大学工科教师教学专长的构成及发展研究

郭德侠 崔艳

摘 要：德雷福斯技能获得模型研究了学习者从新手到专家的发展阶段，强调了技能的学习是一项探索性的实践活动，其重要特征是“做中学”，它对工科教师教学专长的发展有重要启示。深入分析工科教师教学专长的构成要素，并把教学专长的发展分为新手、熟练、精通和专家四个阶段，分别阐述了各个阶段的发展目标、主要任务和努力方向，以使更多的工科教师能够实现从新手到专家的转变。

关键词：工科教师;教学专长;技能获得模型

2010年启动的“卓越工程师教育培养计划”是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措，旨在培养造就一大批创新能力强、能适应和支撑产业发展需要的高质量工程技术人才。高质量工程技术人才的培养需要高水平工科教师队伍做保障，而工科教师的教学专长水平则是教师队伍质量的重要标志。所以，深入研究工科教师教学专长的构成、特点和发展阶段，努力提高工科教师教学专长水平，使更多的工科教师能够从新手成长为专家是当前我国工程教育教师队伍建设的重要任务。美国哲学家德雷福斯对专长进行了富有成效的研究，提出了著名的技能获得模型，主要关注如何尽快地使一名新手成长为专家，在学习者成长的过程中要经过哪些必要的环节，是否存在共性的东西等。德雷福斯的技能获得模型对工科教师教学专长的发展有重要的参考价值。

德雷福斯的技能获得模型及特征

20世纪70年代初，德雷福斯应兰德公司的邀请担任人工智能前沿发展的哲学顾问，他论证了人工智能远不及人脑的思维，并从现象学出发批判了人工智能和认知论者的心灵哲学。之后，他与其兄弟合作把这些观点浓缩为一个具体的“技能获得模型”来阐述专家的知识与技能。在经过了对飞行员、医生、外语学习者、远程交流者等的知识和技能掌握过程进行阶段分析之后，他们进一步基于日常生活中常见的各项技能活动，如开车、下棋、体育运动等，把技能的掌握与提高的过程分为五个阶段，即新手阶段、高级新手阶段、胜任阶段、精通阶段和专家阶段，并对每个阶段进行了详细分析。

在新手阶段，初学者只有少量的相关常识，但没有任何实际操作的经验，学到的是一组与“语境”没有多少关联的操作规则，在认识和应用这些规则时，往往需要花费较多的时间[1]。在高级新手阶段，学习者逐步摆脱既定的规则，对相关语境也有了一定的理解，并产生了初步融入“世界”的感觉。当学习者进入胜任阶段之后，对于解决问题的关键要素的辨别能力仍显不足，在具体执行的过程中也仍显得不知所措。此时，需要专家指导才能使自己的目标、思路和行为更加清晰、有序、易行。在此实践过程中，学习者的紧张感逐渐降低，但其处理复杂问题的能力仍然缺乏。在技能学习的精通阶段，学习者已经将技能内化为一种直觉，其操作行为就已经摆脱了既有规则的限制，能够用自己的经验来引领行为。在这个过程中，学习者付出了较多的情感和精力，学习过程已经从有意识阶段过渡到无意识阶段。而当所学的技能变成了学习者的一技之长时，他们就成了专家。专家具有更明显的直觉情境处理能力，他们在处理问题时更具灵活性和情境性，此阶段的直觉思维已经完全替代了理性思维，其执行动作基本上是不假思索的。所以，处于专家阶段的学习者已经能够与情境融为一体，其操作行为的发生完全处于自动化状态。

德雷福斯强调，要想达到专家的水平，一定要通过“跟随式”的刻意学习和训练，也就是说，学习者需要通过“拜师”才能真正“学艺”，在跟随大师学习的过程中，通过观摩大师们解决问题的举止和风格，在博采众长的基础上，最终形成自己解决问题的风格。当学习者成长为专家之后，他们就能够逐步摆脱用语言描述规则的束缚，更多地以经验来“自动化”地解决实践问题，并显示出胸有成竹的自信。[2]

在从新手到专家的转变过程中，學习者对问题及其情境的判断能力不断提升，同时也能够更加灵活地运用和修改现有的操作程序和规则，从而形成自己处理问题的独特风格，进而成为经验丰富的专家。这种转变是在实践过程中伴随经验的积累而无意识地完成的。在这个过程中，学习者不只是获得了相应的知识和技术，而且在思维方式、做事态度以及情感投入等方面都经历了巨大的变化。德雷福斯声称，这个模型的适用范围是普遍的。[3]

德雷福斯的技能获得模型揭示了从新手到专家的发展过程及学习者在认知、情感和实践三方面的变化。他认为，技能是理论知识和实践知识的统合，主张通过人与情境的互动达到对现象和问题的整体性理解。技能学习是一项探索性的实践活动，其重要特征就是“做中学”（Learning by Doing）。技能水平的提升取决于反复“试误”的实践，“做中学”是技能获得的一种有效的方法。[4]该技能获得模型的阶段性、实践性对工科教师教学专长的获得有重要启示，特别是“跟随式”“拜师式”“做中学”和“试误”等学习和训练方式，都强调学习者要与具体的情境融为一体，以及学习者在学习过程中的情感投入等都对工科教师教学专长的获得有重要的启示。

工科教师教学专长的构成

学术界对教学专长的构成存在不同的观点，还没有达成共识。目前，关于教学专长构成的观点分为两类：一类强调知识、经验、训练、问题解决等认知能力因素;另一类在承认认知因素的同时，也提出了动机、创新、工作热情和人格等因素。赫林（Herling，R.，2000年）指出，专家所具备的专长的基本构成是某些知识、经验以及解决问题的能力。[5]伯林纳（2004年）认为，教学专长本质上是一种解决课堂与教学问题的技能，它主要由教师的知识、知识转化和应用以及教学洞察力等要素构成，教学专长的发展是个体长时间刻意训练的结果，它有赖于他人有效的指导。马丁 、安妮和凯穆（Martin，Rayne&Kemp，2005年）认为，教学专长由事实性知识、概念性知识和迁移能力构成。杰曼（Germain，M，L.，2006年）则认为，教学专长由知识、教育、问题解决技能和个人特征基础上的自我强化构成。斯滕伯格则认为，教学专长的本质是一种复杂的问题解决的能力，它不仅包含知识，而且还包含元认知、学习和思维技能以及动机等成分，教学专长的发展不仅有赖于他人的直接指导，还需要个体的积极参与，并通过奖励和激励来构建教师角色。[6]连榕（2008年）认为，教学专长由教学策略、人格特征、工作动机、职业心理和学校情境心理等因素构成。蔡永红（2016年）等认为，教学专长是教师专业发展的重要内容和表现形式，是教师基于个体知识、专业经验、对实践的反思，以及在反思基础上而形成的有效解决教育教学问题的所有个人特征的总和。[7]教学专长是由知识结构、教学能力和专业发展能动性三个要素构成。[8]

总之，对于教师教学专长的构成，研究者们可谓是见仁见智。对于工科教师而言，其教学专长的构成必须考虑工程专业的实践性特点和《中国工程教育认证标准》（2015版）（以下简称《标准》）对工程教育教师专业能力的要求，即“教师应该具有足够的教学能力、专业水平、工程经验、沟通能力、职业发展能力，并且能够深入地开展工程实践问题研究。教师的工程背景应能满足专业教学的需要。”本文结合上述研究者的观点和《标准》对工程教育教师专业能力的要求，将工科教师教学专长的构成要素分为专业知识、教学能力、工程实践技能和教学能动性四个部分。

1.知识结构：动态的知识体系

冯·卡门教授曾言：“科学家研究已有的世界，工程师创造未来的世界”。科学家与工程师所研究的内容是有区别的，科学家主要探索客观世界存在的客观规律，而工程师主要是综合应用科学理论和技术手段去改造客观世界，所以工程实践活动更强调工程师的综合知识和能力。那么，作为培养未来工程师的大学工科教师，不仅要掌握扎实的专业知识、了解本学科领域发展的最新动态，熟悉相关的技术标准和政策法规，而且还应该熟悉相关的学科专业领域，如信息学科、经济管理、人文、社会等其他学科专业的知识，并且还要关注一些新兴、交叉和边缘学科，尤其是与本学科专业领域相关的战略性新兴产业的兴起和发展。[9]斯坦福大学的舒尔曼（Shulman）教授提出了工科教师应该掌握的七大类知识，即内容知识、一般教学法知识、课程知识、学科教学法知识、了解学生及其特质的知识、教育情境知识和教育目的与价值及其哲学与历史基础的了解。[10]所以，要成为一名卓越的、专家型的工科教师，就应该具有丰富的知识结构，并且能够随着科学知识和技术的发展而不断更新、整合和优化自己的知识体系。

2.教学能力：学术水平和实践教学能力

教学能力是工科教师所应具备的学术水平和实践教学能力。第一，工科教师应在掌握丰富的专业知识和教学理论知识的基础上，能将工程科学的原理和工程技术的相关知识，采用适当的教学方法和手段传授给学生，使其能够深刻地理解、掌握和应用。第二，工科教师能够通过具体的工程问题、案例或项目将所学的理论知识与工程实际密切结合起来，使学生在知识和能力方面都得到提高。第三，能够通过各种验证性、设计性和综合性实验教学，提高学生的实际动手能力;能通过运用工程原理和工程技术发现、分析和解决工程实际问题，训练学生的工程实践能力。[11]总之，工科教师教学能力包含多方面的内容，而且这些内容还处在不断地发展与更新之中。所以，对于工科教师而言，教学能力的提升是永无止境的，即便是专家型教师，也需要不断地学习和提高。

3.工程实践能力：丰富的实践经验和娴熟的实践技能

工科教师与其他学科教师相比，其特殊性就在于其教学工作的工程实践性。实践性是工程的本质属性，也是工程教育从传统的“科学范式”向现代的“工程范式”转变的核心议题。[12]为明确工科教师需具备的工程实践能力，“CDIO标准”第9条明确指出，工科院校应采取实际行动提高工科教师以产品、过程、系统建造能力为核心的工程实践能力。[13]工程实践能力是工科教师教学专长中的核心成分，是工科教师在真实的工业环境中亲力亲为所获得的能力或经验，而不是在教室里、在课堂上学来的知识经验。在德雷福斯看来，只有当学习者所获得的技能达到了专长阶段之后，他才有能力成功而娴熟地应对所发生的相关问题。[14]对于工科教师来说，生动而有效的教学离不开丰富的工程实践技能，而工程实践技能的获得又离不开具体的工程实践环境。所以，工科教师只有定期深入到相关行業企业的生产实践中，才能积累丰富的工程实践经验，以满足卓越工程人才培养的需要。

4.教学能动性：教学热情和自主发展动机

教学专长是教师的一种复合性素质，它既包含了常规性专长中的知识、经验与问题解决等认知与技能成分，也包含了适应性专长特征中的主动学习、勤奋敬业、进取心、创造性、主动进行教学反思等教学能动性的成分[15]，其中，教学能动性是教师教学专长中不可忽略的重要因素，它对工科教师应对瞬息万变的技术革新和改造，以及教学内容的优选和教学方式方法的变革至关重要。在德雷福斯看来，实践应对活动是一种全身心的、积极的应对活动，也是行动者的身心完全融入整个情境要求的活动。[16]工科教师在教学过程中，应该积极、主动、持续地反思自己的教学理念和行为，以饱满的热情、开放的心态和强烈的自主发展动机，全身心地投入工程人才培养的过程之中。

事实证明，任何一个专家型教师，除了具有完善的知识结构和丰富的工程实践经验之外，无不具有积极主动的教学热情和自主发展的动机。所以，教师教学专长的发展既依赖外部力量的支持，也需要教师自身内在动机的激发。[17]如果仅仅重视外部因素的支持和激励，而忽视教师内在动机的激发，那么外部的支持将失去灵魂。

工科教师教学专长的发展阶段

工科教师教学专长的发展需要经历从新手到专家的多阶段发展与提升的过程。能否实现从新手到专家的教学专长发展的飞跃，在很大程度上取决于其教学专长各个阶段的发展状况，取决于教师个人的努力和外界的支持。根据德雷福斯技能获得模型中技能发展的阶段性和工科教学的实践要求，笔者将工科教师教学专长的发展分为四个阶段：

1.新手阶段：理论知识的扩展和教学能力的提升

对于新手阶段（入职1年～3年）的工科教师来说，其教学专长的发展一般应以工程专业知识和教学理论知识的增加，以及教学能力的提升为主。在新手阶段，除了教师个人的学习和努力之外，还需建立专门的组织机构以促进教师教学专长水平的提升。哈佛大学博克教学中心秉承“好老师不是天生的，知之者不如行之者”的理念，全力帮助教师提高教学水平和能力。目前，国内许多高校成立的教师教学发展中心是以提升教师教学能力和教学质量，鼓励教师教学改革，培育研究型、创新型教学模式，构建教师教学发展共同体为目标的多功能教学服务平台。该平台的功能主要涉及对新入职教师进行适应性培训、教学问题咨询，对中青年教师教学、科研能力的提升，专题业务培训和教学诊断等，为教师发展提供全方位服务;其服务形式也多种多样，包括公开课、观摩教学、学术沙龙、专家辅导、个人咨询、讲座、研讨会等，涉及教师发展的各个方面。具体来说，教师教学发展中心主要通过三个途径开展活动：

第一，开展教师培训活动。在入职培训中，要把教学理念、师德师风、学术道德和教学专长发展的能动性作为培训的重要内容。其中，教学观摩和课堂教学实录是职后培训的一种重要形式，以选拔优秀教师开展教学公开课和示范课等方式，向全校教师传播先进的教学理念、教学模式、教学手段，使新教师从中学习成熟的教学技能与策略。同时，也可以通过师徒制，以专家型教师带领新手教师进行课堂教学观摩、学习。第二，召开教学经验研讨会。教师教学发展中心可以定期组织教学经验交流会，请专家型教师介绍自己先进的教学理念和丰富的教学经验，以此带动和促进青年教师深入思考自己教学过程中存在的问题，积极探讨教学改革中的热点与难点问题研究。第三，开展个性化教学咨询服务，针对教师个人的需求开展教学个性化咨询服务，以满足不同发展阶段教师的需要。

2.熟练阶段：工程实践技能的“刻意训练”

人的一切活动与判断都与掌握的技能有关。对于工科教师来说，其教学专长发展的水平与其所掌握的实践技能也密切相关。工科教师教学专长的核心不是“知道什么（Knowing What）”，而是“知道如何做（Knowing How）”，也就是说，知识蕴含在行为当中，应将知识和行动融为一体。对处于熟练阶段（入职大约4年～7年）的工科教师来说，工程实践经验和技能的“刻意训练”是教学专长生成的关键。工科教师经过新手适应期的教学理论的学习与教学方法的锻炼之后，其教学专长的发展逐步进入了熟练阶段。

教学专长发展进入熟练阶段后，教师应以提升工程实践技能水平和积累工程实践经验为主要任务，而企业则是工科教师工程实践能力提升的首选场所，尤其是设立了“国家级工程实践教育中心”的，并且是参与了“卓越计划”实施的重点企业。这样的企业拥有良好的工程环境、先进的生产技术装备和企业文化，这些都能为提高教师工程能力提供最好的环境。[18]所以，深化校企合作、敞开大门办学是工科高校提高教师工程实践技能的必然选择。

对于高校而言，应制定相应的制度支持教师定期到企业顶岗挂职，通过直接参与企业产品的设计和研发，培养和提升教师的工程设计和开发能力;还可以到企业的不同部门轮岗锻炼，熟悉企业各个部门的职能和管理模式。在这个过程中，企业也应为每一位挂职锻炼的教师配备工程实践经验丰富的高级工程师作为其指导教师，以“学徒式”“跟随式”的方式进行学习，以获得工程实践经验和技能，并能够在以后的教学过程中引入真实的工程案例，使工程教学更加贴近工程实际，进而提高教师的工程教学能力。

教师工程实践技能提升的过程是一个“刻意训练”的过程，是一个随着实践训练而不断发展的过程，是一个从無语境地遵守规则，到语境敏感地“忘记”规则，再到基于实践智慧来创造规则的过程。这是一个不断超越旧规范和确立新规范的动态过程。[19]无论从何种渠道入职的工科教师，都有必要通过到企业的“刻意训练”和“跟随式”学习，从“师傅”那里获取更多的专业意会知识，积累更加丰富的实践经验，提升实践技能水平。

此外，处于熟练阶段的工科教师，除了要积极提高教学能力和工程实践技能外，还要着力增强教学专长自我发展的“内驱力”和对教师职业的认可度，克服对教学工作的懈怠情绪，努力形成自己的教育教学风格，増强个人独特的教学魅力。

3.精通阶段：教学、工程实践和科研能力达到较高水平

一般来说，对于入职8年～10年的工科教师来说，其教学专长的发展已经进入了精通阶段。此阶段的发展目标是在前期专业知识、教学和工程实践经验不断积累的基础上，全面提升工程实践及科学研究能力，重点提升工科教师的工程协调能力，创新、设计和管理等综合能力，同时将实践知识、技术创新和工程科学问题融入工程教学改革之中，提升工程教学的研究水平。[20]教学专长水平达到精通阶段的教师，其教学、科研能力都达到了较高水平，但要实现其专业水平的进一步提升，达到专家型教师的水平，就必须承担或参与工程领域的前沿研究项目，力争在科研上有所创新，并取得重大成果，进而将工程项目的实际案例，研究的过程、方法和经验及时引入课堂，实现理论与实践的有效结合，使课堂教学更具实效性。

4.专家阶段：既是实践的“工匠”，又是教学的“艺术家”

伯林纳（Berliner，D.C）的研究表明：教师至少在积累了10年以上的教学经验，并且有1万个小时以上的课堂教学经历，在此之前至少当过1.5万小时的学生之后才有可能发展到专家级水平阶段。[21]所以，能够成为专家型教师的人数是极少的。专家型教师在教学过程中，几乎不需要过多地思考，仅凭经验就能够熟练、流畅地把握课堂节奏，恰当地选用教学方法，出色地完成教学任务，使整个教学过程几乎达到自动化水平。

在当今科技发展日新月异的背景下，工科专家型教师更应该具有应对挑战的能力和创新意识，不仅应该是谙熟常规学科知识和技能的“工匠”，更应该成为具有极强的适应性及创造才能的教学“艺术家”。即使达到了专家型教师的水平，也仍然需要不断地反思、实践与创新，以保持自己的教学专长一直处于顶层水平。[22]所以，专家型教师同样不能忽视教学专长自主发展的内在要求和自我激励。

另外，要使专家型教师的知识与经验产生更大的价值和影响力，还需要教师对其教学经验或案例进行系统的归纳与总结，把他们多年积累的大量的隐性的实践知识转化成显性的、易于被接受的理论知识，这无论是对于其本人，还是对其他教师都是一笔极其宝贵的财富。因此，从知识获得的角度出发，专家型教师所要完成的知识任务就是尽可能实现意会知识向明言知识的转化，实践知识向理论知识的转型。[23]当然，这种知识经验的转化工作并不是简单地为之，这不仅需要专家型教师具有较强的生产知识的自觉性，而且还需要他们付出更多的时间和精力。

总之，教师教学专长的发展是一个持续整个教师职业生涯的、动态的发展过程，是一个需要高校、行业企业和教师个人共同关注、教师个人不断努力的过程。这一过程具有长期性、阶段性、鲜明的实践性和主观能动性的特征。在这个过程中，虽然不是每一位教师都能够顺利地实现从新手到专家的转变，达到教学专长发展的最高水平，但他们在专业知识、实践技能和教学能力等方面都不同程度地得以改善和提高。虽然教学专长发展阶段的划分不是绝对的，有时还会相互交叉，但是所有能够达到专家级教学专长水平的教师，在他们成长的过程中，通常都经历了认知、实践和情感态度的变化。他们在从新手通往专家的道路上，都需要外部力量的帮助和支持，也都离不开教师自主发展内驱力的推动和个人教学能动性的发挥，离不开教师的情感投入和实践与反思。

本文系北京市教育科学规划2015年重点课题：基于“双赢”的校企合作培养工程技术人才的企业角色研究（项目编号：ADA15164）成果

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（作者单位：郭德侠，北京科技大学教育经济与管理研究所;崔艳，中国农业科学院生物技术研究所）

[责任编辑：于 洋]