中法合作工程師教學中實踐與理論一體化探索與研究

袁怡佳　鐘圣怡　李萍　歐亞飛　李真珍　陸佳亮　邵凌翱

摘要：上海交通大學一巴黎高科卓越工程師學院借鑒法國工程師學院的教育培養模式，在基礎課程教學中全面推行實踐與理論一體化。本文以學院在預科基礎階段的課程設置和教學方式為例，闡述如何在整個教學活動中實現實踐與理論一體化，并討論了學生對其開展情況的反饋意見。

關鍵詞：實踐和理論一體化；基礎課程教學；法國工程師培養模式

上海交通大學一巴黎高科卓越工程師學院（以下簡稱“交大巴黎高科學院”）是由上海交通大學與法國巴黎高科工程師集團（以下簡稱“巴黎高科集團”）于2012年聯合創辦的。上海交通大學是我國歷史最悠久，集“綜合性、研究性、國際化”為一體的國內一流、國際知名大學，而巴黎高科集團則匯集了全法最具聲望的12所工程師學校，其畢業生能夠在相當廣泛的工程技術領域展現才能，深受工業界、企業界的歡迎。此次強強聯手，創立了獨特的“預科基礎階段+工程師階段”培養計劃，學院學制為“4+2.5”年。其中，最初3年為“預科基礎階段”，不分專業，課程以數學計算機和物理化學為主，目的是讓學生具備扎實的數理化基礎，全面深入地掌握相關知識，具備獨立思考和解決問題的能力。本文將詳細介紹和探討交大巴黎高科學院在基礎課程教學中是如何實現實踐和理論一體化的。

一、實踐與理論一體化教學方式介紹

為了強化學生對多學科知識的綜合運用能力，交大巴黎高科學院引進了法國工程師預科教育階段的大平臺教學制度，即在基礎教育階段不分專業，強調建立扎實的數理基礎。所有學生除了思想政治、人文語言類課程外，只上兩門課程數學計算機和物理化學。在除去語言學期的五個預科階段學期中，數學計算機共有58學分，物理化學共44學分，全面涵蓋高等數學和大學物理（化學）的各個學科，且課時量相當大。其中，數學計算機課程包括微積分、復變函數、概率論統計、操作系統、操作結構等，物理化學課程包括電學、光學、力學、熱力學、電磁學、物質結構導論、普通化學原理等。打個比方，法國的預科基礎階段就是國內基礎課程的升級和加強版，而且兩門課程均由同一位教師或一個教學團體連貫地完成所有教學。一些重要的數理課程會周期性地循環出現，且難度逐步上升，幫助學生溫故知新并學會融會貫通。

在教學方式上，交大巴黎高科學院預科基礎教學與傳統的中國基礎課程教學相比，具有極為鮮明的特色：實踐與理論一體化，并具體體現在教學的各個環節。通常情況下，國內基礎課程（高等數學、大學物理、大學化學）大多采用傳統的教學方式，即教師授課，伴有少量隨堂習題和實驗，學生被動接受知識。如此以教師為主體的注入式教學方式使得學生被迫學習，死記硬背理論知識，缺乏學習主動性和創新精神。顯然，這種教學方式培養不了當代社會渴求的高素質創新性人才。而法國工程師教育強調應用型與實踐能力，致力于培養畢業后立刻能適應企業需求的人才。因此，除了常規的大班理論課，還設置了大量的實踐習題課程、實踐實驗課程和每月考核模式。交大巴黎高科學院也沿用了這一教學方式，引進了法式教育中習題課、實驗課和每月考核模式。

小班授課的習題課著重加深對理論知識的理解和拓展其在實踐中的應用。由任課老師根據當前講解課的進度，選擇典型的計算類題目和理論在現實生活中的應用類題目，學生獨立思考嘗試解題，最后在習題課上教師采取互動的方式，引導性地講解題目。同樣小班授課的實驗課，著重強化對動手能力和獨立思考、解決問題能力的訓練，由教師先講解實驗的大致內容，接著學生動手實驗并理解理論知識在實際中的運用。如有問題，及時和教師交流，以實踐、實驗和理論教學密切結合的教學方式來培養學生的動手能力，在實驗中提出創新思路，從而在本質上加深其對理論知識的理解，并切合實際應用。每月考核模式包括口試、家庭作業和月考，此系統性的考核方式一方面持續加強學生對于理論知識的深刻理解和擴展其在實際應用中的意義，另一方面能使教師實時掌握學生的學習情況。口試是法國工程師基礎教學模式中的一大特色，由一位教師對三位學生進行面對面的考核，就理論知識及其實際應用要求學生當場解答并解釋思路，在互動中完成考核。每月的家庭作業安排在月考之前，旨在幫助學生復習、鞏固理論知識及拓寬其實際應用。家庭作業和月考的題目都是由任課老師按照教學進度精心出題，意在讓學生在解題過程中加深對于理論知識的記憶和理解。以上所述各個教學環節的目的，是要做到實踐和理論一體化，開拓學生的視野，培養學生的實踐能力和素質，增加學生在課堂上的參與性、互動性和自主性，使整個教學活動成為一個有趣而主動的過程。

二、實踐與理論一體化教學方式的開展情況

在預科基礎教育階段，每位學生每周有講解課若干課時、習題課2課時，每周或每兩周2課時的實驗課；每月有法語、數學和物理化學各1小時的口試，家庭作業設計時長約為2～4小時，月考2小時。

理論課由任課老師統一給整個年級的學生授課，在嚴謹的理論講解及推導的同時，重視聯系其在實際意義中的應用。例如在物理課上，當引入新的參數概念或現象時，教師會給出其在現實中的數據或實例，以便學生建立直觀認識。比如在解釋電磁波的反射和透射現象時，教師會給出如何通過極化去除反射的例子（如太陽眼鏡、相機濾鏡等）；在解釋瑞利散射時，教師會解釋為什么天空是藍色、太陽落山時是紅色，等等。

習題課與實驗課則是小班化教學，一般人數控制在20人左右，做到師生配比高，以此保證教學質量。習題課采取隨堂讓學生思考解題或者事先分發題目要求學生思考的方式，題目是由任課老師精挑細選的，具有代表性和實際應用意義。比如在經典力學原理課程中，通過受力分析和計算來證明為什么我們從高處躍下時要彎曲膝蓋；而在電磁學中會介紹磁懸浮、微波爐、鉗形電流表等工作原理。為鼓勵學生在課前有針對性地學習思考，教師有時會提前布置問題，在習題課前查看每位學生的解題情況，并和他們做簡短的個別交流，便于了解學生的共同難點，在之后的講解中就這些難點作詳細引導和解釋。除此以外，教師還會請同學上黑板邊書寫解題過程邊說明解題思路，教師在一旁進行指導并給出其在日常生活中的例子。比如在計算互感電路之后，我們會引出電動牙刷進行充電的實例。可以看出，習題課不是死板枯燥的公式計算，而是通過計算去解釋、理解理論在實際生活中的應用，并且讓學生在解題過程中自我檢查對于理論知識掌握的不足之處。endprint

實驗課是學生參與實踐的重要環節。每次實驗由任課老師挑選具有實用意義的主題，教師會事先分發實驗指南，包括實驗目標、操作步驟和所需測量的物理量，最后一部分是學生在某一目的要求下自主設計實驗，并要求學生事先完成理論部分的學習并考慮如何實現實驗。實驗課上，學生隨機地兩兩分組合作做實驗，如遇任何問題，及時和教師溝通解決，每堂課配有兩名任課教師，由此充分調動學生的學習興趣。學生們在親手實踐的過程中，加深了對理論知識的理解，覺得學有所用，并且鍛煉培養了學生獨立思考、與他人協作和創新思維的能力。

除了常規課程，每月進行的考核（口試+家庭作業+月考）也旨在加強學生在實踐中的理論應用。時長1小時、一對三的口試，先由教師提出有關課程內容的理論問題，再要求學生通過靈活運用理論知識，解釋其在日常生活中的實例。比如熱化學，在提問自由焓、化學勢的概念和推導系統平衡的條件后，讓學生解答通過反滲透來實現海水淡化的題目。對于家庭作業和月考的題目，任課老師會親自撰寫或精心挑選相對較長的、難度循序漸進的系統性題目，以此來考查學生對于理論知識的理解和對其靈活應用的能力，同時也能時時督促學生學習。比如在電路基礎中，要求學生通過電路、功率的計算，來理解法國高速列車的充電原理和研究如何提高其充電效率，等等。

三、實踐與理論一體化在教學中的反饋研究

預科基礎階段課程已經過4屆學生的實踐，我們就學生對于實踐與理論一體化在教學中實施的情況進行了一次無記名問卷調查，涉及2012-2015級4屆學生，試卷共125份。問卷就實踐和理論一體化在物理理論課、習題課、實驗課和每月考核中開展的情況進行了詳細的調查。

首先，我們就學生希望的教學方式和理論聯系實踐在教學中的訴求做了調查。絕大多數學生（90%）希望教學能夠理論聯系實踐。預科基礎階段課程概念多、理論性強、內容抽象且難以理解，純理論的教學更會讓學生覺得枯燥乏味，提不起學習的興趣。其實，基礎課程的很多知識都與學生的日常生活密切相關，將理論知識與具體的實例聯系起來，才能讓死板的課本知識變得生動直觀，讓學生樂于接受、易于記憶，也更能提高學生的學習熱情與動力。學生們認為，通過理論聯系實踐，能更好地理解和掌握理論知識，了解理論對實踐的指導和檢驗作用。

對于實踐和理論一體化在理論課中開展情況的反饋，約70%學生覺得理論課是純理論教學，并且理論學習時間過長；30%學生認為理論課做到了理論聯系實踐，而且理論和實踐在時間分配上合理。對于每學期平均8.8學分的物理，除去習題課、實驗課及每月考核占去的課時，每周只有4小時左右的理論課，導致任課老師沒有充裕的時間深入地將實踐引入到理論中來。因此，教師今后需更加注意將抽象的理論知識和生活現象結合起來，以激發學生的求知欲。

就實踐和理論一體化在習題課中開展情況的反饋，僅20%學生覺得習題課是機械重復的理論計算，絕大多數認為習題課是很有幫助的。通過習題課，學生不僅能鞏固加深對理論知識的理解，拓寬其應用知識面，而且能讓學生從中自我檢驗對于理論知識的掌握情況并及時加以完善。這和教師對于習題課預期的目標是非常符合的。

同時，我們也調查了實踐與理論一體化在實驗課中的實行效果。實驗是與課堂理論教學相配合的一個重要的實踐性教學環節。實驗課把理論知識具體化和形象化，學生通過實驗能夠更有效地掌握理論，并且增強了動手及獨立思考的能力，有利于培養學生的科學創新精神。學生的反饋完全符合教師對于實驗課設定的目的。

最后，作者就學生對每月考核進行了調查。“口試+家庭作業十月考”作為一種創新的持續性考核方式，不但能經常督促學生學習，避免期末考試時臨時抱佛腳、突擊復習，而且通過實際場景的模擬，能夠真正了解到學生對于理論知識的掌握情況和靈活應用的能力。

[責任編輯：夏魯惠]endprint