案例教学法在“材料化学”课程教学中的应用实践

疏瑞文，石建军，何 杰

（安徽理工大学化学工程学院，安徽淮南232001）

“材料化学”是现代材料科学、化学和化学工程的重要分支，是安徽理工大学化学工程专业学位硕士生的核心课程，也是一门同等重视理论与实践的课程，课程中存在较多的抽象概念，例如：分形、逾渗、玻璃态、凝胶点等，这给“材料化学”的课堂教学带来很大的挑战。传统教学方式对实践应用能力的培养欠缺，未能将材料化学领域的最新进展和产业应用充分体现在教学内容中。此外，新工科建设和国家先进材料发展战略对专业学位研究生教学改革提出了新的要求。因此，对“材料化学”课程的教学方法做出适当改革，有效运用现代教育技术手段对其教学方法进行补充势在必行。

案例教学法指在教学过程中通过设置具体案例，引导学生参与、思索，以培养学生认识问题、分析问题和解决问题等综合能力的一种教学方法[1-3]。

1 案例教学法在“材料化学”课程中的应用实践

1.1 案例教学理念的建立

笔者自化学工程专业2016 级硕士研究生的“材料化学”课程的课堂教学中开始引入了案例教学，并总结了如下案例教学理念：①案例的引入是针对教学服务的，必须选择适当的案例，以确保教学活动的顺利开展；②适当的案例不仅可以整合学生所学课程的理论基础，还能将实验室条件与学生的实际情况相结合；③案例引入旨在实现教学目标。

1.2 教学案例库建设

表1 为安徽理工大学“材料化学”案例库建设项目。建设完成20 个“材料化学”教学案例，其中原创教学案例15 个，包含相关案例教学内容、对应知识点和教学形式。另外，在教学过程中，总结编写了一套完整的《材料化学讲义》，并制作了配套的《材料化学多媒体课件》和视频及动画素材，同时，为保证“材料化学”课程案例教学顺利实施，建设了3 个“材料化学”课程实践教育基地。

1.3 案例教学方法与手段

在完成案例库的建设后，笔者在化学工程专业2016 级硕士研究生“材料化学”课堂教学中积极实施。在案例分析教学环节，以材料化学科研成果与生产实践案例为基础，通过呈现材料的合成、性能表征、实验室研究方法与生产实践过程中的案例情境，将材料化学理论与相关实践紧密结合，引导学生发现问题、分析问题、解决问题，从而更为直观且深入地掌握材料化学理论，形成科学的研究方法，提高分析思考与实践应用的能力，促进教学与实践有机融合。主要通过课堂多媒体课件讲授、视频演示、学生分组汇报与交流、生产现场调研式学习与实验室实训操作等方式开展案例教学。此外，在“材料化学”课程的教学过程中引入科研项目，以激发学生的学习兴趣，锻炼其查阅文献资料的能力，积极引导其参与到科研活动中去，指导研究生运用材料化学的基本原理解决科研过程中的实际问题，加强对理论认识的深化，提升其科学素养。针对专业学位型硕士的培养要求，“材料化学”案例教学是以学生为主体，以生产实际项目为应用背景进行案例教学；授课教师利用科研项目进行案例筛选、方案设计、实施，以加强工程实践能力以及技术创新能力的培养为目的，在课堂教学中大量引入与课程知识点密切相关的科研实例与生产实践的内容，以案例的形式与学生进行交流讨论，探索和实践专业学位型研究生的新型培养模式。通过邀请多家企业负责研发或生产的工程师与研究生进行交流，并带研究生深入生产现场观摩讨论，有效地促进了理论与实践的相结合。

表1 安徽理工大学“材料化学”案例库

1.4 案例教学效果与评价

为了准确评价“材料化学”课程的案例教学效果[4-5]，笔者设置了案例库教学效果调查表[6]（评价指标主要包括：案例内容的系统性、实践性、启发性、教学形式、授课技巧和实际教学效果等），如表2 所示，并对2016、2017和2018 级化学工程专业硕士生进行了问卷调查。教学效果调查结果表明：案例内容与材料化学领域相关理论或方法紧密结合，通过案例教学，学生能够系统掌握本课程知识体系。针对材料化学领域的人才需求，充分体现了专业学位的特点，激发学生自主积极地思考和探索，培养学生独立思考能力以及分析、解决问题的思维方式。

此外，笔者将建设的材料化学案例库的部分素材推广应用在化学工程学院应用化学专业高年级（大三、大四）本科生的“涂料与粘合剂”“高分子材料”“功能高分子”“高性能复合材料”等专业课程教学中，实现了案例库建设内容的资源共享。

1.5 案例教学创新与特色

“材料化学”案例教学模式在满足专业学位培养要求的基础上，侧重于体现“材料化学”基础理论与应用实践相结合、课堂讲授与专题讨论相结合、教学与科研过程相结合，形成了“课堂-实验室-企业”三位一体的立体教学体系，有效地实现研究生培养目标，提高了专业学位培养质量。

2 案例教学法存在的问题与对策

在“材料化学”案例教学实施过程中，存在的主要问题和困难是案例教学视频的拍摄和制作，部分企业现场生产过程的拍摄受到安全考虑和企业技术保护的限制，拟在后续教学过程中改用Flash 的方式展现工艺过程和原理。视频制作的困难主要来源于不同视频片段和音频片段的剪辑技术的欠缺，通过与学校现代教育技术中心协调，借助正在实施的“工程化学”MOOC 项目，将其中与材料化学相关的素材进行改编，增加适用于专业学位研究生教学要求的原理性和实践性案例教学内容。通过加强不同渠道教学资源跨学科的共享与交流，构建专业学位培养的案例教学资源网络共享平台。

结合“材料化学”课程案例教学的应用实践，对案例教学法的推广应用提出如下建议：①选择合适的案例教学课程：建议选取专业知识丰富的专业核心课程，这样既便于教学案例库的建设，也便于案例教学的开展，同时学生参与积极性较高；②在案例教学法的教学过程中，教师需要投入大量精力编写教学案例，建设案例库，拍摄和制作案例教学视频。因此，院校两级一方面应该加强对教师的业务能力培训，另一方面可以通过教学研究项目立项和经费补偿等形式激励教师的参与积极性；③增强案例教学效果评价的科学性：学生是案例教学的直接参与者，通过对课堂教学、调查问卷和水平测试的跟踪和反馈，对案例教学效果进行更合理的评估。将建设成熟的教学案例库和配套多媒体素材上传至校园专业课程建设网站，供更多的学生学习和评价。

表2 安徽理工大学专业学位研究生案例库教学效果调查表

3 结论

本文从案例教学理念的建立、教学案例库的建设、案例教学的方法和手段、案例教学效果和评价以及案例教学创新与特色等方面论述了案例教学法在专业学位研究生“材料化学”课程教学中的应用实践。此外，探讨了案例教学法存在的问题，并提出了若干建议。案例教学的实施不但可以培养学生分析、解决实际问题的能力及创新意识，而且可以促进授课教师业务水平的提高，从而推动高水平师资队伍的建设。