新工科背景下互動(dòng)教學(xué)方法體系的構(gòu)建＊

（南通理工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 南通 226002）

為主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，2017 年以來(lái)，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，對(duì)中國(guó)高等教育中體量規(guī)模最大的本科教育提出了更高的人才培養(yǎng)質(zhì)量要求。教學(xué)活動(dòng)是實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)、教育教學(xué)目標(biāo)及社會(huì)價(jià)值的主要活動(dòng)之一，教師需采用先進(jìn)的教學(xué)理念和合理的教學(xué)方法，使學(xué)生具備扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)和過(guò)硬的本領(lǐng)，同時(shí)注重提高學(xué)生的創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和社會(huì)責(zé)任感。

新工科需要新方法。以“教師講授為主”的傳統(tǒng)教學(xué)方法，在實(shí)施過(guò)程中，師生互動(dòng)偏少，難以激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題、解決問(wèn)題和不斷創(chuàng)新的意識(shí)，不利于學(xué)生未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展。因此，探索和建立有效的基于“師生互動(dòng)”的教學(xué)方法體系有一定的現(xiàn)實(shí)意義。以新工科背景下機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化傳統(tǒng)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)為例，對(duì)師生互動(dòng)教學(xué)方法體系的構(gòu)建進(jìn)一步說(shuō)明。

1 新工科的內(nèi)涵及對(duì)教學(xué)方法的要求

新工科有兩種解釋?zhuān)葱屡d的工科專(zhuān)業(yè)和傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)的新階段。新工科，“工科”是本質(zhì)，關(guān)鍵是“新”，其內(nèi)涵體現(xiàn)在五個(gè)“新”，即新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量和新體系[1]。顧佩華提出了高校新工科建設(shè)和教育改革的基本內(nèi)容，即新理念、新模式、新方法、新內(nèi)容和新質(zhì)量，認(rèn)為可以通過(guò)這五個(gè)方面來(lái)構(gòu)建新工科專(zhuān)業(yè)或改造現(xiàn)有專(zhuān)業(yè)，培養(yǎng)適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)發(fā)展和區(qū)域社會(huì)需求的技術(shù)人才[2]。

在新的工程教育理念和模式下，還需要?jiǎng)?chuàng)新工程教育的教學(xué)方法和手段，構(gòu)建新的教學(xué)方法體系。根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)和課程體系，有效地組織教學(xué)過(guò)程，采取可靠的保障措施滿(mǎn)足教學(xué)活動(dòng)，提高學(xué)習(xí)效果，提升培養(yǎng)質(zhì)量。

筆者認(rèn)為，新的教學(xué)方法體系的構(gòu)建來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面的要求：①內(nèi)因。傳統(tǒng)的教學(xué)方法體系已經(jīng)不能適應(yīng)新工科發(fā)展所帶來(lái)的新知識(shí)和能力的要求，如人工智能、3D 打印、虛擬現(xiàn)實(shí)等，教師的“一言堂”顯然不利于新知識(shí)的傳授。②外因。新技術(shù)帶來(lái)的生活學(xué)習(xí)方式也在快速變化，學(xué)生們更喜歡成果導(dǎo)向?qū)W習(xí)方式，喜歡不受空間和時(shí)間限制的學(xué)習(xí)方式，倒逼教師授課時(shí)不斷采用新的教學(xué)方法，如體驗(yàn)式學(xué)習(xí)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、互動(dòng)式學(xué)習(xí)等，并準(zhǔn)備大量教學(xué)資源。

合理的師生互動(dòng)教學(xué)方法體系，正是基于上述內(nèi)外兩方面因素提出的，是適應(yīng)新工科教學(xué)的途徑之一。師生互動(dòng)的教學(xué)方法體系通?？梢岳斫鉃闉檫_(dá)到具體教學(xué)目標(biāo)，以師生互動(dòng)為主要手段，將教師的教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)準(zhǔn)備、教學(xué)組織、學(xué)生學(xué)習(xí)、討論溝通、教學(xué)效果及評(píng)價(jià)等按照教學(xué)規(guī)律和秩序完成的整個(gè)教學(xué)全過(guò)程。

2 師生互動(dòng)的教學(xué)方法體系構(gòu)建的原則

強(qiáng)化師生互動(dòng)，提高接受新知識(shí)的能力，構(gòu)建師生互動(dòng)式的教學(xué)方法體系時(shí)應(yīng)遵循以下原則。

2.1 科學(xué)性與思想性相結(jié)合的原則

互動(dòng)式教學(xué)遵循教學(xué)基本規(guī)律，教師的首要任務(wù)是確定教學(xué)目標(biāo)，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)是一切教學(xué)活動(dòng)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿。學(xué)生需有主動(dòng)認(rèn)知的意愿，明確自身學(xué)習(xí)目的，并為此付諸實(shí)踐。另外，在互動(dòng)過(guò)程中，增加工科學(xué)生的價(jià)值感和使命感，培養(yǎng)中國(guó)工程師的家國(guó)情懷。

2.2 理論聯(lián)系實(shí)際的原則

新工科所涉及的新內(nèi)容區(qū)別于傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容，具有很強(qiáng)的應(yīng)用性，光有理論而沒(méi)有實(shí)踐就會(huì)降低教學(xué)效果。教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，以實(shí)際案例為切入點(diǎn)，組織學(xué)生開(kāi)展互動(dòng)，這種互動(dòng)不局限于課堂，應(yīng)提前提供案例，引導(dǎo)學(xué)生分析、查找資料，組織學(xué)生研究、討論，提出解決問(wèn)題的方案，使學(xué)生掌握有關(guān)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)獨(dú)立或團(tuán)隊(duì)合作解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2.3 知識(shí)的系統(tǒng)性與認(rèn)知的循序漸進(jìn)相結(jié)合的原則

新經(jīng)濟(jì)時(shí)代，適應(yīng)未來(lái)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的新工科人才，需具備學(xué)科專(zhuān)業(yè)知識(shí)跨界融合的能力，好的互動(dòng)教學(xué)方法應(yīng)當(dāng)有利于在知識(shí)傳授過(guò)程中，幫助學(xué)生建立專(zhuān)業(yè)節(jié)點(diǎn)獲信息源的關(guān)聯(lián)。如講增材制造（3D 打?。r(shí)，學(xué)生需不斷回顧補(bǔ)充學(xué)過(guò)的傳統(tǒng)機(jī)械加工方式，完善知識(shí)系統(tǒng)，合理銜接已掌握的知識(shí)和新知識(shí)，實(shí)現(xiàn)通過(guò)一種學(xué)習(xí)促進(jìn)另一種學(xué)習(xí)的“正遷移”。

2.4 學(xué)生個(gè)性化與主體性培養(yǎng)原則

新工科培養(yǎng)的是“人”，未來(lái)的工程活動(dòng)更關(guān)注“人”的需求，因此，互動(dòng)教學(xué)需要發(fā)揮學(xué)生的個(gè)性化需求。教師有義務(wù)和責(zé)任引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到他們自身是學(xué)習(xí)的主體，要教會(huì)學(xué)生如何進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行規(guī)劃、組織、自我管理、自我評(píng)價(jià)，學(xué)習(xí)過(guò)程中應(yīng)發(fā)散思維，富有創(chuàng)新意識(shí)。

3 師生互動(dòng)的教學(xué)方法體系構(gòu)建過(guò)程

互動(dòng)式教學(xué)方法體系構(gòu)建的過(guò)程可以分為三個(gè)階段：教學(xué)目標(biāo)的確立、師生互動(dòng)式教學(xué)策略應(yīng)用、互動(dòng)式教學(xué)效果評(píng)價(jià)。

3.1 教學(xué)目標(biāo)的確立

教學(xué)目標(biāo)是整個(gè)教學(xué)過(guò)程的靈魂，教學(xué)方法的選擇和應(yīng)用應(yīng)以高效實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)為宗旨。教師需對(duì)教學(xué)內(nèi)容合理規(guī)劃、有序分類(lèi)，將抽象的、總體的教學(xué)要求細(xì)化為明確且可操作性強(qiáng)的具體教學(xué)目標(biāo)，包括知識(shí)、能力、素質(zhì)等方面。例如“液壓與氣壓傳動(dòng)”課程是機(jī)械專(zhuān)業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課程，在掌握液壓與氣動(dòng)基本原理的基礎(chǔ)上，會(huì)使用常用的功能元件、會(huì)分析典型的回路、會(huì)搭建常見(jiàn)的傳動(dòng)系統(tǒng)是該課程的教學(xué)目標(biāo)。

3.2 師生互動(dòng)的教學(xué)策略應(yīng)用

互動(dòng)式教學(xué)的主要目的是如何建立良好的師生互動(dòng)關(guān)系，并突出“教師主導(dǎo)、學(xué)生主體地位”，去教師中心化，要將傳統(tǒng)的“教師動(dòng)、學(xué)生不動(dòng)（懶得動(dòng)）”的狀態(tài)變成“教師動(dòng)→學(xué)生動(dòng)→教師跟著學(xué)生動(dòng)、學(xué)生跟著教師動(dòng)”，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，提高教師的教學(xué)組織能力，從而不斷優(yōu)化教學(xué)效果。

實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)的策略有多種，教師可以根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、課程特點(diǎn)、學(xué)生的學(xué)情等因素合理選擇?？刹捎玫牟呗园ㄌ釂?wèn)、討論、角色扮演、案例教學(xué)、合作學(xué)習(xí)等[3-4]。可以使用一種策略，也可以多種策略結(jié)合使用。例如對(duì)于“液壓與氣壓傳動(dòng)”課程，各種抽象的圖形符號(hào)已經(jīng)無(wú)法刺激學(xué)生的求知欲，加之先前經(jīng)歷過(guò)“工程圖學(xué)”課程的煎熬，學(xué)生信心一次次受到打擊，因此，再用書(shū)本上典型原理圖分析工作過(guò)程已經(jīng)不合適?？梢酝ㄟ^(guò)人工智能設(shè)備的控制來(lái)進(jìn)行案例教學(xué)，比如“吉他機(jī)器人”，通過(guò)程序控制機(jī)器人手指的氣壓傳動(dòng)。不僅增強(qiáng)了工科學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且對(duì)氣壓元件的功能、選型及系統(tǒng)的搭建都有了較為深入的認(rèn)識(shí)。

合作學(xué)習(xí)也是師生互動(dòng)教學(xué)的有效方法[5]。獨(dú)學(xué)而無(wú)友，則孤陋寡聞?！肮こ虉D學(xué)”是工程技術(shù)界的語(yǔ)言，需要很強(qiáng)的空間想象力。當(dāng)然，合適的教學(xué)方法也許能彌補(bǔ)部分工程想象力缺乏的遺憾，除了用三維輔助設(shè)計(jì)的方法彌補(bǔ)外，對(duì)于尚未接觸過(guò)三維設(shè)計(jì)的學(xué)生，合作學(xué)習(xí)也是一種可靠方法?？梢越⒑献餍〗M，共同完成每一次課后任務(wù)，也可以在小組內(nèi)由學(xué)生出題，同組其他學(xué)生解題。能出題的學(xué)生至少說(shuō)明他自己已經(jīng)掌握了知識(shí)點(diǎn)，這既是對(duì)自己的學(xué)習(xí)負(fù)責(zé)，也要是對(duì)別人的學(xué)習(xí)負(fù)責(zé)。

3.3 互動(dòng)式教學(xué)策略應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

互動(dòng)式教學(xué)策略應(yīng)用效果主要通過(guò)檢驗(yàn)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)效果、對(duì)學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評(píng)價(jià)，屬于成果導(dǎo)向，可采用過(guò)程性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式。過(guò)程性評(píng)價(jià)側(cè)重考查學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的學(xué)習(xí)態(tài)度、互動(dòng)學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成度、能力展現(xiàn)及階段學(xué)習(xí)成果?？偨Y(jié)性評(píng)價(jià)是在課程教學(xué)結(jié)束時(shí)檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度。

4 師生互動(dòng)的教學(xué)方法體系構(gòu)建的保障

新工科的“新”體現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的“新”，新方法為新素養(yǎng)、新知識(shí)、新質(zhì)量提供支撐，構(gòu)建師生互動(dòng)的教學(xué)方法體系離不開(kāi)管理機(jī)制的運(yùn)行和優(yōu)質(zhì)資源的配置。

4.1 教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法手段的持續(xù)更新機(jī)制

新產(chǎn)業(yè)革命的到來(lái)和新經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，需要將學(xué)科專(zhuān)業(yè)的前沿、發(fā)展、對(duì)工程技術(shù)人才的新要求引入課程，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，不斷豐富教學(xué)方法，建立教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法手段的持續(xù)更新機(jī)制。高校應(yīng)制訂激勵(lì)政策和評(píng)價(jià)機(jī)制，鼓勵(lì)教師將學(xué)科前沿知識(shí)、新的工程科技成果引入課程，鼓勵(lì)以3D 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等信息技術(shù)為支撐的更具交互性、智能化和個(gè)性化的教學(xué)方式和手段，在課程評(píng)優(yōu)和教師評(píng)職中給予加分，保障教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法手段的持續(xù)更新[6]。

4.2 教材及教輔等優(yōu)質(zhì)資源的建設(shè)

教材及教輔資源是教師開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)的基本素材，是新知識(shí)的載體，對(duì)順利開(kāi)展互動(dòng)式教學(xué)、為學(xué)生提供優(yōu)秀且適合的教材尤為重要。教材及教輔資源的建設(shè)應(yīng)考慮產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈及前沿學(xué)科知識(shí)的交叉，將工科的新技術(shù)引入教材及教輔，不能“用昨天的技術(shù)教明天的學(xué)生”，建設(shè)好MOOC、SPOC 等線(xiàn)上課程和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，將機(jī)械工程領(lǐng)域最新的發(fā)展、最新的科研成果及時(shí)補(bǔ)充進(jìn)資源庫(kù)，優(yōu)質(zhì)的課程資源有助于學(xué)生開(kāi)展自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)，有助于在實(shí)施互動(dòng)式教學(xué)時(shí)激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、開(kāi)闊解決實(shí)際問(wèn)題的思路，為更好地開(kāi)展互動(dòng)式教學(xué)提供基礎(chǔ)保障。

4.3 教學(xué)管理機(jī)制的人性化改善

制訂教學(xué)管理機(jī)制是為了使教師和學(xué)生遵守規(guī)章制度，保證教學(xué)工作良好運(yùn)行。但管理是為了發(fā)展，教學(xué)管理機(jī)制不可一成不變?；?dòng)式教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)模式有較大不同，實(shí)施過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)各種矛盾。針對(duì)矛盾，學(xué)校在科學(xué)管理的指導(dǎo)思想下，使教學(xué)管理制度更加人性化、民主化，尊重和信任教師，給予教師更多的自主權(quán)，并創(chuàng)造條件支持教師開(kāi)展互動(dòng)教學(xué)，提供必要的軟件、硬件支持，對(duì)于教師積極開(kāi)展教學(xué)改革和創(chuàng)新有積極作用，幫助教師樹(shù)立正確的教育價(jià)值觀(guān)和“以生為本”的教學(xué)理念。

5 師生互動(dòng)教學(xué)體系有效性評(píng)價(jià)

師生互動(dòng)教學(xué)體系的構(gòu)建是否有效，反映在人才的培養(yǎng)質(zhì)量方面，但歸根結(jié)底反映在每門(mén)課程的評(píng)價(jià)結(jié)果方面。具體可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。

5.1 是否適用于施教內(nèi)容及受教對(duì)象

隨著科學(xué)技術(shù)和工程的發(fā)展與進(jìn)步、教育進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展，新的方法將會(huì)動(dòng)態(tài)出現(xiàn)，支持師生互動(dòng)教學(xué)的途徑將更多。開(kāi)展互動(dòng)式教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)針對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，這種教學(xué)設(shè)計(jì)能引起大部分學(xué)生的共鳴，能在他們的頭腦中產(chǎn)生新的問(wèn)題或者新的思考，引導(dǎo)學(xué)生建立問(wèn)題空間及其相互的關(guān)聯(lián)，從而促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)地去尋找相關(guān)的學(xué)習(xí)材料，進(jìn)行深入探究和學(xué)習(xí)。培養(yǎng)學(xué)生的關(guān)聯(lián)力也是新工科人才的主要能力[7]。此外，教師的任務(wù)是通過(guò)互動(dòng)式教學(xué)尊重學(xué)生、啟發(fā)學(xué)生。教師可以設(shè)計(jì)若干個(gè)任務(wù)或過(guò)程性、階段性考核了解學(xué)生對(duì)所授內(nèi)容的掌握、理解情況，通過(guò)任務(wù)完成情況及考核情況反饋互動(dòng)式教學(xué)的有效性。

例如，講增材制造（3D 打?。r(shí)，可以讓學(xué)生聯(lián)系數(shù)控技術(shù)、材料成形技術(shù)、三維建模技術(shù)。機(jī)械專(zhuān)業(yè)的課程實(shí)踐性很強(qiáng)，通過(guò)師生線(xiàn)上線(xiàn)下的互動(dòng)可以了解學(xué)習(xí)效果進(jìn)而完成階段考核。

5.2 教學(xué)目標(biāo)完成的效率

師生互動(dòng)的教學(xué)效果取決于課程的教學(xué)目標(biāo)完成情況。在開(kāi)展互動(dòng)式教學(xué)時(shí)，利用教育新技術(shù)并結(jié)合優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，有可能會(huì)出現(xiàn)課堂上搞得轟轟烈烈，但課后學(xué)生認(rèn)為沒(méi)有真正學(xué)到該學(xué)的知識(shí)或技能的情況，導(dǎo)致教學(xué)效率低。有效的教學(xué)方法體系應(yīng)在既定的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，師生在花費(fèi)合理的時(shí)間、精力基礎(chǔ)上完成規(guī)定的教學(xué)任務(wù)，有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，使學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)、能力和素質(zhì)等都能得到有效提高。

例如，“工程力學(xué)”課程包括“靜力學(xué)”和“材料力學(xué)”兩部分，知識(shí)點(diǎn)較多，系統(tǒng)性很強(qiáng)，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，只有不間斷檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，才能不斷夯實(shí)基礎(chǔ)，繼續(xù)深入學(xué)習(xí)。

5.3 是否達(dá)到育人的目的

新工科的人才不僅要能適應(yīng)未來(lái)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，甚至能引領(lǐng)未來(lái)工程發(fā)展。當(dāng)然，未來(lái)的工程人才還應(yīng)該“德行兼?zhèn)洹?。具體講，機(jī)械專(zhuān)業(yè)的學(xué)生除了掌握機(jī)械專(zhuān)業(yè)的知識(shí)和技能外，教會(huì)學(xué)生掌握終身學(xué)習(xí)的本領(lǐng)，還應(yīng)該在師生互動(dòng)中，使學(xué)生養(yǎng)成崇高的道德品質(zhì)，愛(ài)國(guó)愛(ài)崗，樹(shù)立“機(jī)械報(bào)國(guó)、大國(guó)工匠”的遠(yuǎn)大志向，具備健康的身心素質(zhì)和對(duì)人類(lèi)社會(huì)有強(qiáng)烈的責(zé)任感。

6 小結(jié)

“教學(xué)有法、教無(wú)定法、貴在得法”，新工科要體現(xiàn)教育教學(xué)的新方法，構(gòu)建師生互動(dòng)的教學(xué)方法體系，對(duì)教師而言，其核心不僅是傳道受業(yè)，而是作為學(xué)習(xí)的組織者、學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和思想情感的交流者，把學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性充分調(diào)動(dòng)起來(lái)，去教師中心化，以學(xué)生為中心，引導(dǎo)學(xué)生高效學(xué)習(xí)新知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、能力和素質(zhì)的提高，達(dá)到新工科人才的新素養(yǎng)要求。