李國晶+趙化啟+楊涵崧+趙淑金+王濤+劉文斌

摘 要：針對工科專業(yè)課程的內(nèi)容性質(zhì)和教授方式，根據(jù)多年來總結(jié)的案例教學(xué)的精神實(shí)質(zhì)，在學(xué)校目前具備的現(xiàn)有教學(xué)條件的基礎(chǔ)上，將案例教學(xué)模式應(yīng)用于課程教學(xué)改革中，并以重要知識點(diǎn)為實(shí)際案例，深入淺出的論述了案例教學(xué)方法在專業(yè)課程改革中的應(yīng)用模式，為專業(yè)課程的課堂教學(xué)改革進(jìn)行了有益的探索。

關(guān)鍵詞：案例教學(xué) 無機(jī)材料物理性能 教學(xué)改革

中圖分類號：F240

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-4914（2016）10-240-02

案例教學(xué)是一種以教學(xué)案例為基礎(chǔ)，在教師指導(dǎo)下，引導(dǎo)學(xué)生在課堂內(nèi)外對真實(shí)事件和情境進(jìn)行研究、思考、分析和討論，以提高學(xué)生應(yīng)用理論知識解決實(shí)際情況的水平，加強(qiáng)學(xué)生對基本理論知識的理解、掌握和靈活應(yīng)用的一種教授方法。因而，案例教學(xué)過程的主要內(nèi)容有：案例、情境、討論及點(diǎn)評。

在案例教學(xué)實(shí)施過程中，要注意區(qū)分“舉例”與“案例”兩種不同的教學(xué)特征?！芭e例”是在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中常用的一種提示型方法，講授者根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要，通過列舉特定示例，使學(xué)生更好理解教學(xué)內(nèi)容，具有接受學(xué)習(xí)的特征。而“案例”則具有自主型和共同解決問題型兩種教學(xué)特征?！鞍咐苯虒W(xué)過程主要是以“案例”為中心進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，在選擇和設(shè)計(jì)“案例”的基礎(chǔ)上，講授者通過預(yù)先準(zhǔn)備好的案例，組織學(xué)生開展討論和評議，使聽課學(xué)生自身的主體性得到充分的鍛煉和發(fā)揮，有助于培養(yǎng)學(xué)生的主觀能動性和解決問題的能力。只有進(jìn)行相互比較，才能更好把握案例教學(xué)法的內(nèi)涵和意義。

一、案例教學(xué)法在《無機(jī)材料物理性能》課程教學(xué)中的作用

上個世紀(jì)80年代初，我國一些高校陸續(xù)開始在某些學(xué)科教學(xué)中引入案例教學(xué)法。進(jìn)入21世紀(jì)，對于具備知識結(jié)構(gòu)合理、動手能力強(qiáng)的實(shí)用型工程技術(shù)人才需求日益加大。需要培養(yǎng)更多具有解決實(shí)際問題能力，具有創(chuàng)新精神的高素質(zhì)科技人才。因此，案例教學(xué)在高校越來越受到普遍的重視，很多高校教師積極主動地嘗試和探索案例教學(xué)模式在高等教育過程中的應(yīng)用，并對案例教學(xué)模式進(jìn)行積極研究和討論，積累較多經(jīng)驗(yàn)。但是把案例教學(xué)應(yīng)用到《無機(jī)材料物理性能》課堂教學(xué)中，還很少有人涉足，因此在無機(jī)材料物理性能教學(xué)領(lǐng)域中推廣和應(yīng)用案例教學(xué)法是很有意義的探索與嘗試。將案例教學(xué)應(yīng)用于無機(jī)材料物理性能教學(xué)是對其教學(xué)方法和手段的一種改革和創(chuàng)新，也是對其教學(xué)內(nèi)容和體系改革的促進(jìn)，使無機(jī)材料物理性能教學(xué)質(zhì)量能夠邁上一個新的臺階。

《無機(jī)材料物理性能》課程是無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)本科生必修專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程系統(tǒng)闡述無機(jī)材料力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)等（領(lǐng)域）性能及其發(fā)展與應(yīng)用。介紹各種重要性能的原理及微觀機(jī)制，性能測定及控制和改善性能措施，各種材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系，各性能之間相互制約與變化規(guī)律。適用于無機(jī)非金屬材料中的新型陶瓷、傳統(tǒng)陶瓷、玻璃、晶體、半導(dǎo)體、石墨、薄膜、復(fù)合材料以及耐火材料專業(yè)。其它像硅酸鹽工程，包括水泥與混凝土材料、建筑材料及裝飾材料等專業(yè)也可參考。課程內(nèi)容涉面較廣，注重新理論、新材料、新工藝的更新，以及多學(xué)科交叉融合，它綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理和化學(xué)等基本知識，教師和學(xué)生普遍反映這門課程難講授、難理解、難記憶和難應(yīng)用。因此，教師在組織教學(xué)過程中，應(yīng)充分調(diào)動和提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，避免學(xué)生“閉門學(xué)習(xí)”。改進(jìn)我們教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段，理論聯(lián)系實(shí)際，重視培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力。

二、案例教學(xué)模式在《無機(jī)材料物理性能》課程教學(xué)中采用的主要方法

案例教學(xué)沒有固定模式，其教學(xué)方法因課程性質(zhì)各異，針對無機(jī)材料物理性能教學(xué)，我們可以采用問題案例法和綜合案例法。

（一）《無機(jī)材料物理性能》課程的問題案例教學(xué)法

所謂的問題案例教學(xué)法，具體是指教師在對學(xué)生進(jìn)行教學(xué)期間，針對某一節(jié)課中的重點(diǎn)內(nèi)容和難點(diǎn)內(nèi)容，并不是按部就班的照本宣科，而是在講解之前，采用引導(dǎo)法，通過例舉在實(shí)際的生產(chǎn)、加工等過程中客觀存在的某些具體實(shí)際問題，進(jìn)而分析這些實(shí)際問題的成因和解決這些案例問題的思路和途徑，再導(dǎo)入本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容。《無機(jī)材料物理性能》課程每章內(nèi)容都由某個知識點(diǎn)構(gòu)成。例如：在熱學(xué)性能中，主要包括熱容、熱膨脹、熱傳導(dǎo)和熱穩(wěn)定性等知識點(diǎn)。在講授熱穩(wěn)定性這個重點(diǎn)內(nèi)容，授課教師可以引入一個與熱穩(wěn)定性相關(guān)的實(shí)際生產(chǎn)中存在的問題案例，在對該生產(chǎn)過程中存在的問題案例進(jìn)行詳細(xì)的原理分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步導(dǎo)入受熱容、熱膨脹、熱傳導(dǎo)等因素影響的熱應(yīng)力斷裂抵抗因子和熱應(yīng)力損傷因子等物理量和基本概念。

（二）《無機(jī)材料物理性能》課程的綜合案例教學(xué)法

無機(jī)材料物理性能的研究方法可以分為兩種：一種是經(jīng)驗(yàn)方法，通過對大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，獲得表示物理量之間函數(shù)關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)方程，來表示它們；一種是從機(jī)理著手，按照性能的有關(guān)規(guī)律，建立物理模型，利用數(shù)學(xué)方法得到有關(guān)理論方程式。所以，提高學(xué)生運(yùn)用多種研究方式方法對各種無機(jī)材料物理性能進(jìn)行綜合研究分析的能力非常重要。對于《無機(jī)材料物理性能》課程的綜合案例教學(xué)法，就是在每堂課的后期，列舉出工藝制品材料設(shè)計(jì)（或改造）實(shí)例，提出需要解決的問題，引導(dǎo)學(xué)生綜合利用本節(jié)課或前幾節(jié)所學(xué)知識，解決該問題。例如，在講授《無機(jī)材料物理性能》課程中的電學(xué)性能部分，授課教師對電學(xué)性能的基本原理知識講解之后，再列舉一個具體的熱電材料性能案例，通過對具體的熱電材料性能的分析講解，教導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用電學(xué)、熱學(xué)等知識，對該無機(jī)材料的熱電性能進(jìn)行綜合的分析研究。

三、《無機(jī)材料物理性能》課程的案例教學(xué)流程

（一）案例引入

在案例教學(xué)模式中，案例是整個教學(xué)模式的關(guān)鍵所在，在《無機(jī)材料物理性能》課程的授課前的備課期間，授課教師應(yīng)該認(rèn)真甄選好適合本次課內(nèi)容的案例。在篩選案例時(shí)應(yīng)遵循以下原則：（1）要在符合教學(xué)目的的前提下選取適合的案例，要在教學(xué)計(jì)劃任務(wù)書和教學(xué)大綱規(guī)定的范圍內(nèi)，緊緊圍繞教學(xué)內(nèi)容選取案例。要有較好針對性，要適應(yīng)學(xué)生特點(diǎn)及能力。（2）選擇案例難度要適宜，啟迪深刻，教學(xué)案例難易程度可以從分析思考及解決問題方法等方面考慮。難易程度的恰當(dāng)把握，能夠較好地提升授課教師的教學(xué)質(zhì)量，較好地提高學(xué)生的聽課效果。案例既要有事實(shí)闡述，又要引入一些不可避免的問題，聽課的學(xué)生在授課教授的引導(dǎo)下，通過自身的分析判斷，來發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，進(jìn)而達(dá)到鍛煉學(xué)生創(chuàng)新性思維的目的，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)《無機(jī)材料物理性能》課程的能力。（3）所甄選的案例要有很強(qiáng)的綜合性特征。從而能夠培養(yǎng)聽課學(xué)生的綜合思考、分析、解決案例問題的能力。（4）可適當(dāng)選用視聽型案例開展多媒體教學(xué)。使學(xué)生通過視、聽綜合接受教師所傳遞信息，保證信息傳輸有效性。

在講授專業(yè)課程《無機(jī)材料物理性能》過程中，需要經(jīng)常采用案例教學(xué)的模式。在此，列舉一典型案例加以分析。針對《無機(jī)材料物理性能》課程里的無機(jī)材料電學(xué)與熱學(xué)綜合性能的知識點(diǎn)，在講授時(shí)，計(jì)劃采用案例教學(xué)模式，在講授前，通過案例的甄選，選擇以絕緣基板材料為內(nèi)容的案例，具體為最佳設(shè)計(jì)問題的綜合分析。

（二）分析討論

分析討論是案例教學(xué)中重要組成部分。在分析討論過程中，核心思想是實(shí)現(xiàn)師生間的積極互動，通過相互間的互動交流，在授課教師有計(jì)劃的引導(dǎo)下，使學(xué)生逐漸的進(jìn)入案例情境，在教師的主導(dǎo)下，與聽課學(xué)生共同分析案例中的需要注意的問題，并組織敦促學(xué)生通過積極的獨(dú)立思考，相互間的充分討論，最終給出解決客觀存在的問題的方法。

結(jié)合本文給出實(shí)際案例，在超大規(guī)模集成電路（容量和密集度迅速增大）中，要求集成塊的基底材料導(dǎo)熱性能達(dá)到優(yōu)良，以免集成塊溫度驟增，熱噪聲增大。關(guān)鍵是尋找出既能絕緣，又具有高導(dǎo)熱系數(shù)的材料。對于絕緣基板材料，首先必須要具有一定的強(qiáng)度，以便能夠承載起安裝在其上的集成電路元件和布在其上的電路線；要有均勻而平滑的表面，以便進(jìn)行穿孔、開槽等精密加工，從而能夠構(gòu)成細(xì)微而精密的圖形；應(yīng)有優(yōu)良的絕緣性能（尤其是在高頻下），要有充分的導(dǎo)熱性，以迅速散發(fā)電路上因電流產(chǎn)生的熱；硅與基片的熱膨脹系數(shù)相差應(yīng)較小，從而保證基片與電路間良好的匹配性，電路與基片就不會剝離。這些問題里面涉及材料熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)、力學(xué)強(qiáng)度、絕緣性能及表面光潔度等性能。在講授過程中，可以通過提出問題，把相關(guān)知識點(diǎn)（熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率等）告知學(xué)生，讓學(xué)生進(jìn)行分析討論，提出相關(guān)影響因素及改進(jìn)措施。

（三）總結(jié)評述

總結(jié)評述是案例教學(xué)模式中的最后一個收尾環(huán)節(jié)，總結(jié)評述是對案例教學(xué)模式前面內(nèi)容的歸納總結(jié)和提升?？偨Y(jié)評述的目的是引導(dǎo)聽課學(xué)生對本次課內(nèi)容的學(xué)習(xí)過程的歸納和總結(jié)，使學(xué)生在解決問題后有充實(shí)的收獲感和滿足的成就感，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生對后續(xù)學(xué)習(xí)的積極性。

綜合本文所給出的關(guān)于電子集成電路模塊的絕緣基板材料最佳設(shè)計(jì)問題案例，在采用案例教學(xué)模式講授“無機(jī)材料電學(xué)與熱學(xué)綜合性能”內(nèi)容過程中，通過先列舉幾種絕緣基板材料（例如：氮化硼、氮化硅等絕緣基板常用材料）作為引入，引導(dǎo)聽課的大學(xué)生對這幾種絕緣基板材料的熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)、力學(xué)強(qiáng)度、絕緣性能及表面光潔度等性能進(jìn)行分析，通過充分的分析比較，在這幾種絕緣基板材料中進(jìn)行選擇，并能夠讓學(xué)生陳述分析選擇的理由，并對不同學(xué)生得出的不同結(jié)果進(jìn)行綜合分析，最后選出最佳答案。同時(shí)，教師還要引導(dǎo)學(xué)生做進(jìn)一步的總結(jié)評述。

四、結(jié)語

將案例教學(xué)模式應(yīng)用到無機(jī)材料物理性能課程是一種提高教學(xué)質(zhì)量的行之有效的方法。通過采用案例教學(xué)模式，可以積極調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)無機(jī)材料物理性能課程的主觀能動性。在無機(jī)材料物理性能課程教學(xué)過程中，采用案例教學(xué)模式可以使授課教師豐富和完善自身的教學(xué)模式和教學(xué)手段，可以把原本以教師為主導(dǎo)的單一專業(yè)授課模式，轉(zhuǎn)變?yōu)閹熒慕换ソ虒W(xué)模式，這種相互間的以案例為主線的交流教學(xué)，可以使學(xué)生在課堂上改變對專業(yè)知識的理解的機(jī)械性和掌握的被動性，還可以使學(xué)生在活躍的課堂氛圍中，提高學(xué)習(xí)專業(yè)知識的興趣與效果。同時(shí)，案例教學(xué)模式在無機(jī)材料物理性能等專業(yè)課程中的合理應(yīng)用，還能夠提高大學(xué)生對專業(yè)知識的綜合理解和融會貫通，并能夠在一定程度上達(dá)到鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)目的。

[基金項(xiàng)目：佳木斯大學(xué)2010年教學(xué)研究項(xiàng)目資助（項(xiàng)目編號：2010051）；2014年黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目資助（項(xiàng)目編號：201410222048）；黑龍江省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2014年度備案課題（項(xiàng)目編號：GBC1214085）；佳木斯大學(xué)2012年教育科研重點(diǎn)項(xiàng)目資助（項(xiàng)目編號：JKA2012-092）；佳木斯大學(xué)科研項(xiàng)目資助（項(xiàng)目編號：L2012-003）；黑龍江省高等教育學(xué)會高等教育科學(xué)研究課題（項(xiàng)目編號：14G133）。]

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（作者單位：佳木斯大學(xué) 黑龍江佳木斯 154007；通訊作者：趙化啟，佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院。）

（責(zé)編：賈偉）