基于案例教学法的教学探索与研究

罗 灿 成 立

（扬州大学水利科学与工程学院 江苏·扬州 225009）

0 引言

案例教学法通过分析典型案例来进行教学，通过讨论分析典型案例，提出针对性解决方案，促使学生掌握相关专业知识和实践技能。[1-2]案例教学的主要教学目的是提高学生对知识理论加强理智性的理解及应用能力，提高和培养学生的评论性、分析性、推理性的思维和概括能力、辩论能力以及说服力方面的能力和自信心。案例法在国内最早可以追溯至春秋战国时代，诸子百家通过民间故事阐明事理，形成了大量成语，汇集成我国独一无二的中华成语库。尽管当时未被称为案例教学法，但他们将闪烁着智慧光芒的生动案例传于后人，以供深入学习。而在国外，则可追溯到古希腊和古罗马时代。比如古希腊教育家苏格拉底提倡的对话式、讨论式、启发式教育法，通过向学生提问，不断揭示对方回答问题中的矛盾，引导学生总结出一般性的结论。其弟子柏拉图将问答编辑成书，以故事为媒介说明道理，开辟了西方案例教学先河。现代案例法则是美国哈佛大学工商管理研究生院于1918 年首创的。该法适用于经济、管理和法律等专业，目前已广泛延伸至医学、教育和工程等各类专业，深受学生欢迎。时至今日，哈佛商学院里已有超过80%的课程以案例法为主。现代案例法在国内推广较晚，我国工商行政代表团于1979 年访问美国后才将案例教学法介绍到国内。

随着信息技术的发展，传统条件下的信息传输主体单一化的格局已经被打破，教师不再是惟一的信息传播主体，而且也不再拥有惟一的信息话语主导权，变革传统的讲授式教学方法，推行案例教学法势在必行。[4]然而，受到符合条件教师少、学生多、案例匮乏与教学方式更新慢等方面的限制，案例教学在我国的推行较为缓慢，这对教师的引领能力、学生的数量、学生良好基础和主动自觉性、案例的强工程背景和丰富性等提出了很高的要求。此外，教育界对案例教学法研究不够也是推行缓慢的重要原因之一。

历经60 多年的积累和沉淀，泵站工程已成为我校水利工程乃至工科的一张名片。在我校一代又一代水利人的努力下，水利水电工程发展为我校国家级特色专业，而水泵及水泵站课程被评为国家精品课程，其课程团队则被评为国家教学团队。基于上述对案例教学的迫切性和必要性，笔者从课程实际出发，设计了水泵及水泵站课程的案例教学。作为保证本教学研究开展的最重要支撑，长期以来团队积累了大量关于泵站的案例素材，形成了特色鲜明的案例库。碍于篇幅，本文将以泵站进水建筑物为例，详细透彻地阐述如何开展课程案例教学。

1 面向专业及课程

对于以泵站工程为特色的本科水利水电工程专业、农田水利工程专业和研究生水利工程、土木水利泵站方向而言，很多课程均是围绕泵站展开的，其中就包括本科阶段的水泵及水泵站课程和研究生阶段的泵站新技术、泵站经济运行乃至技术计算语言等课程。以水泵及水泵站为例，该课程是水利水电工程和农业水利工程专业的面向本科生的专业主干必修课程，涉及土建、机械和电气等学科。就水泵而言，虽然绝大多数同学基本了解水泵的作用和工作原理，但是关于水泵分类、性能和基本理论却知之甚少。而对于泵站，可能仅有少数同学见过抽水站、排灌站、翻水站或泵站，但对泵站的结构和组成等毫无概念。因此，对于学生而言，水泵及水泵站课程具有一定的抽象性、实践性和强工程背景性。本课程主要的内容分为水泵和泵站两大部分，其中水泵部分包括水泵的类型与构造、水泵基本理论、水泵能量和空化性能、水泵运行工况点的确定与调节以及水泵选型和动力机配套等内容，而泵站部分则包括泵站工程规划、泵房和进出水建筑物的设计方法以及泵站水锤计算和防护等内容。

2 案例法教学优点

目前课程多采用多媒体课件教学（PPT）与黑板板书教学相结合，课堂理论教学与实验室教学相结合的方式展开授课。为了进一步提高教学效果，本文以泵站进水建筑物为例，设置泵站进水建筑物典型案例，辅以合理的讲授方式，实现案例法教学目标。采用案例教学法开展教学的优点有：（1）以典型案例为先导，建立起理论和实际工程的桥梁，加深学生印象，提高教学效果。（2）加强同学动手能力，提高学生分析和解决问题的能力。（3）帮助同学牢固树立工程背景意识，为了尽可能实现工程既定目标，加强学生的科学规划意识、工程责任意识和专业思想。

3 泵站进水建筑物案例设置

泵站进水建筑物包括前池、进水池、进水流道等，课程讲授中分别针对上述进水建筑物展开的。考虑到工程实际，笔者主要将就前池、进水池和进水流道两类典型工程设置案例。

3.1 前池案例

前池的设置是为了引导引渠中的水平顺地扩散，其形式和几何尺寸应尽可能地防止旋涡等不良流态的发生。目前，现行几乎所有教材在对前池进行分类时均采用的是正向进水[5]和侧向进水两种基本的进水分类方式，就学生理解而言，按照此种方式讲授没有任何问题。在实际工程中，正向进水前池除了扩散角存在差异，但需满足标准外，其他相差不大，但是不同工程的侧向进水前池就表现出了巨大的差异性，笔者前期针对不同形式的前池开展了大量的研究工作，将侧向进水前池总结为单侧向进水前池、[6]双侧向进水前池和闸站式侧向进水前池[7]等，如图1～4 所示。为此，通过CFD 技术对不同形式的前池进行数值分析，加深学生对所学前池知识的理解。

图1 正向进水前池

图2 单侧向进水前池

图3 双侧向进水前池

图4 闸站式侧向进水前池

3.2 进水池案例

进水池是中小型泵站连接前池和吸水管之间的进水建筑物。设计进水池时，需保证良好的进水流态。一般而言，进水池断面为矩形，但也有对称多边形、半圆形和对称蜗壳形等其他形式。[8]讲授本部分内容时，为了学生对进水池特点有更好的把握，让学生通过CFD 技术分别对不同形式的进水池展开数值实验，分析悬空高、后壁距、淹没深度、池宽和池长等尺寸对进水池内流态的影响情况，让学生有更好的理解。

3.3 进水流道案例

对于大型泵站而言，往往采用进水流道作为进水建筑物以连接前池和水泵。常见的进水流道有肘形进水流道、钟形进水流道、斜式进水流道、簸箕形进水流道、竖井式进水流道、灯泡式进水流道、平直进水流道和双向进水流道等。由此可知，进水流道的形式较多，学生在接受该部分知识时，表现并不理想。因此考虑采用CFD技术，依托实际工程，分别对各类进水流道展开数值研究，提升学生对该部分知识的接受能力。

4 教学效果保证措施

理想的教学效果与切实有效的保证措施是分不开的。不同于传统教学，案例教学若要达到理想的效果，必须要从案例选编、有效组织和讨论评价三个关键环节展开。

4.1 案例选编

案例选编的基础在于授课老师必须首先对典型工程进行梳理、遴选、分类和汇总。3.1～3.3 节详细阐述了案例选编的分类依据，但是在此必须要指出的是，不管是哪个案例，都必须要求是实际工程，要有对应的工程名称。这样做的主要目的是告诉学生案例是实际存在的，具体讲授时则要把工程背景讲给学生。这样一来，一方面增加课程的生动性，提高学生的兴趣，另一方面也有助于培养工科学生从实际出发考虑问题、解决问题的习惯，引导学生克服将来进入工作或科研时思维的不适。

4.2 有效组织

学校购置了 ANSYS、FLUENT、CRADLE、XFLOW 等计算流体软件，能够有效地保障学生软件的正常使用。CFD 的学习是一个系统的过程，从前处理到网格剖分和计算设置，直至后处理，整个过程周期较长，在现有的教学周期模式下，仅靠一个同学的力量是根本完成不了的，因此需要对学生进行分组，比如可分为前处理组、网格和计算设置组、后处理组，要求学生分工合作，这也将有助于培养学生的团队意识和协作能力。此外，在整个过程中还涉及了AUTOCAD 和UG 等建模软件，TECPLOT、MATLAB、ORGIN等分析软件，以及其他必要的软件。这将大幅提升学生的实际动手能力，有益于培养出适应能力强的复合型人才。学生不管是将来走向工作岗位还是选择继续深造，均能如鱼得水。

4.3 讨论评价

作为案例教学的关键一环，组织讨论和老师评价极其重要。具体而言，要根据学生的任务完成度、完成质量、汇报讨论情况，综合评价学生的成绩。同时借汇报讨论的机会，一方面提高学生的语言表达能力，锻炼学生的心理素质，另一方面增加学生的学术交流能力，提高学生的学术思维和素养，比如学生可以就分析不同形式的前池和进水流道的特性和存在的问题展开交流，甚至针对进水池的不同尺寸所带来的流动特性的影响展开讨论。

5 结语

多数同学对泵站尤其是大型泵站几乎没有认知，以往课程讲授采用的是传统黑板板书结合PPT 的形式。结合课程特点，以提高课程教学效果和培养学生自主发现解决问题的能力为目的，本文制定一套泵站进水建筑物案例教学，沿袭案例教学法的方法，遵循其规律，首先以理论部分的教学工作为引，穿插实际典型工程，将实际与理论结合起来，帮助学生深入学习和理解。为此，本文以泵站中的进水结构为例，详细阐述了案例的制作依据和过程，并从案例选编、有效组织和讨论评价三个关键环节出发提出对应的保障措施。针对案例教学的研究可能还有很多未尽之处和不完善的地方，还有待于进一步补充和完善。本文的探索不仅能用于本科水泵及水泵站教学中，甚至还用于研究生相关课程的教学中，同时对其他课程的教学也有一定的借鉴意义。