案例教学法在“发酵工厂设计”课程教学的实践

【关键词】发酵工厂设计；案例教学；实践；课程

【基金项目】本文系2016年度南阳理工学院本科专业核心课程改革专项研究项目（编号：HXKC2016115）的阶段性研究成果。

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2017）26-0023-02

案例教学法源于古希腊哲学家苏格拉底创立的对话法，是以案例为基础，在教师的指导下，启发学生独立思考，以案例预设的问题为主题进行理解、分析、研究，提出解决问题的方案和策略，实现教学目标的启发式教学方法。目前，案例教学法已广泛应用于法学、医学、材料等多个学科领域的课程教学中，与传统教学方法相比，该方法能够使学生成为教学活动的主体，学生通过自主学习、合作学习、研究性学习,提高分析和解决问题能力、实践能力和创新能力。

“发酵工厂设计”是南阳理工学院生物与化学工程学院生物工程专业（本科）的专业核心课程，典型特点是综合性和实践性，教学任务是在学生扎实掌握基础理论、工程技能及专业知识的基础上，培养学生具备工厂工艺设计的能力，结合后续的毕业实习和毕业设计等实践教学环节，完成工程师的综合性基本技能的训练。课程内容安排是以设计新建发酵工厂为主线，主要讲授基本建设程序、厂址选择、工厂总平面设计、工艺流程设计、工艺衡算、设备设计与选型、车间布置设计等7个方面内容，其中工艺流程设计、工艺衡算、设备设计与选型、车间布置设计是重难点知识。笔者在多年的教学过程中发现问题：①学生已具备了生物工程专业尤其是发酵工程专业方向的理论知识，但创新意识和创新能力薄弱，习惯于设计已大量生产的、工艺成熟的大宗发酵产品的生产工厂，较少采用新工艺、新设备和新技术。②“发酵工厂设计”的课程内容比较简单、枯燥和刻板，主要介绍设计规范、标准、基本方法和步骤等，但学生难以掌握，实践能力更是不足，表现出“眼高手低”的特点。针对这些问题，笔者在“发酵工厂设计”课程教学中采用案例教学法，取得了良好教学效果。

一、课前精选案例

我国是发酵强国，传统发酵工业生产有机酸、氨基酸、酶制剂和多元醇等多种产品。因此，“发酵工厂设计”课程的案例资源十分丰富，教师筛选的案例需要具有以下特点：①目标性。根据教学大纲规定的教学目标和要求，选择教学案例，学生在对案例中问题进行分析和解决的过程中获取知识，完成教学任务，达到教学目标。②实践性和综合性。教师筛选的案例是源于实际生产，通过案例引导学生重视和解决实际生产问题，注重提高学生的分析和解决问题能力和实践能力，缩短理论与实践之间的距离。③启发性。教师筛选的案例源于实际生产，又要高于实际情况。通过对实际生产的案例进行预设问题，启发学生的创新思维，有效调动其积极性和主动性，培养学生的创新能力。

笔者所在院校地处河南省南阳市，建有河南天冠企业集团有限公司。公司是国家燃料乙醇定点生产企业，拥有国内最大的年产80万吨燃料乙醇生产能力，国际上最大的日产50万m3生物天然气工程，是我校生物工程专业的校外实习基地。因此，根据课程内容和教学安排，筛选的案例都源于学生熟知的实际生产，题目有年产10万吨燃料乙醇的物料衡算、年产10万吨燃料乙醇的蒸煮糖化车间设计、年产20万吨燃料乙醇的发酵车间设计、年产10万m3生物天然气工程的工艺设计等。在这些案例的基础上，预设的问题有小麦秸秆为原料生产纤维素乙醇，酒精—沼气双发酵偶联工艺设计等等，可以进一步启发学生的创新思维，提高创新能力。

二、课堂实施案例教学

课堂实施案例教学的基本步骤：导入案例→呈现案例→讨论案例→总结案例。

1. 导入案例

教师首先介绍本次课程与已学知识的关联，教学目标和要求，下一阶段的教学活动安排。然后导入案例，使学生集中注意力，对案例产生兴趣。另外，案例教学的一个重要特征是它以问题为核心的研究性学习模式，许多问题被预设在案例中，建立问题情境，可以有效提高学生的积极性和主动性。例如在介绍工艺流程图的教学内容中，导入的案例是10万吨燃料乙醇的蒸煮糖化车间设计，首先介绍蒸煮糖化车间的工艺流程，然后要求学生学习物料平衡图、物料流程图和带控制点工艺流程图三种不同图样，预设的问题是这些图样的异同点。

2. 呈现案例

根据案例形式和教学目标，呈现案例的方法多样。①讲授法。教师通过讲授法，帮助学生学习和掌握案例的相关信息和知识，引导学生对案例进行理解、分析和思考。②多媒体教学法。多媒体教学是用文字、视频、动画等信息载体通过计算机处理和控制来表达信息，集成性高、表现力强和信息量大。通过多媒体教学呈现案例，具有生动性和直观性，有效地帮助学生理解知识，强烈的视觉冲击力可以引起学生的兴趣。③自主学习法。案例可以在课前发给学生，让他们通过自主学习的方式在课前对案例进行预先学习和思考分析。学生会根据自己的学习兴趣和动机，采用不同学习方法、过程和形式，积极主动地决定自己的学习内容，是对课堂教学的一种重要补充。需要注意的是，教师采用多样化的案例呈现方法可以有效调动学生的积极性和主动性，激发学生的学习兴趣。“发酵工厂设计”课程的教学中，案例通常采用多媒体教学法和自主学习法相结合的方法来呈现，教学效果较好。

3. 讨论案例

案例在已建立的问题情境基础上展开讨论，讨论过程一般包括开始讨论、对问题的探讨、设计并选择解决问题的方案、讨论实施策略4个部分，其中寻求解决问题方案和实施策略是讨论重点。在讨论案例的过程中，许多不同甚至对立的意见会被提出、讨论甚至互相否定和争论，教师需要对可能遇到的问题进行充分的预测和准备，保证讨论顺利进行，是对教师教学能力的最大考验，一般需要注意以下几点：①一个新的讨论往往始于一个沉默甚至沉闷的气氛，在讨论的开始，学生往往不会轻易发言，需要理清思路和组织语言，所以沉默是学生的一种正常反应。②教师主动创造一个民主、宽松的讨论氛围，要做到不偏不倚，热情倾听和积极维护不同的意见，不要轻易讲解或打断学生发言，让学生能够完整地表达自己的想法。③教师需要正确把握讨论方向、时间和步骤，讨论时需要围绕着案例的问题进行，不要陷入无休止且毫无意义的辩论中。

4. 总结案例

总结案例是对学生的讨论方式、过程和结果进行总结和提升，通常由教师完成，包括三个主要部分：①肯定学生积极参与讨论以及讨论的优秀表现，激励同学在讨论中踊跃发言，准确表述自己的独特见解。②合理评述学生在分析案例、寻求解决问题的方案和策略过程中暴露的缺点，如语言表达能力较差、思维逻辑能力缺乏、技术创新能力不足等，使学生能够正确对待缺点，从案例教学中得到启发，提升自身素质和能力。③教师对案例进行详细分析，总结和评价学生提出的问题解决方案和策略，对方案和策略进行再次调整和完善，提高学生分析和解决问题的能力，进一步延伸和拓展案例，激发学生的创新思维。

三、评价案例教学效果

“发酵工厂设计”课程内容相对简单，突出实践性和综合性，采用传统教学方法的教学效果较差，表现在教学内容刻板、枯燥，课堂氛围不活跃，在后续的生产实习、毕业设计等实践教学环节中应用该课程的知识时，学生表现出分析和解决问题的能力、实践能力和创新能力不足。案例教学法相比较于传统教学法，课堂氛围活跃，学生的主动性和积极性显著提高，教学内容源于实际生产，又高于实际情况，更加生动和形象，启发学生积极思考，学生的学习兴趣浓厚，达到了提高分析和解决问题能力、实践能力和创新能力的目的。

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