鄭作波 鄭晨
一、教學案例簡介
“水泥膠砂強度檢測”是硅酸鹽材料制品生產專業一門核心的專業實踐課程，課程以提升學生的標準理解能力、規范操作能力、設備應用能力以及解決檢測過程中復雜技術問題的能力為目標。在實施過程中，以《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》(GB/T17671—1999)國家標準為依據，結合企業質量檢測中心的真實工作任務，引導學生完成從接收任務、制定方案、制備試件到強度測試與數據分析的全流程。
本案例選取學習任務中的關鍵環節——“制備水泥膠砂試件”作為載體，重點聚焦學生在實操過程中遇到各類典型操作問題時，如何系統性排查、分析并解決問題，從而確保試件質量，為后續準確的強度檢測奠定基礎。通過本案例的實施，旨在深化學生對標準操作流程內在邏輯的理解，顯著提升其在實際工作中面對非預期結果時的“問題解決能力”，培養其嚴謹細致、質量第一的工匠精神和職業素養。
二、問題解決能力培養
（一）問題解決能力與工學一體化教學對應關系
問題解決能力是職業核心能力中的關鍵能力，具備實踐性、綜合性、發展性等特征的水泥性能檢測課程對學生問題解決能力的培養具有直接的促進作用。問題解決能力的重點在于讓學生樂于提出問題、主動發現問題、善于解決問題，使學生在真實的企業檢測情境中轉變面對問題的態度，提取有利于問題解決的因素，能結合標準規范與實際情況，通過團隊協作、工具運用、邏輯推理等多種方式制定并執行合理的解決方案。
圖：問題解決能力與工學一體化教學對應關系圖
本教學案例采用工學一體化教學模式，圍繞“制備水泥膠砂試件”這一核心工作環節，創設了企業檢測任務情境。教師在情境中設計“制備出合格試件”的總任務，并將潛在的“質量問題”隱含于任務執行過程中。學生通過“情景導入—提出任務—探究新知—分解任務—完成任務—匯報評價”的完整工作過程，以自主、合作、探究的方式完成任務、掌握知識、最終落腳于解決問題。學生從發現問題到反思問題，將經歷明確問題（識別不合格試件現象）、分解問題（界定是振實問題還是材料問題）、解決問題（調整操作或參數重新制備）、反思問題（通過新試件質量驗證）的完整思維與實踐閉環。
（二）問題解決能力在本教學環節中的具體體現
本案例將問題解決能力的培養具體分解并融入“制備水泥膠砂試件”教學單元的各個環節：
1.面對問題的態度：在“總結點評”環節，通過展示典型不合格試件，引導學生不回避、不推諉，以積極負責的態度正視操作失誤，主動承擔排查與改進的責任。
2.處理問題的方法和策略：在“分組實操”與“總結點評”環節，引導學生當試件出現質量缺陷時，不是盲目重做，而是依據標準流程，運用“人（操作手法）、機（設備狀態）、料（材料稱量）、法（流程執行）、環（工位整理）”的系統性思維工具進行原因假設與逐一排查，并制定有針對性的糾正措施。
3.問題解決的品質：通過“實操復盤報告”的撰寫，促使學生對整個問題解決過程進行結構化反思，追求“一次做對”和“持續改進”的質量文化，內化嚴謹、精準、規范的職業品格。
（三）問題解決能力與教學流程對應關系
本案例將問題解決能力劃分為“面對問題的態度”“處理問題的方法和策略”“問題解決的態度”三個維度。為了使任務驅動式教學更能準確改善學生問題解決能力的不足、培養學生的問題解決能力，本案例中任務驅動式教學的每個環節都指向學生問題解決能力的具體維度，從面對問題的態度、處理問題的方法和策略、問題解決的品質上培養學生的問題解決能力。
圖：問題解決能力培養與水泥性能檢測教學流程的對應圖
三、教學案例設計
（一）任務背景
培養學生具有解決復雜問題能力是工學一體化改革的重要任務之一。在水泥制品企業的質量檢測中心，檢測員的核心職責不僅是按標準完成操作，更在于能夠確保檢測結果的準確可靠。當制備的膠砂試件出現開裂、蜂窩麻面、尺寸不均等質量缺陷時，意味著后續的強度數據將失真，必須立即進行原因排查與糾正。
本案例的任務背景直接來源于硅酸鹽材料制品生產企業新生產的一批水泥需進行膠砂強度檢測，檢測員需完成試件制備工作。本案例中培養學生問題解決能力，就是要依據《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》(GB/T17671-1999)，在規范操作的基礎上，針對制備過程中實際出現的或潛在可能出現的試件質量問題，進行分析、排查，制定并執行糾正方案，確保最終制備出符合國家標準要求的合格試件。
（二）任務目標
本教學案例的實施過程重點在于培養學生分析問題、解決問題的能力。使學生能夠在執行標準制備流程的同時，具備對操作結果進行質量判讀、對過程失誤進行系統性排查和及時糾正的能力。具體包括：
1.能嚴格按照水泥：標準砂：水=1：3：0.5的配比，精準完成材料稱量，并能識別稱量誤差對試件質量的潛在影響。
2.能規范操作JJ-5型水泥膠砂攪拌機、振實臺等設備，并能在設備輕微異常或操作手法不當時，判斷其對試件成型質量（如均勻性、密實度）的關聯。
3.能在小組協作中，通過觀察和觸摸初凝前的試件，初步判斷其是否存在明顯氣泡、分層或不密實等缺陷，并能在教師引導下分析可能的原因。
4.能在“總結點評”環節，對照合格與不合格試件樣本，描述本組操作的問題點，并運用系統思維提出改進方案。
5.能在課后復盤報告中，結構化地記錄問題、分析原因（從人、機、料、法、環多角度）、總結教訓，形成個人知識積累。
（三）任務描述
1.任務情景：作為企業質量檢測中心的新晉檢測員，你所在的班組接到了“XX批次水泥膠砂強度檢測”任務。你與組員需合作完成至少3組符合GB/T17671-1999標準的膠砂試件制備。在制備過程中及脫模后，需對試件質量進行自檢。若發現試件存在外觀或內部缺陷，需立即記錄現象，小組討論可能的原因，并在條件允許下進行調整或重新制備，確保交付合格試件。
2.任務要求：能安全、規范地操作攪拌機、振實臺等所有設備；能精確控制材料配比和各工序時間參數；能主動觀察和判斷試件制備過程中的異常現象；能對不合格試件進行初步原因分析，并與組員、教師討論；能嚴格按照7S管理要求整理工位，處理廢棄物。
（四）教學要求
1.基礎層：能夠在教師和組長的指導下，按步驟完成制備操作。當被明確指出操作錯誤時（如振實時間不夠），能理解并改正。
2.進階層：能夠獨立完成規范操作。當試件出現質量缺陷時，能在教師引導下，與組員一起查閱標準，從2—3個主要方面（如“料”的稱量和“法”的振實）分析可能原因，并提出“重新稱量”或“嚴格計時振實”等直接解決方案。
3.拓展層：能夠熟練、精準地完成操作，起到小組骨干作用。能主動發現潛在問題（如攪拌機轉速異常聲響），并初步判斷。能系統性地運用“人機料法環”框架領導小組進行問題根因分析，設計驗證小實驗（如對比不同振實次數的試件斷面），并總結出預防此類問題再次發生的操作要點。
四、教學案例的組織
（一）學生層面
本次授課對象為24級04班學生，處于專業學習初期。根據教案學情分析，他們動手實踐興趣高，但專業基礎相對薄弱，實操經驗不足，面對復雜任務時策略單一。因此，在分組時采取“強弱搭配”原則，每組4人，分別承擔稱量員、攪拌員、振實員、記錄員（兼質量觀察員）角色，確保每位學生都有明確職責和參與問題發現與討論的機會。
（二）教師層面
教師扮演企業檢測班長與教練的雙重角色。在實操前，作為“標準宣貫者”，確保學生理解規范；在實操中，作為“巡回指導者”，不直接給出答案，而是通過提問、提示引導學生思考；在總結時，作為“案例點評者”，利用典型不合格試件，將個別小組的問題轉化為全體學生的共同學習資源，深化對問題解決邏輯的理解。
（三）內容層面
圍繞“制備水泥膠砂試件”單元展開，以“做出合格試件”為明線，以“解決制備過程中的質量問題”為暗線。將問題解決能力培養分解到各個子環節：預習階段培養預防問題的意識；準備階段培養發現設備與材料初始問題的能力；實操階段培養實時監控與現場糾正的能力；總結階段培養歸納分析與反思提升的能力。
圖：通過“水泥性能檢測”培養“問題解決能力”教學案例實施圖
五、教學案例實施
（一）提出問題
1.情境導入：教師重申企業檢測任務的質量要求，播放一段優質試件與缺陷試件強度數據對比的短片，直觀揭示“試件質量決定數據成敗”，引發學生對質量問題的重視。
2.預設問題：在教師講解示范時，不僅講解正確做法，更特意演示或指出一些易錯點（如裝模時未充分插搗排氣），并提問“如果這樣做了，試件可能會怎樣？”引導學生預先思考問題后果。
3.生成問題：學生在25分鐘分組實操中，必然會在稱量、攪拌、裝模、振實各環節遇到各種預期內或預期外的技術問題（如稱量讀數漂移、膠砂在模具中分布不均等），這些真實發生的問題構成了問題解決能力培養的最佳素材。
（二）分析問題
1.需求分析：當小組觀察到試件缺陷（如脫模后邊緣有蜂窩）或記錄到操作異常時，首先需明確“合格試件的標準是什么”（查閱GB/T17671-1999中對試件外觀的描述），界定當前差距。
2.提出解決方案：
教師引導小組從“人、機、料、法、環”五個維度進行頭腦風暴。
人：振實員計數錯誤？裝模員插搗手法不對？
機：振實臺振幅今天校準過嗎？攪拌鍋葉片間隙是否過大？
料：水泥和砂是否受潮結塊？稱量水的量筒讀數是否仰視？
法：攪拌程序（慢—停—快）時間是否嚴格執行？振實次數是否60次？
環：實驗室溫度、濕度是否在標準范圍？工位雜亂是否影響操作？
小組根據討論，鎖定最可能的1—2個原因，并制定針對性的驗證或糾正措施（如“我們懷疑振實不夠，下一模嚴格計數并專人監督”）。
（三）解決問題
1.方案實施：小組在制備后續試件時，執行商定的改進措施。例如，針對“氣泡多”的問題，采取“裝模分兩層，每層插搗15次”的強化排氣措施。
2.過程監控：記錄員詳細記錄調整前后的操作差異。教師巡回中，重點關注問題小組的改進過程，給予必要支持。
3.結果驗證：新制備的試件脫模后，與原問題試件進行對比觀察，驗證改進措施是否有效。這是問題解決是否成功的直接證據。
（四）評估問題
1.成果評估：各組展示最終試件，匯報本組遇到的主要問題及解決思路。教師結合“不合格試件樣本”，進行集中點評，將各組的零散經驗上升為普適性的操作規范和問題解決邏輯。
2.過程評估：學生個人撰寫復盤報告，必須包含“問題解決”專項部分，系統梳理所學。教師通過批改報告，評價每個學生問題解決思維的嚴謹性和深度。
4.能力評價：采用過程性評價，重點考察學生在面對問題時的態度（積極/消極）、分析問題的方法（系統/零散）、問題解決的品質（有效/無效）。評價融入實操評分。
六、教學案例實施效果評價
本教學案例以培養硅酸鹽材料制品生產專業學生問題解決能力為出發點，重點從理解問題、辨別問題、分析表述問題、解決問題多個維度來評估學生綜合解決現實問題的能力水平。對學生問題解決能力的測評維度，一是學生面對問題解決的態度；二是學生問題解決的方法和策略；三是學生問題解決的品質。具體結合本任務，分為五個評量等級：
