138.

[2]赵航. 基于“情境化-去情境化-再情境化”的探究式案例教学模式研究. 管理案例研究与评论，2015（3）： 284-290.

[3]孙俊三，王兵.案例教学：一种有价值追求的自由教育. 中国教育学刊，2015（9）： 77-82.

[4]王慧珍. 从案例教学“三步曲”看教师的主导作用. 当代教育理论与实践， 2015（5）： 75-77.

[5]罗立彬. 近年国内案例教学研究进展. 教育教学论坛， 2015（11）： 166-168.

[6]罗清萍. 厘清案例教学阶段性的理论与实践意义. 当代职业教育，2015（5）： 44-46.

[7]王晨光. 案例教学常见问题与对策. 地理教学，2015（7）： 53-54.

[8]刘世斌. 教师培训新形式：案例教学. 大连教育学院学报， 2014（2）： 12-14.

[9]陈晖，朱晓丹. 新课标下案例教学研究. 教育教学论坛， 2014（28）： 73-74.

[10]王伟，袁书杰. 案例教学课堂讨论中教师应把握的问题探讨. 石家庄职业技术学院学报， 2014（6）： 66-68.

[11]冯永刚. 研究生案例教学不能遗失的三维向度. 北京社会科学， 2015（6）： 18-23.

[12]陈学妍，王昭，纪峰. 提高案例教学实效性突破点分析. 合作经济与科技，2014（11）： 111-112.

[13]刘雅如. 新课标改革下实施案例教学的过程及优点. 才智， 2014（28）： 181.

[14]张莹莹. 中美高校课堂案例教学的差异性分析. 科教文汇（下旬刊），2014（7）： 30+37.

[15]郭锋，胡艳华，龚佩，赵鸽. 工程类研究生专业课程中的案例教学方法探讨——以“现代材料分析方法”课程为例. 内蒙古师范大学学报（教育科学版）， 2015（9）： 118-120.