研究性教學(xué)視角下機(jī)械類專業(yè)課程建設(shè)與探索

［摘 要］研究性教學(xué)因融合了知識(shí)建構(gòu)、合作探究及學(xué)生中心等先進(jìn)教育理念，在教育界備受推崇。文章從研究性教學(xué)的現(xiàn)狀出發(fā)，探尋改革新路徑，并以機(jī)械類專業(yè)核心課程——過程裝備控制技術(shù)為例，提出了一系列提升教學(xué)實(shí)踐效果的有效舉措：優(yōu)化課程教學(xué)目標(biāo)、構(gòu)建工程案例庫(kù)、改善實(shí)驗(yàn)室資源與環(huán)境、組織創(chuàng)新競(jìng)賽與訓(xùn)練活動(dòng)等。

［關(guān)鍵詞］研究性教學(xué)；課程建設(shè)；現(xiàn)狀；突破；實(shí)施策略

［中圖分類號(hào)］G641 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A ［文章編號(hào)］2095-3437（2024）16-0076-04

研究性教學(xué)是一種教學(xué)理念和方式，旨在通過培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，激發(fā)其自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立思考的潛能，進(jìn)而拓展學(xué)生的研究性思維和探究精神[1]。隨著我國(guó)“雙一流”建設(shè)的深入推進(jìn)，研究性教學(xué)已成為本科教育的熱點(diǎn)與一流大學(xué)的標(biāo)志性特征。研究性教學(xué)之所以在教育界備受推崇，關(guān)鍵在于其融合了知識(shí)建構(gòu)、合作探究及學(xué)生中心等先進(jìn)教育理念［2］，契合人類的認(rèn)知規(guī)律。它通過設(shè)計(jì)富有創(chuàng)造性的教學(xué)活動(dòng)，促使學(xué)生由被動(dòng)接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，積極參與實(shí)踐、思考與探索，從而有效鍛煉其創(chuàng)造性思維與實(shí)踐能力［2-4］。研究性教學(xué)成功融合了研究與教學(xué)，其在提升教學(xué)效果與質(zhì)量方面，已在全球范圍內(nèi)獲得廣泛認(rèn)可［5］。

自“十三五”規(guī)劃實(shí)施以來(lái)，教育部高度重視“一流本科、一流專業(yè)、一流人才培養(yǎng)”的建設(shè)目標(biāo)。在此背景下，研究性教學(xué)改革與拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)成為高校與學(xué)術(shù)界共同關(guān)注的重要課題［1］。課程組依托河南工業(yè)大學(xué)機(jī)械類專業(yè)課程建設(shè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以過程裝備控制技術(shù)課程為例，深入探究研究性教學(xué)在課程建設(shè)中的現(xiàn)狀與突破方向，同時(shí)提出具有推廣價(jià)值的實(shí)施策略。

一、研究性教學(xué)的現(xiàn)狀

研究性教學(xué)秉持“知識(shí)不確定性”理念，直接推動(dòng)“研究”活動(dòng)，為創(chuàng)新人才培養(yǎng)開辟了捷徑。目前，部分高校在推行研究性教學(xué)方面取得了顯著成效，例如清華大學(xué)的“大學(xué)生研究訓(xùn)練計(jì)劃”、北京大學(xué)的“本科生自主科研計(jì)劃”、浙江大學(xué)的“大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃”、華中科技大學(xué)的本科工程教育等[5]。然而，在我國(guó)部分普通高校的教學(xué)改革實(shí)踐中，研究性教學(xué)仍面臨“叫好”但“不叫座”的困境，其預(yù)期教學(xué)效果尚未全面達(dá)成。在研究性教學(xué)的實(shí)踐中，一方面，部分教師過于追求形式，忽視了教學(xué)內(nèi)容的核心，顛倒了“教學(xué)”與“研究”的主次，擾亂了學(xué)習(xí)知識(shí)的內(nèi)在邏輯，雖營(yíng)造了良好的課堂氛圍，但未使學(xué)生真正掌握知識(shí)與技能［6］。另一方面，部分學(xué)生對(duì)研討活動(dòng)興趣不足，課堂參與度低，他們常感到困惑，如“不知道自己學(xué)到了什么”“對(duì)于所學(xué)知識(shí)依然很迷茫”“不知道研究得出的結(jié)論對(duì)不對(duì)”，甚至感覺自己“成為做課題的工具”，等等。綜上所述，研究性教學(xué)的實(shí)施效果尚未全面達(dá)到“一流”標(biāo)準(zhǔn)，仍需加以改進(jìn)和提升。

二、研究性教學(xué)的突破

為什么“一流”的教學(xué)理念卻沒有得到“一流”的教學(xué)效果？其原因在于將研究和研究性教學(xué)相混同［2］。研究與研究性教學(xué)在本質(zhì)上大相徑庭：研究的本質(zhì)特征是對(duì)未知領(lǐng)域的科學(xué)探索，是以獲取不確定性的知識(shí)為主要目的；而研究性教學(xué)的本質(zhì)特征是教學(xué)與研究的深度融合，是以講授確定性已有知識(shí)為主要任務(wù)。因此，判斷一項(xiàng)活動(dòng)是“研究”還是“研究性教學(xué)”，關(guān)鍵在于活動(dòng)的核心目標(biāo)是引導(dǎo)學(xué)生“探索未知的不確定性知識(shí)”，還是引導(dǎo)學(xué)生“掌握已有的確定性知識(shí)”。研究性教學(xué)強(qiáng)調(diào)知識(shí)講授與科學(xué)研究的結(jié)合，它并非全盤否定或簡(jiǎn)單替換傳統(tǒng)教學(xué)方式，而是通過合作探究、知識(shí)建構(gòu)、創(chuàng)新創(chuàng)造等方式，對(duì)傳統(tǒng)“填鴨式”“滿堂灌”的教學(xué)方式進(jìn)行革新與優(yōu)化。

有效實(shí)施研究性教學(xué)的關(guān)鍵在于穩(wěn)固“教學(xué)”的核心地位。研究性教學(xué)的首要任務(wù)是教學(xué)，其核心在于傳授已有知識(shí)。科學(xué)探索活動(dòng)雖可作為活化知識(shí)教學(xué)的手段，但不應(yīng)成為主導(dǎo)形式，以免削弱或“架空”教學(xué)本質(zhì)，導(dǎo)致研究性教學(xué)淪為純粹的研究活動(dòng)或形式化的“水課”［4］。其次，在研究性教學(xué)過程中必須“教研融合”，因?yàn)榻虒W(xué)是研究的“本”，研究是教學(xué)的“魂”。只有“寓研于教”，堅(jiān)持知識(shí)傳授與能力培養(yǎng)為共同導(dǎo)向，才能實(shí)現(xiàn)研究性教學(xué)改革從形式走向?qū)嵸|(zhì)，促進(jìn)學(xué)生的自我建構(gòu)和自覺成長(zhǎng)[5]。最后，要根據(jù)課程內(nèi)容與學(xué)生實(shí)際情況，合理采用研究性教學(xué)，切不可為了體現(xiàn)“研究性”而追求形式主義。一方面，部分章節(jié)內(nèi)容特性決定了其更適合教師主導(dǎo)的“講授式”教學(xué)，而非研究性教學(xué)；另一方面，鑒于部分師生時(shí)間、精力有限，過度應(yīng)用研究性教學(xué)可能會(huì)削弱教學(xué)效果，甚至引發(fā)學(xué)生的抵觸情緒，最終反而影響教學(xué)質(zhì)量，得不償失。

三、研究性教學(xué)的實(shí)施方法與策略

基于研究性教學(xué)理論，課程組認(rèn)為河南工業(yè)大學(xué)的機(jī)械類專業(yè)課程適合開展研究性教學(xué)。機(jī)械類專業(yè)致力于培養(yǎng)學(xué)術(shù)型創(chuàng)新人才，其課程設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合，注重提升學(xué)生的問題解決能力、實(shí)踐操作能力以及工程職業(yè)素養(yǎng)，研究性教學(xué)正契合此需求，能夠有效推動(dòng)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。過程裝備控制技術(shù)作為機(jī)械類專業(yè)的核心課程，經(jīng)過兩個(gè)周期的研究性教學(xué)實(shí)踐，取得了較好的教學(xué)成效，并在校內(nèi)推廣示范。

（一）優(yōu)化課程教學(xué)目標(biāo)，為研究性教學(xué)指明實(shí)施方向

過程裝備控制技術(shù)是面向過程裝備與控制工程（國(guó)家級(jí)一流本科）專業(yè)本科生開設(shè)的一門專業(yè)核心課程，安排在大四上學(xué)期，該課程具有較強(qiáng)的應(yīng)用性和實(shí)踐性。為此，課程組緊密圍繞國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略、社會(huì)需求、學(xué)校定位及專業(yè)特色，堅(jiān)持立德樹人的根本任務(wù)，在支撐過程裝備與控制工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，明確“為國(guó)家培養(yǎng)合格的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人，為糧食行業(yè)培養(yǎng)能夠設(shè)計(jì)、生產(chǎn)并維護(hù)糧油加工裝備及其控制系統(tǒng)的學(xué)術(shù)型創(chuàng)新人才”的課程定位（見圖1）。課程的準(zhǔn)確定位為課程目標(biāo)的制定指明了方向。

依據(jù)“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的教育理念，課程組設(shè)定了以“研究性教學(xué)”為核心的課程目標(biāo)，其中包括知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)、素質(zhì)目標(biāo)及思政目標(biāo)等四個(gè)方面，有效支撐專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1-4（工程知識(shí)）、指標(biāo)點(diǎn)2-2（問題分析）、指標(biāo)點(diǎn)4-3（研究）和指標(biāo)點(diǎn)6-2（工程與社會(huì)）。課程目標(biāo)旨在引導(dǎo)學(xué)生“自主學(xué)習(xí)、合作探究、勇于創(chuàng)新”，強(qiáng)化創(chuàng)新思維和科學(xué)研究能力的培養(yǎng)，以確保學(xué)生的學(xué)習(xí)成果符合本專業(yè)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)要求。課程目標(biāo)要求學(xué)生能夠分析糧油生產(chǎn)中的自動(dòng)控制問題，并提出多樣化的有效解決方案。例如，通過類比、改進(jìn)、創(chuàng)新等方式，設(shè)計(jì)出滿足特定生產(chǎn)需求的控制系統(tǒng)方案。同時(shí)，要求學(xué)生具備批判性思維和辯證分析能力，能夠準(zhǔn)確評(píng)估控制系統(tǒng)的安全性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，從而深刻理解工程活動(dòng)與社會(huì)發(fā)展的內(nèi)在關(guān)系。

課程目標(biāo)的科學(xué)合理性對(duì)于教學(xué)實(shí)施及學(xué)生學(xué)習(xí)成效至關(guān)重要。本課程在持續(xù)構(gòu)建過程中，始終遵循OBE（Outcome?Based Education，成果導(dǎo)向教育）理念及新工科建設(shè)要求[7]，教學(xué)大綱、考試大綱（含評(píng)價(jià)方法）、教學(xué)模式以及實(shí)施方法均緊密貼合課程目標(biāo)，有效支撐學(xué)術(shù)型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

（二）建設(shè)工程案例庫(kù)，為研究性教學(xué)設(shè)置研討專題

研究性教學(xué)不應(yīng)局限于書本知識(shí)的傳授，而應(yīng)突破教材限制，鼓勵(lì)學(xué)生接觸并嘗試分析實(shí)際案例，從而拓寬其學(xué)術(shù)視野，引導(dǎo)其探索未知領(lǐng)域。在研究性教學(xué)過程中，應(yīng)優(yōu)先引入行業(yè)典型案例、教師科研課題及學(xué)科前沿信息，采取“以案例為牽引”和“以問題為驅(qū)動(dòng)”策略，積極設(shè)置研討專題，讓學(xué)生直面實(shí)際工程問題，激發(fā)其深入探索形成個(gè)人見解的熱情，有效提升其分析與解決問題的能力。為滿足研究性教學(xué)的需求，課程組整理了大量研究性教學(xué)課題，并構(gòu)建了完善的工程案例庫(kù)。

在課堂教學(xué)中，有效引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)解決學(xué)習(xí)問題是關(guān)鍵，而研究性教學(xué)課題的設(shè)置水平則直接影響其實(shí)施效果。研究性教學(xué)課題的設(shè)置應(yīng)緊扣教學(xué)內(nèi)容重難點(diǎn)，難度適中，兼具時(shí)代性、專業(yè)性、針對(duì)性，并保留答案的不確定性。根據(jù)過程裝備控制技術(shù)課程的特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)和認(rèn)知規(guī)律，本課程設(shè)置了基礎(chǔ)類、問題（啟發(fā)）類和項(xiàng)目研究類三類研究性教學(xué)課題。其中，基礎(chǔ)類課題設(shè)置于教學(xué)前期，要求學(xué)生綜合運(yùn)用多個(gè)知識(shí)點(diǎn)和跨學(xué)科知識(shí)，了解和掌握不同類型過程檢測(cè)儀表的結(jié)構(gòu)、原理、優(yōu)缺點(diǎn)及其適用場(chǎng)景。問題（啟發(fā)）類課題設(shè)置于教學(xué)中期，通過創(chuàng)設(shè)具體情境，激發(fā)學(xué)生的探索興趣和批判性思維，引導(dǎo)其深入探究誤差在過程控制系統(tǒng)中的應(yīng)用及其制約因素。項(xiàng)目研究類課題設(shè)置于教學(xué)后期，旨在深化學(xué)生對(duì)過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)知識(shí)的理解和應(yīng)用，并緊密結(jié)合如“面粉廠小麥潤(rùn)麥著水”自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等行業(yè)工程案例，提升學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力。

（三）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室資源與環(huán)境，為研究性教學(xué)提供實(shí)踐平臺(tái)

根據(jù)過程裝備與控制工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案及課程體系要求，本課程不僅包含理論課時(shí)，還設(shè)有6課時(shí)的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)及過程裝備控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)。本專業(yè)設(shè)有多個(gè)開放實(shí)驗(yàn)室，供學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或?qū)嵱?xùn)活動(dòng)，為研究性教學(xué)的實(shí)施提供了實(shí)踐平臺(tái)。

依據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容需求，課程組秉持“學(xué)生中心，產(chǎn)出導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)”的教育理念，設(shè)立了兩個(gè)獨(dú)立且專屬的過程控制綜合實(shí)驗(yàn)室，并構(gòu)建了較為完善的專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)體系和實(shí)踐平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要包括THPCYB-1型過程測(cè)量?jī)x表技能實(shí)訓(xùn)綜合裝置、THKGK-1型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置、通用離心鼓風(fēng)機(jī)、通風(fēng)除塵綜合裝置等，這些設(shè)備集驗(yàn)證、研究、綜合實(shí)驗(yàn)功能于一體，既滿足多層次教學(xué)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)要求，也為科研開發(fā)提供了堅(jiān)實(shí)支撐。通過獨(dú)立設(shè)置實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程、增設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，并提高實(shí)驗(yàn)室開放度，有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)了其創(chuàng)新思維和科學(xué)研究能力的提升。

依托河南省糧食加工智能裝備工程研究中心、河南省糧油倉(cāng)儲(chǔ)建筑與安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等開放平臺(tái)，學(xué)生在開放共享的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境可進(jìn)行自主探索與實(shí)踐，并有機(jī)會(huì)參與教師的科研項(xiàng)目。在課程建設(shè)過程中，通過持續(xù)投入、完善實(shí)踐教學(xué)制度、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)軟件與場(chǎng)景等措施，不斷完善理論與實(shí)踐相結(jié)合、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)與科學(xué)研究相結(jié)合、課堂教學(xué)與課外科技活動(dòng)相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)體系，為學(xué)生提供豐富的實(shí)踐機(jī)會(huì)，有力保障研究性教學(xué)的順利展開。

（四）組織創(chuàng)新競(jìng)賽訓(xùn)練活動(dòng)，為研究性教學(xué)營(yíng)造研究氛圍

研究性教學(xué)應(yīng)以“研究”為導(dǎo)向，積極引導(dǎo)學(xué)生參與學(xué)術(shù)研究活動(dòng)，并提供多樣化的實(shí)踐平臺(tái)。具體來(lái)說，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生加入科研團(tuán)隊(duì)，并指導(dǎo)其參加中國(guó)國(guó)際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃訓(xùn)練項(xiàng)目等高水平賽事與項(xiàng)目，以此深化學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，增強(qiáng)其實(shí)踐能力與創(chuàng)新思維。此外，通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)造力，促進(jìn)師生共同成為知識(shí)海洋中的探索者與發(fā)現(xiàn)者。

研究性教學(xué)課題雖有時(shí)間限制，但研究本身應(yīng)追求深入，避免淺嘗輒止。課題結(jié)束后，根據(jù)學(xué)生興趣、意愿及時(shí)間投入情況，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)跟隨教師深入?yún)⑴c相關(guān)課題，以深化研究。以過程裝備與控制工程專業(yè)2019級(jí)學(xué)生為例，他們踴躍參與了課程組教師主持的河南省重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目——智能化高效散糧卸船機(jī)若干關(guān)鍵技術(shù)及裝備的研究開發(fā)。在項(xiàng)目實(shí)施期間，學(xué)生靈活運(yùn)用了過程裝備控制技術(shù)課程知識(shí)，特別是在倉(cāng)底余糧清理課題上，巧妙結(jié)合了智能檢測(cè)儀表、智能控制器、智能系統(tǒng)安全柵的設(shè)計(jì)，顯著推動(dòng)了研究的深入與進(jìn)展。經(jīng)過多元化課程考核體系的全面評(píng)估，這些學(xué)生均展現(xiàn)出對(duì)課程知識(shí)的扎實(shí)掌握，并能靈活將其應(yīng)用于解決實(shí)際工程問題。最終，他們以“節(jié)糧于計(jì)——糧倉(cāng)余糧處理的領(lǐng)軍者”為項(xiàng)目名稱，在中國(guó)國(guó)際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中脫穎而出，成功晉級(jí)國(guó)家賽。

近年來(lái)，課程組成員致力于拓展學(xué)生第二課堂，多次組織學(xué)生參加各類創(chuàng)新大賽及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，榮獲國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)2項(xiàng)、省級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)7項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文3篇，并成功申請(qǐng)專利及軟件著作權(quán)5項(xiàng)。在參賽過程中，教師全程跟進(jìn)，精準(zhǔn)指導(dǎo)包括調(diào)研選題、問題分析、方案設(shè)計(jì)、撰寫研究報(bào)告/小論文、發(fā)明專利/軟著等各個(gè)環(huán)節(jié)。在研究性教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生不僅能夠熟練運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，還實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的融會(huì)貫通，其創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維及實(shí)踐能力均得到顯著提升。同時(shí)，教師也從中積累了豐富的指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)，多位課程組成員榮獲省級(jí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)優(yōu)秀指導(dǎo)教師榮譽(yù)稱號(hào)，真正實(shí)現(xiàn)了教學(xué)相長(zhǎng)。

四、結(jié)語(yǔ)

“一流”人才的培養(yǎng)離不開“一流”的課程，而“一流”的課程又依賴于“一流”的教學(xué)方法。自本課程實(shí)施研究性教學(xué)以來(lái)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性顯著提升，師生課外互動(dòng)頻繁，課程滿意度及專業(yè)認(rèn)同感也隨之提高。此外，課程目標(biāo)達(dá)成評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，各個(gè)課程目標(biāo)的達(dá)成度均有明顯提高，有力驗(yàn)證了研究性教學(xué)對(duì)學(xué)生知識(shí)獲取與能力提升的顯著促進(jìn)作用。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

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［責(zé)任編輯：梁金鳳］