面向新時(shí)代教育教學(xué)改革的工科授課方法探討

尚正陽 徐凱佳 潘家保 張榮蕓

摘要：針對新時(shí)代工科授課所面臨的突出問題，文章分別從教育對象、教育內(nèi)容和教育方式三個(gè)方面做出分析，指出了當(dāng)前教學(xué)中學(xué)生主動(dòng)性不強(qiáng)、知識(shí)結(jié)構(gòu)松散和課堂教學(xué)方式滯后的特點(diǎn)。并根據(jù)工科內(nèi)容的典型性特征，結(jié)合新時(shí)代大學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境，提出了基于生活實(shí)踐的興趣引導(dǎo)策略、面向工程應(yīng)用的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)策略、融會(huì)貫通的知識(shí)整合策略和多資源協(xié)同的自主課堂策略。以《內(nèi)燃機(jī)原理》課程為例，詳細(xì)說明了教改授課的轉(zhuǎn)變方法，突出了學(xué)生的綜合能力培養(yǎng)。所做工作實(shí)現(xiàn)了新時(shí)代工科授課的探索，為進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)改革打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：教育教學(xué)改革;工科授課;綜合能力培養(yǎng);大學(xué)生

中圖分類號：G642.41? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2020）12-0138-03

一、引言

高等教育在新時(shí)代中承擔(dān)著新使命，“高等教育強(qiáng)國要在教育強(qiáng)國建設(shè)中先行實(shí)現(xiàn)，高等教育不是適應(yīng)新時(shí)代的問題，要贏得新時(shí)代，最重要的是要有領(lǐng)跑新時(shí)代的能力”[1]。特別是伴隨著《關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》與《關(guān)于推進(jìn)新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》的發(fā)布，吹響了工科教育改革的號角。然而，新形勢提出了新要求，新時(shí)代產(chǎn)生了新問題，教育教學(xué)不僅要在課時(shí)內(nèi)容和知識(shí)體系上進(jìn)行改革創(chuàng)新，更需要扎根于授課過程，夯實(shí)基礎(chǔ)，為學(xué)生的綜合能力提升提供助力。

為探討新時(shí)代教改中的工科授課方法，文章以《內(nèi)燃機(jī)原理》課程為例，分別從教學(xué)對象、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方式三個(gè)方面進(jìn)行研究。所做工作旨在通過對現(xiàn)階段的教學(xué)特點(diǎn)分析，提出相應(yīng)的課堂授課策略，以適應(yīng)新時(shí)代的教學(xué)狀況與教學(xué)目標(biāo)。其中，《內(nèi)燃機(jī)原理》是車輛工程專業(yè)的核心課程，它綜合了流體力學(xué)、燃燒學(xué)、理論力學(xué)和機(jī)械原理等知識(shí)，是具有典型性的工科代表課程。

二、新時(shí)代課程教學(xué)特點(diǎn)分析

隨著社會(huì)和教育環(huán)境的不斷發(fā)展，學(xué)生自身及其學(xué)習(xí)方法也發(fā)生了根本性的改變，傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)關(guān)系需要適應(yīng)時(shí)代需求，實(shí)現(xiàn)在“新工科”背景下的改革蛻變。總的來看，當(dāng)前課堂授課主要存在以下問題。

1.教學(xué)對象對知識(shí)學(xué)習(xí)的目的性和主動(dòng)性不強(qiáng)?；趯W(xué)生所處的社會(huì)環(huán)境與成長環(huán)境，一方面學(xué)生的經(jīng)濟(jì)供給相對充裕，缺乏長期的人生規(guī)劃與學(xué)習(xí)動(dòng)力;另一方面隨著信息化程度的推進(jìn)，特別是互聯(lián)網(wǎng)和手機(jī)等硬件設(shè)備的高度普及，學(xué)生精力偏移的誘因增加，主動(dòng)性降低。尤其在教育基礎(chǔ)相對薄弱的地方性院校中，部分學(xué)生對學(xué)習(xí)抱著得過且過的心態(tài)，認(rèn)識(shí)不到學(xué)習(xí)的重要性[2];學(xué)習(xí)動(dòng)力不足，積極性不高[3]。

2.教學(xué)內(nèi)容不系統(tǒng)，缺乏清晰的課程體系與知識(shí)關(guān)聯(lián)。課程教學(xué)的目的在于知識(shí)傳授，而教育培養(yǎng)的重點(diǎn)則在于學(xué)生綜合素質(zhì)提升。在傳統(tǒng)教學(xué)中通常存在課程各自為政、整體系統(tǒng)性不強(qiáng)的問題，并沒有從人才培養(yǎng)的角度構(gòu)建整體知識(shí)框架。以《內(nèi)燃機(jī)原理》為例，一方面相關(guān)支撐課程與本課程的聯(lián)系性不強(qiáng)，基礎(chǔ)課程講解缺乏工程背景與應(yīng)用意義;另一方面，作為課程結(jié)構(gòu)頂端的《內(nèi)燃機(jī)原理》也沒有起到專業(yè)知識(shí)的整合與引領(lǐng)作用，授課重點(diǎn)往往局限于課程本身。

3.教學(xué)方式滯后，不能滿足基于教學(xué)目的的生動(dòng)授課。首先，教學(xué)具有知識(shí)傳授的功能，傳統(tǒng)以教師為中心的“一言式”教學(xué)方法，難于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[4];其次，教學(xué)的意義在于探索和創(chuàng)新精神培養(yǎng)，“填鴨式”的教學(xué)方法缺乏活力;最后，單純的講解式授課不能滿足新時(shí)代綜合人才培養(yǎng)，理論需要聯(lián)系實(shí)踐，知識(shí)需要得以應(yīng)用。

三、工科教學(xué)改革授課方法探討

工科教學(xué)從課程內(nèi)容上具有知識(shí)點(diǎn)繁雜和邏輯性要求高的特點(diǎn)，相對于其他教學(xué)科目單調(diào)枯燥。故在新時(shí)代的教學(xué)改革中，需要密切結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，關(guān)注教學(xué)對象狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)授課內(nèi)容與方式的優(yōu)化調(diào)整。

1.基于生活實(shí)踐的興趣引導(dǎo)策略。求知與探索是根植人類心中的種子，只要這顆種子能得以激活便能生長成參天大樹。為使理論知識(shí)能夠在短暫的學(xué)習(xí)過程中聯(lián)系實(shí)踐，構(gòu)建基于目標(biāo)求解的認(rèn)知過程，需要將生活實(shí)例引入課堂學(xué)習(xí)。生活實(shí)例的引入不僅能夠理論聯(lián)系實(shí)踐為知識(shí)增加應(yīng)用背景，還能切實(shí)地激發(fā)興趣，以與個(gè)人密切相關(guān)的事、物來引導(dǎo)學(xué)生記憶。

以位于安徽蕪湖的安徽工程大學(xué)為例，借助本地企業(yè)——奇瑞汽車所發(fā)布的最新車型進(jìn)行引導(dǎo)式講解。其自主研發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力總成為1.6TGDI-7DCT，借由此提出問題：（1）1.6代表排量，排量如何計(jì)算？（2）GDI代表什么？有何作用？（3）為什么汽油機(jī)需要增壓中冷？等等。相較于傳統(tǒng)教學(xué)，學(xué)習(xí)目標(biāo)由枯燥的知識(shí)點(diǎn)記憶，改變?yōu)閷ι磉叀笆隆焙完P(guān)心“物”的認(rèn)知理解，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。由于工科課程的特殊屬性，能夠聯(lián)系生活的知識(shí)點(diǎn)很多，例如《內(nèi)燃機(jī)原理》中的VVT、VTCS、汽油機(jī)柴油機(jī)標(biāo)號等，所以基于生活實(shí)踐的興趣引導(dǎo)策略具有廣闊的實(shí)踐空間。

2.面向工程應(yīng)用的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)策略。為落實(shí)“新工科”背景下“培養(yǎng)一大批多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才”[5]目標(biāo)，需要突出課程知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用背景，著力于工程問題的解決和工程技術(shù)的推進(jìn)。反映到具體授課中，則需要將零散的認(rèn)知知識(shí)歸納為整體的工程問題，通過對相應(yīng)問題的提出和解決，自上而下地進(jìn)行學(xué)習(xí)。相較于傳統(tǒng)教學(xué)，目標(biāo)驅(qū)動(dòng)不僅有效提高了學(xué)習(xí)目的性，還能夠有的放矢的培養(yǎng)人才，滿足社會(huì)對來之能用、用之有效的卓越人才需求。

以汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性與動(dòng)力匹配為例，首先拋出在滿足負(fù)載需求時(shí)如何節(jié)省燃油的實(shí)際問題，繼而引入速度特性與負(fù)荷特性逐層講解，最終回歸到實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。在換氣章節(jié)，緊緊圍繞如何提高混合氣體充量系數(shù)與減少缸內(nèi)殘余廢氣展開課程;在燃燒章節(jié)時(shí)，則重點(diǎn)突出基于燃燒效率與能量轉(zhuǎn)換的燃燒過程優(yōu)化。如此在滿足學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)的前提下，實(shí)現(xiàn)了新時(shí)代授課邏輯的轉(zhuǎn)變，是教學(xué)改革的一個(gè)重要方向。

3.融會(huì)貫通的知識(shí)整合策略。無論是將知識(shí)變成技能，還是利用知識(shí)創(chuàng)造知識(shí)，都需要相關(guān)知識(shí)的綜合應(yīng)用與多領(lǐng)域知識(shí)的交叉融合[6]。所以教學(xué)授課不能僅僅局限于本課程內(nèi)容，要能夠在整體的知識(shí)框架中起到前后連接的節(jié)點(diǎn)作用。特別是針對大三、大四的專業(yè)核心課程，要充分體現(xiàn)其對本專業(yè)知識(shí)的統(tǒng)籌引領(lǐng)功能，提升學(xué)生的綜合工程素養(yǎng)。

在內(nèi)燃機(jī)發(fā)展綜述一節(jié)，內(nèi)燃機(jī)由外燃機(jī)演變而來，而外燃機(jī)的具體組織形式是蒸汽機(jī)?；凇兑簤号c氣壓傳動(dòng)》知識(shí)，可以引導(dǎo)學(xué)生分析蒸汽機(jī)的工作原理。而內(nèi)燃機(jī)工作需要換氣過程，結(jié)合《工程流體力學(xué)》講述進(jìn)、排氣門設(shè)計(jì)及其與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。同時(shí)，如何加速汽油機(jī)燃燒擴(kuò)散又需要回顧《工程熱力學(xué)》內(nèi)容。如此通過頂層課程的相關(guān)知識(shí)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)知識(shí)內(nèi)容的連接整合。

4.多資源協(xié)同的自主課堂策略。如果將學(xué)習(xí)比作一盤大菜，那么興趣即為“食欲”，目的是“營養(yǎng)”，知識(shí)整合是“味道”，而最為直接的授課方式則是“顏色”與“香味”。為使學(xué)生更好地融入課堂、接受知識(shí)，靈活、自主、生動(dòng)的授課形式必不可少。特別是在信息高度發(fā)達(dá)、互聯(lián)網(wǎng)+教育資源豐富的今天，善于借助網(wǎng)絡(luò)利用MOOC等教學(xué)資源，是實(shí)現(xiàn)教學(xué)改革的關(guān)鍵。

在《內(nèi)燃機(jī)原理》授課教改中重點(diǎn)采取以下措施：（1）轉(zhuǎn)變教師角色，使教師成為學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，鼓勵(lì)并促使學(xué)生使用網(wǎng)絡(luò)工具學(xué)習(xí)、拓展知識(shí)[7];（2）建立以學(xué)生為主的課堂授課關(guān)系，根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)組織多樣化教學(xué)內(nèi)容;（3）課堂教學(xué)與實(shí)物實(shí)驗(yàn)同步進(jìn)行，具象化教學(xué)知識(shí)、協(xié)同認(rèn)知;（4）開展具有針對性的參觀實(shí)習(xí)，完善學(xué)生知識(shí)體系。

四、結(jié)論

文章深入剖析了新時(shí)代課程教學(xué)中的授課癥結(jié)，給出了當(dāng)前教育環(huán)境中所存在問題，探討了教育教學(xué)改革中的策略與方法。結(jié)合新時(shí)代的學(xué)生特點(diǎn)、學(xué)習(xí)環(huán)境與“新工科”培養(yǎng)目標(biāo)，從興趣引導(dǎo)、目標(biāo)導(dǎo)向、知識(shí)整合和授課方式入手，全方位地提出了授課優(yōu)化策略。所提出策略著重于師生教學(xué)關(guān)系轉(zhuǎn)變與知識(shí)傳輸優(yōu)化，緊密貼合工程應(yīng)用背景，致力于實(shí)現(xiàn)“多樣化創(chuàng)新型工程科技人才”培養(yǎng)，并以《內(nèi)燃機(jī)原理》為例進(jìn)行了具體說明。但是教學(xué)改革，特別是工科授課是一個(gè)與時(shí)俱進(jìn)的持續(xù)改善過程，下一步將深化所提出的教改策略實(shí)施，推進(jìn)授課效果的逐步提高。

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