“先進制造技術”探究式小班化多模式教學研究*

丁子珊，郭淼現，錢 煒

（上海理工大學，上海 200093）

0 引言

教育自古以來“以教為中心”的模式一直占據統治地位。不可否認“以教為中心”模式有它自身的優點：教師自身教學經驗豐富并且對專業知識具有一定的工程實踐運用能力，可以使學生比較直觀、快速地獲取專業知識。但這種教學模式在信息高速發展的時代，讓學生被動接受知識，培養出來的學生會存在無主見、缺乏創新性的現象，從而也難以滿足學生對新知識的學習以及相關領域知識創新實踐的需求。因此，我國本科教育正在逐步開展“以學為中心”的教學改革，“以學為中心”不僅要求進行相應的教學模式改革，更要求從教學范式的角度進行系統的改革。

20世紀50年代，美國人本主義心理學家卡爾·羅杰斯提出了一種新的教育理念：“以學生為中心（studentcenteredness,SC）”[1]。這種理念中明確指出了“以學生為中心”教學模式，通過對傳統教學模式深刻反思，將教學模式轉變為以學生為中心展開，在執行過程中教師負責調動學生學習的積極性，引導學生參與到教學活動的各個環節，最終實現人本主義的理性回歸。通過這樣的轉變，教師的主要任務不再是單一的傳授，而是有效促使學習者不斷發掘自身主動學習的潛能[2]。20世紀90年代以來，隨著多媒體和網絡技術的飛速發展，建構主義學習理論盛行，以“學生為中心”的教學模式進一步演變為“以學為中心”的教學模式。此時的“以學為中心”中的“學”同時包含了學習和學生，既強調了學生的中心地位，也突出了學習的中心地位，內涵更為豐富。這一中心地位不僅僅體現在具體的課堂教學和教學方法上，還體現在師生共同完善學風建設、尋求學習動機、進行學業評價等工作的一切方面[3]。因此，實現真正的“師生共同體”，是一場教學范式的全面變革。

開展小班化教學是高校教育教學改革的重要方向，也是未來高等教育發展的必然趨勢[4]。目前，高校本科教學由于教學場地、教師數量的限制，很多專業課實行的是大班教學，在有限的時間內，學生數量多，導致在實際課堂教學的過程中，多數學生在課堂上難以充分展示個人觀點，尤其是像本文所探討的機械類工科專業課程，有很多課程無法滿足學生實踐、操作以及對于工程倫理問題的深刻探討，會導致學生課堂理論知識與實踐操作、知識的內涵理解脫節，難以達到預期的學習效果。當然會有少數學習積極的學生在有限的課堂時間內可以爭取到鍛煉機會，但這樣的鍛煉并不夠深入，難以保證效果。

隨著科技飛速發展，高校的教學中也在逐步融入更多的新方法和新理論，高校在制定教學大綱時，在知識相關概念、原理和規則的基礎上，更加重視知識傳授和技能訓練相互滲透，以及隨著新知識而增加的較難理解的抽象知識、工程倫理等。為了更加適應新的教學改革，高校部分課程也開始逐步由大班化向小班化教學模式轉變，小班化教學的優勢在于可以突出“以學為中心”的理念，專業課的小班化教學，可以促進師生的互動，更加有利于學生個體創新意識的培養與小組團隊協作能力提升，最終學生將得到綜合能力的提升，在課堂效果、知識獲取與應用等方面都具有明顯優勢。通過這樣的學習過程，可以提高學生的自信與表達能力，全面培養學生的綜合素養。

課題組以上海理工大學機械專業的“先進制造技術”課程為例，基于傳統教學及考核環節中存在的問題，以培養學生解決復雜機械制造工程問題能力，探究基于“師生共同體”與“探究式小班化”為特色的教學模式設計，通過培養學生自主合作和探究的學習能力，來增加學生對于教學的參與度，提高學生學習的主觀能動性，逐步轉變學生被動學習到主動參與課堂建設的局面，使得學生能夠積累更多實際應用課題的視野與經驗、提升個人思想覺悟、同時增強學生應用所學知識解決實際問題的能力，為畢業工作或再深造更快適應企業項目及研究課題要求奠定扎實的基礎，逐步成長為既具有解決復雜工程問題能力、又有建設制造強國意識的當代大學生，為國家輸送更多能夠適應社會經濟發展的卓越人才。

1 主要解決的問題及實施策略

1.1 “以教為中心”向“以學為中心”轉變

隨著科技發展，知識更新迭代，學生汲取知識的機會和平臺越來越多，堅持“以教師為中心”的傳統教學理念，無法滿足學生的學習熱情和動力，大學生的創新意識和創新能力必然受到扼制，更加難以培養出社會需要的綜合型、應用型、創新型人才。因此，實施“以教為中心”向“以學為中心”轉變是順應學生與社會的需求。在此過程中，要解決的最主要問題在于如何實現轉變的平穩過渡以及師生角色的平衡，避免將“以學為中心”變成要求老師全部被學生牽著走，更是要避免出現讓教師與學生角色、身份、地位出現高低、主次之分的現象，而是實現從課堂管理、教學過程服務以及知識傳授方式等理念上的轉變，相應的教學方法和教學評價、持續改進手段的轉變；最根本的是要從“老師把知識教授給學生”向“學生主觀能動地發現和創造知識”轉變，學生真正實現自我關注學習、該如何學以及最終學到了什么。

以“先進制造技術”課程為例，它具有“新、多、雜、變”特點。“新”是指本課程的內容大都是近10多年發展起來的技術；“多”和“雜”是指本課程內容多而且龐雜，結構不是十分清晰；“變”是指隨著國內外先進制造技術的迅速發展，教材中的一些概念、內容都會發生變化。這樣的思維拓展，正是順應了課程“新、多、雜、變”的特點。基于師生共同體的學習，則意味著首先在教學設計上，充分了解學生的學習需求、學習興趣，順應課程特點，任課教師會引導學生開展專題探索并對于學生的專題探索結果進行整理歸納。基于此，可以有效、直觀地探尋學生在先進制造領域的興趣點，進行教學設計，選取優秀案例，激發學生參與課堂討論、發現創造知識的積極性。對于教學內容的選取，實現了真正的“師生共同體”模式，同時這一活動的開展，又可以進一步激發學生發現知識、創造知識，鼓勵學生參與到教學活動的各個環節，教師則負責充分調動學生學習的積極性，引導學生參與，實現教學以學生需求為中心。在“以學為中心”教學模式中，在教師的引導下，學生成為真正的信息選取與加工主體，知識的主動建構者，而教師成為課堂教學的組織者、指導者，有效促進學生實現學習潛能，“以教為中心”向“以學為中心”轉變中學生與教師的關系如圖1所示。

圖1 “以學為中心”師生關系示意圖

1.2 “探究式小班化”教學模式探索

“探究式小班化”教學模式探索，旨在利于學生的全面和諧發展和個性充分發展，增加課堂上師生、生生之間互動交流，如何讓學生達到自主、合作、探究性的學習，充分發揮主體的積極性和創造性，提高學習質量，讓學生有更多的機會質疑、表達自己的獨立見解以及動手實踐，明確需要解決的問題。通過多模式探索，有利于學生成為教學過程中活躍的參與者、積極的表達者、優秀的合作者，提高其綜合素質。以“先進制造技術”為例，進行了五種教學模式的設置，如圖2所示。

圖2 “探究式小班化”教學模式

1.2.1 “問題教學”模式

把“知識”構建在問題上，學習的核心是發展思維能力。在新授課中，教師選擇部分教材內容進行開放性問題的設置，激勵學生在學習基本的理論和概念后，主動去探索發現、相互討論、深入思考。一方面去引導學生思考技術層面的問題；另一方面更多地引導學生去思考，隨著先進制造技術的發展所帶來的價值觀、人生觀轉變等更深層面的問題。教師適時加以引導和幫助，并鼓勵學生之間相互解決遇到的問題，從而激發學生的學習興趣和迫切性。

1.2.2 分組合作學習與專題展示

利用5學時進行專題展示，在展示的同時，進行APP在線互動、評分。在兩組中各出1小組圍繞主題展示15 min，用PPT講解，其余學生使用APP在線互動、打分，分數較高組可暫時觀摩，分數較低組進去下一次主題展示，與新晉組進行下一輪的展示評比。專題范圍：先進材料成型技術，快速原型制造技術，超高速切削加工技術，高效率磨削加工技術，精密、超精密加工技術，納米制造、特種加工技術，微細加工技術。展示方式：圍繞主題，可以是先進技術前沿動態、先進技術應用實例、先進技術暢想展望等。

1.2.3 思維拓展——多角度看先進技術

思維拓展每次30 min，老師通過15 min進行思維拓展的主題案例講解，15 min師生討論，討論形式可以有現場發言、在線互動。主題范圍：現代生產管理技術、制造自動化技術、先進生產制造模式相關的熱點話題和新聞及其相關的先進技術。

1.2.4 彈性教學方法、方式、場地

在保證滿足教學大綱要求的前提條件下，選取教學過程中學生有興趣的幾部分內容，適當增加教學時間進行在線方式與學生深入交流討論；鼓勵學生可以就某個課題展開合作調研，深入相關實驗室，也可以選取某一個專題展開持續的系列討論；小班化教學的地點不再局限于指定的教室，基于教師的科研項目與科研設備，為學生提供更直觀的先進制造實驗室的參觀機會，課堂還可以根據需求安排在校園、虛擬仿真室以及工廠等。值得注意的是，為了達到良好的教學效果，這一系列的方法、方式和場地的設置，應根據每屆學生的具體情況進行彈性設置。

1.2.5 更新以考試為中心的評價機制

以考試為中心的評價機制會使相當一部分學生為了取得考試高分而實施考前突擊，或者只關注考試內容的學習，難以積極參與到小班教學各個環節，而小班化教學的各種環節設置，正是啟發學生創新思維和實施個性化培養的關鍵環節。為了克服這些問題，應當重新建立和小班教學相適應的評價機制，實現評價多元化，重視教學過程化考核，尤其對于學生的平時課堂的表現、活動參與積極程度、問題理解的深刻程度等都應制定相應的考核規范與標準，重視形成性評價。

1.3 形成“師生共同體”教學評價與積累的持續改進

基于多模式教學的過程中，學生在發揮教育主體作用的同時，教師認真記錄、整理、分析學生感興趣的話題、討論熱烈的問題、積極參與的模式，從理念、教學以及評價方面，形成“師生共同體”教學評價與積累的持續改進，為下一次開展教學提供更加豐富且符合學生學習興趣與迫切需要的教學素材與思路，形成教學的良性循環；注重學生對課堂感受的評價，開展多次課堂質量評價問卷，基于學生對課堂的建議進行持續改進。

2 意義及應用價值

構建“以學為中心”的師生共同教學模式，真正地反映了教育的內在規律，符合辯證唯物主義的基本原則。建構主義理論認為，知識難以只通過教師傳授而全部得到，要求學習者在一定的情境即文化背景下，借助教師和學習伙伴等的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構的方式而獲得[5]。構建“以學為中心”的師生共同教學模式中正是體現了學習是學生主動地建構自己知識經驗的過程，避免了填鴨式教學、被動接受知識，可以最大限度地激發學生學習的主動性。

通過開展小班化教學的方式，能夠轉變學生的課堂角色，使學生成為課堂主體，發揮學生的主動學習能力，讓學生學會根據知識提出問題、思考問題并解決問題。這一過程中的最大優勢在于充分尊重了學生的個體化差異，提高學生的思維活躍能力，學生可以真實地展示自己的觀點，強化基于師生共同體的“以學為中心”的效應；合作探究的方式在提高學習效果的同時，培養了學生的團隊合作精神，促進學生協作學習能力發展，有利于學生更好地適應工作中的團隊協作模式。在提升學生教學活動質量的過程中，教師可以根據學生的個體化差異進行深度分析，在更加了解學生的基礎上，增加與學生思想碰撞和交流的機會，有效提升教學水平與教育過程中的師生關懷。

但國內高校在推廣實施小班化教學的過程中也存在一些難題，比如是不是所有的課程都適合小班教學，適合小班教學的課程還會面臨學生的數量過多、師資力量不足、教學條件受限等。因此，我國高校小班化教學的實施任重而道遠，需要高校結合教學實際，制訂成熟的計劃穩步推進；更需要課程的任課教師靈活掌握運用課程特點，盡可能做到“以學為中心”，培養具有專業知識、更加全面的人才。