新工科背景下互動教學方法體系的構建＊

（南通理工學院 機械工程學院，江蘇 南通 226002）

為主動應對新一輪科技革命與產業變革，2017 年以來，教育部積極推進新工科建設，對中國高等教育中體量規模最大的本科教育提出了更高的人才培養質量要求。教學活動是實現人才培養、教育教學目標及社會價值的主要活動之一，教師需采用先進的教學理念和合理的教學方法，使學生具備扎實的專業素養和過硬的本領，同時注重提高學生的創新精神、實踐能力和社會責任感。

新工科需要新方法。以“教師講授為主”的傳統教學方法，在實施過程中，師生互動偏少，難以激發學生獨立思考問題、解決問題和不斷創新的意識，不利于學生未來的可持續發展。因此，探索和建立有效的基于“師生互動”的教學方法體系有一定的現實意義。以新工科背景下機械設計制造及其自動化傳統專業的教學為例，對師生互動教學方法體系的構建進一步說明。

1 新工科的內涵及對教學方法的要求

新工科有兩種解釋，即新興的工科專業和傳統工科專業的新階段。新工科，“工科”是本質，關鍵是“新”，其內涵體現在五個“新”，即新理念、新結構、新模式、新質量和新體系[1]。顧佩華提出了高校新工科建設和教育改革的基本內容，即新理念、新模式、新方法、新內容和新質量，認為可以通過這五個方面來構建新工科專業或改造現有專業，培養適應新經濟發展和區域社會需求的技術人才[2]。

在新的工程教育理念和模式下，還需要創新工程教育的教學方法和手段，構建新的教學方法體系。根據人才培養目標和課程體系，有效地組織教學過程，采取可靠的保障措施滿足教學活動，提高學習效果，提升培養質量。

筆者認為，新的教學方法體系的構建來自兩個方面的要求：①內因。傳統的教學方法體系已經不能適應新工科發展所帶來的新知識和能力的要求，如人工智能、3D 打印、虛擬現實等，教師的“一言堂”顯然不利于新知識的傳授。②外因。新技術帶來的生活學習方式也在快速變化，學生們更喜歡成果導向學習方式，喜歡不受空間和時間限制的學習方式，倒逼教師授課時不斷采用新的教學方法，如體驗式學習、項目式學習、互動式學習等，并準備大量教學資源。

合理的師生互動教學方法體系，正是基于上述內外兩方面因素提出的，是適應新工科教學的途徑之一。師生互動的教學方法體系通?？梢岳斫鉃闉檫_到具體教學目標，以師生互動為主要手段，將教師的教學設計、教學準備、教學組織、學生學習、討論溝通、教學效果及評價等按照教學規律和秩序完成的整個教學全過程。

2 師生互動的教學方法體系構建的原則

強化師生互動，提高接受新知識的能力，構建師生互動式的教學方法體系時應遵循以下原則。

2.1 科學性與思想性相結合的原則

互動式教學遵循教學基本規律，教師的首要任務是確定教學目標，達成教學目標是一切教學活動的出發點和歸宿。學生需有主動認知的意愿，明確自身學習目的，并為此付諸實踐。另外，在互動過程中，增加工科學生的價值感和使命感，培養中國工程師的家國情懷。

2.2 理論聯系實際的原則

新工科所涉及的新內容區別于傳統教學內容，具有很強的應用性，光有理論而沒有實踐就會降低教學效果。教師根據教學目標，以實際案例為切入點，組織學生開展互動，這種互動不局限于課堂，應提前提供案例，引導學生分析、查找資料，組織學生研究、討論，提出解決問題的方案，使學生掌握有關知識，培養學生運用知識獨立或團隊合作解決實際問題的能力。

2.3 知識的系統性與認知的循序漸進相結合的原則

新經濟時代，適應未來經濟社會發展的新工科人才，需具備學科專業知識跨界融合的能力，好的互動教學方法應當有利于在知識傳授過程中，幫助學生建立專業節點獲信息源的關聯。如講增材制造（3D 打?。r，學生需不斷回顧補充學過的傳統機械加工方式，完善知識系統，合理銜接已掌握的知識和新知識，實現通過一種學習促進另一種學習的“正遷移”。

2.4 學生個性化與主體性培養原則

新工科培養的是“人”，未來的工程活動更關注“人”的需求，因此，互動教學需要發揮學生的個性化需求。教師有義務和責任引導學生認識到他們自身是學習的主體，要教會學生如何進行自主學習，對學習過程進行規劃、組織、自我管理、自我評價，學習過程中應發散思維，富有創新意識。

3 師生互動的教學方法體系構建過程

互動式教學方法體系構建的過程可以分為三個階段：教學目標的確立、師生互動式教學策略應用、互動式教學效果評價。

3.1 教學目標的確立

教學目標是整個教學過程的靈魂，教學方法的選擇和應用應以高效實現教學目標為宗旨。教師需對教學內容合理規劃、有序分類，將抽象的、總體的教學要求細化為明確且可操作性強的具體教學目標，包括知識、能力、素質等方面。例如“液壓與氣壓傳動”課程是機械專業的技術基礎課程，在掌握液壓與氣動基本原理的基礎上，會使用常用的功能元件、會分析典型的回路、會搭建常見的傳動系統是該課程的教學目標。

3.2 師生互動的教學策略應用

互動式教學的主要目的是如何建立良好的師生互動關系，并突出“教師主導、學生主體地位”，去教師中心化，要將傳統的“教師動、學生不動（懶得動）”的狀態變成“教師動→學生動→教師跟著學生動、學生跟著教師動”，培養學生的學習能力，提高教師的教學組織能力，從而不斷優化教學效果。

實現師生互動的策略有多種，教師可以根據教學目標、課程特點、學生的學情等因素合理選擇?？刹捎玫牟呗园ㄌ釂?、討論、角色扮演、案例教學、合作學習等[3-4]?？梢允褂靡环N策略，也可以多種策略結合使用。例如對于“液壓與氣壓傳動”課程，各種抽象的圖形符號已經無法刺激學生的求知欲，加之先前經歷過“工程圖學”課程的煎熬，學生信心一次次受到打擊，因此，再用書本上典型原理圖分析工作過程已經不合適?？梢酝ㄟ^人工智能設備的控制來進行案例教學，比如“吉他機器人”，通過程序控制機器人手指的氣壓傳動。不僅增強了工科學生的學習興趣，而且對氣壓元件的功能、選型及系統的搭建都有了較為深入的認識。

合作學習也是師生互動教學的有效方法[5]。獨學而無友，則孤陋寡聞?！肮こ虉D學”是工程技術界的語言，需要很強的空間想象力。當然，合適的教學方法也許能彌補部分工程想象力缺乏的遺憾，除了用三維輔助設計的方法彌補外，對于尚未接觸過三維設計的學生，合作學習也是一種可靠方法?？梢越⒑献餍〗M，共同完成每一次課后任務，也可以在小組內由學生出題，同組其他學生解題。能出題的學生至少說明他自己已經掌握了知識點，這既是對自己的學習負責，也要是對別人的學習負責。

3.3 互動式教學策略應用效果評價

互動式教學策略應用效果主要通過檢驗學生的實際學習效果、對學習成果進行評價，屬于成果導向，可采用過程性評價和總結性評價相結合的方式。過程性評價側重考查學生在學習過程中的學習態度、互動學習行為、學習目標達成度、能力展現及階段學習成果。總結性評價是在課程教學結束時檢驗學生對課程教學目標的達成度。

4 師生互動的教學方法體系構建的保障

新工科的“新”體現在教學內容和教學方法的“新”，新方法為新素養、新知識、新質量提供支撐，構建師生互動的教學方法體系離不開管理機制的運行和優質資源的配置。

4.1 教學內容與教學方法手段的持續更新機制

新產業革命的到來和新經濟的快速發展，需要將學科專業的前沿、發展、對工程技術人才的新要求引入課程，不斷更新教學內容，不斷豐富教學方法，建立教學內容與教學方法手段的持續更新機制。高校應制訂激勵政策和評價機制，鼓勵教師將學科前沿知識、新的工程科技成果引入課程，鼓勵以3D 網絡環境、增強現實與虛擬現實、人工智能等信息技術為支撐的更具交互性、智能化和個性化的教學方式和手段，在課程評優和教師評職中給予加分，保障教學內容與教學方法手段的持續更新[6]。

4.2 教材及教輔等優質資源的建設

教材及教輔資源是教師開展教學活動的基本素材，是新知識的載體，對順利開展互動式教學、為學生提供優秀且適合的教材尤為重要。教材及教輔資源的建設應考慮產業鏈、創新鏈及前沿學科知識的交叉，將工科的新技術引入教材及教輔，不能“用昨天的技術教明天的學生”，建設好MOOC、SPOC 等線上課程和虛擬仿真實驗教學平臺，將機械工程領域最新的發展、最新的科研成果及時補充進資源庫，優質的課程資源有助于學生開展自主學習、探究學習，有助于在實施互動式教學時激發學生創新意識、開闊解決實際問題的思路，為更好地開展互動式教學提供基礎保障。

4.3 教學管理機制的人性化改善

制訂教學管理機制是為了使教師和學生遵守規章制度，保證教學工作良好運行。但管理是為了發展，教學管理機制不可一成不變?；邮浇虒W與傳統教學模式有較大不同，實施過程中，會出現各種矛盾。針對矛盾，學校在科學管理的指導思想下，使教學管理制度更加人性化、民主化，尊重和信任教師，給予教師更多的自主權，并創造條件支持教師開展互動教學，提供必要的軟件、硬件支持，對于教師積極開展教學改革和創新有積極作用，幫助教師樹立正確的教育價值觀和“以生為本”的教學理念。

5 師生互動教學體系有效性評價

師生互動教學體系的構建是否有效，反映在人才的培養質量方面，但歸根結底反映在每門課程的評價結果方面。具體可以從以下幾個方面進行評價。

5.1 是否適用于施教內容及受教對象

隨著科學技術和工程的發展與進步、教育進步和社會發展，新的方法將會動態出現，支持師生互動教學的途徑將更多。開展互動式教學時，教師應針對教學內容進行教學設計，這種教學設計能引起大部分學生的共鳴，能在他們的頭腦中產生新的問題或者新的思考，引導學生建立問題空間及其相互的關聯，從而促進學生主動地去尋找相關的學習材料，進行深入探究和學習。培養學生的關聯力也是新工科人才的主要能力[7]。此外，教師的任務是通過互動式教學尊重學生、啟發學生。教師可以設計若干個任務或過程性、階段性考核了解學生對所授內容的掌握、理解情況，通過任務完成情況及考核情況反饋互動式教學的有效性。

例如，講增材制造（3D 打?。r，可以讓學生聯系數控技術、材料成形技術、三維建模技術。機械專業的課程實踐性很強，通過師生線上線下的互動可以了解學習效果進而完成階段考核。

5.2 教學目標完成的效率

師生互動的教學效果取決于課程的教學目標完成情況。在開展互動式教學時，利用教育新技術并結合優質教學資源，有可能會出現課堂上搞得轟轟烈烈，但課后學生認為沒有真正學到該學的知識或技能的情況，導致教學效率低。有效的教學方法體系應在既定的時間內實現教學目標，師生在花費合理的時間、精力基礎上完成規定的教學任務，有效激發學生的學習潛能，使學生的專業知識、能力和素質等都能得到有效提高。

例如，“工程力學”課程包括“靜力學”和“材料力學”兩部分，知識點較多，系統性很強，在有限的學時內，只有不間斷檢驗學習效果，才能不斷夯實基礎，繼續深入學習。

5.3 是否達到育人的目的

新工科的人才不僅要能適應未來的經濟社會發展，甚至能引領未來工程發展。當然，未來的工程人才還應該“德行兼備”。具體講，機械專業的學生除了掌握機械專業的知識和技能外，教會學生掌握終身學習的本領，還應該在師生互動中，使學生養成崇高的道德品質，愛國愛崗，樹立“機械報國、大國工匠”的遠大志向，具備健康的身心素質和對人類社會有強烈的責任感。

6 小結

“教學有法、教無定法、貴在得法”，新工科要體現教育教學的新方法，構建師生互動的教學方法體系，對教師而言，其核心不僅是傳道受業，而是作為學習的組織者、學生學習的引導者和思想情感的交流者，把學生學習的積極性、主動性充分調動起來，去教師中心化，以學生為中心，引導學生高效學習新知識，促進學生知識、能力和素質的提高，達到新工科人才的新素養要求。