專業背景課專題式案例設計及應用研究

楊秀霞　張煒麟　張毅

［摘 要］ 針對案例教學模式下，專業背景課教學存在的內容碎片化、程式化、學員參與不足等問題，提出了專題式案例教學的設計目標和建設思路、案例庫建設方案等。結合專業背景應用特色，提出分類別、層次化、規范化的專業基礎課專題教學案例庫建設方案，同時探究了以案例庫教學管理平臺及案例庫實踐平臺為依托的課堂內外結合的案例教學實施方法。通過實施案例教學，加深了學員對專業基礎課程理論的理解和掌握，激發了學員的學習興趣，強化了其實踐及創新能力。

［關鍵詞］ 專業背景課；專題式案例設計；教學實施

［基金項目］ 2020年度山東省專業學位研究生教學案例庫建設項目“線性系統教學案例庫建設”（SDYAL20220）

［作者簡介］ 楊秀霞（1975—），女，山東萊州人，博士，海軍航空大學教授，主要從事導航、制導與控制研究；張煒麟（1995—），女，山東日照人，學士，91206部隊講師，主要從事通信及導航研究；張 毅（1971—），男，山東榮成人，博士，海軍航空大學教授，主要從事航空保障研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2024）07-0137-04［收稿日期］ 2023-03-22

引言

專業背景課是基礎課和專業課之間的橋梁，往往偏重于基礎理論教學，缺乏對學員工程素養的培養和工程能力的訓練。建立專業基礎課程的優秀教學案例庫進行案例式教學，對培養高素質專業化新型人才是非常必要的［1］。綜觀目前案例庫建設及案例教學的研究及應用，專業背景課案例庫建設還存在以下問題。

（一）案例系統性差、連續性弱

在以往教學過程中，教師一般重視講解課程本身的知識點，其中會穿插一些案例來輔助教學，各案例點之間沒有必然的聯系，對前面及后面的知識點一般沒有支撐，只是為了某一個知識點設置的案例，針對具體的情節，缺乏案例的系統性。

（二）案例內容程式化，教學案例與實際工程應用及科研前沿脫節

案例與例子混淆，沒有與真正的工程應用相結合，不能很好地解決工程問題、凝練科學問題；課堂所選案例沒有考慮實際應用，沒有與具體的實踐實驗平臺相結合，也沒有與具體的科研前沿課題相結合，缺乏工程實用價值。

（三）案例只在授課時應用，沒有課后學生探究的平臺和機制

目前在采用案例教學時，學員一般只在課堂上聽講時能接觸到案例，而對于案例的來歷及與案例相關的知識知之甚少。課后案例的實踐和探究沒有相應的機制保障，學員難以從這些案例素材及具體應用中得到鍛煉，也缺乏對案例的升華和遷移能力，這樣對于學員的能力提升非常有限。

本文針對目前專業背景課多模態案例庫存在的問題，基于多年專業背景課本科的“自動控制原理”及碩士研究生的“線性系統”等課程的授課經驗及教改實踐，以培養學員能力為導向，提出了構建具有層次化遞進的案例庫建設思路，各案例采用模塊化設計，并根據具體教學內容給出了專題案例庫的設計，具體構建了整個課程的案例，并進行了課程教學實施，所取得的成果對各高校課程案例庫建設及案例教學改革具有一定的參考價值。

一、專業背景課專題案例設計目標和思路

（一）專業背景課專題案例庫建設目標

以專業化人才培養背景為依托，結合專業背景應用特色，提出分類別、層次化、規范化的專業基礎課專題教學案例庫建設方案。同時，探究案例庫網絡教學平臺及案例庫實踐平臺的建設方法。以課程案例庫為依托，通過實施案例教學，加深學員對專業基礎課程理論的理解和掌握，激發學習興趣，引導其自主思考，強化實踐能力，激活創新潛能，從而有效提升學員的專業化素養及任職能力。

（二）案例庫建設對學員素質能力培養定位

加強學員能力培養是新階段院校教學改革的重要方向。為此，案例庫建設要以專業化人才培養為目標，建立具有較強專業針對性的、能適應差異化教學的專業背景課多模態案例庫，通過案例設置，將專業基礎知識與專業課相關內容縱向融合在一起，充分激發學員的學習興趣，實現學員從專業背景課到專業課的平穩過渡和無縫銜接［2］。

（三）專業背景課專題案例庫建設思路

專業背景課多模態案例庫建設總體設計思路：注重層次化、模塊化及開放式建設，注重基礎知識與學科方向的結合、理論知識與工程應用技術的結合，通過多模態建設和應用提升課程授課效果，真正實現教學相長。

專業背景課兼備理論性和實踐性，以“自動控制原理”和“線性系統”課程為例，在控制工程大平臺下，注重對學員基礎理論、基本技能的訓練。案例教學法注重的是學員分析問題、解決問題的能力，而不是純粹的理論知識，為其后期走向社會打下應用基礎，避免出現工作后“掛起來”和“靠邊站”的現象。創造性不是能夠從書本中直接學到的，也不是單憑實踐得到的，而是要在了解了基本問題以后，厘清思路，將書本知識與實踐相結合，以解決實際問題為目標，重點培養學生解決實際復雜問題的能力。

二、專業背景課多模態案例庫建設的內容和重點

（一）體現模塊化和系統性的全程分類案例庫建設

改變傳統“章—節”的邏輯教學法，以專題任務設置為牽引優化教學內容，編制知識點級和知識單元級案例。知識點級案例針對各種重點和難點知識，設計具有專業特色的知識點應用案例，便于對知識點的理解及對前沿控制動態的把握；知識單元級案例則是針對各專題的案例設計，在每個單元模塊講授過程中，拋出專題案例，體現模塊化和系統化設計思想。

結合專業背景，設計相關案例貫穿課程。對每個專題內容進行“問題導引式”講授，提煉各專題的核心原理精心講解，編制相應的知識點級和知識單元級案例。專題案例采用“一例到底”的方式，設計層次化遞進案例，采用一個實例貫穿課程始終的方式，可以讓學員逐步深入，在完整的實例中學習各個專題知識的工程應用方法，從而實現教學內容的銜接和統一。將大的案例拆解分散在各個專題教學中，也可以避免復雜系統學習困難的問題。

目前，“自動控制原理”課程緊貼專業需求，設置了飛行器控制系統設計專題案例貫穿課程，按三個專題案例對應三大理論的模式，對應經典、數字、現代控制理論三大模塊，設置三個專題案例：三通道解耦線性模型的飛行器模擬式控制專題、基于三通道解耦線性導彈模型的數字式飛行器控制專題、基于三通道多變量模型的飛行器控制專題。

針對“線性系統”課程教學內容，根據知識體系，編制了初步的全程分類案例：知識點級和知識單元級案例。對一些重點和難點設置了知識點級案例，知識單元級案例即專題案例，以飛行器控制系統設計為主線，設計了包括系統狀態空間描述、系統性能分析、狀態反饋設計、狀態觀測器設計及基于觀測器的系統控制、無靜差跟蹤控制器設計、二次型最優控制器的設計等案例。

（二）按照層次化方案設計案例

根據遞進原則，按照理論與實踐的結合程度，將教學案例分為基本理論案例、應用拓展案例和科研探索案例。

基本理論案例是與課本的基本理論相關聯、比較基礎的案例。例如，關聯“線性系統穩定性分析”的“無人機目標跟蹤控制穩定性”“飛行器姿態控制穩定性分析”等案例，學員可以從這些案例中很快掌握所學知識點的含義，并進行深入理解。

應用拓展案例是在基本理論案例的基礎上，將知識點進行工程應用而得到的案例。例如，在“無人機目標跟蹤控制穩定性”“飛行器姿態控制穩定性分析”等案例基礎上，還關聯了系統運動分析的“無人機目標跟蹤穩定性控制器設計”“飛行器姿態控制穩定性設計”等案例，有助于學生深入理解所學知識的內涵和體系。

科研探索案例是與前沿科研領域相關的、由具體課程內容拓展而形成的案例。例如，“無人機目標跟蹤有限時間控制器設計”在“無人機目標跟蹤穩定性控制器設計”案例基礎上，還關聯了“有限時間控制”等不同章節知識點，以及系統設計等課外知識的案例。

（三）以案例素材建設為重點，實現模塊化、層次化案例收集和整理

建設案例庫的目的是用于輔助教學。因此，案例庫的主體內容和思想應來源于教學內容，且能包含整個課程體系，尤其是重要的知識點［3］。各案例所涉及的知識點要能系統反映課程的主體內容。根據全程分類案例庫建設要求，案例庫中的案例分為專題案例和知識點案例。知識點案例內容具有針對性，突出不同的知識重點；專題型案例注重各部分知識的融會貫通，一個案例往往要涉及多個章節的知識，能達到拓寬學員知識面、提高綜合應用知識能力等目標。此外，每個教學案例還應充分結合多媒體、虛擬仿真等現代化技術手段，拓寬專業知識和技能。

對各案例采用分類的方式，按照基本理論案例、應用拓展案例和科研探索案例，分別進行收集整理，形成層次分明的各案例群，如“無人機目標跟蹤案例群”“飛行器姿態控制案例群”等，按照遞進的方式，逐步加深學員的理解和掌握度。

（四）規范化、多模態的動態更新案例庫建設

1.典型規范化案例設計及主要內容。每個案例按照編寫規范，根據教學計劃編寫，結合教學目的和用途、課程理論知識，給出工程背景、相關附件、問題提出、解決方案、關鍵技術等內容，使其具有較高的完整性，從而明確各案例的教學目的、關聯知識點、學員應達到的能力和培養的素質等。

2.多模態案例資源建設。案例的展現必須具有多模態。首先，通過文獻資料查閱、工程實踐獲取等獲得資料，然后進行加工處理，采用文字、視頻、動畫等多模態展示出來，針對“自動控制原理”及“線性系統”課程，必須注重控制理論，尤其是現代先進控制理論的展示，將枯燥的理論生動地展現。

3.專業背景課教學案例的動態更新機制。案例資源不能一成不變，其是需要根據新的理論和實踐的發展，如新的科研項目進展、學員參加競賽情況或工程實踐中的新的經驗做法等進行更新補充。

三、專業背景課多模態案例的具體教學應用

案例庫建設的目的是更好地服務于教學，因此教學實施是較為關鍵的環節。在“自動控制原理”及“線性系統”等課程的案例教學實施過程中，主要開展了教案及課程教學計劃的“以一適多”編寫，案例實施進行了讓學員進行案例的選題、對案例進行探究實踐及對案例探究結果進行評價的三階段實施方法研究，采用實踐實驗與具體理論相結合、計算機輔助設計與理論計算相結合、課堂講授與課后探究相結合的方式，運用多種評價手段，如文獻查找匯報、案例探究分析、探究結果匯報等，多舉措提高學員的學習積極性，增加學員的參與度，并將其與工程實踐具體相結合，努力創造實驗實踐條件，讓學員掌握系統的分析和設計方法。

（一）專業背景課多模態課程教學計劃及教案更新

教員針對不同專業及不同層次的學員，可靈活選用案例，如針對無人機專業、電氣自動化專業等不同專業的學員，可在不改變主體內容的基礎上，將應用對象進行更改，使教案更具有針對性，同時結合學員的反饋情況，增減相應的案例及改變案例的難易程度。

（二）突出“學為主體”的案例教學選題

根據學員的興趣和擅長，采用自由組合和適當調整的方式組建學習小組，此階段需針對各組學員的基礎和特點以及專業需要，選取比較合適的案例進行學習和探究，這是比較關鍵的一步，只有結合學員的興趣，才能保證整個案例實施過程的順利及案例實施的效果。

（三）將課上與課下相結合的實施過程

授課過程中，教員可以先結合多媒體和案例資料給出案例教學的目標和具體系統應用，然后采用計算機輔助設計、虛擬仿真平臺、實驗演示等手段進行應用展示，最后讓學員進行深入探究。

1.學員課前閱讀分析案例。教員將圍繞教學重點和難點精心選擇的案例及思考問題提前放到網絡教學平臺上，以便讓學員對案例有一個全面的了解，并根據教員提供的案例思考問題進行閱讀，分析案例的具體內容。

2.課堂上呈現案例。以案例庫虛擬仿真平臺及教學管理平臺為依托，教員在課堂上呈現多模態案例，使學員對案例有直觀的理解，形成初步印象，進而激發學生去思考。同時教員給出案例需探究的問題，激發學員的好奇心，調動其參與思考問題的熱情，提高學員分析問題的能力。

3.課后個性化案例探究。針對須要解決的關鍵問題進行知識點講解，并拋出須深入探究的問題，課后要求學員分組進行仿真實驗，在研討課中針對仿真實驗過程及結果進行課堂匯報，然后大家展開討論，可以提出疑問，最后提交案例實踐報告。在此過程中，教員只扮演導演的角色，學員是主角，教員引導學員思考、組織課堂討論，并進行歸納總結，而學員集思廣益，可充分發表自己的觀點和看法。

4.案例探究匯報討論環節。案例的匯報討論是案例教學中最重要的過程和環節，簡單而言就是圍繞案例進行匯報、探討、辯論、交換意見和評論，探討尋巧，議論得失。討論意在對案例本身的理解和認識，進而對案例的意義價值進行思考和分析，從而為案例活動的總結評價做準備。

（四）案例教學成效的評價

對案例教學進行評價，是案例教學法的重要環節，這對于學員和教員都是非常有利的。對于教員來說，通過復盤整個案例教學的全過程，包括全課程、各知識點案例素材的選取、整理、加工，案例選取是否合理，學員參與積極性是否高漲，案例教學達到的教學效果等，思考案例庫教學各環節的作用及對后續教學的指導意義；學員通過對案例的總結，可思考案例學習的方法是否恰當，與所學知識點聯系是否密切，促進其深入思考，形成完整的知識體系。

評價形式包括日常表現、讀書報告、文獻綜述、案例結束報告、創新性問題討論及解答等，這樣可以給學員提供多次在融會貫通的基礎上質疑、探索和表達的機會，促進學習的自我反饋，鼓勵學員進行富有個性和創造性的解答，并以創新性作為衡量答題質量的重要指標，培養學員的創造性思維和創新能力。

參考文獻

［1］孫軍偉，黃春.建設研究生課程案例庫，保障高水平應用型人才培養［J］.中國電力教育，2016（1）：78-81.

［2］陶海軍，張國澎，鄭征，等.專業學位研究生課程教學案例庫建設探討［J］.教育教學論壇，2020（18）：324-325.

［3］孫凱，張芳芳，馬鳳英.基于項目驅動的《系統仿真》課程教學案例設計與實踐［J］.高教學刊，2019（21）：101-103.

Thematic Case Design and Application Research for Professional Background Courses

YANG Xiu-xia1， ZHANG Wei-lin2， ZHANG Yi1

（1. Naval Aviation University， Yantai， Shandong 264001， China; 2. 91206 Army， Qingdao，

Shandong 266109， China）

Abstract： In view of the problems of fragmentation， stylization and insufficient participation of students in the teaching of professional background courses under the case method mode， the design goals and construction ideas of thematic case method are put forward， and the construction scheme of case library is also given. Combining with the application characteristics of professional background， the classified， hierarchical and standardized construction scheme of thematic teaching case library of professional basic courses are put forward. At the same time， the implementation method of case teaching is explored based on the case base teaching management platform and the case base practice platform. The implementation of case method has deepened the students understanding and mastery of the theory of professional basic courses， stimulated their learning interest， and strengthened their practical and innovative abilities.

Key words： professional background course; thematic case design; teaching implementation