教學從傳授范式向學習范式轉變的探索與實踐

薛明富

摘 要： 社會、科技和國家的高速發(fā)展迫切需要培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的多元化人才，推動教育教學方法由“傳授范式”向“學習范式”轉變，是滿足上述需求的關鍵。將“學習范式”具體落實到工科課程教學中，還需要解決工程實踐教學薄弱的問題。本文分析了從“以講授為基礎”到“以學生為中心”的教育轉變，討論了工科教學中的實踐教學問題，對于“學習范式”下的工科課程教學方法進行了探索和研究，并以工科課程——計算機病毒教學這一真實的教學實踐案例，從教學目標、教學方法和教學效果等方面進行了說明。

關鍵詞： 學習范式 以學生為中心 教學方法改革 工科實踐教學

1.引言

古語有云“名師出髙徒”，這強調了優(yōu)質教學資源的價值，卻在不經意中忽略了教學方法的重要性。2005年，我國著名科學家錢學森曾感慨：“為什么我們的學校老是培養(yǎng)不出創(chuàng)新人才。”這一感慨曾引起國內各界對我國教育的反思。

大學自產生以來，積累并構建出了一套以講授為基礎的教學體系——“傳授范式”。隨著社會進步和科技發(fā)展的多元化需要，推動產生了一種新的教學模式——“學習范式”。在新范式下，大學目標不再是高質量的“教”，而轉變?yōu)樽屆课粚W生更有效地“學”。大學的使命從教授知識逐漸轉變成為為學生自主學習知識和掌握技能創(chuàng)造環(huán)境，使學生成為能自主發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的多元化人才[1]。

將“學習范式”具體落實到工科課程教學中，還需要解決工程實踐教學的問題。社會經濟和科技的發(fā)展，以及創(chuàng)建科技型國家和參與國際競爭的需要，對現(xiàn)代工程技術人才提出新的更高的要求。令人遺憾的是，實踐教學作為工科教育體系的重要組成部分，卻沒有得到足夠的重視，實踐教學一直是工科教育人才培養(yǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，高校培養(yǎng)的工科畢業(yè)生已難以滿足國家和社會的需要[2][3]。

教育應當促進人的自由發(fā)展，解放人所具有的潛能和創(chuàng)造力。本文討論了從“以講授為基礎”到“以學生為中心”的教育轉變，分析了工科教學中的實踐教學問題，對于“學習范式”下的工科課程教學方法進行了探索和研究，并以工科課程——《計算機病毒》教學這一真實的教學改革案例，從教學目標、教學方法和教學效果等方面進行了說明。

2.從“以講授為基礎”到“以學生為中心”的教育轉變

大學自產生以來，積累并構建出了一套以講授為基礎的經典教學模式——“傳授范式”。在“傳授范式”下，大學的使命是教師將知識傳授給學生，如果社會出現(xiàn)新的發(fā)展需要和新知識，就增設新的課程[1]。

近年來，隨著社會進步和科技發(fā)展的多元化需要，推動產生了一種新的教學模式——“學習范式”。在新范式下，大學的目標不再是高質量的“教”，而轉變?yōu)樽屆课粚W生更有效的“學”。大學的使命從教授知識逐漸轉變?yōu)闉閷W生自主學習知識和掌握技能創(chuàng)造環(huán)境，使學生成為能自主發(fā)現(xiàn)和解決問題的多元化人才[1]。

除了社會科技發(fā)展的推動，“學習范式”的產生得益于一些理論學家的工作和發(fā)達國家的積極探索。瑞士心理學家Jean Piaget最早提出建構知識理論，在此指引下發(fā)展出來的學習理論指出：“知識不是通過教師傳授得到的，而是學生在一定情境下，借助教授和同學的幫助，利用必要的材料和資源，通過意義建構的方式而獲得的。”隨后，美國教育學家B.S.Bloom提出了教育目標——思維的六個層次[4]：知識、領會、應用、分析、綜合、評價。其中，知識和領會屬于“低階學習”，應用、分析、綜合和評價屬于“高階學習”，“高階學習”對應著學生的創(chuàng)造力培養(yǎng)[5]。“講授范式”只能達到“低階學習”的效果，無法培養(yǎng)出學生的創(chuàng)造性思維。在上述理論發(fā)展的推動下，20世紀80年代以來，美歐等國逐步開展了一些從“傳授范式”向“學習范式”的探索和改革，研究性學習逐步替代簡單的知識灌輸型，重點培養(yǎng)學生的創(chuàng)新等綜合能力。正如阿德勒所說：“所有真正的學習是主動的，而不是被動的。學生要用腦子去思考，而不僅僅是記憶。學習是一個發(fā)現(xiàn)的過程，這個過程中的主體是學生，而不是教師。”[6]

3.工科教學中的實踐教學問題

我國是世界上工科教育規(guī)模最大的國家，然而，隨著科技的發(fā)展和社會的進步，我國逐漸從勞動力密集型發(fā)展方式轉型為科技密集型發(fā)展方式。在建設高科技、有創(chuàng)造力的國家這一需求下，高校培養(yǎng)的工科畢業(yè)生已難以滿足國家和社會的需要，工科畢業(yè)生培養(yǎng)質量不容樂觀，在工程實踐能力、創(chuàng)新素質、溝通能力等方面尤為欠缺。導致工科畢業(yè)生質量偏低的主要原因之一是工科課程教學中的實踐教學不足[2][3]。

相比中國，發(fā)達國家更早進入這一科技高速發(fā)展的歷史時期。因此，在20世紀末至21世紀初，美國、歐洲已率先對現(xiàn)代化工程人才提出新的要求，如美國的EC2000和歐洲的FEANI[7]，強調工科學生在校期間應具備從事工程活動的知識、能力和素養(yǎng)，適應實際工程項目的需要等。

工科實踐教學（含實驗）是工程科技人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，然而我國的工科教學中實踐環(huán)節(jié)依然存在一些不足：

（1）實踐（實驗）教學的目標仍然以驗證理論和掌握實驗技能為主，對諸如創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作精神、表達能力等沒有要求，且實驗考核浮于形式，實驗課的效果不夠理想。

（2）教學中一直存在重知識學習、輕能力培養(yǎng)的現(xiàn)象。表現(xiàn)為側重理論知識的傳授，而對學生實踐訓練不足。高校教師大多為科學理論型人才，缺乏有工程實踐經驗的師資。我國實驗教學占課程體系的比例一般小于20%，明顯低于發(fā)達國家的30%以上。此外，對實驗教學的要求上，美國的高校注重學生實踐能力、思路創(chuàng)新、團隊協(xié)作、設計方案、表達溝通等考核，比我國的實驗教學要求更全面更嚴格[8]。

（3）我國的教育仍然沿襲“傳授范式”。教師在教學過程中有絕對的主導權，忽視學生的主體性，并不利于培養(yǎng)學生的實踐能力。

（4）校外的一些生產實習浮于形式，達不到應有的實踐效果。

產生上述問題的原因包括如下。多年來的“傳授范式”下，學校、教師和學生普遍對實踐不夠重視，實驗課地位不高，學時偏少。學生習慣于接受知識和記憶知識，不習慣于獨立思考和動手實踐，過多地依賴老師。在教學過程中，并沒有確立學生的主體地位，缺乏培養(yǎng)學生主動實踐的觀念。工業(yè)界與高校并沒有形成緊密的耦合關系，不能及時有效地推動高校的教育改革。

4.“學習范式”下的計算機病毒課程教學實踐

當今社會對創(chuàng)新型人才的需求，需要構建以“高階學習”為目標的教學方法，即“學習范式”，促使學生自主學習，培養(yǎng)獨立思考能力和創(chuàng)造力。在新的“學習范式”下，轉換師生在教學過程中的主體地位，學生成為信息加工的主體，是知識的主動建構者，而不是被灌輸的對象。教師的作用不再是單純地灌輸知識，而是設計學習場景和環(huán)境，幫助和促進學生自主學習能力的培養(yǎng)，如采用團隊學習模式或獨立作業(yè)實踐。在設計的每個團隊或獨立作業(yè)實踐中，讓學生從構思概念設計開始，歷經項目的設計和實現(xiàn)，自主鉆研，主動實踐。通過不同層次的項目實踐活動，學生獲得從產品到系統(tǒng)的設計研發(fā)實踐能力。

4.1以學生為中心的異質化教學探索

長期以來，我國教育實行以集體授課為主的同質化教學，即教師對所有學生在教學內容、教學方法、教學組織形式等方面施以沒有區(qū)別的教學。主要表現(xiàn)包括：（1）教師對學生無差別施教；（2）教師用自己的教代替學生的學習；（3）將考試成績作為開展與評判教學、學習質量的唯一標準[9]。同質化教學是一種效率較高的人才培養(yǎng)方式，然而，隨著社會和科技發(fā)展對人才提出了越來越高的要求，同質化教學暴露出了一些問題：教學資源分配不公；忽視學生的差異性；學生之間以競爭為主，合作較少；后進生不上進，優(yōu)生難更優(yōu)，等等[9]。

為解決上述問題，探索如何實現(xiàn)異質化教學尤為必要，力圖實現(xiàn)每個學生素質有差異的均衡發(fā)展。異質化教學是指教師指導學生開展自主學習，表現(xiàn)包括：（1）教師將學生的自主學習作為自己開展教學的基礎；（2）建立學生個體學習、小組合作學習和全班集體學習的三級教學結構；（3）鼓勵學生根據自身實際情況把握教學進度。

下面從方法層面具體闡述如何實現(xiàn)學習范式下計算機病毒課程的異質化教學的問題。在教學的準備階段，充分考慮學生的異質性，對教學材料進行整合、設計教學或學習任務。第二階段是教學的實施，采取多種形式靈活地為學生創(chuàng)設學習情境，促進其創(chuàng)造性學習。第三階段是教學反饋，學生個體評價、小組評價、考試成績評價相結合，打破單一的課程考試成績評價體制，并將評價信息作為教學方法持續(xù)改進的重要參考。

具體而言，包含以下實施策略和方法：

第一，通過學生多元化的鍛煉培養(yǎng)其綜合能力。以往的課堂，在一節(jié)課的50分鐘里，絕大部分時間是教師在講授，筆者試圖打破這一模式，用研究性學習替代簡單的知識灌輸，重點培養(yǎng)學生的創(chuàng)新等綜合能力。在理論教學環(huán)節(jié)，穿插大量學生參與的討論和學生自主發(fā)言，給學生布置一些自學任務和討論的主題等。在實踐部分，分指定實驗和課外開放型作業(yè)兩大類實踐任務，采用獨立完成指定實驗和團隊合作完成開放型作業(yè)兩種方式，鍛煉學生的設計、獨立思考、團隊合作、項目展示等綜合能力。

第二，打破師生之間的對立關系，實現(xiàn)師生關系的理解均衡。在本課程教學中，筆者除了作為知識的傳授者外，還作為學生團隊作業(yè)、指定實驗的引導者、傾聽者、幫助者，與學生建立了亦師亦友的關系，促進學生的健康發(fā)展。

第三，通過學生組隊學習實踐加強學生之間的互幫互助，培養(yǎng)其團隊合作能力，破解學生之間單一的競爭關系。在課外開放型作業(yè)環(huán)節(jié)，由于項目的規(guī)模較大，學生需要分工合作完成指定課題項目，在考察環(huán)節(jié)，也對每個學生的團隊貢獻有客觀的考察評分，形成較好的團隊協(xié)作機制。

4.2計算機病毒課程教學中的工程實踐探索

我國逐漸轉型為科技密集型國家，為了增強創(chuàng)造力和國際競爭力，迫切需要多元化的工程科技人才，要求其具備創(chuàng)新精神，有實踐能力，還要有運行管理能力等。實踐教學是工程人才培養(yǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，對實踐教學方法進行改革是解決這一問題的關鍵。作者在本課程教學中進行了一定的實踐探索，試圖引導學生主動探究、培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新精神，實現(xiàn)教學文化的變革和學生學習方式的轉變。

工科實踐教學應以學生為中心，以實踐活動為中心，讓學生開展基于任務、項目的學習，在“做中學”。本課程設計的團隊型開放大作業(yè)包括如下：（1）用技術手段盜取他人的QQ號及密碼；（2）架設一個WIFI，供其他人使用，當使用者輸入網絡賬號及密碼時，竊取之；（3）破解一個已有WIFI網絡的密碼；（4）某病毒/木馬/蠕蟲/后門/漏洞的實現(xiàn)；（5）某病毒/木馬/蠕蟲/后門/漏洞的分析/研究。

大作業(yè)要求：三人一組，團隊占18分，個人占12分；分為教師評分、其他組評分、團隊同學匿名互相評分3部分評分，最終個人成績取其加權；提交報告和程序/工程，并做演示和講解。

本課程指定的上機實驗包括如下：（1）引導型病毒實驗；（2）COM文件病毒實驗；（3）PE文件格式病毒實驗；（4）文件型病毒實驗；（5）木馬程序實驗；（6）木馬程序清除實驗；（7）復制型宏病毒實驗；（8）類臺灣1號宏病毒實驗；（9）五種Linux腳本病毒實驗；（10）LinuxELF文件病毒實驗；（11）基于U盤傳播的蠕蟲病毒實驗；（12）郵件型病毒實驗；（13）Web惡意代碼實驗；（14）計算機病毒查找實驗。

上述實驗在機房實施，由學生以個體為單位，獨立完成并逐一嚴格驗收。對于學生上機過程中遇到的困難，采取逐一輔導、答疑的方式。上述實驗的嚴格要求，有效的過程管理和監(jiān)督，使得學生切實掌握了本課程相關的動手實踐能力，并學會了獨立思考，完成了工程實踐任務。

4.3教學效果分析

從本課程教學過程中的學生課堂反應、課下反饋和最終的學生教學評價看，學生對新型的教學、學習方式表現(xiàn)出較高的興趣和熱情，出勤率較高，課堂上積極參與，踴躍反應，上機實驗熱火朝天，對教學較滿意，并與教師形成亦師亦友的健康關系。從教師的角度進行分析，學生本課程成績均分較高，并鍛煉思路創(chuàng)新能力、方案設計能力、表達溝通能力、團隊協(xié)作能力和動手實踐能力。

5.結語

大學長期以來積累構建的“傳授范式”已經不能滿足社會、科技、國家高速發(fā)展的需要。建設創(chuàng)新型和有國際競爭力的國家迫切需要培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的多元化人才。推動教育教學方法向“學習范式”轉變，是解決上述問題的關鍵。樹立學生在教學過程中的主體地位，激發(fā)學生的自主學習和獨立思考能力，培養(yǎng)其創(chuàng)造力。在工程科技人才的培養(yǎng)方面，還需要提高對工科實踐教學的重視度，切實改進工科實踐教學方法。筆者對“學習范式”下的工科課程教學方法進行了有益的探索和實踐。

參考文獻：

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本文為南京航空航天大學本科教學改革與建設項目（項目編號：1416ZJ02SP03）的研究成果。