工程教育引入參與式教學法的研究

楊志和

摘 要：本文通過對我國高等工程教育中的突出問題進行分析，以及對我國工程教育建構理念、理論基礎和現實要素進行分析，提出面向工程教育的工程能力模型，結合工程教育和參與式教學法的特征，構建基于參與式教學法的實施框架、操作策略、方法行動方案，并開展實證研究，解決高等本科學校工科專業學生的實踐能力、創新能力、協同能力、解決實際問題能力較弱的問題。實驗表明，參與式教學方法可有效提高學生的工程素養。

關鍵詞：工程教育；參入式教學方法；工程師能力模型

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2014）23-008-02

一、引言

工程教育為世界產業經濟發展所需人才的培養做出了巨大貢獻。隨著信息社會的快速發展，全世界出現了高素質工程人才短缺的現象，無法滿足產業轉型和升級的需求。尤其是目前，我國經濟出現了迫切需要轉型升級的階段，這就要求大量的復合型、創新性和實際動手能力工程人才 [1]。在中國的教育中，往往是貫徹的是以課堂講授為主的教學模式，學生主要是“聽中學”，導致學生成為學習的被動者，沒有了“學”的愿望和動力，從而導致“教”和“學”的效果都很差。工程教育具有創新性、實踐性、綜合性的特點，工科學生需要掌握較為廣泛的學科專業知識，還必須具備產品、過程和系統的建造能力[2]。因此，工科學生的能力和素質通過傳統的教學方法無法獲得。因此，中國工程教育的教學模式迫切需要進行深刻改革。諾貝爾獎獲得者默里· 格爾曼講“我們需要從講臺上的圣賢向學生旁邊的指導者轉變”。因此，學生需要從學習被動者變為學習的主動參與者，通過參與實際工程項目，做到“做中學”，通過實踐獲得經驗，而這種教學方法正是“參與式”教學方法的精髓。

二、國內外研究現狀

參與式教學強調學習者已有的經驗，與同伴合作、交流、一起尋找、分析、解決問題的途徑，以提高師生的批判意識、和自主發展能力。Pnina Linder[3]教授認為參與式教學方法可提高學生的學習動機，提高學生與教師相互尊重、相互信任的環境。2010年5月，中國正式出臺了《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》明確提出，要大力倡導參與式等教學，幫助學生學會學習，激發學生的好奇心，培養學生的興趣愛好，營造獨立思考、自由探索的良好環境[4]。何克抗、鄭永柏[8]等認為參入式教學過程設計是一個不同觀點、價值體系的人們進行交流的過程。張海濤、鄧小云等[9]認為這種教學是讓學生參與教學全過程：備課、教學過程設計、教學實施和教學評價等。和學新在《主動參與的教學策略》中提出主動參與教學是學生主動參與教學的全過程。美國約翰·杜威先生提出“從活動中學”、“從經驗中學”，可很好地做到學與做的結合，知與行的統一。Tachara[5]認為學生參與教學過程，教師發揮指導、反饋和顧問的作用。Roz Ivanic認為學生通過參與教學決策，可使學習能力得到很大提高；Elaine Martyn認為學生參與教學決策，其合作能力和自主學習能力都可得到很大程度的發展。Ada Haynes研究成果認為，學生參與教學決策，提高了解決實際問題的能力。Diana L.Johnson認為，參與式教學設計提高了學生的問題解決、分析能力，發展學生的批判思維能力。Marx，Baker研究發現，參與式教學有利于師生關系進一步融洽，學生的滿意度明顯提高了[6，7]。

三、改革思路

要將對工程教育進行改革，必須明確工程人才能力要素和培養方式。工程教育的目標就是培養工程師，因此，需要結合不同類別工程專業的知識體系特征，以“求職”為導向探索工程師的能力要素構成。工程師能力由其工程精神所決定，它包括了工程思維、敬業精神、團隊合作能力、實踐能力、解決實際問題的能力的培養、創新精神的啟發和工程技能的訓練等，根據工程師對工程精神各要素依賴程度，構建出工程師能力素質模型，其中關鍵要素是應用性和創新性。因此教學方法和內容改革要從人才能力素質模型入手，采取合適的教學方法和教學內容，才能起到良好效果。根據上述因素分析，認為可采用“環境育人”的思想，構建真實的工程環境和工程項目，通過讓學習者參與到真正的工程氛圍中積累經驗，在“做中學”，在“從經驗中學”。

其次，探索工程教育的教學方法應用。參與式教學方法強調的是“做中學”，與傳統的“學以致考”的教學模式存在非常的區別。參與式教學具有“參與學”、“學以致用”和“學生的主體性”等為核心價值取向的教學方法，與工程教育和工程人才素質要求高度一致。在專業工程教育中，將基于工程精神的工程人才能力模型，首先需要對工程師進行多元與多維度培養，需要引入企業（產學研合作企業、校企合作教育企業、社會職業認證企業等）、研究院所、合作高校等，重構企業、學校、教師、學生之間的關系，秉承“參與學”為精髓，對教學知識體系、教學過程設計、教學組織、實踐教學、效果評價等多維度重構，構建以“學生為主導，教師引導，企業等多元角色參與”的、以培養符合工程能力標準技術人才的新型教學模式。

四、實施方案與實施效果

最后是根據工程師能力要素模型，引入前面提到的“參入式”教學方法，以市場人才需求和國家政策為驅動，通過校企合作教育和企業項目研發平臺，讓學生組建課程學習小組，發揮學生主體作用，參與教學設計、體驗真實工程環境，引入企業工程師，組建新型教學團隊，促進教學效果與效率的提高，參與式教學實施總體框架如圖1所示。

圖1 參入式教學實施總體框架

新的教學模式改革實施將圍繞培養對象、培養目標、培養內容、教學組織和評價幾個方面展開，先前面提出的實施框架基礎上制定行動方案，自上而下、由點到線到面的方式，逐步地、分階段開展實踐研究工作，每個階段緊密銜接，每個階段都有反饋，使項目有計劃、有組織地，不斷迭代完善項目研究成果，確保實施目標的達成。實施路線分五個階段，多次循環迭代組成。第一階段主要是研究工程教育背景，并結合理工學院實際情況，選擇個別專業（如計算機學院軟件工程專業和網絡工程專業）學生作為實驗培養對象進行研究；第二階段是根據工程教育現狀和存在突出的問題，應用本項目提出的能力素質模型進行實踐，結合確定的實驗對象的情況，制定相應的培養能力素質標準。第三階段是根據參與教學法原則、策略制定實施框架；第四階段，在實施框架的基礎上，根據實驗對象特征，指定具體的行動方案；第五階段是對實施效果進行評價，這樣就完成了第一次迭代，這次迭代的情況作為進入下一輪迭代的依據。下一輪開始是在原先研究對象的基礎上，在湖南理工學院范圍內選擇其它工程專業（如信息學院的信息工程專業、電子信息工程專業等）進行研究和實踐，經過多次理論和實踐的迭代完善，研究成果將可以精確逼近預先的理論目標。endprint

圖2 工程教育參與式教學法實施技術路線圖

基于以上基本框架，我們將參與式教學設計的實施過程大致分為準備、自主行動、獻計獻策、合作設計、執行監控、開展評價、反思反饋七個階段，本項目將深入研究各階段的主要任務、要求、實施方法與策略，實施過程如圖2所示。

圖3 參入式教學實施過程

鑒于參與式教學不是一個固定的運行機制，因此模型需要迭代的思想，每次參與式教學實施過程是下輪實施的基礎，因此本項目將深入研究循環運行的機制，提出具體措施促進和鞏固下輪實施成果，具體包括如：將參與式教學過程與環境氛圍、文化氛圍結合起來，注重教師和學生素質的同步提高，引導學習參與者思想的轉變，注重參與式教學與管理體系改革的結合。

本研究課題按照上述實施框架和路線，引入高新技術公司和公司的項目，讓公司工程師和學生直接參與教學設計，在與企業進行深入探討之后形成實施架構，并制定行動方案。采用結構化和迭代的思想，選擇軟件工程專業學生進行第一輪實踐，考證參與式教學方法的成效；借鑒上學期的經驗，在原先學生的基礎上，在擴大范圍，選擇軟件工程和網絡工程專業學生進入下輪迭代實踐，并要求學生參與職業資格認證考試相應科目，考證教學成效。經過2年的實驗，目前已經取得了一定成效。有50多名學生計算機技術與軟件技術資格（水平）考試合格，成為合格的軟件工程師。有一組學生參加湖南省應用系統開發競賽獲得二等獎。學生的工程素質能力得到了較大提高。

五、結論

湖南理工學院計算機專業教育引入參與式教學方法，學生參加軟件水平考試通過率大幅增加，學生的實踐開發能力和創新能力得到非常大提高，促進了學生參加各類程序競賽和軟件設計的積極性和自主性。

參考文獻：

[1] 查建中 何永汕.中國工程教育改革三大戰略.北京理工大學出版社，2010.

[2] 研究報告：中國產學合作關系的現狀和未來策略.聯合國教科文組織鏟雪合作教席研究報告.

[3] Michael P.Breen，Andrew Littlejohn.Classroom Decision-Making[M].Shanghai：Shanghai Foreign Language Education Press，2002：95.

[4] 中國教育部.國家中長期教育改革和發展規劃綱要， http：//www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/moe_177/201008/93785.html

[5] Diana L.Johnson.Designing to Learn：Using Agile Software Engineering Methods for Participatory Instructional Design[D].Minneapolis：Capella University，2006：40.

[6] Diana L..Johnson.Designing to Learn：Using Agile Software Engineering Methods for Participatory Instructional Design[D].Minneapolis：Capella University，2006.

[7] Diane M.Gayeski.Out—of.the—box instructional design[J].Training&Development，1998：52（4）：36-40.

[8] 何克抗 鄭永柏 謝幼如.教學系統設計[M].北京：北京師范大學出版社，2002.

[9] 張海濤.主體參與大學英語課堂教學的走向[J].中國高教研究，2004 （3）：92-93.endprint