【摘要】工程教育的核心是以学生为中心、成果导向和持续改进。在课程教学中要遵循这一原则，最好的教学方法就是案例教学，将课程目标、知识点和能力点融入案例设计中，每个案例要求学生完成一个小作品，教学后对发现的问题进行分析和修正。这种参与度高、实践性强、成果导向的方法对培养学生解决复杂工程问题的能力很有效，能激发学生兴趣，对实现工程教育专业认证的目标起到很好的促进作用。
【关键词】工程教育；能力导向；案例设计；课程改革
1、工程教育的认识
推进工程教育改革、提高工程教育质量、增强工程教育人才培养对产业发展的适应性是当前教育改革的目标。工程教育认证规定了学生的毕业要求，凡是在通过工程教育认证的专业毕业的学生都达到了相应的毕业要求，不规定通过什么方式来达到这一要求。在最新的“毕业要求”中指出，毕业生能够将相关的基础理论知识和专业知识用于解决复杂工程问题，能够采用科学方法对复杂工程问题进行研究。这就明确提出了知识和工程应用能力同等重要，需要我们构建好的课程体系的同时，要明确每门课程在课程体系中的位置，处理好知识点与能力点的关系，对提高人才培养质量具有重要意义。工程教育的核心是以学生为中心、成果导向和持续改进。如何在课程教学中贯穿这些理念是关键。教师按照课程体系实施课程要求，课程体系是根据毕业要求、教学资源、师资队伍确定的，毕业要求是根据专业人才培养目标确定的，人才培养目标是根据社会对人才的需求确定的，需要参照学校自身的特色和优势。因此人才培养的过程是从对人才的能力需求开始，以学生的能力培养为中心，围绕人才培养目标进行反向设计，然后从课程开始正向实施，逐步达成前一步的目标，并在实施过程中持续改进。
2、应用型课程实施案例教学的必要性
对应用型课程，必须坚持理论指导下的实践。对这类理论性和实践性要求都较高的课程的教学，怎样才算达到目标了呢？首先需要定义教学目标：掌握本课程的基本原理、完成一个小型的搜索引擎，学生的实践动手能力自然会有所提高。学生对一门课程的掌握程度，主要体现在学生能否对学到的知识进行深加工，在今后的课程或实际工作中应用，或者能够将学到的知识点重新组织，形成完备的体系。课程教学就是帮助学生在学习中运用知识，通过学习构建和丰富自身的知识体系，逐步提升自身的能力。原有的教学模式让学生将知识从书本“复制”到大脑，但对于工程应用中解决实际问题只能起到是十分有限的作用。人只有在有意义的活动中才能激发出兴趣，学习也一样，如果要想达到掌握知识、培养能力的目标，在课程教学中就必须改变原有的教学模式，工程教育提出采用基于成果导向的方式，就可以起到事半功倍的效果。教师如果能够把根据实际工程或者其中抽取的一部分实例作为案例应用在课堂教学和实验中，就可以让学生在成就中成长，激发继续学生的兴趣，案例能够有效地为已有基础和新知识的联结起到纽带作用。案例是对实际工程问题的模拟，在工程教育过程中，引入案例教学能够培养学生应用已有知识来分析和解决复杂工程问题，对人才培养质量的提高有重要意义。
3、《搜索引擎原理及应用》教学案例设计
学生要学会解决问题，关键是必须改变简单的知识复制式学习，培养学生在学习和应用中不断重构自身的知识体系；在这一过程中，教师需要指导学生应用所学知识分析和解决实际问题。因此，作为一门课程，在教学目标和教学内容的设置上不仅要考虑课程的知识结构，更要注重思考知识如何在工程中应用。下面以《搜索引擎原理及应用》课程为例，讨论将教学案例贯穿于整个教学中。首先从课程的应用出发，设计该课程的知识体系，如图2，除了概述以外分为5个模块：下载系统、分析系统、索引系统、查询系统和日志分析系统。在每个模块下将要求掌握的知识点和能力点确定下来，比如分析系统这一模块，要求学生掌握网页信息提取、网页、中文分词、计算网页的PageRank值等几个部分。针对每个部分，根据学生过去已有的基础，如学过什么、会做什么，结合应用设计案例，明确提出本案例的目标是什么、要求学生完成什么，已有知识点和新知识点是什么，如图3所示，已有知识包括：种子站点、超链接、HTML标签，其余为新知识。这样学生在案例完成过程中不知不觉地巩固旧知识、掌握新知识，达到了能力培养的目标。
4、教学案例设计策略
在实施案例教学过程中，教学案例的设计是非常重要的，主要策略包括：(1)根据应用而不是学科体系设计教学内容：过去主要是基于学科体系来设计课程体系和教学内容，不太注重基础知识与实际工程项目的联系，甚至不太注重不同课程之间的关联度，这种方式学生学完所有知识仍然不会使用。工程教育需要从工程应用的角度设计课程体系和教学内容，这对引导学生主动整合、重构和迁移所学知识起到积极的促进作用。案例教学就是将一个完整的应用所涉及到的知识点融入一个案例中，引导学生综合应用多方面的知识，分析如何解决工程实践中的问题，加强学生对工程思维的培养。(2)选择适合的工程实例：案例教学主要以培养学生解决问题的能力为抓手，而不是获得固定的基础知识，在已有案例基础上进行适度创新。因此，案例的选择就是至关重要的，选择的案例要有针对性、启发性、问题性、真实性。比如选定网页抓取的案例，实验本来可以抓取任何一个网页，但我们可以创设一个问题情境，让学生有目的地来爬取他更感兴趣的网页，如百度贴吧中有关理工大学的页面，让学生关注自身学校发生的大事件。针对不同的教学目标和学生的不同专业可以选取不同的案例，当有多个可选案例时，要进行比较，选择能够为学生提供更多思考和创新的问题型案例，引导学生利用所学知识去探究解决问题的最佳方案，从而促进学生分析、判断、推理和决策能力的不断提高。(3)案例教学中让学生理解案例所依赖的工程背景很重要：在进行案例教学时，不是把理论知识和工程实例简单叠加，而是首先要创设问题情境，让学生理解问题、分析问题，让学生从中学到解决问题的方法和手段，在案例中重组知识结构，实现知识迁移，培养学生解决复杂工程问题的能力和创新精神。使用案例教学也不是千篇一律的，具体实施方法可以多样化。比如可以用一段引人入胜的视频、音频或实验演示，也可以是案例的结果导向、设问等方式来引入案例，尽量使学生理解案例的背景、问题，为分析和解决问题做好充分的准备。(4)案例教学后的分析是不可或缺的一个环节：当学生完成案例后，要进行分析及讨论。工程案例是多方平衡的解决方案，如考虑性价比，考虑对社会的影响，没有最好，只有更好的解决方案，可以充分调到学生去思考，可以发表个人看法，也可以分组陈述综合分析结果，让学生学会多方比较，发掘更深层次的解决方案，有效促进学生分析和解决问题的能力的提高。在《搜索引擎原理及应用》课程的网页案例中，要求学生对不同的K值进行比较，分析选用不同的k值对查找重复度的影响，比较不同网页方法的差异等。
5、总结
工程教育强调成果导向，一个课程能否采用案例教学，关键是看这种方法能否有效促进学生学习能力、学习成绩、分析问题和解决问题的能力的提升，教学过程是否符合教学规律，是否达到预期的课程目标。评价一般从多个方面对教学实施的效果进行定性与定量相结合的综合评价。经过一个学期的教学后，针对知识点的掌握情况、实验完成情况、对实践能力的提高、分析问题的能力、学生对搜索引擎知识体系的认识等情况进行了问卷调查，通过问卷和考核相结合的综合评价，总体上来说，学生的认可度较高，完成情况较好，整体效果好。因此案例教学是工程教育中培养学生解决复杂工程问题的有效手段。
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作者:黄贤英 魏星 孙令翠 单位:重庆理工大学计算机学院 重庆工程学院计算机学院