案例教学法在“自然保护工程计算机辅助制图”课程教学中的应用

(北京林业大学自然保护区学院，北京 100083)

案例教学法起源于哈佛大学，1870年在法学院首次提出了案例教学法，后来哈佛商学院开始将一些真实存在或发生的商业管理的事件引入课堂，作为课堂教学的补充教材。这种方法有助于学生参与讨论，提高学生的共情能力、探究能力，其在课程教学中实施后成效显著，被广泛应用与推广到法学、管理、医学等领域的课程教学中[1-2]。在我国，案例教学法最早于20世纪80年代出现在教育领域，当时案例教学法的应用仅限于MBA的教学中，随后也在高等教育中得到推广应用[3]。案例教学法强调的是以学生为中心的课堂教学，教师在课堂教学中的角色不是讲授知识，而是通过选择案例、提出问题、推进讨论来引导学生思考学习[4]。对于许多课程而言，实践经验是最好的老师，在计算机辅助设计相关的课程教学中，案例教学法能够有效地提升学生的操作实践能力，教师组织学生对现有案例进行分析、讨论，进行真实情景下的模拟操练，可以提高学生分析、解决问题的能力，增强课程的教学效果。

一、“自然保护工程计算机辅助制图”课程实施案例教学的必要性

“自然保护工程计算机辅助制图”是野生动物与自然保护区管理专业学生的一门专业选修课，也可以作为其他相关专业的选修课程。该课程从自然保护工程制图工作的实际需要出发，对自然保护工程计算机辅助设计、制图领域应用最为广泛的制图软件(AutoCAD)，进行了详细介绍。案例教学法强调以学生为中心的学习，教师在课堂中的角色不仅仅是讲授知识，而是通过选择适合的案例，利用这些与学生真实生活情境息息相关的案例，开展课堂教学活动[5]。通过案例教学，教师可以将各方面的观点与不同表现呈现出来，为学生提供更广阔的视野。

学生通过课程系统地理解制图软件的基本概念与理论，在“自然保护工程计算机辅助制图”课程教学过程中，教师以熟悉的自然保护工程、湿地公园案例为基础，系统地向学生讲解制图软件的基本命令和绘图技巧，不仅让学生进行了实际绘图的操作，学生熟练地绘制出保护区和湿地工程规划的二维平面图，而且为学生从事各类工程设计工作打下了良好的基础。

二、案例教学法在“自然保护工程计算机辅助制图”课程教学中的实践

(一)案例教学法实施方案的设计

传统的教学主要是讲授式教学，然而随着现代教学的发展、教学方法的多样变化，教学方式不应该只局限于单一的讲授方式，而应该使教学变得更加丰富，搭建起教师和学生、教与学之间的桥梁。因此，通过前期教学，笔者设计了“课前案例搜集筛选—课堂内容与案例分析结合讲授—课后教学效果反馈与反思”的教学模式，见图1。

课前，笔者收集筛选了自然保护工程、湿地公园的案例。课上，笔者将案例分析、理论知识讲授和实际绘图操作同步开展，具体步骤如下：首先，给出详细的案例；其次，结合案例，对理论知识与实际操作进行讲解；最后，留出一定的时间给学生，让他们自己进一步熟悉相关的操作过程，并由教师答疑学生的共性问题。这种教学模式主要目的是帮助学生即学即用，通过具体的实例，引导学生结合软件进行操作、快速熟悉各项指令。课后，笔者对“自然保护工程计算机辅助制图”课程的教学效果进行分析总结，分析案例讲解过程中存在的问题，反思、完善案例搜集筛选工作，为下次课堂教学做好准备。在此教学模式下，一方面学生能够更快地掌握软件基本操作技能，在真实案例背景下学习；另一方面也拓宽了学生的专业视野。

图1 案例教学法实施方案的设计

(二)教学案例的选取

案例教学法的核心在于案例的选取[6]，尽可能地模拟实际工程情况开展“自然保护工程计算机辅助制图”课程制图实践是该课程的关键要素。因此，筛选的案例应满足以下2点要求：一是案例的真实性，选择真实的保护区或湿地工程规划案例；二是案例的丰富性，案例素材所包含的项目类型要丰富，能够涵盖绝大多数自然保护工程规划情景。

“自然保护工程计算机辅助制图”课程涉及到的案例包括自然保护工程单体绘制、湿地公园和自然保护区功能区规划设计以及总体规划制图规范3个模块。①自然保护工程单体绘制案例模块，主要是根据实际操作步骤对AutoCAD软件的基本工具进行详细的描述和操作示范，教学的重点是指导学生完成相应的操作。②湿地公园和自然保护区功能区规划设计模块的一项重要工作是功能区划，因此所选择的案例要涉及到划分不同功能分区的案例，教学的重点是利用土地现状图并结合AutoCAD软件，完成功能分区。③总体规划制图规范模块，可帮助学生了解行业制图规范和国家标准，教学的重点是结合湿地公园或自然保护区平面规划图，按照相关规范创建输出打印布局图。

在构建完案例三大模块后，教师要针对学生的专业，结合自然保护工程的实际情况，开展“自然保护工程计算机辅助制图”课程案例的选择。具体案例选择分为3个阶段。①分析阶段。在这个阶段，教师要认真分析课堂教学目标，明确每个模块案例应包含的教学知识点，做到有的放矢。②调研阶段。教师要深入湿地公园和自然保护区建设现场，与设计人员和施工人员开展相关的调研，完成案例搜集工作。③论证阶段。在此阶段，“自然保护工程计算机辅助制图”课程组针对已选案例召开教师和学生论证会议，听取教师和学生的意见，完成“自然保护工程计算机辅助制图”案例的选择工作。

(三)案例教学法的实施

案例筛选完成后，就进入到“自然保护工程计算机辅助制图”课程案例教学法的实施阶段，即在课堂上通过开展案例教学，完成该课程教学内容的详细讲解。

笔者以自然保护区分区设计案例为例，讲解案例教学法在“自然保护工程计算机辅助制图”课程教学中实施的步骤。

首先，教师讲解缓冲区、核心区、实验区三区规划中各分区的依据与注意事项。①核心区。将典型的自然生态系统、濒危物种、典型植被分布等主要保护对象集中划分为核心区，其面积一般不低于30%。②缓冲区。缓冲区的空间、位置可依据外界干扰源的类型和强度来确定，其作用是消除外界干扰要素对核心区的影响。③实验区。根据保护区的管理和社区发展需求，将原居民生产、生活以及用于科学研究、宣传教育、生态旅游等活动的区域设定为实验区，实验区面积应不高于总面积的50%。

其次，教师讲解实际案例的特点，并对实际案例进行分析。在“自然保护工程计算机辅助制图”课程课堂教学中，针对衡水湖自然保护区土地利用现状图的实际案例，对衡水湖自然保护区现状进行讲解，使学生了解衡水湖自然保护区范围内的各类资源分布状况、现有干扰类型和存在的潜在问题，并结合自然保护区规划中功能分区原则，讲解衡水湖自然保护区的功能分区，引导学生进行自然保护区功能分区设计。

最后，教师要结合所用到的AutoCAD软件教会学生完成三区图的绘制。首先，学生在AutoCAD中利用线段命令(PLINE)对自己设计的功能分区边界进行描边，完成图纸上功能分区边界的界定；其次，根据自己的理解对不同功能分区使用填充命令(HATCH)进行上色(如核心区使用红色，缓冲区使用黄色，实验区使用绿色)；最后，学生利用AutoCAD软件中的测量(measuregeom)、图案(bhatch)、表格(table)等命令进行相应的统计分析。

在整个案例教学过程中，学生通过思考自然保护区的现状，完成功能区划分及整个自然保护区功能区的规划设计。

三、“自然保护工程计算机辅助制图”课程实施案例教学的成效

笔者以北京林业大学自然保护区学院野生动物与自然保护区管理专业2017级的学生为研究对象，通过问卷调查的方式对案例教学法的教学效果进行了分析。课堂总人数为54人，有效问卷50份，问卷有效率92.6%。问卷调查内容主要涉及是否对“自然保护工程计算机辅助制图”课程教学内容感兴趣、是否能获得系统知识体系、软件在实际应用中能否发挥作用，以及案例教学法能否对该课程课堂教学有所提升等，见图2。

图2 案例教学法实施前后“自然保护工程计算机辅助制图设计”课程教学效果对比情况

调查结果表明，案例教学法的实施，使部分学生对“自然保护工程计算机辅助制图设计”课程内容产生极大兴趣，有24名学生表示自己对该课程非常感兴趣，并且34名学生认为能够学到较系统的知识，比开课之前多出10人(增加了18.5%)，36名学生认为能够将学习到的相关计算机软件应用在自己的学习生活中(增加了14%)。在没开展案例教学前，大多数学生认为学习该课程不能获得较系统的知识和较强的实用性；在开展案例教学后，学生有更多的信心将学到的知识应用到实际生活中，46%的学生认为案例教学是很有效果的，这说明学生对案例教学有所认识、了解，并且在案例的讲解过程中学到知识。另外，笔者发现开展案例教学后，学生的课堂参与程度有所上升，学生主动学习的积极性增强，师生之间的互动更为频繁有效。虽然学生提交案例作业的时间准时性仍然不高，但是大多是由于电脑操作不是很熟悉或者其他不可避免的因素造成的，从最后提交上的该课程作业效果来看总体较好。学生受到案例的启发，能从中获取创造性的设计思维，能自己举一反三，并将从案例中学到的知识应用在最后的结课大作业设计当中，提高了“自然保护工程计算机辅助制图”课程的学习效果。

实际上，在整个“自然保护工程计算机辅助制图设计”课程教学实践中，是教师与学生的相互促进、共同成长，才使得该门课程顺利结课。今后，笔者希望在传授学生知识、开阔学生视野的同时，为他们提供更广阔的思考空间，让他们的学习更有裨益。