“土木工程材料”實(shí)驗(yàn)課的探究式教學(xué)及“五位一體”評(píng)價(jià)模型分析

李庚英，張錦濤，張敏 （華南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，廣東 廣州 510640）

0 前言

探究式工程科學(xué)教學(xué)[1]是提高工程技術(shù)人員科學(xué)和創(chuàng)造素養(yǎng)的重要手段。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院提出了以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新科研能力和團(tuán)隊(duì)合作交流能力為目標(biāo)的探究式教學(xué)模式，并基于“最近發(fā)展區(qū)”理論建立情境創(chuàng)設(shè)和探究點(diǎn)設(shè)置的教學(xué)方法，以“土木工程材料”為例進(jìn)行教學(xué)改革?！巴聊竟こ滩牧稀闭n程是土木工程相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，具有較強(qiáng)的理論性、綜合性與實(shí)踐性，以及多學(xué)科交叉滲透的特點(diǎn)[1][2]，此次教學(xué)改革取得了一定的成效。但該探究式教學(xué)改革仍存在以下問題需要解決，主要表現(xiàn)以下兩點(diǎn)。

①學(xué)生在掌握的基本知識(shí)比較膚淺情況下的創(chuàng)新思維有效性問題。一切的創(chuàng)新思維都是基于一定的知識(shí)量，但是對(duì)大部分探究項(xiàng)目而言，大學(xué)生就某一專業(yè)知識(shí)掌握是非常有限的。那么如何基于學(xué)生已有知識(shí)達(dá)到提高創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的目的是教學(xué)改革的難點(diǎn)問題[3]。也就是說如何合理設(shè)計(jì)教學(xué)策略，采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，既提高學(xué)生的理論知識(shí)水平，又培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力，這是保證教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。

②對(duì)教學(xué)改革缺乏明確的衡量指標(biāo)或標(biāo)尺。如果對(duì)“創(chuàng)新能力”缺乏定量和定性標(biāo)識(shí)，那么就無法探測(cè)和證明學(xué)生的創(chuàng)新能力是否真正提高[4]（即若不能準(zhǔn)確定義什么是創(chuàng)新能力[5]，那么如何判斷其提高與否）。因此提供完整、詳細(xì)的創(chuàng)新能力或創(chuàng)新思維的定義，能避免空洞的能力培養(yǎng)要求，使“土木工程材料”能力培養(yǎng)的教學(xué)過程具有方向性和科學(xué)性。

本文針對(duì)上述重要問題，課題組設(shè)計(jì)了多層級(jí)、漸進(jìn)式的探究式教學(xué)模式，并開發(fā)“五位一體”的探究式教學(xué)評(píng)價(jià)模型，在“土木工程材料”實(shí)驗(yàn)課教學(xué)過程進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用。教學(xué)實(shí)踐表明，采用多層漸進(jìn)的探究式教學(xué)能有效激發(fā)學(xué)生興趣，提高學(xué)生創(chuàng)新能力，循序漸進(jìn)的拓展學(xué)生知識(shí)體系發(fā)展，同時(shí)“五位一體”的教學(xué)評(píng)價(jià)模型能夠更加全面客觀地對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，促進(jìn)教學(xué)良性開展，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，為培養(yǎng)新時(shí)代工科技術(shù)人員奠定基礎(chǔ)。

1 設(shè)計(jì)多層級(jí)、漸進(jìn)式的探究式教學(xué)模式

維果斯基的“最近發(fā)展區(qū)”理論研究表明，學(xué)生“最近發(fā)展區(qū)”和認(rèn)知系統(tǒng)是可以逐步提高的，呈現(xiàn)漸進(jìn)性和動(dòng)態(tài)發(fā)展特征[6]；另一方面，教學(xué)和學(xué)習(xí)過程中所探究問題的廣度和深度也取決于師生活動(dòng)水平和所涉及知識(shí)范圍，也具有漸進(jìn)性和動(dòng)態(tài)發(fā)展特征。

設(shè)置層層相關(guān)、逐漸遞進(jìn)的多層次教學(xué)模式能夠在實(shí)現(xiàn)知識(shí)、能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，保護(hù)學(xué)生好奇心，培養(yǎng)科研素養(yǎng)[7]。多層級(jí)漸進(jìn)性的探究可以由五條上升曲線來刻畫，分別是“知識(shí)由淺入深”“能力培養(yǎng)由低到高”“主動(dòng)性由弱到強(qiáng)”“探究強(qiáng)度逐漸變大”“探究內(nèi)容的難度逐漸提高”，這五條曲線在五個(gè)維度上以一種循序漸進(jìn)的方式把學(xué)生引入到探究式學(xué)習(xí)中，符合學(xué)生接受新事物的一般規(guī)律[8]?；谔骄渴浇虒W(xué)特征，結(jié)合“土木工程材料”實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容和各層次要求，構(gòu)筑的漸進(jìn)式、多層位的教學(xué)模式，具體如圖1所示。

圖1 “土木工程材料”實(shí)驗(yàn)課的多層級(jí)探究式教學(xué)設(shè)計(jì)

所有教學(xué)內(nèi)容和教輔訓(xùn)練都由淺及深、由難到易，設(shè)置了三個(gè)層次。每個(gè)層次設(shè)定不同等級(jí)的學(xué)習(xí)目標(biāo)和能力要求，根據(jù)層次的不同完成相應(yīng)的指標(biāo)。教師根據(jù)學(xué)生所在知識(shí)發(fā)展區(qū)布置相應(yīng)的探究內(nèi)容，每個(gè)探究內(nèi)容都設(shè)有多層漸進(jìn)的拓展研究。以項(xiàng)目“偶聯(lián)劑對(duì)混凝體-瀝青界面性能的影響研究”為例，具體說明學(xué)生在層進(jìn)的探究式教學(xué)中開展的學(xué)習(xí)探知活動(dòng)內(nèi)容，結(jié)果見圖2所示。展示結(jié)果表明，該組學(xué)生分三層完成了項(xiàng)目要求，每一層學(xué)習(xí)和研究過程中，都經(jīng)歷了探究的6個(gè)過程，即提出問題→相關(guān)資料查詢與分析→推測(cè)和假設(shè)→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)尋求證實(shí)→信息和數(shù)據(jù)處理→結(jié)論與表達(dá)[9]。

圖2 多層級(jí)探究式項(xiàng)目實(shí)例展示

從項(xiàng)目的三層研究過程來看，該組學(xué)生不但完成了普通混凝土的力學(xué)性能的研究測(cè)試，還進(jìn)一步完成了公路混凝土的配制，并且基于化學(xué)科學(xué)和材料科學(xué)的基本原理，提出了偶聯(lián)劑的作用機(jī)理，并建立了混凝土-瀝青界面作用模型。圖2表明，經(jīng)過分層級(jí)探究式項(xiàng)目學(xué)習(xí)，基本具有了觀察問題、分析問題、收集和使用實(shí)證、構(gòu)造解釋和證明解釋等科學(xué)探究能力，即該組學(xué)生具有創(chuàng)造性思維和批評(píng)性思維，達(dá)到了本課程的知識(shí)和能力學(xué)習(xí)目標(biāo)。

需要注意的是“土木工程材料”課程的探究點(diǎn)具有與時(shí)俱進(jìn)的特點(diǎn)，依據(jù)社會(huì)和工程大背景可以有序提升；其次在各層級(jí)理論教學(xué)過程中，均適時(shí)提出真實(shí)的案例，這些案例既是理論學(xué)習(xí)的探究點(diǎn)，同時(shí)也是學(xué)生項(xiàng)目實(shí)踐的素材。這些案例必須是真實(shí)的、有價(jià)值、有研究意義、能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的問題。并且主要是關(guān)于土木工程材料中的重點(diǎn)、難點(diǎn)和熱點(diǎn)問題。

2 開發(fā)“五位一體”的探究式教學(xué)評(píng)價(jià)模型

顯而易見，針對(duì)上述漸進(jìn)式、多層位的教學(xué)體系，傳統(tǒng)的重知識(shí)、偏結(jié)果和強(qiáng)調(diào)記憶的學(xué)生評(píng)價(jià)方式，已經(jīng)無法激勵(lì)學(xué)生投入到科學(xué)探究的積極性，無法全面地揭示學(xué)生在探究式教學(xué)獲得的能力進(jìn)步和情感發(fā)展，自然無法調(diào)動(dòng)師生大膽探究、主動(dòng)參與和深入實(shí)踐的積極性。構(gòu)建適應(yīng)和促進(jìn)探究式教學(xué)開展的新學(xué)生評(píng)價(jià)體系，既是探究式教學(xué)模式的內(nèi)在要求，也是激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的需要。

通常學(xué)生學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)主要涉及評(píng)價(jià)什么（評(píng)價(jià)內(nèi)容）、怎么評(píng)價(jià)（評(píng)價(jià)方法）、評(píng)價(jià)誰（評(píng)價(jià)主體）、怎么解釋評(píng)價(jià)信息（評(píng)價(jià)量規(guī)或評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)）以及如何使用評(píng)價(jià)結(jié)果（評(píng)價(jià)目的）等五個(gè)環(huán)節(jié)。為此，設(shè)置了如表1所示的“五位一體”的評(píng)價(jià)模型，對(duì)學(xué)生的學(xué)業(yè)表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)估。

“五位一體”的評(píng)價(jià)模型 表1

其中，評(píng)價(jià)內(nèi)容應(yīng)與教學(xué)目標(biāo)相匹配。評(píng)價(jià)方法涉及收集評(píng)價(jià)對(duì)象的信息。評(píng)價(jià)方法應(yīng)該與評(píng)價(jià)內(nèi)容即欲評(píng)學(xué)習(xí)結(jié)果的類型保持一致。知識(shí)目標(biāo)可以通過筆記或口試進(jìn)行較好的評(píng)估，而內(nèi)隱的能力、情感和價(jià)值觀只能通過外顯的行為、語言、作業(yè)、產(chǎn)品等進(jìn)行推論評(píng)價(jià)。因此評(píng)價(jià)方法采用直接（Direct As?sessment）的定量評(píng)價(jià)和間接（Indirect Assessment）的定性評(píng)價(jià)相結(jié)合。具體而言，定量評(píng)價(jià)提供直接關(guān)于學(xué)生知識(shí)、能力和態(tài)度發(fā)展水平的證據(jù)。具體方法有作業(yè)、測(cè)驗(yàn)、量表、設(shè)計(jì)、論文、檔案袋、答辯等。定性評(píng)價(jià)是次級(jí)評(píng)價(jià)，是知覺（Perception）到的學(xué)習(xí)結(jié)果，不能直接、真實(shí)地反映學(xué)生的學(xué)業(yè)水平。

評(píng)價(jià)主體采用單一主體和多元化相結(jié)合。探究式教學(xué)活動(dòng)主體的多元化。教師不僅是單科教師，其他指導(dǎo)教師及相關(guān)科目教師也參與了教學(xué)活動(dòng)。學(xué)生是與小組成員一起參與探究活動(dòng)的，參與成員都有關(guān)于評(píng)價(jià)的發(fā)言權(quán)。探究式教學(xué)目標(biāo)的多維性。特別是能力與情感目標(biāo)較為內(nèi)隱，單一的評(píng)價(jià)主體（教師）無法全面掌握學(xué)生行為信息，自然無法做出全面和科學(xué)的判斷，即使全面掌握了學(xué)生行為的信息，在推斷其探究態(tài)度和能力發(fā)展時(shí)也未必完全吻合。因此讓學(xué)生同時(shí)成為學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)過程的積極參與者，有利于克服評(píng)價(jià)對(duì)象的恐懼心理，保護(hù)學(xué)生的自尊心和自信心，消除評(píng)價(jià)中產(chǎn)生的對(duì)立情緒。同時(shí)，有助于學(xué)生反思學(xué)習(xí)過程，對(duì)未來學(xué)習(xí)作出合理的規(guī)劃與安排，提高自我調(diào)整能力。最后，同學(xué)間互評(píng)有助于借鑒對(duì)方優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)共同成長。

采用評(píng)價(jià)量規(guī)能有效解決傳統(tǒng)筆試測(cè)驗(yàn)在評(píng)價(jià)學(xué)生能力、策略、情感和態(tài)度等方面的低效性，適用于對(duì)定性評(píng)價(jià)方法所得來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。量規(guī)給出了清晰的預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果以及評(píng)價(jià)預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)和細(xì)則。在學(xué)習(xí)的不同階段，針對(duì)不同學(xué)習(xí)內(nèi)容，指定相應(yīng)的評(píng)價(jià)量規(guī)。以表2和表3為例，分別針對(duì)“過程與方法”和“團(tuán)隊(duì)與交流”這兩個(gè)教育目標(biāo)（評(píng)價(jià)內(nèi)容2和5）,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中制定的評(píng)價(jià)量規(guī)。根據(jù)探究式教學(xué)的特點(diǎn)，“過程與方法”的評(píng)價(jià)細(xì)則主要從探究式教學(xué)的6個(gè)發(fā)展過程進(jìn)行，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分為四個(gè)等級(jí)，具體見表2所示?！皥F(tuán)隊(duì)和交流”評(píng)價(jià)量規(guī)分為5個(gè)等級(jí)，分別對(duì)應(yīng)不同的量化指標(biāo)，具體見表3所示。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中的“過程與方法”評(píng)價(jià)量規(guī) 表2

學(xué)生通過閱讀量規(guī)，可以理解其學(xué)習(xí)結(jié)果將如何被評(píng)價(jià)，從而激勵(lì)主體性和責(zé)任心來完成學(xué)習(xí)任務(wù)。同時(shí)，量規(guī)給學(xué)生提供的反饋信息，有利于自我調(diào)整、自我監(jiān)測(cè)和自我改進(jìn)。教師在開發(fā)量規(guī)的過程中，會(huì)不斷思考改善教學(xué)策略以提高學(xué)生表現(xiàn)等級(jí)與水平。評(píng)價(jià)量規(guī)既可以借鑒已有研究成果，也可由教師在參照心理學(xué)、教育學(xué)理論基礎(chǔ)上自行開發(fā)。

評(píng)教模型的目的是形成階段性評(píng)價(jià)和最終評(píng)價(jià)，其中階段性評(píng)價(jià)是在學(xué)習(xí)不同階段，針對(duì)不同學(xué)習(xí)內(nèi)容，采用單一方式或者多方式聯(lián)合進(jìn)行評(píng)價(jià)。最終終結(jié)性評(píng)價(jià)是綜合教學(xué)整體過程和各階段指標(biāo)，對(duì)學(xué)生在該課程中的表現(xiàn)進(jìn)行全方位評(píng)價(jià)，同時(shí)也是教學(xué)效果的最終體現(xiàn)。

3 結(jié)語

本文以“土木工程材料”實(shí)驗(yàn)課為例，分析了采用探究式教學(xué)方法時(shí)存在的問題，基于科學(xué)的探究教學(xué)原理和“最近發(fā)展區(qū)”理論，提出構(gòu)筑多層級(jí)、漸進(jìn)式的探究式教學(xué)模型，充分考慮師生活動(dòng)水平和知識(shí)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，不僅為學(xué)生創(chuàng)新能力和科研素養(yǎng)培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)，而且大幅激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，保護(hù)學(xué)生好奇心，使學(xué)生的知識(shí)體系、能力、主動(dòng)性、探究的強(qiáng)度和難度都逐漸提高，具有顯著的優(yōu)越性和科學(xué)性。同時(shí)提出“五位一體”的教學(xué)評(píng)價(jià)模型，能夠更加全面客觀地對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，促進(jìn)教學(xué)的良性開展，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新和團(tuán)隊(duì)合作能力。評(píng)價(jià)模型的可操作性強(qiáng)，具有較好的科學(xué)性和創(chuàng)新性，為“土木工程材料”課程改革的順利進(jìn)行和持續(xù)改進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。