以學(xué)生為中心的高等工程教育教學(xué)模式初探

黎一鍇

摘要：高等工程教育是培養(yǎng)科技創(chuàng)新工程人才的重要陣地。文章分析了當(dāng)前高等工程教育面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，提出了提高問題解決能力，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，以及突破課堂界限的“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，并對(duì)以學(xué)生為中心的教學(xué)方式進(jìn)行了探討，主要方式為發(fā)現(xiàn)式教學(xué)的理論授課形式、問題驅(qū)動(dòng)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式和任務(wù)牽引的實(shí)踐操作課程設(shè)置。

關(guān)鍵詞：以學(xué)生為中心;高等工程教育;發(fā)現(xiàn)式教學(xué);翻轉(zhuǎn)課堂

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2020）11-0221-02

高等工程教育肩負(fù)著培養(yǎng)推動(dòng)國(guó)家和社會(huì)科技進(jìn)步的工程師的重任，是培養(yǎng)科技創(chuàng)新工程人才的重要陣地。當(dāng)前，新技術(shù)、新經(jīng)濟(jì)和新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展迫切需要新型工科人才支撐，這樣的大背景給我國(guó)高等工程教育改革與發(fā)展帶來了重大的機(jī)遇，也帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

一、高等工程教育面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

當(dāng)前，高等工程教育改革與發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)源于以下方面：第一，當(dāng)今全球科技高速發(fā)展加速了對(duì)高素質(zhì)高等工程人才的需求。金融危機(jī)以來，世界經(jīng)濟(jì)進(jìn)入“新平庸”狀態(tài)，尋求科技創(chuàng)新突破、孕育新產(chǎn)業(yè)、尋找新增長(zhǎng)點(diǎn)成為各國(guó)共識(shí)。在世界經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)的強(qiáng)烈沖擊下，現(xiàn)代工業(yè)對(duì)于工程人才的需求發(fā)生了巨大的改變。隨著信息技術(shù)、生物技術(shù)、人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，產(chǎn)生了許多新興學(xué)科、交叉學(xué)科和邊緣學(xué)科。這些新技術(shù)、新學(xué)科對(duì)工業(yè)界產(chǎn)生了極大影響，眾多工業(yè)領(lǐng)域悄然發(fā)生著變革。世界在變革，教育也要變革。為了適應(yīng)全球科技發(fā)展的重大變革，世界各國(guó)紛紛推出教育改革的新舉措，以適應(yīng)未來急劇變化的人力需求，培養(yǎng)適應(yīng)未來社會(huì)的勞動(dòng)者，特別是高等工程教育領(lǐng)域。第二，我國(guó)推進(jìn)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，建設(shè)創(chuàng)新型社會(huì)對(duì)高素質(zhì)高等工程教育的要求。黨的十八大指出，“科技創(chuàng)新是提高社會(huì)生產(chǎn)力和綜合國(guó)力的戰(zhàn)略支撐，必須擺在國(guó)家發(fā)展全局的核心位置?！睆?qiáng)調(diào)堅(jiān)持走中國(guó)特色自主創(chuàng)新道路、實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略。我國(guó)高等工程教育培養(yǎng)的數(shù)以千萬(wàn)計(jì)的中國(guó)工程人員為我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)。結(jié)合當(dāng)前全球科技高速發(fā)展，新產(chǎn)業(yè)不斷涌現(xiàn)，新的增長(zhǎng)點(diǎn)不斷變化，高等工程教育成為我國(guó)推動(dòng)科技創(chuàng)新、培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要陣地，擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)引領(lǐng)世界工業(yè)產(chǎn)業(yè)革命與創(chuàng)新的工程人才的重任。第三，傳統(tǒng)的高等工程教育教學(xué)模式和教學(xué)理念還存在著突出的矛盾。我國(guó)的高等工程教育有著百年歷史，改革開放以來，高等工程教育快速發(fā)展，為我國(guó)國(guó)防軍事、航空航天等各行各業(yè)輸出了許多杰出的工程人才。然而，我們必須看到，我國(guó)的工程能力與發(fā)達(dá)國(guó)家還存在一些差距，傳統(tǒng)的高等工程教育教學(xué)改革還存在一定的滯后性，許多高等工程院校仍沿用傳統(tǒng)工程教育的教學(xué)思維和教學(xué)模式，適應(yīng)當(dāng)前科技高速發(fā)展的世界大變革的高等工程教育教學(xué)理念和模式還沒有完全形成，高等工程教育改革與發(fā)展還需進(jìn)一步深化。

二、以學(xué)生為中心的教學(xué)理念

2018年底，教育部《關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》指出，要“堅(jiān)持學(xué)生中心，全面發(fā)展”，推動(dòng)建設(shè)高水平高質(zhì)量的高等教育。以學(xué)生為中心的教學(xué)有別于傳統(tǒng)的工程教育，注重激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和潛能，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，傳統(tǒng)工程教育重視學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)，而以學(xué)生為中心的教學(xué)以提高學(xué)生問題解決能力為核心。傳統(tǒng)工程教育中涉及的課程內(nèi)容多，學(xué)習(xí)的知識(shí)紛繁龐雜，需要大量學(xué)習(xí)時(shí)間，采用的方式也大多是知識(shí)灌輸?shù)姆绞?，很少有時(shí)間和精力培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力，忽視了對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)。通過增加實(shí)踐課，減少課堂知識(shí)灌輸，讓學(xué)生從紛繁復(fù)雜的死記硬背和機(jī)械記憶中解放出來，鼓勵(lì)學(xué)生多自己動(dòng)手動(dòng)腦操作和解決問題，主要注重促進(jìn)和培養(yǎng)學(xué)生問題解決和實(shí)踐動(dòng)手能力。第二，傳統(tǒng)的工程教育的形式以教師理論授課為主，而以學(xué)生為中心的教學(xué)以學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)為核心。傳統(tǒng)的高等工程學(xué)校中學(xué)生習(xí)慣于沿用初高中時(shí)代的科學(xué)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)方法來學(xué)習(xí)工程知識(shí)，習(xí)慣于死記硬背工程知識(shí)概念，大量做習(xí)題，思考分析問題時(shí)脫離工程背景，學(xué)習(xí)時(shí)依賴課堂內(nèi)教師的講授，教師也基本上是按照學(xué)科知識(shí)的傳授模式來開展教學(xué)，注重抽象的理論知識(shí)的傳授，忽視學(xué)生能力的培養(yǎng)。以學(xué)生為中心的教學(xué)注重幫助學(xué)生建構(gòu)知識(shí)體系，靈活地應(yīng)用問題式教學(xué)、發(fā)現(xiàn)式教學(xué)，課堂上要以學(xué)生為主體，教師為輔助，推動(dòng)學(xué)生主動(dòng)地、自發(fā)地應(yīng)用理論知識(shí)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題。第三，傳統(tǒng)工程教育的教學(xué)與學(xué)習(xí)主要集中于課堂，而以學(xué)生為中心的教學(xué)則是打破課上和課下的界限，促進(jìn)學(xué)生課上思考、課下自學(xué)，主動(dòng)學(xué)習(xí)掌握知識(shí)技能。傳統(tǒng)的課程設(shè)置，課上老師教授得多，實(shí)踐內(nèi)容和設(shè)計(jì)類的作業(yè)較少，在龐雜的知識(shí)傳授之后，沒有輔以相應(yīng)的實(shí)踐和設(shè)計(jì)任務(wù)幫助學(xué)生轉(zhuǎn)化知識(shí)，學(xué)生被動(dòng)地接受，沒有主動(dòng)理解和消化課上所學(xué)的內(nèi)容。以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，不僅在課堂上轉(zhuǎn)變授課模式，促進(jìn)學(xué)生思考;還要根據(jù)課程內(nèi)容，合理設(shè)置課程作業(yè)，推動(dòng)學(xué)生課下查閱教科書、學(xué)術(shù)論文等內(nèi)容，讓學(xué)生在完成作業(yè)的過程中主動(dòng)學(xué)習(xí)知識(shí)，靈活運(yùn)用所學(xué)技能，探究問題解決的方式。

三、以學(xué)生為中心的教學(xué)方式探討

1.展開發(fā)現(xiàn)式教學(xué)的理論授課模式。美國(guó)教育心理學(xué)家布魯納闡述了發(fā)現(xiàn)教學(xué)的含義。布魯納認(rèn)為學(xué)習(xí)、了解一般的原理原則固然重要，但尤為重要的是發(fā)展一種態(tài)度，即探索新情境的態(tài)度，做出假設(shè)，推測(cè)關(guān)系，并應(yīng)用自己的能力，以解決新問題或發(fā)現(xiàn)新事物的態(tài)度，而教師的任務(wù)就是把知識(shí)轉(zhuǎn)換成一種適應(yīng)正在發(fā)展著的形式，以表征系統(tǒng)發(fā)展順序作為教學(xué)設(shè)計(jì)的模式，讓學(xué)生進(jìn)行發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)（discovery learning）。這種發(fā)現(xiàn)式教學(xué)方式非常適用于科學(xué)理論領(lǐng)域的理論講授。所謂發(fā)現(xiàn)，當(dāng)然不只限于發(fā)現(xiàn)人類尚未知曉的事物的行動(dòng)，還包括用自己頭腦親自獲得知識(shí)的一切形式。發(fā)現(xiàn)式教學(xué)方法的基本教學(xué)過程可以概括為五個(gè)階段：第一，創(chuàng)設(shè)問題情境，使學(xué)生在這種情境中產(chǎn)生矛盾，提出要求解決或必須解決的問題。第二，促使學(xué)生利用教師所提供的某些材料、所提出的問題，提出解答的假設(shè)。第三，從理論上或?qū)嵺`上檢驗(yàn)自己的假設(shè)。第四，根據(jù)實(shí)驗(yàn)獲得的一定材料或結(jié)果，在仔細(xì)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上得出結(jié)論。第五，進(jìn)行反思與評(píng)價(jià)，為了幫助學(xué)生提煉所學(xué)到的東西，教師要鼓勵(lì)學(xué)生反思問題解決的過程，幫助學(xué)生概括和理解新知識(shí)的應(yīng)用情境。

2.推進(jìn)問題驅(qū)動(dòng)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式單方面突出了教師的權(quán)威，認(rèn)為教師掌握絕對(duì)正確和絕對(duì)豐富的知識(shí)和信息，學(xué)生只需要被動(dòng)接受這些知識(shí)，而翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)是指重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時(shí)間，將學(xué)習(xí)的決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生，這種教學(xué)方式體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的教學(xué)和學(xué)習(xí)的核心要義。在翻轉(zhuǎn)課堂的這種教學(xué)模式下，教師較少占用課堂時(shí)間來講授理論，而將更多知識(shí)的學(xué)習(xí)放在課下，學(xué)生在課前要自主學(xué)習(xí)，掌握一部分基礎(chǔ)理論知識(shí)。課堂內(nèi)的寶貴時(shí)間，教師進(jìn)行理論精講，然后更多的時(shí)間交給學(xué)生自主學(xué)習(xí)和討論，這樣能夠激發(fā)學(xué)生主動(dòng)基于工程實(shí)際問題的學(xué)習(xí)，從而對(duì)工程實(shí)際問題產(chǎn)生更深層次的理解。隨著互聯(lián)網(wǎng)的興起，數(shù)字圖書館、網(wǎng)上課程等有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，學(xué)生課下也有了多種學(xué)習(xí)方法。采取這種方法，不僅激發(fā)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情，讓學(xué)生深入理解工程問題，讓學(xué)生獲得更加真實(shí)的學(xué)習(xí)過程，教師也能有更多的時(shí)間與每個(gè)人交流。

3.突出任務(wù)牽引的實(shí)踐操作的課程設(shè)置。高等工程的教學(xué)和學(xué)習(xí)意味著需要大量實(shí)踐。以學(xué)生為中心的教學(xué)和學(xué)習(xí)重點(diǎn)是以人為本，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)轉(zhuǎn)化，課程設(shè)置當(dāng)中增加實(shí)踐比例是促進(jìn)學(xué)生將抽象的學(xué)科知識(shí)轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問題能力的關(guān)鍵一環(huán)。在課程教學(xué)過程中，教師要積極主動(dòng)地設(shè)置實(shí)踐教學(xué)和工程操作環(huán)節(jié)，以提高學(xué)生靈活掌握學(xué)科知識(shí)去解決問題的能力和動(dòng)手實(shí)踐能力。在設(shè)置實(shí)踐操作的課程教學(xué)過程中，重點(diǎn)是突出任務(wù)牽引這個(gè)要求。實(shí)踐操作課程內(nèi)容的設(shè)置非常考驗(yàn)教師是否深入了解學(xué)科知識(shí)傳授和學(xué)生能力培養(yǎng)的關(guān)系。設(shè)置一個(gè)好的實(shí)踐操作任務(wù)能夠有效促進(jìn)學(xué)生靈活運(yùn)用學(xué)科知識(shí)，培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)踐能力和問題解決能力。

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