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摘要:培养应用型人才已成为当前高等教育的发展重点,案例教学法是一个非常切合应用型本科院校教学的新型教学法。国内虽然也有很多高校已在尝试案例教学,但仅有少数开展得比较成功。因此,要实施案例教学法不仅要更新教学理念,还要重视案例库的建设。
关键词:案例教学法;案例库;大学物理;课堂教学
本文引用格式:李菊芬,唐斌,钟水蓉,等.以案例教学法为特色大学物理案例库建设[J].教育现代化,2019,6(38):60-61.
一 建设案例库的目的
近年来,随着科技不断地发展,应用型本科院校已经变成我国高等教育体系中的重要组成部分,也是实施大众化高等教育的主体[1]。我国产业结构的调整和科技的发展对应用型本科院校的人才培养质量提出了更高的要求。因此培养应用型人才已成为当前高等教育的发展重点,众多高校纷纷投入到由传统本科院校向应用型本科转型的改革之中[2]。它是研究物质结构和相互作用以及物质的运动规律的一门自然学科。物理学的发展与技术进步是密不可分的,现代高新技术的基础就是物理学。要使我们培养的工程技术人员,能在飞速发展的科学技术面前有所创新,有所前进,对人类社会有所贡献,就必须加强基础理论的学习。但是,阻碍案例教学在应用型本科发挥作用的因素之一在于案例库的建设。好的案例库的建设要花费巨大的人力劳动的,需要有一定的经费投入。这就需要大学物理教师花费大量的时间去构建这个案例库,并且按照教学大纲的要求去组织调查与编写[3]。
二 建立案例库
(一)设计案例
案例类型设计是建立案例库、收集、加工、整理案例的指南。案例教学设计阶段应通过开展问卷调查、教师访谈、学生座谈、课堂观察等途径,了解我校课堂教学中存在的问题。组织教师结合自身教学实际共同探讨教学中非常好的案例和教学中的困惑。教师应贯彻大学物理课程服务各专业,对接专业的设计理念,将更多的工程案例和生活实例引入到大学物理课程当中[4-5]。所以必须进行专业调研。即深入各二级学院调查本校各工科专业的课程设置情况,结合课程设置对大学物理内容进行重新整合,以设计适合各专业情况的案例,促使学生认识到物理课程对学科和专业的基础和帮助作用。如:对机电学院可以列举发电机、电磁炉、空调等电器的工作原理,来学习电磁感应、极化等物理知识。对建工学院可以选取桥梁、塔吊这些生活案例,分析其受力情况,来学习刚体、动量定理等物理知识。对于化工学院可以选取内能、托斯托克热机和制冷机等等。
(二)收集案例要收集案例。
首先要关注现成的案例。可以从公开出版的案例集或教材中选取案例;例如《大学物理在工程中的应用》、《大学物理》等等。
其次要关注新闻和实时报道。从报刊资料中搜集,这种案例多是描述型的,学习性较强;但需要教师关注大量的报刊资料进行精心的筛选。
最后要关注相关资源,创设一定的情景,亲自动手进行编辑组合成一个新的案例,往往比较复杂费时。教师们可以一起探讨,通力合作。
(三)制作案例要制作案例。
就要了解案例的格式的结构和式样,一般由标题、制作者、背景、主题和案例问题以及教学结果等几部分组成。案例的内容则由以下要素构成[6]:
1.背景:首先说明时代背景和发生了哪些困扰的事件,其次说明故事的发生是否有特别的原因或条件;比如介绍背景知识:在静电场这章讲解完高斯定理后,可以将粉尘爆炸事件作为一个案例。
2.主题:指的是本案例所涉及到的核心问题,并且学生通过分析能够利用所学知识解决的问题。粉尘爆炸的原因是什么呢?原因有很多,比如化学反应释放出大量的热量;容易燃烧的粉尘也易爆炸等等。其中有的则是因为由静电放电(火花)点燃而引起的.这是因为粉尘在加工、输送、储存、收集过程中易积累大量的静电[6]。比如面粉爆炸事件,想反映的主题是静电放电点燃引起爆炸。
3.案例问题:围绕主题的各种问题,这些问题能够阐述案例的主题,揭示困惑,连接有关理论,能够启发学生的讨论和思考;“面粉仓爆炸事故探讨”抛出问题。学生了解到爆炸的原因是静电放电引起的。哪些地方容易引起静电积累呢?教师引导学生观看面粉厂的构造,理解如何收集、运输和储存面粉。在观看的时候与学生讨论那些地方容易积累静电,即输送的管道中。(1)求管道中的电场强度大小;学生很容易联想到利用高斯定理求管道中的电场。(2)火花会出现吗?如果会,在哪里?(3)采取什么措施可以预防爆炸呢?
4.案例剖析,面粉爆炸事件是由于在运送面粉过程中产生了大量的静电。静电累积到一定程度,当达到着火点的时候就会发生爆炸事件。因此爆炸就和电场有密切关系。第一问求管道中的电场强度大小;学生自然会想到求解电场的方法:高斯定理。学生可以讨论,分析面粉管道是圆柱形的、电场是轴对称的。所以可以利用高斯定理计算。第二问火花会出现吗?如果会,在哪里?学生会想到哪里电场强度的最大。讨论电场强度如何变化。从而得到结论。最后,请学生讨论采取什么措施可以预防爆炸呢?
5.教学结果:案例教学法的即时效果,包括学生的反映和教师的收获。
6.案例讨论:学生以作业单的形式,将对案例的分析和讨论记录下来。供今后案例教学时其他教师借鉴。
(四)编写案例的基本原则
要在课堂上成功的使用案例教学法,课前对案例的选择非常重要。案例的选编一般应遵循以下基本原则:(1)利用已有的经典案例。案例要根据教学目的有针对性地收集,案例的内容必须适和教学大纲。案例的主题多种多样。(2)保持案例的新鲜度。若案例的内容事件过于陈旧,缺少时代特色。这会降低学生参与案例的积极性。教师要加强对案例的研究,多了解现代的先进科技和新闻事件与物理课堂的关系,不断更换选择补充新鲜的案例,确保案例的新鲜度。(3)案例有一定实用性。比如:热机效率中的奥托循环就是现在汽车发动机的循环。手机的指纹识别就是利用电容器的知识等等。(4)案例的难易适中。有一些简单的案例,只涉及一个问题。这类案例写起来比较容易。也有一些案例可能很复杂,涉及若干个问题,或者问题并不明显。这就需要教师要去粗取精。将案例编写的难易适中。使学生不会因为太简单和太难而失去参与的兴趣。
三 案例实施
为了启发学生从被动的接受知识变为主动地探寻知识,从死记硬背知识变为理解知识,并充分提升学生的个人能力和综合技能,课堂教学可分成两个模块,分别是案例导入—案例呈现。(1)案例导入。案例能否吸引起学生兴趣,很大一部分取决于案例的导入。因此选择一个好的案例导入方式非常重要。最常用的是创设情景法。将案例放到一个情境中,来启发学生的思考。(2)案例呈现。案例呈现这个过程是由教师主导完成的,案例呈现的方式要因教学目标、教学内容的不同而有所差别。具体讲授时,可以步步导入,由浅入深,也可以相互穿插进行,如:理论讲解-案例剖析-理论讲解。
在学习热学热机效率时,可以引入这样的案例:汽车普及的时代,选购汽车要看的指标?(1)输出功率,(2)输出扭矩,(3)油耗。其中油耗是最主要的问题。油耗主要与发动机的效率有关系。现在99%的汽车发动机用的都是四冲程的奥托(OTTO)循环。奥托循环的效率由什么决定呢?如何提高热机的效率呢?促使学生带着这些问题来学习热机的效率。首先了解什么是循环。正循环对应热机;而逆循环对应制冷机。认识了两种循环后,紧接着学习热机循环效率。带领学生一起探讨奥托循环的循环效率。随着内容逐渐的深入,慢慢的拨开迷雾见明月。学生就会逐渐接近真相。使学生认识到决定汽车热机效率的关键因素。借助生活中的实例增强学生对物理学基本概念和原理的理解,使学生在解决问题后有一种成就感。
四 结语
总之,好的案例库的建立可以大大激发学生的学习积极性;增强学生主体地位;可以培养学生运用知识解决实际问题的各种综合能力;并且探索这些知识在实际应用中的价值。这正是应用行本科的培养目标。因此建立案例库是实施案例教学法的一个必要的环节。
参考文献
[1]王光彦.充分发挥高校各门课程思想政治教育功能[J].中国大学教学,2017(10):4-7.
[2]王利明,刘鹏飞等.高职教育教学说课指南与案例[M].北京:中国轻工业出版社,2011
[3]廖秋林.工商管理课程案例教学改革的思考———以企业战略管理案例分析为例[J].宁波工程学院学报,2007(02):67-70.
[4]周雨青,张玉萍,董科.大学物理教学中引入“案例教学”模式的实践[J].中国大学教学,2011(10):52-54.
[5]李婕.案例教学在法学教育中的意义与运用[J].安徽大学法律评论,2014(02):230-235.
[6]杜鹃,陈玲,徐爱荣.上海金融学院学报[J].2005(3):61-64.
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