以學生為中心的高等工程教育教學模式初探

黎一鍇

摘要：高等工程教育是培養科技創新工程人才的重要陣地。文章分析了當前高等工程教育面臨的機遇與挑戰，提出了提高問題解決能力，促進學生主動學習，以及突破課堂界限的“以學生為中心”的教學理念，并對以學生為中心的教學方式進行了探討，主要方式為發現式教學的理論授課形式、問題驅動的翻轉課堂教學模式和任務牽引的實踐操作課程設置。

關鍵詞：以學生為中心;高等工程教育;發現式教學;翻轉課堂

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2020）11-0221-02

高等工程教育肩負著培養推動國家和社會科技進步的工程師的重任，是培養科技創新工程人才的重要陣地。當前，新技術、新經濟和新產業的發展迫切需要新型工科人才支撐，這樣的大背景給我國高等工程教育改革與發展帶來了重大的機遇，也帶來了巨大的挑戰。

一、高等工程教育面臨的機遇與挑戰

當前，高等工程教育改革與發展面臨的挑戰源于以下方面：第一，當今全球科技高速發展加速了對高素質高等工程人才的需求。金融危機以來，世界經濟進入“新平庸”狀態，尋求科技創新突破、孕育新產業、尋找新增長點成為各國共識。在世界經濟競爭的強烈沖擊下，現代工業對于工程人才的需求發生了巨大的改變。隨著信息技術、生物技術、人工智能技術的快速發展，產生了許多新興學科、交叉學科和邊緣學科。這些新技術、新學科對工業界產生了極大影響，眾多工業領域悄然發生著變革。世界在變革，教育也要變革。為了適應全球科技發展的重大變革，世界各國紛紛推出教育改革的新舉措，以適應未來急劇變化的人力需求，培養適應未來社會的勞動者，特別是高等工程教育領域。第二，我國推進創新驅動發展戰略，建設創新型社會對高素質高等工程教育的要求。黨的十八大指出，“科技創新是提高社會生產力和綜合國力的戰略支撐，必須擺在國家發展全局的核心位置。”強調堅持走中國特色自主創新道路、實施創新驅動發展戰略。我國高等工程教育培養的數以千萬計的中國工程人員為我國現代化建設做出了重要貢獻。結合當前全球科技高速發展，新產業不斷涌現，新的增長點不斷變化，高等工程教育成為我國推動科技創新、培養創新人才的重要陣地，擔負著培養引領世界工業產業革命與創新的工程人才的重任。第三，傳統的高等工程教育教學模式和教學理念還存在著突出的矛盾。我國的高等工程教育有著百年歷史，改革開放以來，高等工程教育快速發展，為我國國防軍事、航空航天等各行各業輸出了許多杰出的工程人才。然而，我們必須看到，我國的工程能力與發達國家還存在一些差距，傳統的高等工程教育教學改革還存在一定的滯后性，許多高等工程院校仍沿用傳統工程教育的教學思維和教學模式，適應當前科技高速發展的世界大變革的高等工程教育教學理念和模式還沒有完全形成，高等工程教育改革與發展還需進一步深化。

二、以學生為中心的教學理念

2018年底，教育部《關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養能力的意見》指出，要“堅持學生中心，全面發展”，推動建設高水平高質量的高等教育。以學生為中心的教學有別于傳統的工程教育，注重激發學生學習興趣和潛能，促進學生全面發展。主要體現在以下幾個方面：第一，傳統工程教育重視學科知識的學習，而以學生為中心的教學以提高學生問題解決能力為核心。傳統工程教育中涉及的課程內容多，學習的知識紛繁龐雜，需要大量學習時間，采用的方式也大多是知識灌輸的方式，很少有時間和精力培養學生解決工程實際問題的能力，忽視了對學生能力的培養。通過增加實踐課，減少課堂知識灌輸，讓學生從紛繁復雜的死記硬背和機械記憶中解放出來，鼓勵學生多自己動手動腦操作和解決問題，主要注重促進和培養學生問題解決和實踐動手能力。第二，傳統的工程教育的形式以教師理論授課為主，而以學生為中心的教學以學生主動學習為核心。傳統的高等工程學校中學生習慣于沿用初高中時代的科學理論知識的學習方法來學習工程知識，習慣于死記硬背工程知識概念，大量做習題，思考分析問題時脫離工程背景，學習時依賴課堂內教師的講授，教師也基本上是按照學科知識的傳授模式來開展教學，注重抽象的理論知識的傳授，忽視學生能力的培養。以學生為中心的教學注重幫助學生建構知識體系，靈活地應用問題式教學、發現式教學，課堂上要以學生為主體，教師為輔助，推動學生主動地、自發地應用理論知識發現問題、分析問題、解決問題。第三，傳統工程教育的教學與學習主要集中于課堂，而以學生為中心的教學則是打破課上和課下的界限，促進學生課上思考、課下自學，主動學習掌握知識技能。傳統的課程設置，課上老師教授得多，實踐內容和設計類的作業較少，在龐雜的知識傳授之后，沒有輔以相應的實踐和設計任務幫助學生轉化知識，學生被動地接受，沒有主動理解和消化課上所學的內容。以學生為中心的教學模式，不僅在課堂上轉變授課模式，促進學生思考;還要根據課程內容，合理設置課程作業，推動學生課下查閱教科書、學術論文等內容，讓學生在完成作業的過程中主動學習知識，靈活運用所學技能，探究問題解決的方式。

三、以學生為中心的教學方式探討

1.展開發現式教學的理論授課模式。美國教育心理學家布魯納闡述了發現教學的含義。布魯納認為學習、了解一般的原理原則固然重要，但尤為重要的是發展一種態度，即探索新情境的態度，做出假設，推測關系，并應用自己的能力，以解決新問題或發現新事物的態度，而教師的任務就是把知識轉換成一種適應正在發展著的形式，以表征系統發展順序作為教學設計的模式，讓學生進行發現學習（discovery learning）。這種發現式教學方式非常適用于科學理論領域的理論講授。所謂發現，當然不只限于發現人類尚未知曉的事物的行動，還包括用自己頭腦親自獲得知識的一切形式。發現式教學方法的基本教學過程可以概括為五個階段：第一，創設問題情境，使學生在這種情境中產生矛盾，提出要求解決或必須解決的問題。第二，促使學生利用教師所提供的某些材料、所提出的問題，提出解答的假設。第三，從理論上或實踐上檢驗自己的假設。第四，根據實驗獲得的一定材料或結果，在仔細評價的基礎上得出結論。第五，進行反思與評價，為了幫助學生提煉所學到的東西，教師要鼓勵學生反思問題解決的過程，幫助學生概括和理解新知識的應用情境。

2.推進問題驅動的翻轉課堂教學。傳統的課堂教學方式單方面突出了教師的權威，認為教師掌握絕對正確和絕對豐富的知識和信息，學生只需要被動接受這些知識，而翻轉課堂教學是指重新調整課堂內外的時間，將學習的決定權從教師轉移給學生，這種教學方式體現了以學生為中心的教學和學習的核心要義。在翻轉課堂的這種教學模式下，教師較少占用課堂時間來講授理論，而將更多知識的學習放在課下，學生在課前要自主學習，掌握一部分基礎理論知識。課堂內的寶貴時間，教師進行理論精講，然后更多的時間交給學生自主學習和討論，這樣能夠激發學生主動基于工程實際問題的學習，從而對工程實際問題產生更深層次的理解。隨著互聯網的興起，數字圖書館、網上課程等有了突飛猛進的發展，學生課下也有了多種學習方法。采取這種方法，不僅激發了學生主動學習的熱情，讓學生深入理解工程問題，讓學生獲得更加真實的學習過程，教師也能有更多的時間與每個人交流。

3.突出任務牽引的實踐操作的課程設置。高等工程的教學和學習意味著需要大量實踐。以學生為中心的教學和學習重點是以人為本，促進學生知識轉化，課程設置當中增加實踐比例是促進學生將抽象的學科知識轉化為解決實際問題能力的關鍵一環。在課程教學過程中，教師要積極主動地設置實踐教學和工程操作環節，以提高學生靈活掌握學科知識去解決問題的能力和動手實踐能力。在設置實踐操作的課程教學過程中，重點是突出任務牽引這個要求。實踐操作課程內容的設置非常考驗教師是否深入了解學科知識傳授和學生能力培養的關系。設置一個好的實踐操作任務能夠有效促進學生靈活運用學科知識，培養動手實踐能力和問題解決能力。

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