信息类专业案例教学探讨与实践

冯爱惠 杨世凤 刘玉婷

（天津科技大学，天津 300222）

人类社会迅速从工业时代进入信息化时代，以高新技术为核心的知识经济已经占据主要地位，促使高等教育的发展步伐空前加快，从而使社会对高校培养的人才提出了更高的要求。然而，目前高等学校的人才培养是在一种相对封闭的状态下进行的，学校教育远离社会实际，脱离社会需要，理论教学与实践教学相脱节，学生缺乏实践训练和创造性，在一定程度上造成了教育供给与社会需求的矛盾，不能很好地满足社会经济发展对人才的需求。寻求培养拔尖创新人才、高新技术人才和高技能人才的新途径，探讨和深化产学研结合、理论与实践相结合来培养高素质人才已成为国内外教育界研究的热点问题。而今，作为一种与传统的教学方式有着本质区别的教学方法——案例教学法，逐渐被人们采纳，它是以对案例的分析与解决为主线，通过设置教学问题，启发式教学，激发学生的求知欲，调动学生积极性，使学生自觉地学习案例教材，思考问题，掌握原理和方法，形成科学的具有创意的学习观。它是一种互动式的教学方法，可以实现启发式教学，能够极大地促进学生的学习兴趣，实现真正的教学相长，是真正实现理论联系实际和素质教育的现实可行途径，有利于学生掌握理论知识并运用知识解决实际问题，最终提高教学质量，达到学校教育的培养目标。

一、工程案例教学法及选择原则

案例教学法（Case Study）是由古希腊哲学家苏格拉底最早开创的，它的核心内容是利用以真实的事件为基础所撰写的案例（Case）进行课堂教学的实践过程，它是指在教师指导下，学生通过对案例的思考、分析和辩论，对问题作出判断和决策，从而使学生达到举一反三，理论联系实际，融会贯通，增强知识，提高分析问题、解决问题的综合能力和水平的一种教学方法。

工程案例教学法，是以工程项目为背景，以工程实践为导向，将理论学习与工程案例实践训练相结合，以真实的工程案例为基础撰写案例教案，进行案例教学来培养学生实践能力和工程能力，以全面提高学生素质的一种新型的教育模式。工程案例教学的首要任务是工程实例的选择、工程案例的提炼、工程案例教学的示范、工程案例教学的创新等环节。工程案例教学实例的选择一般遵循如下原则。

一是案例的启发性原则。一个好的工程案例，必须给学生提出启发式问题，这些问题的答案不是唯一的，而是具有多样性、讨论性、诱导性，需要学生通过查询阅读大量资料和文献总结甚至实践才能找到，能够给学生留下较多的思维发挥空间。二是案例的典型性原则。工程案例教学的目的是锻炼学生理论联系实际的能力，培养创新意识，将学生课堂上学习的理论知识和工程实例紧密结合，用课堂的理论知识分析和解决工程实例中所涉及的问题，以此选择工程实例要紧密围绕教学目的和教学内容的要求，具有一定的代表性。三是案例的系统综合性原则。选择一个工程教学案例最好能融会贯通教材的全部内容，从理论到实践，从形式到内容，从工程立项到工程完成的综合环节，使学生系统地掌握理论实践知识。三是工程案例的直观性原则。工程案例尽量来自于教师的工程项目和工程实践，它的使用可以形象直观地表述教材理论，能够生动有趣地解决实际问题。四是工程案例的创新性和前瞻性原则。工程案例的选择要结合本领域发展前沿问题和实际案例开展案例教学，使学生能够尽快了解该领域的发展前沿，探讨新的理论、新的方法，培养“宽口径、厚基础、强实践”的高技术人才。

二、工程案例教学的运用与实践

传统的教学模式是老师教、学生学，学生很难有机会参与教师承担的各种科技项目的研究和开发。建立新型的教学科研基层组织，以学科带头人为核心，集教学、科研、学科建设为一体，突出以学术、技术的前沿研究为先导，将高水平的研究成果提炼成工程教学案例，使教学与科研紧密结合，使学生的研究能力和创新精神得到良好的培养。结合科研项目工程实践，将项目实施过程转化成教学案例实施现场教学，培养学生工程实践能力。例如，实践计算机控制技术必修课中的分布式控制系统DCS（Distribution Control System）。图1为DCS分布式控制系统原理图。

图1 DCS系统教学原理流程图

实施工程案例教学必须建设案例教学培训基地，构筑案例示范教学平台。例如，天津科技大学就与天津赛象科技股份有限公司签订了长期合作协议，在产教结合的基础上，利用科研项目构建案例教学示范平台，将课堂上讲授的复杂的原理性知识转化成鲜活的教学案例。例如，实践过程中，企业主要为学生提供全钢载重子午线轮胎三鼓式一次法成型机监测控制平台，利用实际工程机械的控制系统，在实践中帮助学生理解DCS系统的案例模型，并针对其中上位机软件控制进行创新研发。该成型机械是制造轮胎胎胚的专用机械，其主要用于将挂胶帘布、钢丝圈、胎面等各种部件贴合加工成轮胎的胎坯。本案例学习的全钢载重子午线轮胎三鼓式一次法成型机是轮胎机械中结构最复杂、技术要求最高的机器，它的主体主要分为5个部分：胎体鼓、成型鼓、带束鼓、胎体传递环、带束传递环。成型机是轮胎生产过程中的关键设备，结构复杂，在可靠性以及控制精度方面有很高的要求，其中，计算机监控部分是其大脑和灵魂。本监控系统由工控机，中央控制器，成型机的DCS系统主要由三大部分组成，如图2所示，分别为：监控层、控制层、设备层。

图2 全钢载重子午线轮胎三鼓式一次法成型机DCS系统流程图

学生除参观了解设备工艺流程外，还主要参与到监控系统软件开发中。基于LabVIEW的设备自动监测与智能诊断系统平台的开发，将虚拟仪器技术、智能技术、超媒体技术和集成分布技术等技术应用于大型设备的远程监测和故障诊断，对轮胎成型机运行状态进行远程监测、故障诊断及趋势分析，不仅能防止事故的发生，而且能提高设备运行的效率，带来巨大的经济和社会效益。通过案例教学，学生将课堂的原理知识学习与工厂中的案例相结合，将抽象的原理图变成了具体装置图。企业为在校学生提供了良好的实践学习平台，创造了良好的实验创新空间，指导并促进了学生完成科学研发工作，为企业创造实际价值。

三、案例教学的创新与发展

虚拟案例研发联盟是案例教学的创新与发展，基于信息与通信技术的知识互动，由高等院校和众多实体信息化企业利用现代信息和通信技术组建发展的案例教学网络。它突破了企业、行业、地域之间的界限，从而最大限度地提高跨区域的信息、技术人员等各类资源的案例教学交流与共享。虚拟案例研发联盟最独特的优点是充分利用现代信息和通信技术，将学校的智力资源和企业的现代装备案例整合在一起，不需要大量固定资产投资，根据现代教学的需要及时筛选合作伙伴，是一个动态的联盟，并且将学校和企业虚拟组织起来。在这种模式下运行时，我们必须明确细分内部需要和外部资源，从而选择合适的联盟伙伴，确定适当的联盟协议，以建立一个中央信息平台，加强联盟伙伴间的沟通和交流，形成相互信任的关系，完成网络化案例教学平台建设。

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