工程教育引入?yún)⑴c式教學(xué)法的研究

楊志和

摘 要：本文通過對我國高等工程教育中的突出問題進(jìn)行分析，以及對我國工程教育建構(gòu)理念、理論基礎(chǔ)和現(xiàn)實(shí)要素進(jìn)行分析，提出面向工程教育的工程能力模型，結(jié)合工程教育和參與式教學(xué)法的特征，構(gòu)建基于參與式教學(xué)法的實(shí)施框架、操作策略、方法行動方案，并開展實(shí)證研究，解決高等本科學(xué)校工科專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、協(xié)同能力、解決實(shí)際問題能力較弱的問題。實(shí)驗(yàn)表明，參與式教學(xué)方法可有效提高學(xué)生的工程素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：工程教育；參入式教學(xué)方法；工程師能力模型

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1002-7661（2014）23-008-02

一、引言

工程教育為世界產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需人才的培養(yǎng)做出了巨大貢獻(xiàn)。隨著信息社會的快速發(fā)展，全世界出現(xiàn)了高素質(zhì)工程人才短缺的現(xiàn)象，無法滿足產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和升級的需求。尤其是目前，我國經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)了迫切需要轉(zhuǎn)型升級的階段，這就要求大量的復(fù)合型、創(chuàng)新性和實(shí)際動手能力工程人才 [1]。在中國的教育中，往往是貫徹的是以課堂講授為主的教學(xué)模式，學(xué)生主要是“聽中學(xué)”，導(dǎo)致學(xué)生成為學(xué)習(xí)的被動者，沒有了“學(xué)”的愿望和動力，從而導(dǎo)致“教”和“學(xué)”的效果都很差。工程教育具有創(chuàng)新性、實(shí)踐性、綜合性的特點(diǎn)，工科學(xué)生需要掌握較為廣泛的學(xué)科專業(yè)知識，還必須具備產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)的建造能力[2]。因此，工科學(xué)生的能力和素質(zhì)通過傳統(tǒng)的教學(xué)方法無法獲得。因此，中國工程教育的教學(xué)模式迫切需要進(jìn)行深刻改革。諾貝爾獎獲得者默里· 格爾曼講“我們需要從講臺上的圣賢向?qū)W生旁邊的指導(dǎo)者轉(zhuǎn)變”。因此，學(xué)生需要從學(xué)習(xí)被動者變?yōu)閷W(xué)習(xí)的主動參與者，通過參與實(shí)際工程項(xiàng)目，做到“做中學(xué)”，通過實(shí)踐獲得經(jīng)驗(yàn)，而這種教學(xué)方法正是“參與式”教學(xué)方法的精髓。

二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

參與式教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者已有的經(jīng)驗(yàn)，與同伴合作、交流、一起尋找、分析、解決問題的途徑，以提高師生的批判意識、和自主發(fā)展能力。Pnina Linder[3]教授認(rèn)為參與式教學(xué)方法可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)，提高學(xué)生與教師相互尊重、相互信任的環(huán)境。2010年5月，中國正式出臺了《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》明確提出，要大力倡導(dǎo)參與式等教學(xué)，幫助學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)學(xué)生的興趣愛好，營造獨(dú)立思考、自由探索的良好環(huán)境[4]。何克抗、鄭永柏[8]等認(rèn)為參入式教學(xué)過程設(shè)計是一個不同觀點(diǎn)、價值體系的人們進(jìn)行交流的過程。張海濤、鄧小云等[9]認(rèn)為這種教學(xué)是讓學(xué)生參與教學(xué)全過程：備課、教學(xué)過程設(shè)計、教學(xué)實(shí)施和教學(xué)評價等。和學(xué)新在《主動參與的教學(xué)策略》中提出主動參與教學(xué)是學(xué)生主動參與教學(xué)的全過程。美國約翰·杜威先生提出“從活動中學(xué)”、“從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)”，可很好地做到學(xué)與做的結(jié)合，知與行的統(tǒng)一。Tachara[5]認(rèn)為學(xué)生參與教學(xué)過程，教師發(fā)揮指導(dǎo)、反饋和顧問的作用。Roz Ivanic認(rèn)為學(xué)生通過參與教學(xué)決策，可使學(xué)習(xí)能力得到很大提高；Elaine Martyn認(rèn)為學(xué)生參與教學(xué)決策，其合作能力和自主學(xué)習(xí)能力都可得到很大程度的發(fā)展。Ada Haynes研究成果認(rèn)為，學(xué)生參與教學(xué)決策，提高了解決實(shí)際問題的能力。Diana L.Johnson認(rèn)為，參與式教學(xué)設(shè)計提高了學(xué)生的問題解決、分析能力，發(fā)展學(xué)生的批判思維能力。Marx，Baker研究發(fā)現(xiàn)，參與式教學(xué)有利于師生關(guān)系進(jìn)一步融洽，學(xué)生的滿意度明顯提高了[6，7]。

三、改革思路

要將對工程教育進(jìn)行改革，必須明確工程人才能力要素和培養(yǎng)方式。工程教育的目標(biāo)就是培養(yǎng)工程師，因此，需要結(jié)合不同類別工程專業(yè)的知識體系特征，以“求職”為導(dǎo)向探索工程師的能力要素構(gòu)成。工程師能力由其工程精神所決定，它包括了工程思維、敬業(yè)精神、團(tuán)隊(duì)合作能力、實(shí)踐能力、解決實(shí)際問題的能力的培養(yǎng)、創(chuàng)新精神的啟發(fā)和工程技能的訓(xùn)練等，根據(jù)工程師對工程精神各要素依賴程度，構(gòu)建出工程師能力素質(zhì)模型，其中關(guān)鍵要素是應(yīng)用性和創(chuàng)新性。因此教學(xué)方法和內(nèi)容改革要從人才能力素質(zhì)模型入手，采取合適的教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容，才能起到良好效果。根據(jù)上述因素分析，認(rèn)為可采用“環(huán)境育人”的思想，構(gòu)建真實(shí)的工程環(huán)境和工程項(xiàng)目，通過讓學(xué)習(xí)者參與到真正的工程氛圍中積累經(jīng)驗(yàn)，在“做中學(xué)”，在“從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)”。

其次，探索工程教育的教學(xué)方法應(yīng)用。參與式教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)的是“做中學(xué)”，與傳統(tǒng)的“學(xué)以致考”的教學(xué)模式存在非常的區(qū)別。參與式教學(xué)具有“參與學(xué)”、“學(xué)以致用”和“學(xué)生的主體性”等為核心價值取向的教學(xué)方法，與工程教育和工程人才素質(zhì)要求高度一致。在專業(yè)工程教育中，將基于工程精神的工程人才能力模型，首先需要對工程師進(jìn)行多元與多維度培養(yǎng)，需要引入企業(yè)（產(chǎn)學(xué)研合作企業(yè)、校企合作教育企業(yè)、社會職業(yè)認(rèn)證企業(yè)等）、研究院所、合作高校等，重構(gòu)企業(yè)、學(xué)校、教師、學(xué)生之間的關(guān)系，秉承“參與學(xué)”為精髓，對教學(xué)知識體系、教學(xué)過程設(shè)計、教學(xué)組織、實(shí)踐教學(xué)、效果評價等多維度重構(gòu)，構(gòu)建以“學(xué)生為主導(dǎo)，教師引導(dǎo)，企業(yè)等多元角色參與”的、以培養(yǎng)符合工程能力標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)人才的新型教學(xué)模式。

四、實(shí)施方案與實(shí)施效果

最后是根據(jù)工程師能力要素模型，引入前面提到的“參入式”教學(xué)方法，以市場人才需求和國家政策為驅(qū)動，通過校企合作教育和企業(yè)項(xiàng)目研發(fā)平臺，讓學(xué)生組建課程學(xué)習(xí)小組，發(fā)揮學(xué)生主體作用，參與教學(xué)設(shè)計、體驗(yàn)真實(shí)工程環(huán)境，引入企業(yè)工程師，組建新型教學(xué)團(tuán)隊(duì)，促進(jìn)教學(xué)效果與效率的提高，參與式教學(xué)實(shí)施總體框架如圖1所示。

圖1 參入式教學(xué)實(shí)施總體框架

新的教學(xué)模式改革實(shí)施將圍繞培養(yǎng)對象、培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)內(nèi)容、教學(xué)組織和評價幾個方面展開，先前面提出的實(shí)施框架基礎(chǔ)上制定行動方案，自上而下、由點(diǎn)到線到面的方式，逐步地、分階段開展實(shí)踐研究工作，每個階段緊密銜接，每個階段都有反饋，使項(xiàng)目有計劃、有組織地，不斷迭代完善項(xiàng)目研究成果，確保實(shí)施目標(biāo)的達(dá)成。實(shí)施路線分五個階段，多次循環(huán)迭代組成。第一階段主要是研究工程教育背景，并結(jié)合理工學(xué)院實(shí)際情況，選擇個別專業(yè)（如計算機(jī)學(xué)院軟件工程專業(yè)和網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)）學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)對象進(jìn)行研究；第二階段是根據(jù)工程教育現(xiàn)狀和存在突出的問題，應(yīng)用本項(xiàng)目提出的能力素質(zhì)模型進(jìn)行實(shí)踐，結(jié)合確定的實(shí)驗(yàn)對象的情況，制定相應(yīng)的培養(yǎng)能力素質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。第三階段是根據(jù)參與教學(xué)法原則、策略制定實(shí)施框架；第四階段，在實(shí)施框架的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)驗(yàn)對象特征，指定具體的行動方案；第五階段是對實(shí)施效果進(jìn)行評價，這樣就完成了第一次迭代，這次迭代的情況作為進(jìn)入下一輪迭代的依據(jù)。下一輪開始是在原先研究對象的基礎(chǔ)上，在湖南理工學(xué)院范圍內(nèi)選擇其它工程專業(yè)（如信息學(xué)院的信息工程專業(yè)、電子信息工程專業(yè)等）進(jìn)行研究和實(shí)踐，經(jīng)過多次理論和實(shí)踐的迭代完善，研究成果將可以精確逼近預(yù)先的理論目標(biāo)。endprint

圖2 工程教育參與式教學(xué)法實(shí)施技術(shù)路線圖

基于以上基本框架，我們將參與式教學(xué)設(shè)計的實(shí)施過程大致分為準(zhǔn)備、自主行動、獻(xiàn)計獻(xiàn)策、合作設(shè)計、執(zhí)行監(jiān)控、開展評價、反思反饋七個階段，本項(xiàng)目將深入研究各階段的主要任務(wù)、要求、實(shí)施方法與策略，實(shí)施過程如圖2所示。

圖3 參入式教學(xué)實(shí)施過程

鑒于參與式教學(xué)不是一個固定的運(yùn)行機(jī)制，因此模型需要迭代的思想，每次參與式教學(xué)實(shí)施過程是下輪實(shí)施的基礎(chǔ)，因此本項(xiàng)目將深入研究循環(huán)運(yùn)行的機(jī)制，提出具體措施促進(jìn)和鞏固下輪實(shí)施成果，具體包括如：將參與式教學(xué)過程與環(huán)境氛圍、文化氛圍結(jié)合起來，注重教師和學(xué)生素質(zhì)的同步提高，引導(dǎo)學(xué)習(xí)參與者思想的轉(zhuǎn)變，注重參與式教學(xué)與管理體系改革的結(jié)合。

本研究課題按照上述實(shí)施框架和路線，引入高新技術(shù)公司和公司的項(xiàng)目，讓公司工程師和學(xué)生直接參與教學(xué)設(shè)計，在與企業(yè)進(jìn)行深入探討之后形成實(shí)施架構(gòu)，并制定行動方案。采用結(jié)構(gòu)化和迭代的思想，選擇軟件工程專業(yè)學(xué)生進(jìn)行第一輪實(shí)踐，考證參與式教學(xué)方法的成效；借鑒上學(xué)期的經(jīng)驗(yàn)，在原先學(xué)生的基礎(chǔ)上，在擴(kuò)大范圍，選擇軟件工程和網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生進(jìn)入下輪迭代實(shí)踐，并要求學(xué)生參與職業(yè)資格認(rèn)證考試相應(yīng)科目，考證教學(xué)成效。經(jīng)過2年的實(shí)驗(yàn)，目前已經(jīng)取得了一定成效。有50多名學(xué)生計算機(jī)技術(shù)與軟件技術(shù)資格（水平）考試合格，成為合格的軟件工程師。有一組學(xué)生參加湖南省應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)競賽獲得二等獎。學(xué)生的工程素質(zhì)能力得到了較大提高。

五、結(jié)論

湖南理工學(xué)院計算機(jī)專業(yè)教育引入?yún)⑴c式教學(xué)方法，學(xué)生參加軟件水平考試通過率大幅增加，學(xué)生的實(shí)踐開發(fā)能力和創(chuàng)新能力得到非常大提高，促進(jìn)了學(xué)生參加各類程序競賽和軟件設(shè)計的積極性和自主性。

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