基于學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)力的學(xué)生邏輯思維能力培養(yǎng)實(shí)踐
——以動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)課程為例

謝佳苗，韓彩霞，原梅妮，趙宇峰

（1.中北大學(xué)，山西太原 030051；2.太原市小店區(qū)九一小學(xué)校，山西太原 030000）

2012 年3 月，教育部印發(fā)《關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見(jiàn)》，明確指出：“實(shí)施基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)試驗(yàn)計(jì)劃，建設(shè)一批國(guó)家青年英才培養(yǎng)基地，探索拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式?！薄案母锝虒W(xué)管理，探索在教師指導(dǎo)下，學(xué)生自主選擇專業(yè)、自主選擇課程等自主學(xué)習(xí)模式。創(chuàng)新教育教學(xué)方法，倡導(dǎo)啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式教學(xué)?！盵1]這成為未來(lái)深化學(xué)生以學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)力為主要目標(biāo)的教學(xué)改革風(fēng)向標(biāo)[2-3]。2020 年1 月，教育部發(fā)布《關(guān)于在部分高校開(kāi)展基礎(chǔ)學(xué)科招生改革試點(diǎn)工作的意見(jiàn)》（也稱強(qiáng)基計(jì)劃），指出“強(qiáng)基計(jì)劃主要選拔培養(yǎng)有志于服務(wù)國(guó)家重大戰(zhàn)略需求且綜合素質(zhì)優(yōu)秀或基礎(chǔ)學(xué)科拔尖的學(xué)生。聚焦高端芯片與軟件、智能科技、新材料、先進(jìn)制造和國(guó)家安全等關(guān)鍵領(lǐng)域以及國(guó)家人才緊缺的人文社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域，由有關(guān)高校結(jié)合自身辦學(xué)特色，合理安排招生專業(yè)。”[4]強(qiáng)基計(jì)劃明確提出服務(wù)國(guó)家重大戰(zhàn)略需求和促進(jìn)教育公平兩大主要任務(wù)，前者聚焦拔尖創(chuàng)新人才的選拔與培養(yǎng)，后者著力保障考試招生的機(jī)會(huì)公平、程序公開(kāi)和結(jié)果公正[5]。中國(guó)科學(xué)院院士丁奎嶺曾說(shuō)：“基礎(chǔ)研究是破解‘卡脖子’難題的關(guān)鍵，沒(méi)有強(qiáng)大的基礎(chǔ)研究，很難做出原創(chuàng)性、變革性、顛覆性的關(guān)鍵核心技術(shù)”[6]。因此，強(qiáng)基計(jì)劃主要聚焦關(guān)鍵領(lǐng)域中核心問(wèn)題的解決，需要強(qiáng)大的邏輯思維能力作為支撐。動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)課程是一門理論性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是基礎(chǔ)力學(xué)的提高課程，是動(dòng)力機(jī)械從靜態(tài)分析向動(dòng)態(tài)分析轉(zhuǎn)變的重要方式[7]。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生系統(tǒng)地掌握作用于物體的力和物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化之間的關(guān)系，提升動(dòng)力學(xué)分析的能力，為強(qiáng)基計(jì)劃以及解決工程實(shí)際問(wèn)題奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外基礎(chǔ)工科學(xué)科課程教學(xué)的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)“以學(xué)生為中心”“產(chǎn)出為導(dǎo)向”和“質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)”的“三步走”教學(xué)理念是以學(xué)習(xí)為驅(qū)動(dòng)力的最佳方式。這需要教師在課上課下充分發(fā)掘?qū)W生的學(xué)習(xí)興趣點(diǎn)，改革教學(xué)內(nèi)容，更新教學(xué)方式和優(yōu)化考核方式，提高學(xué)生的邏輯思維能力和充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，使之成為學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力。

1 學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)力下學(xué)生邏輯思維能力培養(yǎng)的現(xiàn)狀

目前，學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)力下學(xué)生邏輯思維能力的培養(yǎng)仍處于探索階段，在動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，學(xué)生學(xué)習(xí)和教師教學(xué)都存在不以學(xué)習(xí)為驅(qū)動(dòng)力的現(xiàn)狀，主要存在以下三方面的問(wèn)題。

1.1 教學(xué)內(nèi)容單一，忽視學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力的培養(yǎng)

針對(duì)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)課程，教師主要就現(xiàn)有課程內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)，沒(méi)有與專業(yè)其他課程或者與專業(yè)相關(guān)的課程進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)系和講解，學(xué)生容易失去對(duì)該課程的學(xué)習(xí)動(dòng)力。學(xué)習(xí)動(dòng)力是學(xué)生有效學(xué)習(xí)的前提條件，也是學(xué)生成功學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)，更是學(xué)生持久學(xué)習(xí)的必備條件[8]。如果學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)力，根本原因就是學(xué)生沒(méi)有找到學(xué)習(xí)該課程的目標(biāo)和需求。教師的適當(dāng)引導(dǎo)也是提高學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力必不可少的條件。動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)課程有限的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)學(xué)時(shí)，讓本該需要深入講解和課后實(shí)踐的內(nèi)容未能被講透，實(shí)際教學(xué)內(nèi)容廣而不精，缺乏系統(tǒng)性，使本該高要求的專業(yè)基礎(chǔ)課變成簡(jiǎn)單科普的教學(xué)課程，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

1.2 教學(xué)方式不合理，忽視邏輯思維能力的培養(yǎng)

傳統(tǒng)模式是將工業(yè)流水線的運(yùn)轉(zhuǎn)方式應(yīng)用到學(xué)校教育教學(xué)方式中，機(jī)械化講授是其典型特征。動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)課程具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，傳統(tǒng)的口頭表達(dá)、黑板板書、PPT 授課的教學(xué)方式并不能滿足學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)背后涉及的物理原理、知識(shí)體系、工程應(yīng)用等知識(shí)的深入理解需求。傳統(tǒng)教學(xué)方式導(dǎo)致學(xué)生不能融會(huì)貫通和舉一反三[9]，也導(dǎo)致學(xué)生缺乏獨(dú)立思考的能力、求真務(wù)實(shí)的精神、反思批判的思想和邏輯思維。

1.3 考核方式不多元，忽視學(xué)生學(xué)以致用能力的培養(yǎng)

動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)課程的考核需要檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)課程的效果，包括考核方式、考核范圍和考核程度。傳統(tǒng)教學(xué)中以課堂點(diǎn)名方式來(lái)考核學(xué)生的平時(shí)成績(jī)或以“標(biāo)準(zhǔn)化考試”來(lái)考核學(xué)生的期末成績(jī)[10]，沒(méi)有充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。針對(duì)理論和數(shù)學(xué)推導(dǎo)較多的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)課程，如果學(xué)生沒(méi)有完全理解動(dòng)力學(xué)知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在含義和物理本質(zhì)，只做習(xí)題，則學(xué)生相應(yīng)工程應(yīng)用的知識(shí)儲(chǔ)備會(huì)欠缺，導(dǎo)致在面對(duì)復(fù)雜的實(shí)際工程問(wèn)題時(shí)，往往無(wú)法合理運(yùn)用所學(xué)的動(dòng)力學(xué)知識(shí)。

2 基于學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)力的課程改革方案

動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)課程是中北大學(xué)智能武器裝備系統(tǒng)專業(yè)的必修課程。對(duì)于該專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，邏輯思維能力的培養(yǎng)可以有效提高學(xué)生的思辨能力、提升其科學(xué)辯證能力、提升其批判性精神。邏輯思維能力的培養(yǎng)是以學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)力為前提的。因此，學(xué)生邏輯思維能力的培養(yǎng)需要在具體的教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)方法中體現(xiàn)。具體可從以下5 個(gè)方面提升學(xué)生的邏輯思維能力。

2.1 問(wèn)題導(dǎo)向式教學(xué)：培養(yǎng)問(wèn)題意識(shí)、啟發(fā)獨(dú)立思考

問(wèn)題導(dǎo)向式教學(xué)有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)力，提高學(xué)生的邏輯思維能力。要將“以知識(shí)為導(dǎo)向”的傳統(tǒng)教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詥?wèn)題為導(dǎo)向”的新型教學(xué)模式[11]：將單一的理論講解向問(wèn)題主導(dǎo)轉(zhuǎn)變；將單一的書面知識(shí)向工程應(yīng)用背景主導(dǎo)轉(zhuǎn)變。教學(xué)方式的改變也意味著教學(xué)目標(biāo)的調(diào)整，教學(xué)目標(biāo)不再只是讓學(xué)生掌握一些基礎(chǔ)理論知識(shí)，而是有目的地培養(yǎng)和提高學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)，這一過(guò)程就是學(xué)生邏輯思維能力培養(yǎng)和批判性精神展現(xiàn)的過(guò)程。在動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)課程轉(zhuǎn)動(dòng)慣量章節(jié)的授課過(guò)程中，教師通過(guò)講授轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的概念引出改變轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的生活實(shí)例，通過(guò)課堂提問(wèn)的互動(dòng)式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的自主思考能力；通過(guò)將邏輯思維的培養(yǎng)融入教學(xué)過(guò)程，學(xué)生的主觀能動(dòng)性得到了培養(yǎng)、邏輯思維能力得到了訓(xùn)練和提升。在“以問(wèn)題為導(dǎo)向”的新型教學(xué)模式中，教學(xué)過(guò)程不僅是教授知識(shí)的過(guò)程，也是對(duì)學(xué)生進(jìn)行思維啟發(fā)、知識(shí)引導(dǎo)、主觀能動(dòng)性培養(yǎng)的過(guò)程，是“學(xué)”“析”“思”“辯”融會(huì)貫通的過(guò)程。

2.2 課堂互動(dòng)式教學(xué)：鍛煉參與能力、提升思辨技能

美國(guó)教育家Paul 認(rèn)為課堂互動(dòng)式教學(xué)是“活躍知識(shí)、重建概念”的重要方法[12]。課堂教學(xué)是教師和學(xué)生之間信息交流和相互溝通的過(guò)程，交流的內(nèi)容是與學(xué)生能力和課程知識(shí)直接或間接相關(guān)的信息。課堂互動(dòng)式教學(xué)可以促使學(xué)生主動(dòng)參與、積極思考、辯證討論和總結(jié)發(fā)言。良好的課堂互動(dòng)式教學(xué)方式主要包含積極聆聽(tīng)、提問(wèn)技巧、鼓勵(lì)技巧、干預(yù)技巧和有效反饋等幾個(gè)方面。積極聆聽(tīng)需要教師創(chuàng)造一個(gè)良好的互動(dòng)環(huán)境，如安靜的課堂，注意互動(dòng)時(shí)的眼神、肢體語(yǔ)言，如直接的目光接觸、身體前傾、點(diǎn)頭示意等體現(xiàn)關(guān)注的動(dòng)作。在動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)課程的授課過(guò)程中，教師需要隨時(shí)與學(xué)生互動(dòng)，了解學(xué)生對(duì)先修知識(shí)的掌握和理解程度，如牛頓三大定律、機(jī)械能守恒定律、分部積分法、常/偏微分方程求解方法和復(fù)合求導(dǎo)法則等問(wèn)題。提問(wèn)技巧多使用“如何”“為什么”或“哪個(gè)”，鼓勵(lì)學(xué)生準(zhǔn)確表達(dá)對(duì)問(wèn)題的想法，闡述學(xué)生形成對(duì)解決該問(wèn)題的底層邏輯，做到舉一反三、觸類旁通。有效反饋需要教師在聽(tīng)完學(xué)生發(fā)言后，采用溫和的方式做出完整且正確的總結(jié)和反饋。在動(dòng)量矩守恒定理講解過(guò)程中，教師提問(wèn)學(xué)生：“跳水運(yùn)動(dòng)員在高臺(tái)跳水過(guò)程中，動(dòng)量矩守恒定理是如何體現(xiàn)的？試分析如何運(yùn)用動(dòng)量矩守恒定理來(lái)規(guī)范運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作，從而獲得更高的分?jǐn)?shù)？”課堂上學(xué)生對(duì)此問(wèn)題有很好的回答和有效的分析，該過(guò)程不僅可以使學(xué)生加深對(duì)動(dòng)量矩守恒定理概念的理解和掌握，而且可以很好地解決學(xué)生在工程實(shí)際中遇到的關(guān)于動(dòng)量矩守恒定理的問(wèn)題。課堂互動(dòng)式教學(xué)是鍛煉學(xué)生參與能力、提升學(xué)生思辨技能、訓(xùn)練學(xué)生獨(dú)立思考能力的有效途徑[13]。

2.3 翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)：理解知識(shí)本質(zhì)、體驗(yàn)融會(huì)貫通

翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)指通過(guò)調(diào)整課上和課下的講授時(shí)間和教授方式，將講授和學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)由教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生，其本質(zhì)就是將“以教為中心”變成“以學(xué)為中心”。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生能夠在課堂時(shí)間內(nèi)更專注于基于動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)課程理論和實(shí)踐的主動(dòng)學(xué)習(xí)：學(xué)生共同探討課程所涉及的重點(diǎn)、難點(diǎn)；提煉知識(shí)點(diǎn)與實(shí)際工程問(wèn)題之間的關(guān)系，研究對(duì)應(yīng)工程問(wèn)題的解決方法。因此，翻轉(zhuǎn)課堂使學(xué)生的學(xué)習(xí)更具主動(dòng)性和靈活性，同時(shí)提高了學(xué)生的積極性和參與度[14]。在動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)課程結(jié)束后，教師要求學(xué)生針對(duì)自己感興趣的方向提煉出一個(gè)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，如機(jī)床振動(dòng)、直升機(jī)螺旋槳振動(dòng)、汽車懸掛的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題和火箭發(fā)射的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題等，通過(guò)PPT 匯報(bào)、大作業(yè)提交、板書講解等形式進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂的訓(xùn)練。翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)果表明：學(xué)生喜歡這樣的授課方式，積極參與其中，在課堂上積極討論并能形成一定的頭腦風(fēng)暴。這既能加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，也鍛煉了學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力。在教師點(diǎn)評(píng)環(huán)節(jié)，教師不但要注重對(duì)學(xué)生課堂講解內(nèi)容的評(píng)價(jià)和學(xué)習(xí)成果的檢驗(yàn)，而且要注重綜合評(píng)價(jià)學(xué)生在課前準(zhǔn)備、翻轉(zhuǎn)課堂和課后任務(wù)的表現(xiàn)情況。

2.4 小組討論式教學(xué)：創(chuàng)設(shè)典型情境、訓(xùn)練團(tuán)隊(duì)合作

小組討論式教學(xué)的目的是通過(guò)組成多個(gè)小組對(duì)同一問(wèn)題展開(kāi)討論或完成對(duì)課上一些知識(shí)點(diǎn)的總結(jié)，該方法可以敦促每一名學(xué)生充分參與學(xué)習(xí)和討論過(guò)程，甚至通過(guò)頭腦風(fēng)暴達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力的目的[15]。教師要合理創(chuàng)設(shè)典型情境和安排小組成員，并且要明確具體討論的課程內(nèi)容和預(yù)期效果。在動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)各章節(jié)的課后作業(yè)講授過(guò)程中，以小組形式通過(guò)討論后形成最終解題思路和答案，各小組派出代表在課堂上進(jìn)行講解，小組討論的目的是讓學(xué)生在合作中完成對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握，通過(guò)小組討論培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，在討論過(guò)程中提升學(xué)生對(duì)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，各小組成員基于課后作業(yè)思考問(wèn)題、解決問(wèn)題和總結(jié)問(wèn)題。此外，在小組討論過(guò)程中，學(xué)生之間可以通過(guò)交流各自的想法達(dá)到求同存異的目的，最終可以培養(yǎng)學(xué)生的包容品質(zhì)和團(tuán)隊(duì)合作能力。

2.5 多元開(kāi)放式考核：?jiǎn)栴}導(dǎo)向評(píng)價(jià)、優(yōu)化考核模式

多元開(kāi)放式考核有利于打破“正確答案”“標(biāo)準(zhǔn)答案”的限制，答案不再是以某種方式規(guī)范學(xué)生的思維，而是“以知識(shí)為導(dǎo)向”和“以問(wèn)題為導(dǎo)向”來(lái)啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題、尋求問(wèn)題的答案，這一過(guò)程就是對(duì)學(xué)生邏輯思維能力進(jìn)行培養(yǎng)的實(shí)踐過(guò)程。動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)課程的考核方式包括問(wèn)題導(dǎo)向式教學(xué)過(guò)程、課堂互動(dòng)式教學(xué)過(guò)程、翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)過(guò)程、小組討論式教學(xué)過(guò)程以及課后考試等形式。這種多元開(kāi)放式考核不再要求學(xué)生記憶某一原理和解題規(guī)則，而是考核學(xué)生運(yùn)用某原理或解題規(guī)則解決實(shí)際動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的能力。學(xué)生的復(fù)習(xí)重點(diǎn)是探究動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的應(yīng)用性、提升動(dòng)力學(xué)知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用能力，教師引導(dǎo)學(xué)生自主運(yùn)用所學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、論證問(wèn)題和解決問(wèn)題，綜合考查學(xué)生對(duì)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)課程知識(shí)的掌握程度。

3 結(jié)束語(yǔ)

學(xué)生邏輯思維能力的培養(yǎng)是以學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)力為前提的，通過(guò)基于學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)力的學(xué)生邏輯思維能力的課程改革方案：培養(yǎng)問(wèn)題意識(shí)、啟發(fā)獨(dú)立思考；鍛煉參與能力、提升思辨技能；理解知識(shí)本質(zhì)、體驗(yàn)融會(huì)貫通；創(chuàng)設(shè)典型情境、訓(xùn)練團(tuán)隊(duì)合作；問(wèn)題導(dǎo)向評(píng)價(jià)、優(yōu)化考核模式，培養(yǎng)出順應(yīng)行業(yè)和社會(huì)發(fā)展需求的創(chuàng)新型人才。