“基础工程”课程案例式教学改革探索

张群利， 蔡 华， 徐卫东

(1.东华理工大学 水资源与环境工程学院，江西 南昌 330013；2.江西省地质局实验测试大队 江西核工业环境保护中心，江西 南昌 330002)

2017年2月以来，教育部以培养未来多样化、创新型卓越工程科技人才为目标，积极推进新工科建设，支撑和服务教育强国建设[1]。“天大行动”明确指出，工程教育要探索建立工科发展新范式，根据技术发展更新知识体系，以学生为中心创新工程教育方式与手段，增强工程教育国际竞争力[2]。这要求当今的工科专业教学不仅要传授学科基本理论知识，更要注重学生实践能力、创新能力和自主学习能力的培养[3]。

“基础工程”是高等工科院校“大土木”专业开设的一门专业课。课程内容具有理论性、实践性、综合性强的特点[4]。传统的课堂教学偏重以教师为主导的知识灌输，内容枯燥、理解难度大，不易调动学生学习的积极性和主动性，也不能很好地锻炼学生的应用能力、实践能力和创新能力[5]。为了更好地适应“厚基础、强实践、重创新”的应用型专业人才培养目标对课程教学的需求，“基础工程”教学有必要创新教学方法，提高教学效果[6]。案例式教学法是一种集传统教育、现代教育、实践教育、课堂讲授、多媒体技术等于一体的综合性教学方法，具有形象直观、感染力强、理论与实践紧密结合的特点[7]。其核心理念是围绕既定教学目标制定典型性实践案例供学生分析、思考、讨论，侧重于培养学生的创新应用能力，与“新工科”人才培养目标不谋而合[8]。

本研究以东华理工大学地下水科学与工程专业的“基础工程”课程为例，积极突破传统教学瓶颈，进行案例式教学改革，旨在激发学生学习的主观能动性，切实加强学生的实践能力和创新思维训练，以期培养服务国家建设需要的工程技术人才。

1 课程教学改革需求

近年来，东华理工大学地下水科学与工程专业不少学生毕业实习与毕业论文(设计)的内容与基础工程密切相关，许多学生毕业后从事的也是与之相关的工作。这对“基础工程”课程的教学质量，提出了更高要求与严峻挑战。

“基础工程”课程内容包括浅基础、深基础、基坑工程、地基处理、特殊土地基、地基基础抗震等，覆盖知识面广，但课时分配少[9]。“基础工程”课程教学采用以教师为主导的讲授式教学模式，师生缺乏交流互动，极大影响了学生的学习主动性。同时，此种教学模式重理论轻实践，不能有效培养学生的实际应用能力与创新能力。再者，“基础工程”课程的考核方式侧重对理论知识点掌握程度的考查，不能客观评判学生将知识与技能融会贯通、学以致用的程度。综上所述，传统教学模式不能满足“新工科”人才培养的要求，造成了教与学双重被动的局面。

因此，“基础工程”课程教学应立足人才服务社会能力需求，结合课程特点与本专业创新型应用人才培养目标，打破传统教学瓶颈，以学生为中心，以工程实践能力、创新能力和自主学习能力培养为导向，进行教学改革，激发学生学习兴趣，提升教学效果与人才培养质量。

2 案例式教学优势分析

案例式教学法是一种开放式、启发式、互动式的教学方法。它以典型案例为载体将理论教学与实践有效衔接，具有目的明确、客观真实、实践性突出、综合性强等特点，是有效掌握基本原理与方法的最快、最好途径之一，已广泛应用于管理、法律、医疗等专业并取得了显著的教学效果[10]。与传统教学相比，在“基础工程”课程教学中引入案例式教学法，具有如下优势。

2.1 实践性强

案例式教学能借助工程案例架起理论与实践之间的桥梁，将抽象的理论知识具体化，使学生置身于实际工程情境中，直观、深入地理解、掌握工程知识与技术方法，使教与学突破“灌输式”“填鸭式”“空中楼阁式”的传统教学模式，真正做到理论联系实际，促进理论知识的巩固[11]。

2.2 综合性强

针对浅基础、桩基础、基坑工程等教学模块设计综合案例，信息量涵盖地质、工程、设计、施工、经济等多方面的知识，使学生在独立分析和小组合作解决问题过程中，培养自主学习能力和团队合作精神，锻炼综合运用所学知识分析解决问题的能力，初步具备工程职业技能。

2.3 趣味性强

相较于枯燥乏味的语言、文字阐述，学生更容易被实际工程案例、工程录像、现场照片、动画模拟等案例素材所吸引。因此，借助多媒体技术制作工程案例，模拟再现实际工程情况，有利于激发学生学习兴趣，摆脱呆板、乏味的学习状态。

2.4 互动性强

案例式教学可以大大增强师生之间的交流、互动，活跃课堂气氛，提高教与学的效果。一方面，教师借助工程案例开展教学研讨，鼓励学生参与教学讨论、交流，引导学生积极思考并灵活运用所学知识分析、解决问题，将单一的知识灌输转变为知识传授与技能培养并举。另一方面，学生通过案例式教学可以提高课堂参与度，充分调动学习积极性与主观能动性，锻炼自主学习能力和沟通交流能力。

2.5 创新性强

设计没有标准答案的开放性案例，并将之应用与讨论、练习、考试等教学环节，鼓励学生在分析、解决问题时开阔思维，从不同的角度思考问题，有助于学生创新思维的培养。

3 案例式教学改革模式探索

3.1 案例式教学框架构建

本研究结合课程特点和专业创新型应用人才培养目标，理清教学思路，优化“基础工程”课程教学流程。拟定的案例式教学框架包括课程知识模块重构、案例式教学环节设计和教学改革实践效果检验三个环节，如图1所示。

图1 “基础工程”课程案例式教学框架

教学改革的第一个环节是课程知识模块重构。该环节在分析社会与行业人才需求的基础上，根据“基础工程”课程教学大纲，梳理课程知识体系。课程教学内容选择以社会需求为基本依据，将章节知识点归集并合并交叉知识点，知识点重组形成4大课程教学模块，如图2所示。

图2 “基础工程”课程知识结构

教学改革的第二个环节是案例式教学环节设计。该环节针对每一个教学模块的教学目标与知识点，设计典型工程案例，形成供课前预习、课堂教学和课后练习使用的案例库、习题库，并以工程案例为载体建立授课、研讨、作业、考试等各教学环节之间的桥梁，形成案例教学贯穿整个教学过程的教学模式。

教学改革的第三个环节是教学改革实践效果检验。该环节通过案例式教学实践的反馈评价，如课堂互动、测验考试、专家评价、学生评教、问卷调查等形式，检验教学改革效果，并针对具体问题进行动态改进。

3.2 课程教学案例库设计

案例库构建是案例式教学实施的基础，典型案例设计则是案例库构建的核心，案例质量的高低直接影响课程教学质量。案例库设计应遵循如下3个原则。

第一，针对性。案例设计应根据具体教学模块(或知识点)的教学目标与教学内容进行设计，借助案例实现知识的阐述、运用和拓展。

第二，实用性。案例设计难度要适中，否则太简单的案例学生提不起学习兴趣，太难的案例则会打消学生学习的积极性，都达不到通过案例教学提升教学质量的目的。

第三，典型性。案例设计应与理论知识嵌套匹配，构成完整的教学内容，学生通过案例能够充分理解、掌握并灵活运用知识，达到举一反三的效果。

遵循以上原则，本研究根据“基础工程”课程的教学目标与知识模块，收集、整理与设计典型工程案例，形成教学案例库，如图3所示。

图3 “基础工程”课程教学案例库设计流程

“基础工程”课程涉及的案例类型按教学功能大致可分为3类：

第一，描述型案例。此类案例通常是将实际工程项目的方案设计、施工工法等提取出来，编制成多媒体课件，供学生学习、讨论与总结，帮助学生理解实际工程项目的设计、施工要领。

第二，研讨型案例。此类案例是教师提供典型工程、事故案例的背景资料和具体问题描述，引导学生运用所学知识进行分析、讨论，实现理论知识巩固与实践能力锻炼。

第三，实践型案例。此类案例是教师提供工程地质勘察资料，学生按照具体操作要求，独立完成或小组合作完成设计方案编制。

3.3 课程教学方法改革

在借鉴已有相关专业教学改革经验的基础上，“基础工程”课程教学采取寓乐于教、生动活泼的案例式教学模式，逐步引导学生运用所学知识解决工程问题，增强学生学习的兴趣和主动性，提高教学效率。在具体的教学模块(或知识点)中，教师按照“提出问题—分析问题—解决问题—总结问题”的教学思路和“教师讲授+学生讨论+教师点评总结”的教学形式，设计案例研讨贯穿课前—课堂—课后的启发式、互动式教学模式，激发学生学习动机与兴趣，积极参与课程教学的全过程。课前，教师可以依据“基础工程”课程教学模块的特点，提供合适的案例类型，引导学生预习，带着疑问进入课堂教学；课堂教学中，教师先讲授基本知识点，再引导学生结合案例剖析重难点问题，最后进行点评与总结；课后，教师针对重难点问题，提供补充教学案例材料，要求学生课后分析与思考。 “基础工程”课程案例式教学的流程如图4所示。

图4 “基础工程”课程案例式教学流程

对于不同的案例类型，学生可以采取不同的讨论方式。如实践型案例可采取分组研讨的形式，学生课后以小组为单位进行讨论、分析，并制作演示文稿在课堂上进行阐述；描述型、研讨型案例则可以采取自主学习的形式，学生在课前预习、课堂教学和课后巩固的各环节进行独立思考与学习。

“案例引导—分析讨论—归纳总结—课后练习”的教学模式，有助于增强师生之间的教学互动，调动学生的学习热情，培养学生的应用能力、创新能力和团队协作能力。

3.4 课程考核测评方式改进

课程考核测评是检查教学效果的主要手段。为更客观地评价教学效果，“基础工程”课程对传统考核方式进行了适当改进。具体实施方案如下。

第一，适当增加平时成绩所占比重，将“平时成绩30%+期末考试成绩70%”调整为“平时成绩40%+期末考试成绩60%”，其目的是注重考查学生教学活动的参与度与学习的积极主动性。

第二，加强对学生应用能力的考核评价。其中，平时成绩除考核课堂出勤、平时作业外，还将学生案例分析表现(如课堂参与讨论表现、设计类大作业和案例分析报告完成质量等)纳入考核范围；期末考试则增加案例分析题型，侧重考核学生掌握和综合应用理论知识的能力。

此种考核方式有利于建立学生主动参与、主动学习、主动思考的教学导向体系，能更有效地检测教学效果。

4 案例式教学改革实践

4.1 案例式教学过程设计

以“基础工程”课程教学模块“桩基础设计”中的知识点“静载荷试验法确定单桩竖向承载力”为例，进行案例式教学设计。

首先，明确教学目标，即掌握静载荷试验法确定单桩竖向极限承载力的原理和方法，具备合理设计单桩静载荷试验方案的能力，增强行业标准意识、规范意识、质量意识。在此基础上进行“静载荷试验法确定单桩竖向承载力”教学设计：(1)课前，教师发布教学内容，引导学生提前预习，增强自主学习能力；(2)课堂教学过程中，教师首先引入建筑桩基毁坏案例“深圳某公寓楼楼体倾斜事件”，引导学生思考与讨论“为什么会发生楼体倾斜？”，激发学生的学习兴趣与求知欲，培养学生的质量意识、安全意识；在此基础上，教师结合《建筑桩基技术规范》系统讲授静载荷试验法确定单桩竖向承载力的方法，并结合典型工程案例“北京大兴国际机场航站楼核心区桩基工程基桩静载荷试验”引导学生分析、讨论试验过程是否符合规范规定，提升学生学习主动性，增强学生标准意识、规范意识；(3)课后，教师布置作业要求学生根据给定的工程条件设计合理的桩基竖向承载力试验方案，培养和检测学生自主学习能力、实践能力与创新能力。

4.2 案例式教学实施效果分析

实践表明，案例式教学法能有效解决理论与实践脱节的问题，有效调动学生学习的积极性和主动性，增加师生之间的交流互动，锻炼学生查阅文献资料、分析解决问题的能力，小组合作研讨的组织形式还有助于培养学生的沟通交流能力与团队精神。课程考核、学生评教、专家评价和问卷调查结果显示，课程教学效果较好，学生认可度较高。

同时，“基础工程”课程案例式教学也反映出一些有待解决的问题：第一，案例教学与整个课程知识体系无缝对接的难度较大；第二，涵盖主要知识点、符合学生认知程度的典型案例的选择与设计有待优化；第三，小组合作研讨的组织形式存在个别学生参与度不高的问题。

5 结语

新工科背景下的“基础工程”课程案例式教学改革，结合地下水科学与工程专业创新型应用人才培养目标和课程特点，以典型案例为载体，将传统的教师为主导的“灌输式”“填鸭式”讲授模式转变为以学生为中心的启发式、互动式教学模式，从教学思路、案例库设计、教学方法、考核方式等方面提出了具体的改革方案，实现了理论教学与工程实践有效衔接，对学生自主学习能力、实践能力和创新能力的培养具有积极的推动作用。同时，“基础工程”课程案例式教学改革是一项长期工程，其中存在的不足之处，需要在今后的教学实践中不断地探索、总结与完善，真正构建新工科人才培养的有效路径，实现更好的教学模式与更高的人才培养质量。