1. 引言
1870年，哈佛大学法学院院长兰德尔教授首创案例教学法，于1920年成立了案例开发中心 [1]。1979年中国工商代表团访问美国后将现代案例教学介绍到中国，并逐渐引起人们的重视。1999年，大连理工大学建立了国内第一个案例库网站。2013年教育部分别出台《关于深化研究生教育改革的意见》和《关于深入推进专业学位研究生培养模式改革的意见》，指出要针对专业学位培养要求改革教学内容和教学方式，并建议加强案例教学，积极推动专业学位研究生案例库建设。案例教学作为教学改革的一个方向，在培养学生的创造能力和分析解决工程问题能力方面效果明显，是实现理论与实践相结合，培养高素质应用型、创新型人才的重要手段。
案例制作及教学的研究在法学、教育学、管理学等领域的成果较突出，但在工科类的实践及推广还不够活跃。工科类的案例通过对某一工程或科学问题的解析，呈现问题情境，剖析蕴含的专业知识，梳理理论逻辑脉络，既可以作为工程、研究的参考文献，又可以将其引入专业课教学。“高温工程材料”是一门实践性很强的材料工程专业课程，在授课过程中引入相关案例进行课堂教学时发现，学生的学习兴趣大大提高，在老师的引导下学生能主动思考并给出自己的见解，使课堂教学生动化。因此，在总结教学应用的基础上对课程案例的制作提出如下看法。
2. 案例适合教学需求：理论的应用，思维的训练
Figure 1. Application process of case for teaching
图1. 案例引入教学的应用过程
案例不同于教学中的举例子，它涵盖的内容更多、更广。如果是举例子，只要简单的三言两语佐证观点即可 [2]，其中仅包含能说明问题的部分。而案例引入教学的过程如图1所示。通过这一过程，有针对性地引导学生将理论和实践相结合，以课程理论知识为基础，案例为媒介双向印证、分析、理解并学会其应用。
2.1. 案例要集合多个理论点
一个工程或科学问题的解决往往会涉及多方面，因此，一个好的案例可以提取多个知识点。这样当案例用于教学时就能将散落在各门课程中的理论点串联起来，单个知识点的学习是基础，而解决问题则需要多个知识点的组合。例如，制作“分析一件产品质量事故”的案例时，大的框架包括：案例的主干是什么？分枝有哪些？相互之间是如何联系在一起的？知识点则包括：高温工程材料(耐火材料)的生产工艺、材料的使用环境、材料的配方设计、材料在高温下的反应、材料的表面及界面等，而每一个知识点又包含一些更具体的小知识点，如在配方设计中，可细分为主成分的选择、结合系统的确定、颗粒的级配、基质的组成等，这些内容可以择其重点在案例中列出，以方便在教学时能串联，结合培养方案指出是在哪门课程中习得，如庖丁解牛一般理顺清楚，让学生学习新知识的同时加深之前专业学习的内容，从过去一个个单一知识点累积的正向学习，变换为从综合问题中将一个个的知识点拆分出来的逆向学习，反复揉搓真正掌握。
2.2. 案例中要设计思维的训练
在案例的制作中，通过梳理“发现问题→分析问题→解决问题”的思路，用案例中涉及的知识点来设计相关问题达到训练思维的效果。例如：以“钢包用浇注料无尽衬技术”为案例时，可以设计一系列的疑问，如“如何操作可保留部分钢渣层且不损伤旧衬体？”，“为什么以钢渣作为新旧衬体的焊接层？”等等，以激发学生思维，在质疑、思考、讨论下不断澄清对问题的认识，让学生身处由老师信息流、同学信息流、自我学习信息流，这种多维度信息冲击、传递的立体学习环境中，对自己的知识体系进行重新整合，对自己固有的思维模式进行内省和重构，增强发散式思维的活跃度，将思维的广度由以往的“书本 + 课堂”拓展到“书本 + 课堂 + 实践”，思维的深度由“是什么 + 为什么”深入到“是什么 + 为什么 + 怎么做”。实现由理论学习向“理论 + 应用”学习的过渡，了解所学知识在实际生产中的应用形式，提升解决实践问题的能力。《荀子•儒效》中有言，“不闻不若闻之，闻之不若见之，见之不若知之，知之不若行之，学至于行而止矣。”与所谓的“学以致用”都强调学习的最终目的要落实到应用上。虽然在课堂上不能实现现场的实际操作，但是通过这些案例的作用则可达到近似身临其境下的“学而知之”。
3. 案例的制作以真实为前提，以科学方法与思维为主线
真实的案例可信度高，说服力强，尤其学生在日后的工作中很可能就会遇到，因此，认同感和求知欲很强，学习及参与讨论的热情较高，容易将自身设定为其中的工程人员，进行不断的思考并与案例发展相互印证，实现“疑惑→思考→想法→澄清→再思考→想法……→方案”这一过程。
3.1. 真实案例的获得
案例的真实性并不意味着工程问题的原汁原味不经加工，案例像艺术作品一样，来源于生活但又高于生活。案例的收集、整理、分析过程要清楚其中涉及到的知识点、相关的拓展知识、大的知识点、细分的小知识点等等。案例优先选用生产中的工程实例，尤其是教师亲身参与过的案例，老师对这种案例整个过程的前因后果都非常清楚，甚至包含一些未见于文字性资料的背后知识，如解决问题时工程人员是如何从无到有的拿出最后的方案？期间做过哪些尝试？中间失败的原因是什么？最终的方案是如何确定的？问题得到解决后又进行了哪些改进优化？等等，这些内容一般不会公之于众，而恰是理清问题来龙去脉的原始资料，对于案例的制作、应用有重要作用。案例的选择也可采用教师团队的科研成果，工程技术很多是实验室中应用科学研究的成果，两者关系密切。工程技术的一些改进想法可以在实验室先行验证，实验室获得的技术可以经过工厂小试、中试最后形成批量生产，因此，实验研究的思路、方法会影响后续技术产业化的可能性及水平。所以，实验室的科研活动成功或失败的案例对思维训练、理论应用具有良好的效果。另外，文献资料记载的工程案例通过整理亦可作为课程案例，毕竟每个人参与的工程是有限的，通过各种媒体的学习是获取知识的重要途径，因此，选取那些主题适当的文献资料进行分析与整理，虽然内容的丰满程度比前两者要差些，但也能获得较好的案例。
3.2. 科学方法与思维是案例的主线
科学方法是人们在认识和改造世界中遵循或运用的、符合科学一般原则的各种途径和手段，包括在理论研究、应用研究、开发推广等科学活动过程中采用的思路、程序、规则、技巧和模式，从而得出所研究对象的本质和规律。利用科学方法来研究事物的本质及规律，科学思维是首要前提。案例是一只五脏俱全的麻雀，非常适合引入教学中，因为单一地传授知识或把传授知识作为教学的唯一内容，这种教学思想与体系已不能适应新时代发展的需求。加强素质教育、培养创新人才，需要把传授知识、思想和方法放在同等重要的地位 [3]。在案例的制作中，一方面是陈述理论知识如何用来解决实际问题，另一方面是揭示整个过程中包含的科学思想，因此，科学的方法与思维是案例的一条主线。既要准确提炼科学知识，也要恰当总结提炼其中所蕴含的科学思想与思维方法。在科学思维和科学方法的背景中呈现科学知识，在科学知识中体现科学方法和科学思维的精髓。遵循科学方法的一般步骤，形成案例的逻辑脉络，将案例层层展开。例如，以“钢包用浇注料无尽衬技术”案例制作为例，第一步是“呈现存在的问题”，即案例中要解决的是什么工程问题？分析可知，问题是“改良传统续浇技术，提高浇注料使用寿命”。第二步对此问题展开研究，“把问题的技术关键找出来，并收集相关数据”，也就是将这些资料转化为专业的技术参数，如：钢包内钢水的温度、停留时间、钢种、传统续浇具体做法、目前采用浇注料的性能等等，根据现场施工条件、目前的技术水平，设计多个解决方案。第三步对这些方案进行实验室的前期测试和对比，不断对其进行修正和改善，最终选出最优结果并通过小试、中试，最后投入生产，且在后续的生产中持续完善，达到或超出工程要求的预期，完成工程实践的过程。这样，在科学方法的指导下将案例组织成一个完整的故事。
4. 案例的结构：每一个主题案例即为一篇完整的论文
案例的内容会融合多个知识点，这些知识点可涉及多门学科，且能有机的联系在一起。工科类案例品种繁多，表述的形式多种多样，但基本架构可以借用科技论文的形式，即每一个主题案例即为一篇完整的论文。内容包含：摘要、引言、背景、问题描述、问题分析、解决问题的方法与措施、结论等。同时，案例的写作要从读者的接受能力出发，把有关情景向其讲清楚，尽可能地具体些，以便于他们掌握事实 [4]。摘要是对案例主要内容的概括，便于读者了解案例的主题及领域。引言是案例的开场白，它就像龙的龙首一样重要，开场白写好了，即起到了画龙点睛的作用，因此，引言部分一般是开门点题的形式，以简要语句概括说明主要任务与主要问题，从而抓住读者的注意力。以“钢包用浇注料无尽衬技术”为例，引言可直接开宗明义，点明案例的任务是改良传统续浇工艺，降低浇注料消耗。而背景的介绍则要详细，耐火材料的应用范围较广，如钢铁冶金、化工、机械、陶瓷、玻璃、水泥等，不同的热工设备使用环境不同，对材料的性能要求也不同。因此，可从工程所在领域的宏观发展给出概述，如耐火浇注料的发展、钢铁冶炼对耐火材料的要求等，再收缩到钢包用工作衬耐火材料的发展、传统续浇技术的特点等，与工程问题密切相关的发展内容。然后聚集到要解决的问题上，对问题进行客观的叙述；一步步深入分析并设计解决的方案，最后将整个过程进行总结得到结论，完成案例的撰写。另外，完全用文字和数据来表达工程问题是不够的，通常需要辅以结构图样、照片、多媒体动画等 [5]。
5. 结束语
案例既是实践学习的资源，也是理论学习的资源。工程问题获得解决后，工厂鲜少对其中涉及的理论反复剖析、系统总结，而制作案例则需要对其掰开揉碎，细致地分析和整理，即理论与实践反复磋磨阐述清楚。将案例引入教学可以让学生获得充分的实践性学习，同时，这些满含理论诠释的案例又可反哺工厂，让实践人员获得更细致的理论学习。
基金项目
本文得到山东省专业学位研究生教学案例库项目(项目编号：SDYAL20177)资助。