材料与化工专业学位研究生案例库建设及应用

［摘 要］ 在材料与化工专业学位研究生教学中，利用案例库进行教学不仅可以提高学生解决实际问题的能力，还能增强课堂教学的互动性，促进教学内容的拓展，从而提高教学质量。以高等院校材料与化工专业为例，根据该专业的特点，介绍了案例库建设的具体实施方案，重点讨论了案例库建设的总体框架和建设步骤。为深化我国高校专业学位研究生教学模式改革和创新，明确案例教学在专业学位研究生教学中的地位和作用提供具体的理论依据。

［关键词］ 研究生教育；案例库；教学设计；教学改革

［基金项目］ 2021年度河南省教育厅高等教育教学改革研究与实践项目“产教融合视域下地方高校工商管理类专业创新型人才培养模式改革与实践”（2021SJGLX118）；2023年度河南理工大学研究生教育教学改革项目“新工科背景下材料类研究生课程教学模式改革与实践”（2023YJ07）；2022年度中国煤炭行业教育研究课题“‘热处理工艺学’线上线下混合式教学模式的研究”（2021MXJG215）

［作者简介］ 王 迪（1989—），女，河南焦作人，博士，河南理工大学工商管理学院能源经济研究中心副教授，主要从事供应链管理研究；徐志超（1989—），男，河南洛阳人，博士，河南理工大学材料科学与工程学院副教授（通信作者），主要从事稀土镁合金的凝固与变形方面研究。

［中图分类号］ G642.3 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2025）01-0153-04 ［收稿日期］ 2023-10-07

在当今快速发展的社会背景下，全日制专业学位研究生的培养亟须与学术学位研究生有所区分，以更好地满足产业和市场的需求。全日制专业学位研究生培养除了传授系统、全面的专业理论知识，更应紧密结合工业生产实践，深入介绍涉及的新材料、前沿装备、创新技术以及先进工艺。专业学位研究生的学习不应局限于传统的课堂和教科书，须培养学生自主思考和积极探索的习惯，使其能够在实践中不断积累经验，逐渐形成自己独特的专业见解，为未来的职业发展打下坚实基础［1］。

随着社会的迅速变革和经济建设的不断进步，一个需要直接面对的问题就是如何培养高层次应用型人才。为了更好地迎合这一挑战，教育部明确要求各培养单位创新教学方法，尤其是强化案例教学的应用。2015年，教育部进一步明确表示，培养单位应充分重视案例编写，并积极开展案例教学。这种方法不仅能够提供真实的实践背景，有助于学生更好地理解理论知识在实际问题中的应用，还能够培养学生分析问题和解决问题的能力，加强团队协作能力和创新思维的培养［2］。

虽然教学案例在研究生的教学过程当中已经得到了应用，但往往被理解为简单地举例子，导致教学案例的开发被错误地视为对与教学内容相关的事例进行简要描述。出现这种情况可能是因为在课堂教学过程中，当解释到一个知识点的时候，教师往往会结合自身的科研工作情况即兴引用案例，这些案例没有经过精心的教学设计，前期也没有进行充分的调研。因此，教学案例的适用性以及真实性都会受到质疑，尤其是在对案例的教学使用上，与知识的结合点以及学生的参与方面也会面临问题。正如有学者指出［3］，一个最适合的案例，最重要的环节是案例教学过程合理的教学设计。因此，本研究通过深入分析材料与化工专业教学目标，采取恰当的教学设计，制订科学的案例库实施方案，优化案例教学的教学效果，以期提高材料与化工专业学位研究生实际应用能力和自主学习能力。

一、案例库建设原则

（一）以教学目标为根本

在教学案例的选择方面，需要特别强调案例的代表性和相关性。代表性意味着所选取的案例应该能够充分反映出特定领域或学科的典型问题或情境。这有助于学生更好地理解并掌握该领域的核心概念和实际应用。同时，案例必须与教学内容的理论知识和学习目标相一致，以确保案例能够有效地支持教学目标的达成。通过对案例的深入分析和深度讨论，教师可以帮助学生建立问题意识，激发他们的好奇心和主动性。通过案例引导，学生更容易将抽象的理论知识与实际情境相联系，从而更好地理解和记忆所学的内容，学生不仅仅是被动地了解概念和理论，更能够将其运用到实际情境中，解决现实问题。这种紧密结合有助于培养学生的实际应用能力，使他们更好地为未来的职业和工作做好准备。

（二）典型、新颖与前瞻性相结合

在研究生案例库建设中，一个重要的原则就是选取案例应具有典型性，一方面要能突出材料与化工领域的专业知识以及研究热点，另一方面要涉及在该领域的发展过程中具有突破意义、发挥重大作用的经典研究成果。这些案例应该从多个角度全方位呈现，包括问题的发现、问题的分析和问题的解决。与此同时，案例的选择应当注重新颖性和前瞻性。在材料与化工领域，新材料的开发和问题解决的方法和实验手段都在不断演进。因此，教师在挑选案例时应该不断更新案例库，及时淘汰过时的案例，确保案例库中的内容与专业领域新的研究成果和规范变化保持一致。通过选择具有代表性、新颖性和前瞻性的案例，激发学生的学习兴趣，培养他们的批判性思维和创新能力，为他们未来的职业和研究打下坚实的基础。

（三）综合性与专业性相结合

选择的案例不仅应涉及材料、化工等与本专业相关的研究领域。还应突出展现本校材料与化工专业的特色研究方向。这些特色方向包括但不限于道路交通、建筑材料、分子材料、金属材料等，这些领域涵盖多个专业领域。因此，相应案例具有综合性和专业性相结合的特点。选择这样的工程案例可以为学生提供更加多元化的学习体验，锻炼他们综合运用所学知识的能力，突出对其专业能力的培养。例如，在道路交通领域的案例中，学生可能需要考虑材料的耐久性、交通流量、道路设计等多个因素，从而综合分析和解决实际问题。这样的案例不仅能够展示学校材料与化工专业的特色，还能够为学生提供有挑战性的学习机会，培养他们的综合思维和实际问题解决能力，为他们未来的职业发展奠定坚实的基础。因此，在案例库的建设中，应充分考虑专业特点和综合性培养的需求，确保案例的选择能够最大限度地促进学生的专业和职业发展。

二、案例库建设实施方案

（一）总体框架

材料与化工专业作为材料工程和化学工程学科的交叉领域，要求研究生具备坚实的理论基础和宽广的知识面。学生需要在材料科学、化学工程以及相关领域具备深厚的知识储备，以便更好地理解和解决跨学科问题。此外，学生还需要具备解决实际问题的能力，以便将所学知识应用于工程实践，为材料工程和化学工程领域的发展贡献力量。案例库建设主要分为三大模块。第一个模块是基本理论和创新能力培养，在这个模块中着重培养学生的基础知识，培养学生解决问题的能力，提升学生在基础知识上进行创新的能力。第二模块包括材料研究制备典型案例，这些案例涵盖材料的合成、加工和性能测试等方面，帮助学生了解实验室工作和研究方法。第三模块涉及材料的失效分析和质量控制方法，培养学生在工程项目中识别问题、分析原因和提出解决方案的能力。整个案例库建设要以材料与化工专业内容为主线，在以上三个模块的基础之上，强调综合性、创新性、实用性和趣味性。

1.基本理论和创新能力培养。此部分案例主要作用是介绍课程背景以及实际应用前景，阐述基本概念和相关原理，如通过对案例“大自然的鬼斧神工在材料研究领域的应用”“深地环境下耐磨材料的研发与应用”“大数据模式下材料基因工程的信息挖掘与重构”等的讲解，引导学生理解材料研发、制备、服役、失效的内涵、方法等。学生在具体真实的工程实例中，巩固所学基本理论，通过案例启发教育，理论知识得到进一步提高和升华，既能在案例中得到灵感的启发，也能强化文化认同能力。同时，在案例中注重三融合，即科教融合、产教融合、学科交叉融合，提升学生创新能力及创新成果转化的有效性。在培养研究生创新能力的过程中，不仅要重视理论知识和思维训练，更需要通过创新实践来提升文化认同能力、知识获取能力、资源利用能力。

2.材料研发制备典型案例。材料的研发与制备在研究生创新能力培养过程中是必不可少的一个环节。此部分案例主要结合我国超级工程以及大国重器等内容展开，从这些工程中提取相关材料制备技术新方法、传统材料性能升级等实例，一方面给学生以材料应用的直观感受，另一方面增强学生的民族自豪感，提升学生的学习兴趣与动力。例如，通过亚洲最大的重型自航绞吸船“天鲲号”的案例讲解，启发学生可以深入研究材料研究和制备在前沿科技领域的关键作用。通过这个案例，不仅可以探讨材料科学的核心理论和原则，还能够点燃学生对研究的激情，唤起他们潜在的研究潜力。这个案例凸显了材料研究在世界级创新项目中的重要性，为学生提供了了解并积极参与未来科技创新的契机。

每个具体案例的设计都包括以下内容框架要素：案例题目、案例首页相关信息注释、摘要与关键词、引言/前言/绪论/开头、案例详细问题背景描述以及参考文献资料等。

（二）建设步骤

1.梳理教学内容，选择合适的案例类型。在收集案例之前，首先需要对课程内容进行仔细梳理。这包括对课程的教学目标进行明确定义，明确在每个部分中哪些内容是重要且难以理解的，明确在教学中应该采用案例教学法的知识点，包括确定适合案例教学的案例类型和内容等。

例如，在材料科学课程中，一个关键的教学目标是让学生理解不同材料的物理性质对工程应用的影响。首先，要确定哪些特定的物理性质是重要的，例如导电性、导热性或机械强度。其次，深入分析这些性质的难点，例如如何解释它们的变化以及如何在实际工程应用中应用这些概念。最后，选择与这些难点直接相关的案例，这些案例应涵盖各种材料和实际应用情境，以帮助学生在实践中理解和应用所学知识。

2.对比、分析和筛选案例。案例的收集一方面可通过与本专业相关的书籍、网站、论坛、生产现场等途径收集；另一方面，结合教师科研成果应用进行收集，这部分的案例是重点。在案例的整理过程中可以发现，当选取的是任课教师的科研成果时，教师对于案例的细节具有更好的认识，讲解也将更富立体感，学生的认同感会进一步加强。

在对已收集的案例进行筛选和挑选时，需要注重确保案例库具有更多的层次性、代表性和实用性。为了实现这一目标，可以首先按照难易程度对案例进行排序，将它们分成不同的层次。这样的排序可以确保学生逐渐提高应对案例的复杂性，逐步培养他们的专业知识和解决问题的能力。其次，确保挑选的案例与专业领域密切相关，能够帮助学生深入理解专业知识。案例应涵盖材料与化工专业的核心概念和技术，以满足学生的学术需求。通过以上方法，我们可以构建一个更加优质和有针对性的案例库，有助于提高学生的学习效果和专业素养。

3.精心整理，形成案例库。案例库的建设需要遵循规范的格式和标准，以确保内容的高质量和一致性。每个案例都应该按照专业语言进行编写和制作，并按照规定的格式和标准进行内容修改，具体要包括案例名称、摘要、主要内容、分析思路、理论依据等内容。此外，案例库可以根据不同的需求划分为不同的部分。例如，知识点案例库主要用于日常教学服务，涵盖课程内容的重要知识点，用于辅助基本知识点的讲解。经典案例库重点关注本专业领域内的重大研究成果，这些案例应极具代表性，并从案例起源、发展、突破、改进等多方位的角度进行展示，为学生提供创新思路和方法。热点案例库主要结合当前科技前沿和时事热点，旨在促进学生在学习过程中与时事相结合，增强知识认同感，同时提高学习兴趣。这种精心设计并且多样化的案例库，可以更好地满足不同教学和学习需求，帮助学生更深入地理解和应用所学知识。

（三）更新与维护

高质量案例的时效性至关重要。如果案例已经过时，不再适用于当今材料与化工领域的发展趋势，那么它们将无法为学生提供有价值的教育经验。因此，案例需要密切结合当前的时事热点，并及时更新，以反映该领域的新发展。一方面可以从教师案例教学能力的改善入手，定期组织教师进行案例分析与讨论，做好案例库建设分工工作，加强案例教学培训，不断提高教师的案例教学能力；另一方面，将案例库建设与高速发展的信息化平台相结合，落实案例库共享机制，不断推陈出新，扩大案例库的受众范围，从而自主判断某一方案是否合理。