德國大學工程教育項目教學法及其啟示

劉和?符波?劉宏波　張光生

摘 要：項目教學法是德國大學工程教育中培養具有自主學習能力和創新能力的工程專業學生的一種重要教學模式。對項目教學法的基本特點進行分析并對五種項目類型進行詳細介紹的基礎上，對項目教學法項目的完成程序、難度等級、成績評定等主要內容進行了系統解讀和分析。最后，對項目教學法在中國大學工程專業本科教學模式改革中的啟示進行了論述。

關鍵詞：項目教學法;工程專業;本科教學改革

我國的工程教育規模位居世界第一，高校培養了大量工程技術人才，有力地支撐了我國經濟的高速發展。黨和國家作出了走中國特色新型工業化道路、建設創新型國家、建設人才強國等一系列重大戰略部署，這對高等學校工程教育改革發展提出了迫切要求，急需培養一大批能夠適應和支撐現代產業發展的高素質工程人才。然而，目前我國高校工科專業畢業生還存在工程能力弱、創新能力不強、不能很好地適應現代高速發展的工業化建設等問題。因此，急需對現有工程教育和培養模式加以改革，以適應現代經濟社會發展需要。

德國作為公認的現代工程教育強國，其獨特、先進的大學工程教育培養機制為德國社會培養了大批創新能力強、適應現代社會發展需求的高水平工程師人才，支撐了其長期領先的機械制造、化工、制藥等行業。其中，高等工程教育中的項目教學法是其培養具有自主學習能力和創新能力的高素質工程師的重要教學方法之一。

項目教學法是一類不同于傳統課堂教學，以工程設計、企業實習、產品開發、科學研究為主要手段的教學方法。項目教學可以是獨立的課程，也可以整合應用于某門課程中。由于項目教學法主要不依賴于教師的課堂教學，而是給予學生充分的自由度，學習形式多樣，很大程度上跨越了傳統課程的界限，因此對培養學生的自主學習精神、獨立工程能力、創新能力等發揮了重要作用。

一、項目教學法的基本特點

（1）以學生為主導的教學理念。項目教學法是一種以學生為主導，而不是以教師為主導的教學方法。學生的學習目標、學習內容、學習形式甚至考核與成績評定，都以學生為主導或高度參與，體現了很大的自由空間。特別適合高年級學生在專業學習階段采用，但是同時也對學生的自律和自主學習能力提出了很高的要求。

（2）以學生能力發展為主要目標。項目教學法的教學目標不是以知識的理解和掌握為主要目標，而是以學生的能力發展為主要目標，包括學生的自主學習能力、知識運用能力，特別是跨領域運用知識和知識轉移能力、創造能力等。

（3）靈活多樣的教學與考核形式。項目教學法的教學形式非常靈活多樣，除課堂教學以外，其教學形式還包括企業實習、課程論文、工程設計、產品開發、科學研究等。學生的學習時間比較自由，如在一定的時間內不能完成，某些項目還可以申請延期，如企業實習、畢業論文等。考核的內容和成績評定也沒有嚴格的規定，一般不采取筆試的形式，而是口頭報告、課程報告、設計報告以及畢業論文等。教師評定學生成績主要不是以學生完成項目的結果好壞為依據，而是根據學生在完成項目過程中體現的思維發展和綜合行為表現。

二、項目教學法的項目類型

（1）入門訓練項目。入門訓練項目是指教師給予學生一個淺層次的任務訓練項目，其目的是加強學生對教學內容的理解，并鍛煉其基本的工程能力。同時，通過該類項目，學生了解和掌握項目教學中所布置項目的一般完成方法。其內容可多種多樣，如可以布置學生歸納總結某一階段的學習內容，寫成小論文。或者安排學生完成某個較簡單或單一內容工程項目的初步設計。一般來說，教師在此項目中給予學生的指導比較多并且比較具體。

（2）專業性項目。專業性項目的難度比入門訓練項目更高，涉及本專業領域內一些不太難的設計，目的在于促進學生對課堂所學知識的靈活運用，使得學生的能力從知識的記憶、理解轉向知識的靈活運用。在這類教學項目中，教師的指導在任務布置和方法程序設計階段會多一些，在學生進行任務的實施和評估以及知識轉移階段指導較少，甚至完全由學生自主決定。

（3）企業實習項目。企業實習項目學習難度較專業性項目的難度又有所提高，其學習任務主要在相關的企業完成。實習內容的選擇可以是教師布置給學生，也可以是學生自己聯系企業，根據企業的實際要求決定實習內容，然后由指導教師最后決定。在企業實習項目中，學生學習的內容跨度比較大，范圍比較廣，學習時間更久，可能涉及多個學科領域的知識集成與綜合運用。此外，完成實習項目的時間也更長（一般3個月）。教師的指導主要體現在實習內容的選擇和決定上，其他環節的學習基本由學生決定，體現了更高層面的自由度。此類項目的學習目的在于鍛煉學生集成和運用多學科的知識，并結合企業的實際進行綜合性的學習或者任務解決。

（4）產品開發項目。產品開發項目主要是結合企業具體需求開展的技術或產品研發活動，是一種以科學研究和技術研發為主要形式的學習活動。學生應和企業進行較為深入的交流，共同決定需要開發（改進）的產品或者技術，然后在一定時間內完成。在此過程中，教師基本不決定學生的產品開發選題，而是主要提供學生產品開發所需要的教學資源、科研場地、設備等。同時，企業承擔大部分的產品開發經費。這是一種自由度非常高，同時也非常考驗學生能力的項目教學方法。學生在完成此類項目中，集成了各學科的基礎知識，同時也了解了企業的現實需求以及基本的科研活動或產品開發流程，一定程度上需要以結果為導向。

（5）科學研究項目。科學研究項目是最高級別的項目教學法。顧名思義，這類項目的主要目的不是知識的學習和掌握，而是知識的創造和技術發明。在此過程中，教師給予學生最高程度的學習自由，在科研目標、科研任務、實施流程、科研結果評估、知識和能力轉移等各個方面都不作具體干預，由學生自主決定完成。由于這類項目的難度和時間跨度，因此一般安排在博士階段作為科研項目完成。

三、項目教學法的基本內容

1.項目教學法的結構設計和層次

項目教學法中，項目按其完成順序可以分為7個步驟，其名稱和含義如下：

（1）任務布置。是指教師給予學生知識范圍以內的課題或任務名稱及其目標，在此過程中，學生一般會得到指導教師的大量幫助，幫助學生明確任務目標等細節內容。

（2）流程設計。是指完成項目的計劃流程，工程或者產品設計的計劃與流程，也可以是科研項目的研究計劃與預期步驟。其內容包括各種可能的流程與計劃及其可行性分析，各項流程的輕重緩急等。

（3）任務方案。是指根據項目的流程設計，經過各種方法、流程的篩選，最終確定的任務實施方案。

（4）任務實施。根據任務方案開展的具體任務實施行動，在實施過程中，也可根據實施的結果對任務方案給予適當的調整。

（5）任務檢查。是指對任務實施的最終結果進行檢查，以評估其是否符合項目目標。如檢查產品開發是否達到預定標準，工程設計流程是否達到設計目標等。

（6）任務評價。是指對項目完成的情況進行綜合的自我評估。如果得到預期的結果，需要分析成功的原因，并提出進一步的改進意見;同時，對失敗的項目或者和預期目標有偏差的項目進行詳細的原因分析。此部分也是教師評定學生項目完成情況的重要依據。

（7）知識轉移。是指對項目的實施結果進行評價，評價實施成果是否可以轉移到別的知識領域，或者用完全不同的解決方案達到同樣的目的。知識轉移包括近距離轉移和遠距離轉移。遠距離轉移通常指知識在完全不同領域的運用，或者完全不同的方法達到同樣的目的，等等。

根據項目的大小和復雜程度，有時以上7個步驟也會簡化成任務方案、任務實施以及任務評價3個步驟。

如表1所示，根據項目7個步驟的教師指導方式、項目要素信息的公布等，項目可以考查或者發展學生在知識理解、知識運用、知識集成、知識發展與知識創新等五個層面的能力。同時，以上五項能力從左到右也體現了難度遞進的關系。

2.項目教學法的教師指導方法

在項目教學法中，指導教師一般有三種指導方法，即指導、陪伴和觀察。指導教學法是指教師講解為主，并答疑解惑。陪伴教學法是指教師在學生學習或完成項目的部分階段，和學生待在一起，在學生有需要時進行指導，答疑解惑。陪伴教學法基本上是一種被動的教學方法，即教師不主動介入，只在學生有需要時提供有限的和必要的指導。觀察教學法是指教師在學生完成項目任務的過程中，不提供教學指導，主要以觀察學生的任務完成為主，或者只提供必要的學習或研究資源保障。需要指出的是，觀察教學法并不是指教師完全放任，任由學生自己完成，而是需要定期了解進展，了解學生的思維發展過程，對教師的專業能力和判斷能力也是一種考驗。

表2提供了在不同類型的項目中指導教師可采用的教學方法。可以看出，隨著項目教學的學習目標由知識理解向知識創新方向發展，教師的直接指導越來越少，學生學習的自由度越來越高，同時項目的學習和完成難度也越來越高。另外，以上各個項目的教師指導方法并不是一成不變的，可根據學生的能力和背景進行微調。

3.項目教學法的難度等級

項目教學法中，依項目類型不同，項目本身具有不同的難度等級。此外，在項目的完成過程中，為學生提供不同程度的項目基本要素信息，項目也被賦予了不同的難度等級。在一個項目中，其包含的基本要素，如任務目標、任務步驟、任務內容以及方法與工具，學生對這些基本要素的知曉程度明顯決定了學生完成項目的難度。如表3所示，隨著項目在目標、步驟，內容、方法與工具等環節所提供的信息越來越少，項目的難度也越來越高。在最后一個設計級別的難度等級中，項目所有基本要素的信息都是未知的，學生需要完全自主決定項目的名稱、內容、目標等，并自主完成。因此，此類項目具有最高難度等級。

4.項目教學法的成績評定

由于項目教學法是以學生為主導的教學方式，具有高度的自主性，因此學生在完成項目成績的評定方面，也具有和傳統考試不同的評定方式。其核心要點是，成績評定并不是以學生完成項目的結果好壞為主要依據，而是要觀察學生在項目中的表現，特別是學生在項目完成中的思維過程。表4列出了項目教學法成績評定的參考依據。教師可根據以下所列的5項依據，對學生的表現給予分數評定。

四、項目教學法對我國工程專業本科教學模式改革的啟示

（1）將知識掌握型的教學模式轉向以能力培養型為主的教學模式。毋庸置疑，中國大學工科專業的課程教學很多還是以知識傳授型為主。教師通過課堂講授、實驗、實習等教學形式，要求學生掌握課堂所學基本概念、基本理論、方法或者技能，而對學生的能力發展，特別工程教育中以解決復雜工程問題為導向的工程師訓練尤顯不足。這就導致目前大學工科專業本科畢業生的工程能力明顯不足，畢業后往往還需要1～2年，甚至更長時間的企業再培訓才能勝任合格工程師的要求。從認知規律來說，人的記憶是有限的，在大學學習期間熟知和掌握的理論知識肯定會逐漸遺忘。更重要的是，現代社會科學技術發展一日千里，新知識、新技術不斷涌現，工科畢業生如果沒有很強的學習能力，顯然無法跟上現代社會發展步伐。從這個角度說，德國大學倡導的以能力培養為主的項目教學法就值得中國大學借鑒。因此，在專業課程教學中應大力推廣項目教學法，特別是在核心課程中廣泛開展，以培養學生的自主學習能力、工程創新能力。

（2）將教師主導的教學模式轉向教師和學生共同主導的混合型教學模式。我國大學課程的教學很大程度上還是教師為主導的教學模式，即教師決定教學目標、教學內容、教學方式、考核方式以及成績評定等。學生屬于從屬地位，一切依據教師的安排進行學習活動。這種教學模式主要依賴于教師的“教”，但學生“學”的主觀能動性不足。特別是一些較為枯燥、難度較高的課程，很容易導致學生學習興趣不佳，主動學習欲望不強，很不利于培養學生的獨立學習能力。轉到教師和學生共同主導的混合教學模式后，學生可以較為自由地選擇有興趣的學習項目，如產品/技術開發類別、企業實習的內容、科學研究的選題，等等。同時，因為成績評定較為自由，不以項目最終完成結果好壞作為成績判定的唯一依據，學生被給予了充分的自由，教師也從傳統的課堂教學中解放出來，轉到有限指導和過程觀察為主。

（3）將形式單一的成績考核方法轉化為多樣合理的成績考核方法。某種程度上說，大學生是大學培養的“產品”，因此“產品”的質量其實就是大學的人才培養質量，也決定了大學的教育水平。科學合理的大學生學習成績考核方法是衡量人才培養質量的關鍵環節。目前，國內大學生成績考核評定還存在諸多不合理之處，如考核的形式單一、考試方法的不合理，多數理論課程都是以筆試考核成績結合平時成績，以一定比例分配的方式給分。這種成績考核方式無疑是適合傳統的理論掌握型的教學方式，對于考察學生的能力發展乃至創新能力基本無能為力。因此，需要借鑒項目教學法下多樣化的成績考核方式，借助于口試、總結報告、實驗報告、實習報告，答辯等各種形式來考查學生在完成項目任務的過程表現，并適當結合最終結果來評定學生的學習成績，這有利于反映學生能力發展的真實水平。

（4）將嚴進寬出的育人體系轉向寬進嚴出的育人體系。目前，我國大學的育人制度總體上還是嚴進寬出的育人體系，雖然也有一定淘汰比例，但是基本上起不到鞭策后進和激勵先進學生的作用。項目教學法是一種創造寬松教學和學習氛圍的教學方法，在發展能力方面有巨大的優勢，但是如果沒有嚴格的考核和淘汰機制，那么項目教學法最終將不可避免失敗。因此，要實施項目教學法，就必須有嚴格合理的考核機制以及淘汰分流的制度，讓無法發展自主學習能力，或者能力無法達到預定要求的學生得到分流或者淘汰，這將是保證項目教學法成功的底線。

項目教學法是一種基于自主學習、能力發展和創新能力培養的新型教學模式，尤其適合于專業課程、產品開發與科學研究訓練。鑒于其在德國大學工科專業學生的工程能力訓練以及高素質工程師培養方面所發揮的重要作用，我國應該對這一教學模式開展進一步深入研究，充分揚棄其優缺點，并在我國的教育教學改革中先行先試，將其合理有效的部分引進吸收，并大力推行，以加快我國高水平工程人才的培養，為我國現代化建設培養更多優秀工程人才。

[基金項目：江蘇省高等教育教改研究項目“輕工特色環境工程新工科人才培養的探索與實踐”（項目編號：2017JSJG149）]

[責任編輯：余大品]