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【摘要】工程教育的核心是以學生為中心、成果導向和持續改進。在課程教學中要遵循這一原則，最好的教學方法就是案例教學，將課程目標、知識點和能力點融入案例設計中，每個案例要求學生完成一個小作品，教學后對發現的問題進行分析和修正。這種參與度高、實踐性強、成果導向的方法對培養學生解決復雜工程問題的能力很有效，能激發學生興趣，對實現工程教育專業認證的目標起到很好的促進作用。
【關鍵詞】工程教育；能力導向；案例設計；課程改革
1、工程教育的認識
推進工程教育改革、提高工程教育質量、增強工程教育人才培養對產業發展的適應性是當前教育改革的目標。工程教育認證規定了學生的畢業要求，凡是在通過工程教育認證的專業畢業的學生都達到了相應的畢業要求，不規定通過什么方式來達到這一要求。在最新的“畢業要求”中指出，畢業生能夠將相關的基礎理論知識和專業知識用于解決復雜工程問題，能夠采用科學方法對復雜工程問題進行研究。這就明確提出了知識和工程應用能力同等重要，需要我們構建好的課程體系的同時，要明確每門課程在課程體系中的位置，處理好知識點與能力點的關系，對提高人才培養質量具有重要意義。工程教育的核心是以學生為中心、成果導向和持續改進。如何在課程教學中貫穿這些理念是關鍵。教師按照課程體系實施課程要求，課程體系是根據畢業要求、教學資源、師資隊伍確定的，畢業要求是根據專業人才培養目標確定的，人才培養目標是根據社會對人才的需求確定的，需要參照學校自身的特色和優勢。因此人才培養的過程是從對人才的能力需求開始，以學生的能力培養為中心，圍繞人才培養目標進行反向設計，然后從課程開始正向實施，逐步達成前一步的目標，并在實施過程中持續改進。
對應用型課程，必須堅持理論指導下的實踐。對這類理論性和實踐性要求都較高的課程的教學，怎樣才算達到目標了呢？首先需要定義教學目標：掌握本課程的基本原理、完成一個小型的搜索引擎，學生的實踐動手能力自然會有所提高。學生對一門課程的掌握程度，主要體現在學生能否對學到的知識進行深加工，在今后的課程或實際工作中應用，或者能夠將學到的知識點重新組織，形成完備的體系。課程教學就是幫助學生在學習中運用知識，通過學習構建和豐富自身的知識體系，逐步提升自身的能力。原有的教學模式讓學生將知識從書本“復制”到大腦，但對于工程應用中解決實際問題只能起到是十分有限的作用。人只有在有意義的活動中才能激發出興趣，學習也一樣，如果要想達到掌握知識、培養能力的目標，在課程教學中就必須改變原有的教學模式，工程教育提出采用基于成果導向的方式，就可以起到事半功倍的效果。教師如果能夠把根據實際工程或者其中抽取的一部分實例作為案例應用在課堂教學和實驗中，就可以讓學生在成就中成長，激發繼續學生的興趣，案例能夠有效地為已有基礎和新知識的聯結起到紐帶作用。案例是對實際工程問題的模擬，在工程教育過程中，引入案例教學能夠培養學生應用已有知識來分析和解決復雜工程問題，對人才培養質量的提高有重要意義。
3、《搜索引擎原理及應用》教學案例設計
學生要學會解決問題，關鍵是必須改變簡單的知識復制式學習，培養學生在學習和應用中不斷重構自身的知識體系；在這一過程中，教師需要指導學生應用所學知識分析和解決實際問題。因此，作為一門課程，在教學目標和教學內容的設置上不僅要考慮課程的知識結構，更要注重思考知識如何在工程中應用。下面以《搜索引擎原理及應用》課程為例，討論將教學案例貫穿于整個教學中。首先從課程的應用出發，設計該課程的知識體系，如圖2，除了概述以外分為5個模塊：下載系統、分析系統、索引系統、查詢系統和日志分析系統。在每個模塊下將要求掌握的知識點和能力點確定下來，比如分析系統這一模塊，要求學生掌握網頁信息提取、網頁、中文分詞、計算網頁的PageRank值等幾個部分。針對每個部分，根據學生過去已有的基礎，如學過什么、會做什么，結合應用設計案例，明確提出本案例的目標是什么、要求學生完成什么，已有知識點和新知識點是什么，如圖3所示，已有知識包括：種子站點、超鏈接、HTML標簽，其余為新知識。這樣學生在案例完成過程中不知不覺地鞏固舊知識、掌握新知識，達到了能力培養的目標。
4、教學案例設計策略
在實施案例教學過程中，教學案例的設計是非常重要的，主要策略包括：(1)根據應用而不是學科體系設計教學內容：過去主要是基于學科體系來設計課程體系和教學內容，不太注重基礎知識與實際工程項目的聯系，甚至不太注重不同課程之間的關聯度，這種方式學生學完所有知識仍然不會使用。工程教育需要從工程應用的角度設計課程體系和教學內容，這對引導學生主動整合、重構和遷移所學知識起到積極的促進作用。案例教學就是將一個完整的應用所涉及到的知識點融入一個案例中，引導學生綜合應用多方面的知識，分析如何解決工程實踐中的問題，加強學生對工程思維的培養。(2)選擇適合的工程實例：案例教學主要以培養學生解決問題的能力為抓手，而不是獲得固定的基礎知識，在已有案例基礎上進行適度創新。因此，案例的選擇就是至關重要的，選擇的案例要有針對性、啟發性、問題性、真實性。比如選定網頁抓取的案例，實驗本來可以抓取任何一個網頁，但我們可以創設一個問題情境，讓學生有目的地來爬取他更感興趣的網頁，如百度貼吧中有關理工大學的頁面，讓學生關注自身學校發生的大事件。針對不同的教學目標和學生的不同專業可以選取不同的案例，當有多個可選案例時，要進行比較，選擇能夠為學生提供更多思考和創新的問題型案例，引導學生利用所學知識去探究解決問題的最佳方案，從而促進學生分析、判斷、推理和決策能力的不斷提高。(3)案例教學中讓學生理解案例所依賴的工程背景很重要：在進行案例教學時，不是把理論知識和工程實例簡單疊加，而是首先要創設問題情境，讓學生理解問題、分析問題，讓學生從中學到解決問題的方法和手段，在案例中重組知識結構，實現知識遷移，培養學生解決復雜工程問題的能力和創新精神。使用案例教學也不是千篇一律的，具體實施方法可以多樣化。比如可以用一段引人入勝的視頻、音頻或實驗演示，也可以是案例的結果導向、設問等方式來引入案例，盡量使學生理解案例的背景、問題，為分析和解決問題做好充分的準備。(4)案例教學后的分析是不可或缺的一個環節：當學生完成案例后，要進行分析及討論。工程案例是多方平衡的解決方案，如考慮性價比，考慮對社會的影響，沒有最好，只有更好的解決方案，可以充分調到學生去思考，可以發表個人看法，也可以分組陳述綜合分析結果，讓學生學會多方比較，發掘更深層次的解決方案，有效促進學生分析和解決問題的能力的提高。在《搜索引擎原理及應用》課程的網頁案例中，要求學生對不同的K值進行比較，分析選用不同的k值對查找重復度的影響，比較不同網頁方法的差異等。
5、總結
工程教育強調成果導向，一個課程能否采用案例教學，關鍵是看這種方法能否有效促進學生學習能力、學習成績、分析問題和解決問題的能力的提升，教學過程是否符合教學規律，是否達到預期的課程目標。評價一般從多個方面對教學實施的效果進行定性與定量相結合的綜合評價。經過一個學期的教學后，針對知識點的掌握情況、實驗完成情況、對實踐能力的提高、分析問題的能力、學生對搜索引擎知識體系的認識等情況進行了問卷調查，通過問卷和考核相結合的綜合評價，總體上來說，學生的認可度較高，完成情況較好，整體效果好。因此案例教學是工程教育中培養學生解決復雜工程問題的有效手段。
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作者:黃賢英 魏星 孫令翠 單位:重慶理工大學計算機學院 重慶工程學院計算機學院
