高等學校工科本科專業課程應用性教學探討

鄭雪蓮+任園園

摘 要 工科本科專業課程上承基礎理論的學習和積累，下啟更深層次的實際生產制造問題的探索、研究和創新，在工科學生的本科教育中占有非常重要的地位。本文分析了工科本科的專業課程教學在教學目標、教學內容、教學方法和考評機制四方面存在的問題，以提高學生的邏輯分析能力和學以致用能力為目的和方向，提出了工科本科專業課程教學改革的目標和理念，圍繞該理念從多個方面提出了具體改革措施。

關鍵詞 工科本科教育 專業課程 高等學校 應用性教學

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2016.10.051

Abstract Undergraduate engineering curriculum inherits the basic theory of learning and the accumulation. Explore deeper actual manufacturing problems， research and innovation， occupies a very important position in the undergraduate education of engineering students. This paper analyzes the undergraduate course teaching in four aspects： teaching objectives， teaching content， teaching methods and evaluation mechanism in order to improve the students logic analysis ability and apply their knowledge ability for the purpose and direction proposed goals and values of the undergraduate engineering curriculum teaching reform， around the idea from several aspects put forward specific reform measures.

Keywords engineering undergraduate education； professional courses； college； application teaching

0 引言

高等學校工科教育是以解決產業需求為目標的應用型教育，其以物理學、數學、化學等基礎科學為前提和基礎、結合生產實踐所積累的技術經驗，以解決實際生產應用問題、探索新技術、促進和提高生產力為根本方向。工科本科教育是培養專業人才和向更深層次的研究領域輸送研究人員的重要途徑。通過本科生教育，工科學生應達到從生產實際中提取關鍵問題、分析問題產生原因、提出可行解決方法的要求。然而，目前高等學校的工科本科生普遍存在如下問題：

（1）學生缺乏邏輯分析能力。經過本科階段的學習，學生應具備獨立思考、判斷和學習的能力，能夠從普遍現象中總結出核心問題、提出解決該問題的手段和方法、預測該方法的可行性以及可能得到的結果和結論。然而在當前階段，絕大多數工科本科生嚴重缺乏獨立思考和邏輯分析能力，面對實際問題存在不知所措、無從下手的現象，缺乏看法和態度，不能從事物認知的一般規律上去思考本質問題。①②

（2）學生缺乏解決實際問題的能力。工科的最大特點是利用理論知識去解決實際問題，而這一目標的實現要求學生能夠準確的把握問題的實質，提煉問題所屬學科和領域。當前現狀卻是，學生對基礎理論的掌握處于紙上談兵的層面，只能機械的求解理論問題，而不能靈活運用相關理論去解決實際問題。③

上述現象一方面導致本科畢業后就業的學生無法適應和滿足工作要求，另一方面也使得繼續接收高層次教育的研究生無法順利進入科研工作的開展。因此，對工科本科教學的改革勢在必行。

1 本科專業課程的功能與作用

與文理科本科教育不同，工科本科教育可分為兩個階段：

（1）基礎性理論的學習階段。這一段階段的學習通常安排在大一、大二時期，要求學生進行基礎性必修課，如高等數學、物理學、化學、相關力學、材料學等。通過這一階段的學習，學生需掌握解決生產實際問題所需的多種理論。④

（2）應用技術問題的學習階段。這一階段的學習通常安排在大三、大四時期，在學生已掌握本專業所需要的各種基礎理論后，展開具體的專業知識學習。筆者所在的汽車運用工程專業，本科學生需要學習汽車構造、汽車理論、汽車電子和電器、汽車制造及維修等多個專業課程。專業課程與生產實際緊密相連，一門課程中即涉及多種理論和方法的應用。

工科本科專業課程上承基礎性理論的學習和積累，下啟更深層次的實際生產制造問題的探索、研究和創新，在工科學生的本科學習中占有非常重要的地位。正是通過本科階段專業課程的學習，工科學生一方面將理論與實際應用聯系起來；另一方面也為工科學生掌握學以致用奠定基礎。

2 本科專業課程教學現狀與存在的問題

2.1 教學目標

教學目標是教學活動實施的目的、方向和預期目標，是全部教學活動的出發點和最終歸宿。教學目標決定著教學內容、策略方法、教學模型以及評價標準等。明確的教學目標不僅指引著教學活動的方向，更對教學活動的最終結果起著決定性影響。

目前，工科專業課程教學目標的落腳點多是“通過本課程的學習，掌握本課程的理論和知識，使學生具備從事相關研究、解決實際問題的基本能力和知識”。教學目標的設定過于籠統，課程與課程之間的教學目標基本相似，學生通過查閱課程教學目標根本無法了解和總結課程開設的背景、目的和意義，更是無法了解通過該課程的學習能夠用以解決哪些實際問題等。這就使得教學目標的設計缺乏實際指導作用，一方面教師無法用教學目標來規范教學方法、內容，也無法用教學目標來指引教學方向；另一方面學生也無法從教學目標中獲得課程開設的背景、應用領域等。⑤⑥

2.2 教學內容

教學內容是授課過程中教師向學生所傳遞的、學生與教師互動過程中的、課程需要學生所掌握的信息。教學內容的設定應以完成本課程的教學目標為原則，同時兼顧學生在接收和領悟知識過程中教師對學生的學習方法引導、邏輯能力培養等。

長期以來，高校教師將教學內容與教材等同起來，通過選擇“合適教材”來安排教學內容，教學內容存在“教材決定制”的現象。然而，某一本或者幾本教材只是編著對該領域問題的看法和態度，其是按照自己認識和學習該領域知識的理解和領會來編寫教材的，編寫的著作很大程度上是編者自身對該領域相關問題的篩選和把握。不僅如此，教材的內容是零散的、主線不清晰的。講授教師因其豐富的學識完全可以把握教材的內在組織原則，并且完全清楚教材內容的核心和關鍵；而本科生正處于思維能力的鍛煉和培養階段，不具備自主總結和把握教材講述核心的能力，不能做到知其然知其所以然。因此，將教學內容等同與教材內容，使得學生失去了辨證思維的鍛煉機會。

此外，還存在教學內容與專業要求不能良好匹配的現象。工科方向研究因與生產實際聯系緊密的特性，具有很強的學科交叉特性。比如，汽車、機械專業不僅要求學生掌握物理學、機械原理、機械設計與制造等，對微積分、信號處理、編程語言、流體力學等理論也有較高的要求。在現行教學體制下，工科本科生的基礎理論教學由基礎學部統一設置教學內容、統一安排教學活動。這容易導致課程設置和教學內容無法準確契合專業需求，使得學生所需與日后所需無法準確匹配。以作者所在專業為例，相當數量的專業課程需要學生求解非線性微分或者偏微分方程（組）。對于此要求，一則學生在進行高等數學學習時，非線性微分或偏微分方程（組）的求解是課程的了解內容，學生掌握程度不夠；二則學生并未了解或學習過工程實踐中經常用到的應用性軟件；三則是學生并未接觸過相關的控制理論。這些因素使得專業課程中需要學生掌握的機械運動特性分析并不能得到很好的執行。如果專業課程的授課教師不對該內容進行詳細的講解、引導、說明，學生就很不容易理解專業課教師的講授內容。

2.3 教學方法

在教材決定教學內容的前提下，教師一般根據教材安排、采取“概念—定理—例題—課后習題”的方式進行講解。這種教學方法雖然將學科所涉及的重點問題都對學生進行了介紹和總結，然而收獲的效果卻是非常不好的。原因在于教材的編寫思路和學生對問題的認知思路是截然相反的。

對于問題的認知過程，一般是經歷“發現問題—分析問題—解決問題”的過程中，也就是人們首先會對為什么研究或學習該問題產生疑惑，進而去了解研究該問題的現實意義和應用范圍；在了解了該問題的解決會對現實生產生活所起到的作用之后調動了主動學習的積極性，自主挖掘和探究解決該問題的可能方法和途徑，并對各種方法的可行性、預期結果等進行自我評估；最后，根據價值判斷和評估結果選擇適合自己的解決方法進行研究。在研究過程中所遇到的有關概念、理論、方法等都是與實際解決過程一一對應的，研究人員十分清楚細節內容的掌握和理解對問題解決所起到的作用，因而對概念、理論等細節的學習不僅深入而且透徹，對于理論知識在實際問題解決上的應用有明確的認識和把握。換句話說，人們的認知過程實際上是“提出問題—解決問題—提出問題”的過程，并在不斷發問和答疑的過程中加深對問題的理解，形成獨特的看法和態度，總結形成邏輯思辨的能力。

然而教材在編寫過程中，介紹內容的順序卻與人們認知問題的順序截然相反。教材內容的安排一般遵循“基礎理論介紹-分階段研究方法介紹—階段性案例說明—總結”的順序，是先將大量的基礎性知識不加區分的告訴讀者，并在隨后的問題研究中假設讀者已經掌握了全部的基礎性知識而忽略對問題的分析過程。學生們在教材中最不容易獲得的就是“為什么要學習該種理論或者方法”的原因，因為對教材致力于要解決的問題和如何解決該類問題的宏觀思路只是存在于編者的頭腦中，而對這個宏觀的、具有指導功能的邏輯思路構建編者并沒有在教材中予以詳細的指出或者說明。在這種情況下，教師如果按照教材內容的編排來進行課堂教學，就忽略了對學生思維方式的引導和邏輯能力的構建；授課過程中無法調動學生自主學習、主動發問和思考的積極性，一定程度上抑制了學生學習的興趣。由于學生并不完全了解學習該課程的目的和意義，也不能宏觀把握解決問題的整體框架和思路，所學知識無法有效結合，而是零散的拼湊在一起。這樣就使得許多學生聽課似懂非懂，收獲甚微。

2.4 考評機制

本科課程的考核模式一般是通過平時成績、期中成績和期末成績的加權計算學生該門課程的總成績，并通過總成績的得分決定學生是否獲得該門課程的學分。其中，平時成績一般是指學生的出勤成績、作業成績等，所占比重為10%～20%；期中成績一般是指教學過程中的一次隨堂測驗成績，所占比重一般為10%；期末成績所中比重最大，達70%～80%，多指學生的考試成績。試卷題目多以概念題、簡答題、論述題、簡單題等為主，多數題目學生通過強行記憶的方式即可解答，缺乏對學生領悟能力的考察和真實學習效果的測試。在這樣的考評機制下，學生在課程學習階段不重視甚至不理會邏輯思辨能力的培養和鍛煉，也不重視與教師的互動，平時的課業學習松松垮款，反而將大量的時間用在期末考試前期的課本背誦上，違背了課程學習的初衷。不僅如此，通過該種考評機制難以篩選出真正適合科學研究的人員。目前越來越多的本科生選擇借助保研繼續接受高等教育，而保研資格是根據本科生加權平均成績的排名來確定。本科生傳統考核機制所篩選出的相當數量的保研學生是沒有能力從事科研工作的，這不僅剝奪了那些有潛力進行科研工作的學生的發展機會，也給無法適應研究工作的學生帶來了深深的挫敗感。

3 專業課程應用性教學改革的目標和方案

3.1 改革目標及理念

專業課程應用性教學改革的目標是培養善于思考、善于提問、善于解決的具有獨立自主學習能力的工科本科生，為工科畢業生走向工作崗位和進行更加深入的項目研究奠定良好的專業基礎。該目標可概括為兩點：（1）培養學生提煉問題—分析問題—提出解決方案的邏輯思維能力，做到知其然知其所以然；（2）引導學生將基礎理論學習與應用技術問題的解決有機聯系起來，做到學以致用。

為了實現上述兩點目標，應從明確和細化課程教學目標、課程教授中結合實際案例進行講授、重視學生邏輯思維能力的培養、改革考評機制等多個方面展開工作，以更好的配合高級應用型人才培養的要求。

3.2 教學改革的具體措施

3.2.1 明確和細化課程教學目標

明確的課程教學目標不僅有利于學生迅速了解和把握本課程所關注的實際問題、課程開設的背景和目的、課程學習中所涉及的理論方法等，從而提高學生學習本門課程的興趣、促進學生自主學習；還能幫助授課教師把握課程的教授內容、授課進度、實際案例的準備等。

課程教學目標的細化應從課程開設的背景和意義、課程所關注的實際問題、課程學習的內容及涉及理論方法等、以及通過本課程的學習學生所能夠達到的水平等角度展開。在“背景及意義”方面，應簡明扼要的說明課程是在什么樣的社會大背景下所開設的，為什么需要開設該門課程，哪些實際生產領域涉及該課程的內容，以及目前國內外對該領域的研究和掌握程度如何。通過背景和意義的介紹，讓學生對該門課程建立起宏觀的印象和初步的把握，幫助學生了解“為何而學、學為了什么”，引導學生自主進行相關資料的查閱；在“課程所關注的實際問題”方面，教師應在自身學習和生活經驗積累的基礎上，列舉有代表作用的實際生產問題與學生進行交流和互動，進一步幫助學生理解本課程的核心內容。“課程學習的內容及涉及的理論方法等”是教學目標中的重點，教師首先應根據學生認識、了解、剖析問題的自然規律對教學內容進行編排和呈現，幫助學生由淺入深、由現象到本質的理解課程內容；其次對每一部分的學習內容，都應給予概括性的說明，并列舉出相關的理論和方法。最重要的是，內容與內容之間的聯系、承上啟下關系等應詳細介紹和說明，幫助學生從邏輯上理解課程內容的設置。

3.2.2 結合項目研究或實際案例進行教學

與理科相比，工科更注重學以致用。工科專業課程較容易與實際生產實踐相聯系，教師在授課時應重視結合項目研究和實際案例進行教學。以作者所在專業為例，汽車操縱操縱穩定性是“汽車理論”課程中非常重要的一節，是汽車主動安全性的重要部分。多數教材中對該章節的安排是遵照“含義介紹—輪胎側偏特性—車輛動力學建模—轉向性能分析—影響因素分析”的步驟，學生借助教材難以對車輛操縱穩定性建立宏觀、全面的認知體系。然而，教師在授課過程中一般借助車輛操縱穩定性的研究項目對該章內容進行講授，講授順序一般為：（1）汽車操縱穩定性的內容；（2）汽車操縱穩定性的研究意義；（3）如何評價車輛操縱穩定性；（4）如何對其展開研究？研究過程中將會使用哪些理論？各種研究方法的應用領域介紹；（5）圍繞汽車操縱穩定性的相關研究。以項目研究的思路對該部分內容進行講授，既明確的向學生傳授了知識，又激發了學生的學習積極性，同時還潛移默化的培養了學生的邏輯分析能力。

3.2.3 重視學生邏輯思維能力的培養

邏輯思維能力的掌握將幫助學生從宏觀上更好的把握學習目的、學習方向、學習方法等，而不至于迷失在零散知識的學習中。運用邏輯思維能力，學生對應用性技術問題更能準確的分析問題的根本、探索問題的解決方案、評估不同方案所起到的效果等，有助于自主性、創新性思維的開發和鍛煉。為培養學生的邏輯思維能力，教師首先應利用邏輯思維的方式進行教學，引導學生圍繞教學內容展開思考，解答諸如“為何學習該部分內容”、“通過該內容的學習，可解決哪些現實問題”、“與該內容相關的學習還有哪些”等問題；在課程教學中教師應重視啟發式、引導式、探討式教學方式，嘗試“拋出疑問、引導解決方案”的教學策略，注重思想的傳遞和表達，減弱公式推導過程等；在課堂上多鼓勵學生發言、提問，在時間允許的范疇內重視傾聽學生的想法，并從其語言描述中分析其存在的不足。

3.2.4改革考評機制

考評機制的改革是鞏固教學內容、教學方法改革的重要環節。考核機制應由傳統的考察學生學習態度轉向可查學生對學習內容的綜合掌握和應用能力。這就要求考核機制從授課過程中的考核內容上和最終試卷的出題方式上做出改變。一方面，平時學習效果的考察要從多方面進行設置，不僅監督學生的出勤，更要在了解學生對學習內容的掌握和領會程度上下功夫。平時作業的布置多涉及相關文獻的閱讀、總結，圍繞某一問題的討論，定命題研究大綱的制定，與課程內容相關的公式推導和求解等；另一方面，期末考試內容的制定更重視學生對課程內容的靈活運用，鼓勵和增加綜合性、解答方法多樣性題目，減小概念、定義考察類題目。

4 結語

應用性和創新性人才是中國工業發展歷程中目前急需、未來大量需求的中堅力量。工科本科教育作為培養不同專業領域高能力、高素質、高技能實踐人員和創新人員的主要途徑，其專業課程的教學質量不容忽視。當前工科本科學生的關鍵問題在于：基礎理論無法與解決實際問題有機結合；面對生產實際問題，無法從宏觀角度抽絲剝繭般的透過現象抓住本質，更無法實現條理清晰的邏輯分析。這兩個關鍵問題嚴重限制了工科本科生在工作崗位的作業發揮和在研究領域的研究能力。如何培養學生宏觀把握問題實質、針對關鍵問題按照邏輯分析的步驟提出合理解決方法的能力，是呈現在專業課程教師面前的重要現實課題。

注釋

① 王姿燕.競爭就業中本科生邏輯思維能力培養的思考[J].湖北函授大學學報，2014.27（1）：33-34.

② 蘇力.數量與質量——中國研究生教育的問題和回應[J].北京大學學報（哲學社會科學版），2010.47（1）：122-132.

③ 楊路.校企協同培養創新型人才的實踐路徑[J].黑龍江高教研究，2013.1：62-65.

④ 李玲，姚新頡.工科類專業高等數學課程的應用性教學探討[J].浙江樹人大學學報，2013.13（1）：58-60.

⑤ 姚利民，段文彧.高校教學方法改革探討[J].中國大學教學，2013（8）：60-64.

⑥ 王剛.工科教育模式的改革和實踐[J].高等工程教育研究，2011（1）：28-32.