“可見、可觸摸式”教學方法研討

孫瑛+武岳+孫曉穎

摘要：“可見、可觸摸式”教學法是一種以形象化教學為出發(fā)點的啟發(fā)式教學方法，由英國曼徹斯特大學的季天建博士提出，并通過“與國際高水平學者共建課程”項目，成功引入到哈爾濱工業(yè)大學土木工程學院的《結(jié)構(gòu)概念與體系》研究生課程中，取得了良好的教學效果。本文首先介紹了“可見、可觸摸式”教學法的特點，然后介紹了針對國內(nèi)相關(guān)院校在形象化教學方面所開展工作的調(diào)研情況，最后介紹了《結(jié)構(gòu)概念與體系》研究生課程在形象化教學方面所取得的一些成果。

關(guān)鍵詞：研究生教育;形象化教學;啟發(fā)式教學;模型演示;教學改革

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）45-0114-02

一、“可見、可觸摸式”教學法介紹

“可見、可觸摸式”教學方法是一種以形象化教學為出發(fā)點的啟發(fā)式教學方法，由英國曼徹斯特大學的季天建博士提出。其特點是，在傳統(tǒng)的課堂講授和PPT圖片基礎(chǔ)上，結(jié)合大量的實物模型，讓學生自己去感知和發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)概念，從而激發(fā)學生的學習熱情，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。實現(xiàn)“可見可觸摸式”教學的具體途徑包括以下四個方面：

1.在傳統(tǒng)教學中，提供一系列簡單的演示模型來說明結(jié)構(gòu)概念和原理，以使學生更好地理解這些概念。首先找出那些可以用實物說明的結(jié)構(gòu)概念，然后設(shè)計、制作出簡單的、適合于課堂使用的演示模型來解釋這些概念。在可能的情況下，還鼓勵學生來幫助設(shè)計和制造這些模型。

2.通過相關(guān)的工程實例來說明結(jié)構(gòu)概念和原理的應(yīng)用，從而為學生在理論知識和實踐之間架起一座橋梁。通過觀察結(jié)構(gòu)概念如何被應(yīng)用到實際結(jié)構(gòu)設(shè)計中，可以使學生真正產(chǎn)生興趣并更好地理解概念。此外，還研究了那些因倒塌而被證明為失敗的設(shè)計，這些例子恰好反映了對結(jié)構(gòu)概念的錯誤理解。

3.將科研成果，特別是那些包含結(jié)構(gòu)概念的科研成果適當引入到教材中，以加強現(xiàn)有的教學內(nèi)容?？蒲泻徒虒W在高校中往往是并重的，但是科研成果和本科教學之間的聯(lián)系卻一直得不到發(fā)展。在本課程中，那些與結(jié)構(gòu)概念有關(guān)或說明結(jié)構(gòu)概念的研究成果，已經(jīng)通過與演示模型和工程實例相聯(lián)系的方式應(yīng)用到課堂教學中。

4.通過適當?shù)幕顒雍图畲胧﹣砉膭顚W生積極、有效地學習，并可促使他們互相學習而不是僅僅向老師和課本學習。

2010年，哈爾濱工業(yè)大學開展研究生培養(yǎng)模式改革試點工作，通過“與國際高水平學者共建課程”項目，成功將季天健博士的“可見、可觸摸式”教學方法引入到研究生課程《結(jié)構(gòu)概念與體系》中，該課程由季天健博士與哈爾濱工業(yè)大學土木工程學院武岳教授聯(lián)合開設(shè)。

二、國內(nèi)高校形象化教學方法調(diào)研

結(jié)合《結(jié)構(gòu)概念與體系》課程建設(shè)，我們在2010年對哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院、同濟大學、西南交通大學、天津大學和北京交通大學等五所高校的本科生和研究生教學中所采用的形象化教學方法進行了調(diào)研。調(diào)研采取集中聽課、傾聽學生評價、與教師座談等方式，共累計聽課10節(jié)次，與教師和學生交流32人次。調(diào)研情況如下：

1.模型演示與師生互動教學方法。哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院在土木工程專業(yè)教學中，采用課堂模型演示及師生互動的方法。課堂教學中，通過模型演示將力學原理形象地展現(xiàn)在學生眼前，使原本枯燥的力學概念變得直觀形象，也使學生意識到力學原理是廣泛地存在于生活之中的。

課堂互動環(huán)節(jié)中，老師通過提問、啟發(fā)、講解的方式，引導(dǎo)學生主動思考工程中常見問題的解決方案，并針對各種方案進行討論，使復(fù)雜的工程問題在討論中得出最佳方案?；咏虒W還鼓勵學生對生活中遇到的力學現(xiàn)象勤思考，多發(fā)現(xiàn)。課堂上很多學生講解了自己生活中發(fā)現(xiàn)的有趣的力學現(xiàn)象。模型演示教學能將復(fù)雜而枯燥的力學原理形象地展示到學生面前;師生互動教學方法能充分調(diào)動學生思考的積極性，討論還能使學生靠自己的判斷得出解決問題的最佳方案，避免了填塞式教育的枯燥無味。

2.動畫演示教學方法。同濟大學在“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程教學中采用新型動畫技術(shù)作為計算機輔助教學系統(tǒng)，取得了卓越的成就。該課程采用大量動畫來講解計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在講解計算機組成的時候，計算機的各個硬件分布在機箱周圍，按照講解順序，做出動畫將各硬件逐步安裝到機箱相應(yīng)位置，使學生清晰地看到各硬件在主機中的安裝方式。在講解計算機指令執(zhí)行過程的時候，利用移動的線來演示指令的傳達過程，使指令的運行路徑和運行方式一目了然。

通過動畫演示，將枯燥的知識轉(zhuǎn)化為可視的圖像，充分調(diào)動了學生學習的興趣，加深了學生的記憶。學生反映：“在本課程中，用動畫進行講解，老師只要3～4分鐘就夠了，且學生理解的效果更好?！?/p>

3.課堂講解與現(xiàn)場觀摩相結(jié)合的教學方法。西南交通大學在“土木工程概論”一門課程中，采用課堂講解和現(xiàn)場觀摩相結(jié)合的手段進行教學。課堂講解中，利用多媒體教學手段通過對文字、圖形、動畫、聲音等信息進行處理，組成圖文聲像并茂的演播系統(tǒng)，結(jié)合工程實例、工程錄像系統(tǒng)地講解理論。同時配合課堂講解，還利用學校自有的鐵路路線和橋梁、房屋建筑、道路、路基支擋結(jié)構(gòu)等工程結(jié)構(gòu)物，通過工程觀摩使大一新生對土木工程有了明確感性的認識;對掌握一定基礎(chǔ)知識的高年級學生，通過測量實習、地質(zhì)實習、認識實習等實踐活動，使其逐步掌握本專業(yè)所需的專業(yè)技術(shù)知識。

4.理論與實踐相結(jié)合的教學方法。天津大學在教學中，采用理論與實踐相結(jié)合的手段，鼓勵學生在學好專業(yè)課的基礎(chǔ)上，多到相關(guān)單位進行實習。為完善教學，天津大學還斥資千萬元購買了中國南方航空公司一架MD82型商業(yè)飛行適航客機進行教學科研。將現(xiàn)役飛機用于科研和教學將更有助于學生直觀理解飛機相關(guān)知識。

理論與實踐相結(jié)合的教學手段，能夠幫助學生將書本上的知識迅速轉(zhuǎn)化為工作技能;同時實踐單位的鍛煉也使學生更清楚地知道自己是否喜歡或者適合某一項具體工作，使學生能夠?qū)ψ约旱穆殬I(yè)人生進行及早規(guī)劃;同時還使學生了解到工作崗位中具體需要哪些知識，從而在學習中做到有的放矢。

5.課堂教學與擴展試驗相結(jié)合的教學方法。北方交通大學在“橋梁工程”教學中，采取課堂教學與擴展試驗相結(jié)合的手段。在學生完成專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課后，開設(shè)實驗拓展課程。課程內(nèi)容主要為橋梁結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計制作及實驗，課程專門針對橋梁模型加載試驗開發(fā)了一套試驗加載綜合系統(tǒng)。擴展試驗?zāi)芗ぐl(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生科研和創(chuàng)新的潛質(zhì)，提高學生認識問題、分析問題、解決問題的能力，同時也增強了學生的團隊協(xié)作能力。

6.關(guān)于形象化教學方法的探討。形象化教學方法，指的是在教學過程中通過模型演示、師生互動、計算機多媒體輔助教學等方式，使原本復(fù)雜、枯燥的知識，生動直觀地表現(xiàn)在學生面前，以達到調(diào)動學生學習興趣、幫助學生快速理解的目的。

有關(guān)學者就形象化教學進行了問卷調(diào)查，共發(fā)出問卷300份，收回問卷284份，其中有效問卷284份。統(tǒng)計接受各種教學方法的學生人數(shù)比例，可以看出，接受過模型演示方法的人數(shù)最少，為42人;而接受過現(xiàn)場觀摩和理論與實踐相結(jié)合教學方法的人數(shù)則比較多，分別達到150人和140人;接受過動畫演示和擴展試驗的人數(shù)分別為72人和56人。統(tǒng)計中還發(fā)現(xiàn)，所有教學手段都接受過的學生人數(shù)為31人，僅占總?cè)藬?shù)的10.9%。

三、《結(jié)構(gòu)概念與體系》課程教學成果介紹

針對土木工程專業(yè)學生的特點，我們結(jié)合《結(jié)構(gòu)概念與體系》課程進行了如下幾方面探索：

1.課程內(nèi)容整合，使之進一步系統(tǒng)化、實用化。與季天健博士專著相近的是美國林同炎教授的著作（1981年第一版，1988年第二版），其目的是為結(jié)構(gòu)工程師和建筑師正確進行方案設(shè)計提供必要的基本概念和簡明的解析方法，內(nèi)容豐富且有獨特見解，出版之后在美國和其他西方國家受到熱烈歡迎;其中譯本《結(jié)構(gòu)概念和體系》（第二版），1999年出版，在中國也產(chǎn)生了深遠影響，一些學校還開設(shè)了結(jié)構(gòu)概念選修課。如果說，林同炎先生的著作主要是針對做好方案設(shè)計（或概念設(shè)計）這一目標來編寫的，季天健博士的新著則更多地反映結(jié)構(gòu)的基本力學概念。我們對兩部專著結(jié)合使用，從而形成一門既有理論基礎(chǔ)又密切結(jié)合工程實際的結(jié)構(gòu)概念課程，這在國內(nèi)高校尚屬首創(chuàng)。

2.翻譯出版了季天健博士的專著《Seeing and Touching Structure Concepts》，作為課程教材。2009，由高等教育出版社出版了譯著《感知結(jié)構(gòu)概念》。

3.結(jié)合課程教學制作了大量的演示模型，開發(fā)了課程教學網(wǎng)站。

4.匯編了2010、2011和2012連續(xù)三年的學生作業(yè)，積累了寶貴的教學資料。

四、結(jié)論

結(jié)合我們所進行的調(diào)研工作可以看出，形象化教學已在高等院校的本科生和研究生教學中得到了普遍的重視。具體衍生出模型演示與師生互動、動畫演示、課堂講解與現(xiàn)場觀摩相結(jié)合、理論與實踐相結(jié)合、課堂教學與擴展試驗相結(jié)合等方法。獲得了學生的認可，取得了一定成績。但同時我們也發(fā)現(xiàn)，采用多種形象化教學方法的高校還比較少，有必要加強各高校間的交流合作，以推動這些方法在高等教育中的普及。

參考文獻：

[1]T.Y. Lin，S.D. Stotesbury.Structural Concepts and Systems for Architects and Engineers[M].John Wiley & Sons Inc，1981.

[2]林同炎，斯多臺斯伯利.結(jié)構(gòu)概念和體系（第二版）[M].高立人，等，譯.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999.

[3]季天健，柏爾.感知結(jié)構(gòu)概念[M].武岳，孫曉穎，李強，譯.北京：高等教育出版社，2009.