基于認(rèn)知行為的教學(xué)案例組織與實施

1、 基于認(rèn)知行為的教學(xué)案例組織與實施 楊靜 李言 張文英Summary：案例式教學(xué)在培養(yǎng)高素質(zhì)工科人才的教育中具有獨特的效果，教學(xué)過程也是一個認(rèn)知過程，文章以機械工程測試技術(shù)的教學(xué)為例，從認(rèn)知規(guī)律的角度分析了知識傳授、構(gòu)建以及傳承三個教學(xué)環(huán)節(jié)中，案例的組織以及實施策略，有利于提高案例式教學(xué)的質(zhì)量與效果。Key：認(rèn)知規(guī)律;案例式教學(xué);案例組織;案例實施：G642.3 文獻標(biāo)志碼：A ：1674-9324（2019）50-0203-02機械工程測試技術(shù)是機械工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它是建立在傳感技術(shù)、計算機技術(shù)、工程數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)之上的一門綜合性技術(shù)課程。機械工程測試技術(shù)的課程內(nèi)容抽象、難度大，

2、教學(xué)中需要突出工程應(yīng)用，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高教學(xué)效果。案例式教學(xué)在培養(yǎng)應(yīng)用型與創(chuàng)新型人才方面有獨特功能和效果1，文獻2給出了案例式教學(xué)中案例選擇要求以及教學(xué)中的注意事項。但現(xiàn)有的文獻忽略了教學(xué)中案例的組織與實施。教學(xué)過程是一個特殊的認(rèn)識過程3，學(xué)生通過教學(xué)獲取人類長期積累起來的科學(xué)文化知識，進而在教師引導(dǎo)下進行知識的構(gòu)建，最后，利用認(rèn)知的恒常性，把握事物的本質(zhì)特征，實現(xiàn)知識的傳承。本文以機械工程測試技術(shù)為例，從認(rèn)知規(guī)律以及認(rèn)知心理出發(fā)，圍繞知識傳授、構(gòu)建以及傳承三個教學(xué)階段，分析案例式教學(xué)中案例選擇、組織以及實施的策略，希望能提高案例式教學(xué)的教學(xué)效果。一、案例刺激信息接受認(rèn)知過程是對信

3、息進行加工處理的過程，外界信息是決定認(rèn)知的重要因素。教學(xué)就是一種間接信息的傳授，教師通過語言、文字、符號等媒介向?qū)W生傳遞信息。學(xué)生接收的信息有各種直接信息以及間接信息，在此基礎(chǔ)上，學(xué)生有選擇性地將信息進行存儲。因此，案例式教學(xué)中案例選擇的重點是使學(xué)生在眾多信息中接受教師傳遞的間接信息。1.類比案例。人類接收信息刺激具有對比現(xiàn)象，即信息在不同的背景下對人的刺激程度是不同的。因此，在教學(xué)過程中可以通過類比案例傳授信息。機械工程測試技術(shù)中，最重要的一個知識點是信號的頻譜描述，由于信號是看不見的，學(xué)生會感覺抽象，不好理解?？梢酝ㄟ^一個類比案例“水的描述”來引入信號頻譜。水可以描述為由H2O分子組成，水

4、的形態(tài)可描述為無色、無味的液體等，表達的都是水。相類比，信號的時域是描述信號隨時間的變化，而信號頻域則描述信號頻率結(jié)構(gòu)，這是從兩個不同角度來看信號。2.興趣案例。人類感知信息受主觀心理因素的影響，人們往往會把不感興趣的事物排除到認(rèn)知的背景上去，而集中注意力于感興趣的事物。因此，興趣的案例往往會成為學(xué)生知覺的對象與注意的中心。機械工程測試課程中，引入倒車?yán)走_的實例來講解超聲波傳感器。利用生活中的案例可以提高學(xué)生的興趣。3.案例實施應(yīng)避免感知適應(yīng)。當(dāng)一種強度不變的刺激持續(xù)作用于感覺器時，傳入神經(jīng)纖維的沖動頻率逐漸下降，引起的感覺逐漸減弱或消失，稱為感知的適應(yīng)性。在教學(xué)過程中，教師應(yīng)該采用靈活多樣的

5、案例實施策略，避免由于感知適應(yīng)性導(dǎo)致案例的刺激作用減弱。在案例式教學(xué)中可以采用的方法有分析式教學(xué)與辯論式教學(xué)。分析式案例教學(xué)，是教師直接對案例的知識點進行講解;辯論式案例教學(xué)則是教師提出案例后，學(xué)生針對同一案例進行討論和分析，最后教師對學(xué)生的討論進行評價。二、案例引導(dǎo)知識構(gòu)建教學(xué)過程中，教師首先傳遞知識信息，在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建自己知識體系，包括對新舊知識加以比較、歸類，使新知識融入舊知識之中，使之具體化和系統(tǒng)化，從而深刻地理解并牢固地掌握新知識，這個過程稱為知識構(gòu)建，在此過程，案例的組織與實施應(yīng)該注意以下幾點。1.案例的選擇應(yīng)該具有綜合性，能夠融合多個知識點，輔助學(xué)生進行知識構(gòu)建。2.案

6、例的實施采用引導(dǎo)式教學(xué)，如下圖，在引入案例基礎(chǔ)上，利用方法論中的辯證思維、抓主要矛盾以及逆向思維等方法引導(dǎo)學(xué)生分析問題，最后，歸納、總結(jié)。以機械工程測試技術(shù)課程中的系統(tǒng)動態(tài)特性分析為例，在講完信號頻譜之后，接下來講解系統(tǒng)的頻率響應(yīng)，可以引入以下的案例與組織方式來實施教學(xué)。綜合性案例1與實施：人騎自行車經(jīng)過同一段凹凸不平的道路，騎車速度不同，人感受的振動不同，為什么？首先，引導(dǎo)學(xué)生抓住這個案例的關(guān)鍵問題，是一個輸入與輸出響應(yīng)問題，路面凹凸不平是輸入信號，人的振動是輸出信號。這個案例包含測試技術(shù)課程的兩個重要的知識點。（1）信號傅里葉變換的性質(zhì)：時間尺度改變對信號頻譜的影響;同一段路面，車速不同，

7、即時間尺度不同;（2）裝置的頻率響應(yīng)特性：系統(tǒng)對不同頻率信號的響應(yīng)。這個案例將信號與裝置作為一個完整的體系進行講解。綜合性案例2與實施：凸輪的輪廓尺寸檢測。該案例涉及多種位移傳感器的選擇問題。首先，抓住案例的問題關(guān)鍵：是一個位移測量問題。在機械工程測試技術(shù)課程中，講了變極距的電容式傳感器、電渦流傳感器以及差動變壓器式位移傳感器都可用于位移測量，綜合該案例的特點：凸輪采用磨削加工，精度為微米級，要求采用高精度傳感器;磨削加工誤差小，可以采用小量程的傳感器;根據(jù)檢測方案，對檢測的快速性沒有要求。同時，考慮凸輪加工表面的油污影響，以及成本問題，本案例可以選擇差動變壓器式傳感器，精度高和可靠性好，成本

8、相對低，盡管為接觸式測量，但在本案例要求中非在線低速測量可以滿足要求。三、案例實現(xiàn)知識傳承“知識傳承”是由教師負(fù)責(zé)場景設(shè)計，學(xué)生通過類比分析問題，將已學(xué)知識應(yīng)用到相似場景，是一個由此及彼的知識應(yīng)用過程，也是教學(xué)的目的。這個過程中，采用課后分組討論與課中分享、評價相結(jié)合的教學(xué)策略。將學(xué)生分組，教師給每組學(xué)生分配不同的案例，課后學(xué)生針對問題進行分析，并通過PPT的形式給出解決問題的方案;課中由小組代表進行方案分享講解，最后由教師以及其他學(xué)生進行點評。PPT分享可以鍛煉學(xué)生的總結(jié)、歸納以及表達能力，組間學(xué)生的評價可以引導(dǎo)學(xué)生采用逆向思維進行辯論。根據(jù)心理學(xué)的格式塔理論（Gestalt theory）

9、，教師在進行課后案例設(shè)計時，應(yīng)該盡量考慮與課堂案例的相似性、閉合性以及連續(xù)性，測試技術(shù)中，在講解完傳感器一章后，要求學(xué)生按課堂中“凸輪檢測案例”分析以下綜合案例：（1）數(shù)控機床刀具進給位移的檢測;（2）以塔式起重機為例分析起重機械起重量檢測方法。上述案例都具有一定的綜合性，與課堂案例具有相似性，學(xué)生可以延續(xù)課堂傳授的方法來分析問題，實現(xiàn)傳承。四、總結(jié)外在信息是決定認(rèn)知的第一要素，案例的選擇要能刺激學(xué)生對信息的接收，案例實施中可以采取辯論式或討論式多種教學(xué)策略，避免感知的適應(yīng)性;信息處理是決定認(rèn)知的第二要素，在教學(xué)中即為知識構(gòu)建過程。通過綜合性案例的分析，采用辯證思維以及逆向思維等方法引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識體系;知識傳承是教學(xué)的目的，案例設(shè)計應(yīng)該考慮相似性、封閉性與連續(xù)性。本文以機械工程測試技術(shù)課程為例，從認(rèn)知規(guī)律角度分析了教學(xué)三個階段中，案例式教學(xué)的組織與實施策略，有利于提高測試技術(shù)案例式教學(xué)的教學(xué)效果與質(zhì)量。Reference：1儲誠富，董滿生，查甫生.案例式教學(xué)