梁大龍, 趙龍文, 杜太利, 郭 磊, 田博涵, 趙俊豪
(大連海事大學(xué)輪機工程學(xué)院,遼寧大連 116026)
我校輪機工程專業(yè)本科畢業(yè)生的就業(yè)方向主要為遠(yuǎn)洋貨物運輸。由于在船工作的特殊性,本專業(yè)對實踐能力的要求非常高,會在大四上學(xué)期集中安排實踐課程,以提高畢業(yè)生在船工作的勝任能力。隨著近年來考研、考公務(wù)員學(xué)生人數(shù)的逐年遞增,采用傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行大四學(xué)生授課時會出現(xiàn)不同程度的“教學(xué)虛化”現(xiàn)象[1-2],實驗實踐課尤甚。收效不佳的大四實驗實踐課亟須通過教學(xué)模式改革,轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)風(fēng)氣,保證良好的教學(xué)質(zhì)量。
為滿足《1978年海員培訓(xùn)、發(fā)證和值班標(biāo)準(zhǔn)國際公約》(STCW公約)和國內(nèi)相關(guān)法律法規(guī)的要求[3],培養(yǎng)高質(zhì)量的遠(yuǎn)洋高級船員,輪機工程專業(yè)實驗實踐教學(xué)內(nèi)容占培養(yǎng)計劃總學(xué)分的28%(總學(xué)時占比超40%)[4]。雖然設(shè)置了足夠的實踐教學(xué)環(huán)節(jié),但我國海事院校航海類畢業(yè)生實踐能力卻一直被航運公司所詬病,其中部分原因在于既定教學(xué)目標(biāo)仍以通過海事機關(guān)的實操評估考試為主,應(yīng)試思想固化。近年來專業(yè)層面雖開始注重學(xué)生的實踐能力、團隊意識的培養(yǎng),但仍然有部分教師和學(xué)生“重理論輕實踐”,對實驗實踐課重視程度不足。
輪機工程專業(yè)每年招生400人左右,一般劃分為15個班級。因?qū)W生數(shù)量龐大,加之課內(nèi)實驗、上船實踐、金工實習(xí)、大四集中實踐等實踐環(huán)節(jié)眾多,各年級學(xué)生的專業(yè)課學(xué)習(xí)和實踐安排時間各異,無法使所有學(xué)生在完成專業(yè)課學(xué)習(xí)后立即進(jìn)行對應(yīng)內(nèi)容的實踐教學(xué)。同時考慮學(xué)生在大四下學(xué)期即開始到航運公司實習(xí),因此安排所有學(xué)生在大四上學(xué)期統(tǒng)一完成9周的專業(yè)實踐技能訓(xùn)練。從而導(dǎo)致學(xué)生集中實踐和專業(yè)課理論學(xué)習(xí)間隔時間過長,部分學(xué)生的理論知識業(yè)已淡忘。這也從筆者利用雨課堂開展課前測試的正確率、上課提問等多方面得到驗證。因此,教師需在課堂上再次進(jìn)行理論知識講解,幫助學(xué)生重拾記憶。
常規(guī)物理化學(xué)實驗所用的儀器設(shè)備尺寸較小,可保證學(xué)生有足夠的動手操作機會。但船用設(shè)備占地面積大、造價高,且需要一套復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行支撐。例如,筆者所教授的課程內(nèi)容為船用分油機、板式換熱器和造水機的運行實驗,每項實驗內(nèi)容僅有一臺設(shè)備,供22~24名學(xué)生共同使用。在進(jìn)行這種“人多設(shè)備少”的實驗教學(xué)時,若采用傳統(tǒng)教學(xué)模式,學(xué)生動手機會較少,多數(shù)學(xué)生只能作為“旁觀者”。而且教室缺少現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備,僅在墻上貼有幾張用于理論教學(xué)的掛圖。因此,有限的教學(xué)資源和較少的動手機會易引起學(xué)生的厭學(xué)情緒。此外,因船員工作的特殊性、海陸工資差距逐年減少等原因,考研、考公務(wù)員、在陸地或跨行工作的同學(xué)日益增多。這類學(xué)生學(xué)習(xí)本專業(yè)知識的興趣缺失,對成績要求不高。
根據(jù)上述實踐課程的特點和存在的問題,現(xiàn)有教學(xué)模式已不能夠滿足本專業(yè)實踐教學(xué)的需要。當(dāng)代大學(xué)生不喜歡說教式聽課,更希望參與和表達(dá),喜歡朋輩間交流與比較,善于使用現(xiàn)代化的信息手段。大四學(xué)生對知識的渴望度、希望投入的時間和精力并不相同。因此,課程設(shè)計應(yīng)在滿足教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上,結(jié)合學(xué)生的就業(yè)意向,在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)資源上進(jìn)行適度調(diào)整,讓學(xué)生多去思考與實踐,且應(yīng)當(dāng)更注重步入社會所急需的普適能力的提高。
目前我校輪機工程專業(yè)實驗實踐課仍沿用傳統(tǒng)授課模式(Lecture-based Learning,簡稱LBL)[5][見圖1(a)]。教師結(jié)合掛圖講解理論知識,之后按照實驗步驟進(jìn)行演示,學(xué)生動手操作,最后根據(jù)學(xué)生表現(xiàn)和實驗報告給予相應(yīng)的成績。這種模式所體現(xiàn)的“聽講”和“演示”還停留在“學(xué)習(xí)金字塔”(見圖2)的被動學(xué)習(xí)階段,知識留存率太低。而學(xué)生動手操作雖然是“實踐”環(huán)節(jié),但真正參與動手操作的學(xué)生人數(shù)太少,效果不佳。該種教學(xué)模式仍以機械性的灌輸為主,學(xué)生并沒有融入自己的思考[4]?!敖淌诮o他人(teach others)”是“學(xué)習(xí)金字塔”中知識留存率最高的方法,這與美國哈佛大學(xué)物理系教授Eric Mazur提出的“同伴教學(xué)法(Peer Instruction,簡稱PI)”[6]相契合。起初,這種教學(xué)方法主要在物理課中使用[7-9],之后不少實驗課程也開始沿用。仇欣霞等[10]在手術(shù)打結(jié)訓(xùn)練的實驗教學(xué)中,提前訓(xùn)練數(shù)名小組骨干,再由骨干同學(xué)輔導(dǎo)組內(nèi)同學(xué),結(jié)果表明“教改組”學(xué)生的打結(jié)速度明顯優(yōu)于對照組。張霞等[11]在“微生物學(xué)實驗”中應(yīng)用該方法讓學(xué)生在實驗原理掌握、實驗操作技術(shù)等整個學(xué)習(xí)過程中始終保持在教授給他人的狀態(tài),實施后學(xué)生成績顯著提升。
圖2 學(xué)習(xí)金字塔[11]
由于輪機工程專業(yè)實驗系統(tǒng)復(fù)雜、學(xué)生經(jīng)驗不足,考慮到設(shè)備運轉(zhuǎn)時的安全性,專業(yè)技能實踐課不能完全交由學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí),教師仍要在課堂上講明要點、主導(dǎo)教學(xué)過程推進(jìn)。張學(xué)新[12]在理論教學(xué)中提出的“對分課堂”模式提供了課堂上教師與學(xué)生時間分配的解決方案。對分課堂(Presentation,Assimilation,Discussion,簡稱PAD class)的基本理念是一半課堂時間交由教師講授(Presentation),另一半時間分配給學(xué)生進(jìn)行討論(Discussion)。學(xué)生討論的內(nèi)容是上堂課學(xué)過的內(nèi)容,同時留給學(xué)生足夠的課后自主學(xué)習(xí)時間進(jìn)行內(nèi)化吸收(Assimilation)?!皩Ψ终n堂”模式已在物理、機械、地理、醫(yī)學(xué)等多學(xué)科的實驗課上得以應(yīng)用[13-16],評價良好。但是,大四學(xué)生忙于尋找畢業(yè)出路,很多同學(xué)不愿意、也不太可能抽出較多時間預(yù)習(xí)。另外,實踐課程持續(xù)9周且授課內(nèi)容繁雜,僅靠當(dāng)天晚自習(xí)的時間無法充分復(fù)習(xí)內(nèi)化。如果學(xué)生未進(jìn)行有效預(yù)習(xí)和內(nèi)化吸收,采用“對分課堂”教學(xué)模式,課堂上教學(xué)推進(jìn)阻力很大,較易流于形式。
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故而,套用上述任意一種教學(xué)模式并不能完全適用于輪機工程專業(yè)的大四實踐教學(xué)。由此,借鑒“對分課堂”和“同伴教學(xué)”的教學(xué)理念,將二者進(jìn)行融合,提出并采用了“教師講授(Presentation)、學(xué)生自學(xué)(Assignment)和學(xué)生互講(Instruction)”相結(jié)合的教學(xué)模式,簡稱PAI class。課內(nèi)教師與學(xué)生進(jìn)行講授時間上的對分,教師先講重難點,留出一定實驗內(nèi)容交由學(xué)生分組自主學(xué)習(xí),帶著分工任務(wù)進(jìn)行內(nèi)化吸收。學(xué)生自學(xué)完畢后,每位同學(xué)都必須作為“同伴教師”給其他組的學(xué)生講解本組內(nèi)容;同時也會作為學(xué)生,傾聽其他組“同伴教師”的講解,實現(xiàn)所有內(nèi)容的學(xué)習(xí)。通過這種師生互動、學(xué)生互動的教學(xué)模式,可以極大調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,實現(xiàn)教學(xué)資源最大程度地分配利用,完成高質(zhì)量的教學(xué)活動。與傳統(tǒng)的對分課堂相比,PAI class教學(xué)模式主要借鑒的是課堂時間上的對分,并將內(nèi)化吸收的時間從課外轉(zhuǎn)至課內(nèi)。引入“同伴教學(xué)”模式的實踐課不只鍛煉了學(xué)生的動手能力,自學(xué)與表達(dá)等普適能力也得到了提高。
基于上述分析,進(jìn)行了PAI class教學(xué)模式在大四實踐課的教學(xué)流程細(xì)致規(guī)劃,如圖1(b)所示,并以分油機運行實驗為例進(jìn)行補充解釋。
利用智慧教學(xué)工具“雨課堂”教學(xué)方式替代了掛圖講解。通過雨課堂將教學(xué)視頻、圖片、資料及測試題等實時推送給學(xué)生,既解決了后排學(xué)生無法看清掛圖的問題,內(nèi)容也更加豐富直觀。教師主要講述實驗相關(guān)理論的重難點,剩余PPT內(nèi)容也通過雨課堂推送,方便學(xué)有余力、感興趣的學(xué)生進(jìn)行拔高學(xué)習(xí),實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的差異化管理。此外,為使學(xué)生維持較高的聽課專注度,授課時間控制在1 h以內(nèi)。
船用分油機的作用、基本結(jié)構(gòu)和工作流程是分油機運行實驗的重難點內(nèi)容。在教師授課過程中,首先通過廠家的英文宣傳視頻引出分油機作用,之后以三維動畫和實物圖片進(jìn)行分油機基本結(jié)構(gòu)的展示,最后利用英文說明書輔助講解工作流程。PPT剩余內(nèi)容為“油水分界面調(diào)整”和“S型分油機排渣原理”?!坝退纸缑嬲{(diào)整”在實際工作中常常用到,但較為簡單;S型分油機為目前市場主流,雖與實驗室所用機型略有不同,但排渣原理相似,結(jié)合推送的原理視頻和圖片,學(xué)生可以做到觸類旁通。
根據(jù)實驗內(nèi)容,將學(xué)生平均分成3組,每組不超過8人,進(jìn)行1 h的分組自學(xué)。每組再分成兩個小隊,每個小隊的所有隊員平均分配本組全部教學(xué)內(nèi)容,相互配合完成本組內(nèi)容的講授工作。這種方式下,學(xué)生既有協(xié)作也有“競爭”,協(xié)作可以提高效率,“競爭”又會刺激學(xué)生做到最好。分組學(xué)習(xí)資料中明確自學(xué)和講授要求,并給出分工建議,以減少學(xué)生各自為戰(zhàn)、責(zé)任不清、效率低下問題。資料力求通俗易懂、重點突出,較難理解的內(nèi)容已給予適當(dāng)提示。對于平時不善于表達(dá)的學(xué)生,也可告知講授重點或給予講授梗概,幫助學(xué)生快速梳理出講授內(nèi)容。
根據(jù)分油機運行實驗內(nèi)容,將學(xué)生平均分配到系統(tǒng)組、實物組和操作組。3組既緊密相連,又各有側(cè)重。系統(tǒng)組需結(jié)合掛圖講解分油機系統(tǒng)中油、水、氣等工作流體的流動路線及主要設(shè)備的作用;實物組則需摸清實驗室各流體實際管路的流動路線;操作組帶領(lǐng)同學(xué)按照工作流程進(jìn)行分油機檢查、啟動、運行巡檢、停機等一系列操作。學(xué)生從系統(tǒng)組獲得分油機系統(tǒng)的完整概念,再將實物與理論相印證,方可正確操作。學(xué)生選定好自己的分工任務(wù)后,結(jié)合紙質(zhì)資料中的要求和提示進(jìn)行學(xué)習(xí)。為培養(yǎng)素質(zhì)過硬的國際船員,操作組資料中含有原版英文分油機操作手冊,要求學(xué)生先進(jìn)行20 min的英文操作流程學(xué)習(xí)。各組資料的電子版也會通過雨課堂推送給學(xué)生。教師在旁邊進(jìn)行指導(dǎo)、監(jiān)督和協(xié)助,了解學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度,主動詢問并回答學(xué)生問題,給予一定提示而非答案。
小隊代號分別為1.1,1.2,…,3.2。完成分組自學(xué)后,每個小隊需給其他兩組的兩個小隊講授并帶領(lǐng)“聽講學(xué)生”操作本組實驗內(nèi)容。分隊講授順序如表1所示,每隊進(jìn)行10 min講授,之后身份互換,20 min可以實現(xiàn)不同組的兩個小隊間的互聽互講;然后換隊配合,繼續(xù)20 min的互聽互講;至此,每個同學(xué)都完成了全部內(nèi)容的學(xué)習(xí)。當(dāng)每隊講授完畢,教師依次提問每位聽課同學(xué),驗收該隊“同伴教師”的講授效果,并對未講清楚之處或?qū)W生未答對的知識點給予補充解答。由于3組同時進(jìn)行,1名教師無法完全了解每隊的授課情況,故而要求學(xué)生在兩次講授過程中全程錄像,方便教師課后對該隊的授課情況進(jìn)行評分。講授效果優(yōu)異小組的錄像會發(fā)給所有學(xué)生觀摩,便于學(xué)生鞏固知識、取長補短。學(xué)生在完成所有分隊授課后,每人需在“同伴教師”中選擇授課效果良好的1或2人進(jìn)行匿名紙質(zhì)投票。
表1 分隊講授順序
最初的10 min,系統(tǒng)組1.1小隊的“同伴教師”們按照順序給實物組2.2小隊的同學(xué)講解掛圖上的水路、氣路和進(jìn)出分油機的油路;而此時1.2小隊正在操作組3.1小隊“同伴教師”的講解和指導(dǎo)下,親自進(jìn)行分油機啟動前檢查、啟動、運行及停止的操作實踐;同時,實物組2.1小隊則在帶領(lǐng)操作組3.2小隊將實驗室的所有系統(tǒng)管路梳理一遍,并講授管路維護(hù)管理要點。每組講授完畢則報告老師,老師或提問學(xué)生某個設(shè)備的作用、或讓學(xué)生走通某個流動路線,或讓學(xué)生進(jìn)行某項內(nèi)容的操作。之后學(xué)生間“師生關(guān)系”互換,繼續(xù)互聽互講。
在完成當(dāng)天全部內(nèi)容學(xué)習(xí)后,學(xué)生需在雨課堂內(nèi)進(jìn)行考題測驗,驗收當(dāng)日學(xué)習(xí)成效。考題由單選題和多選題組成,多選題更能反映學(xué)生對知識的掌握程度??碱}內(nèi)容涵蓋教師授課的理論知識和3組實驗內(nèi)容,考查學(xué)生的整體學(xué)習(xí)效果。
測驗結(jié)束后,雨課堂發(fā)布匿名調(diào)查問卷,獲得學(xué)生的真實反饋。調(diào)查問卷包含10道投票題和1道主觀題。投票題包括學(xué)生對教師授課、自主學(xué)習(xí)、“同伴教師”授課這3個渠道的知識接受率自我評估以及指出不同學(xué)習(xí)階段中存在的問題等。主觀題則要求學(xué)生對授課形式進(jìn)行評價并提出建議,利于教師不斷優(yōu)化授課方式和內(nèi)容。
實驗報告作為教學(xué)流程的最后一環(huán),應(yīng)是學(xué)生對該課學(xué)習(xí)內(nèi)容的梳理總結(jié),而非千篇一律的謄寫練習(xí)。為此,實驗報告除了一些濃縮實驗內(nèi)容的“必做題”外,還增加了能夠反映學(xué)生活學(xué)活用能力的“選做題”。如“分油機運行中排渣口跑油的故障原因如何排查?”“造水機造水量減少應(yīng)如何恢復(fù)?”。通過這些工作實踐中的真實案例,可鍛煉學(xué)生的思維和解決實際問題的能力,而不是訓(xùn)練一個只會照搬流程的操作工。在實驗報告的批改中,更關(guān)注學(xué)生對于實踐內(nèi)容的理解程度,以及是否融入了自己的思考。
(1)變低效學(xué)習(xí)為高效學(xué)習(xí)。分組自學(xué)時,學(xué)生可相互協(xié)作、討論。因組員較少,每人都可獲得充足的實踐時間,還可將內(nèi)化吸收的知識用自己的語言教授給其他同學(xué)。通過“討論”“實踐”“教授給他人”這3種主動學(xué)習(xí)方法的有機融合,學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和知識留存率獲得極大提高。
(2)變同伴為老師。在每次分隊講授時,“同伴教師”與聽講學(xué)生各有3或4人,師生比可達(dá)1∶1,甚至可以進(jìn)行一對一的答疑輔導(dǎo)。不僅如此,學(xué)生可在“同伴教師”的指導(dǎo)下實際操作相關(guān)設(shè)備,參與感更強。對分課堂(PAD class)中,學(xué)生需面對全班同學(xué)和老師闡述觀點,而在PAI class模式下,聽講同學(xué)較少,認(rèn)知水平相近,朋輩間不會膽怯,“同伴教師”更易獲得良好的授課表現(xiàn)。
(3)變終結(jié)考核為過程評價??偝煽冇?0分平時表現(xiàn)、20分雨課堂考題和30分實驗報告組成,過程評價占比頗高。平時成績既有教師評價,也有同學(xué)互評。教師會綜合學(xué)生在實驗過程中的整體表現(xiàn)給予一定的基準(zhǔn)分,并根據(jù)分隊授課的同學(xué)互評投票結(jié)果,給予講授效果優(yōu)異的同學(xué)適當(dāng)加分。此外,評價的對象既有個體,也有團隊。學(xué)生授課效果以小隊的形式進(jìn)行評價,但也會參考隊內(nèi)學(xué)生的不同表現(xiàn),結(jié)合考題成績和報告進(jìn)行個體評價。綜合來看,評價標(biāo)準(zhǔn)更為完備公正。
(4)變扎堆擁堵為巧用空間。在“以教師為中心”的傳統(tǒng)模式下,學(xué)生跟著教師講授的內(nèi)容走,空間所限,教師講課的地方學(xué)生扎堆擁堵,而此時,其余部分教學(xué)資源閑置。在學(xué)生分組自學(xué)、分隊講授過程中,3部分教學(xué)內(nèi)容同時開展,人員分流,實現(xiàn)了教學(xué)資源同時間不同空間的合理分配。學(xué)生在該模式下,擁有更多的動手機會和摸索時間,甚至有專人進(jìn)行教學(xué)輔導(dǎo),自然學(xué)有成效。
(1)學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)改善。按照PAI class模式的教學(xué)流程,不同階段的學(xué)習(xí)環(huán)環(huán)相扣,迫使學(xué)生要時刻保持專注。由于教師講授的知識點涉及自學(xué)內(nèi)容,不認(rèn)真聽課就無法在短時間內(nèi)弄清分工任務(wù),緊迫感致使學(xué)生走神、玩手機、犯困等現(xiàn)象得到明顯遏制。在限時的分組學(xué)習(xí)過程中,學(xué)生既要搞懂資料內(nèi)容,又要思考如何正確、簡練、完整地表達(dá),沒有機會去做與課堂無關(guān)的事情,原來作為課堂禍?zhǔn)椎氖謾C,變成了輔助學(xué)習(xí)的搜索工具。學(xué)生在講授過程中大多態(tài)度端正,錄像時愈發(fā)正式,不會敷衍了事,提升了講授效果。聽講的學(xué)生會當(dāng)場提出問題,與“同伴教師”交流,及時消除疑惑。有些同學(xué)還在調(diào)查問卷中提到自己心態(tài)的轉(zhuǎn)變:“從起初的抗拒,無所適從,到后來慢慢接受,駕輕就熟,最后甚至開始喜歡這種授課方式,雖累但有所得?!?/p>
(2)學(xué)習(xí)成績普遍提高。對參與本門課程學(xué)習(xí)的354名學(xué)生學(xué)習(xí)狀況進(jìn)行了分析對比,采用傳統(tǒng)模式授課110人,新型模式授課244人。調(diào)查問卷有效份數(shù)為288份,學(xué)生通過問卷對教師、自己和“同伴教師”這3個知識獲取渠道的知識接收率進(jìn)行了自我評估,如圖3所示。因授課形式存在過渡階段,前兩個渠道投票人數(shù)為288人,而“同伴教師”項為244人。知識接收率分為4個區(qū)間:0~30%、30%~60%、60%~80%、80%~100%,統(tǒng)計數(shù)據(jù)時分別以每個區(qū)間的中間值作為選擇該區(qū)間學(xué)生的平均知識接收率,如選擇教師講授接收率為0~30%的5人的平均接收率為15%。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,教師授課內(nèi)容聽懂率、本組自學(xué)內(nèi)容了解程度、“同伴教師”授課內(nèi)容聽懂率分別為71.20%、72.29%和67.54%,所有內(nèi)容平均接收率則為70.34%。其中,自學(xué)所獲得的知識接收率最高,且自我評估知識接收率80%~100%區(qū)間的3個渠道中選擇“自學(xué)”的人數(shù)也最多,這兩者都印證了該模式可以極大刺激學(xué)生的主動求知欲望,作為“同伴教師”的責(zé)任感使之對自學(xué)內(nèi)容更為上心,兩次教授他人的經(jīng)歷也更易增強對本組知識的理解?!巴榻處煛敝v授聽懂率最低,這是由于學(xué)生對資料的理解、內(nèi)容的表達(dá)更多的仍是基于自己原有的知識儲備,在短時間內(nèi)搞懂新知識,并用自己的語言邏輯清晰地表達(dá),對于某些同學(xué)是存在一定難度的。講授效果雖參差不齊,但仍優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)模式。而且“同伴教師”講授后,教師做的糾錯和總結(jié)可以進(jìn)一步提高學(xué)生對知識的了解程度。當(dāng)日考題測試的正確率更能客觀反映學(xué)生實際學(xué)習(xí)情況。雨課堂考題分?jǐn)?shù)統(tǒng)計顯示,開展PAI class教學(xué)模式實踐后,學(xué)生答題正確率從70.12%提升到79.27%,提升率為13.05%。
圖3 知識接收率自我評估情況
通過融合“對分課堂”與“同伴教學(xué)”教學(xué)模式,在輪機工程專業(yè)中采用PAI class教學(xué)模式進(jìn)行了大四實踐課教學(xué)的改革實踐,學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)明顯好轉(zhuǎn),學(xué)習(xí)成績顯著提高,動手能力、自學(xué)能力和表達(dá)能力都得到了鍛煉。學(xué)生雖未嘗試過該種授課方式,但普遍樂于接受。PAI class的教學(xué)流程非常適用于“人多設(shè)備少”且排課密集的實驗實踐課,希望能在工科專業(yè)的實踐或理論課教學(xué)改革過程中提供一定的思路與借鑒。