新工科课堂教学模式改革创新研究＊

2019-11-29陆建红米晓范振强李宗喜

科技与创新 2019年5期

陆建红，米晓，范振强，李宗喜

新工科课堂教学模式改革创新研究＊

陆建红，米晓，范振强，李宗喜

（华北水利水电大学环境与市政工程学院，河南郑州 450046）

新形势下，与新工科理念相匹配的课堂教学模式改革与发展已经站在新的历史起点，传统课堂教学价值的局限性日益明显，探索有中国特色的工程教育迫在眉睫。为培养学生的创新思维和工程能力，课堂教学模式必须要有新的改革创新思路与举措。通过对传统教学模式局限性的分析，提出了新工科课堂教学模式改革创新的基本思路，构建了创新型工程思维教学模式。

新工科；课堂教学；改革创新；创新型工程思维教学模式

人才培养是大学职能的根本所在，工科教育中的课堂教学服务于人才培养的目标。课堂教学是在一定的教育教学思想和理论指导下，为完成特定的教学目标而围绕某一主题形成的教学结构及其具体可操作的实践活动方式，是教师的“教”与学生“学”的内、外化有机结合的过程。教师的“教”起主导作用，服务于学生学习的要求取向；学生的“学”是活动的主体，作为获取知识的主要方式，是教师“教”的目标取向。

1 课堂教学的价值论述

1.1 传统课堂教学的价值论述

教育的本质在于师生之间精致、奇妙地互动，不管教育技术多么发达，机器都无法取代[1]。经过超过千年实践的传统课堂教学价值远不止于此。在教师和学生的面对面教学过程中，教师能根据学生的现场反应调整教学方式和进度，学生在教室中集体学习氛围下的学习意识与学习效率较高。教师对学生学习状态和态度的现场监督和约束是互联网教学方式不可比拟的，课堂教学中师生面对面交流的情感传递对学生学习过程有微妙且实际的促进。

大学课堂的传统教学方式与中学课堂教学方式的顺利过渡更有利于学生接受比中学复杂的多的知识结构。传统课堂教学自有其价值所在，但如不进行创新改革，其弊端也显而易见。灌输式的教与被动式的学、学生的积极性主动性发挥不出来、培养人才的创新能力和实践能力低，这些弊端在诸多研究论述中均有提及。

1.2 新型教学方式的利弊分析

互联网技术的快速发展与普及带来了新型的教学方式，这些教学方式各有特点。相比传统的课堂教学方式而言，慕课、微课和翻转课堂这些新型的教学方式从一定程度上降低了学习门槛、提高了学习效率，因此受到了大众的欢迎。但随着实际应用也出现了问题，以慕课为例。慕课的退学率很高，比如50 000名注册学习加州大学伯克利分校“软件工程”的学习者中只有7%完成了整个慕课[2]。慕课的“在线、自动打分和同伴互评”特征中，自动打分只能以选择题等简单方式考查学生对基本概念的掌握程度，同伴互评由于缺少教师的有效监督受到了质疑。更为重要的是，慕课对学习者的自我管理和约束有很高的要求。但现实情况是我国大部分经历过高强度高考备考学习的大学生，没有自我管理的能力或者自我管理的能力很低。

1.3 新工科建设中的专业课特点

在新工科建设中，占据主导地位的工科教育中的专业课帮助学生建立自己的专业知识框架。工科教育中的专业课有其自身特点，每一门专业课都有其自身特有的知识结构，也就是所谓的“纲”。教学绝不只是教一个一个的知识点，而是必须找到主线，让学生了解并理解这门课程从哪里来、到哪里去，让学生知道知识的来龙去脉，知道并把握知识与知识之间的联系，进而了解和掌握知识背后所隐藏的能力和思维方式，这就是结构。掌握了一门课程一门学科的结构或者说框架，那么所学到的知识就不是孤立的、割裂的、支离破碎的，而是整体的、系统的、相互联系的。每一门专业课都有其特定的工程背景，或者是每一门专业课都是为了教会学生某一方面的工程思维或者工程能力。比如给排水科学与工程专业中的“给水排水管网系统”专业课，要让学生受到专业技能、工程设计等方面的基本训练，具备解决给水排水管网工程问题与进行科学研究的初步能力，培养学生具有扎实的专业理论基础、较强的实践能力和良好的综合素质。在这种特点与要求之下，课堂教学模式以传统的教学方式方法为基础，融合模式创新，会对新工科建设过程中更好地培养具有工程教育背景和创新思维的人才起到重要作用，为开创中国模式的高等工程教育打下坚实基础。

2 新时代新工科的新型教学模式

2.1 课程知识传授在教育过程中的基础地位

教学质量是核心，教师的“教”都是为学生的“学”服务，这个“教”包括了课堂讲授、课后答疑，也包括实践环节的训练指导，甚至包括课程之外的言传身教的影响。正在全国开展的工程教育认证是以培养目标和毕业出口要求为导向的合格性评价，其实质也是检查工科专业的培养过程是否促进并保证了学生有效“学”。教的内容包含课程知识点、课程知识结构、专业知识框架结构、职业道德、思考方式、工作学习态度等等，其中课程知识是基础。

2.2 各种教学形式的协调配合作用

在教学改革中我们应该坚持的是一切教学活动都是为了学生的“学”服务，而知识传授是工程教育教学内容的重要部分，此为“守正”。为了实现教学目的，教学形式可以多样化，根据教学内容、学生特点和其他可利用的技术手段的不同而相应变化，此为“创新”。守正与创新二者相互协调，相互促进。

各种教学形式需协调配合，比如互联网新型教学方式与传统的课堂教学，可以根据实际情况灵活采用。相比较而言，互联网新型教学方式更适合碎片化学习，比如学生在校期间的某些选修课或者工作之后利用业余时间进修；课堂教学更适合目前工程教育中专业课的授课，有利于复杂的专业知识结构传授。工程教育认证标准中，要求工科学生毕业后能够解决复杂的工程问题，而“作坊式、手把手”的课堂教学能够更有效地进行知识框架传授和能力训练，这是目前的互联网教学方式所不及的。

2.3 “深耕细作”的课堂教学模式改革思想

基于目前的工科教学现状，对课堂教学进行“深耕细作”式改革更为现实，也更有实际效果。所谓“深耕细作”就是，从传统课堂教学出发，按照“以教师为主导、以学生为主体”的原则，结合先进教学经验成果和互联网技术应用，采用多种教学方式手段，小步快跑地解决传统教学方法中的问题，通过分析研究，把课堂教学的各个环节做得更深入仔细，对课堂教学模式进行深入研究和改革实践。

3 课堂教学模式改革创新研究

结合新形势下国家新工科人才培养目标，根据专业课的教学特点，以学生的创新发展和工程能力培养为中心，对专业课教学进行改革创新[3-10]，构建创新型工程思维教学模式。此种教学模式，强调学生主体、教师主导、工程为基、多模式并用的基本原则。

3.1 以教与学平等原则构建的互动式教学模式

通过营造多边互动的教学环境，在教师和学生双方平等交流探讨的过程中，达到不同观点碰撞交融，进而激发师生双方的主动性和探索性，大幅度提高教学效果。此种模式以教师为主导，学生为主体，提倡教师与学生互相之间开展讨论、交流和沟通，师生关系和教学关系不再是单向的，而是多向的、互动的。在教学活动中，教师要转变传统单一的知识讲授者角色，充当好鼓励者、引导者、组织者、咨询者、帮助者等角色，创造条件让学生发现问题、分析问题、解决问题、总结规律，形成探究式学习的模式；学生从单纯接受者的角色转变为学习过程的主体，自觉地、积极地、主动地参与到课堂互动活动中来，培养产生新认识、新思想和创新事物的创新能力。

3.2 以最大限度调动积极性为原则的参与式教学模式

参与式教学，根据学生的实际需要和愿望，以学生主体性为内核，以自觉性选择性为特征进行教学。教学过程中，教师诚心诚意地把学生当做主人，使他们切实感受到成为学习主人的真正乐趣和与教师、同学共同探求知识的幸福。参与式教学不仅有利于发挥每个学生的潜能，而且有利于满足学生的心理需要。参与式教学还有利于学生更多地交流与合作。教师既是指导者又是参与者，强调教师从学生的学习中汲取养料，实现“教学相长”的目标。

3.3 以解决实际问题为根本导向的研讨式教学模式

研讨式教学，以解决问题为中心，通过由教师创设问题情境，然后师生共同查找资料，研究、讨论、实践、探索，提出解决问题办法，使学生掌握知识和技能。研讨式教学要求以“导”为主，设置贴近学生生活、富有吸引力的情境，提出有思考价值的问题，要求教师有全面、深刻、独到的见解，了解学生原有知识基础和能力水平，并且有熟练利用现代化手段教学的能力。要求学生通过查阅资料、研究讨论后解决问题。这种教师当“导演”，学生当“演员”的模式，创设了师生、生生之间平等、和谐的教学环境，体现教学的民主化，形成和谐共进、教学相长的境界。学生以小组为单位，选择学科相关专题（专题题目可以是同学自选，也可以由教师指定），课前“生生合作”和“师生合作”进行相关知识的信息收集和PPT课件的制作，教师提供讲授方法和讲授内容指导，使同学更加自信地站在讲台上。

3.4 以实际工程案例为基础的案例式教学模式

案例式教学以实际工程为例进行教学，可以促进隐性知识与显性知识的不断转化，通过具体的情境，将隐性的知识外显，或将显性的知识内化，使学生更深切地理解理论的真谛，训练学生分析、解决问题的实际能力，从而加深他们对基本原理和概念的理解。对于实践性很强的工学学科，案例式教学无疑是一种十分有效的教学方法。

3.5 融合多种现代教学手段的综合教学模式

以上教学方法主要是靠教学方式的调整来进行创新，这对于计算机技术高速发展的今天来说，还是不够的。所以在应用以上教学方法的同时，合理地使用现代教学设施和现代教学手段，就能提高教学效率和教学质量，也是创新教学方法的有效途径。这些现代教学手段包括多媒体技术、数字计算技术等。多媒体教学过程，重视教师的主导作用和学生的主体地位，真正做到互动教学，使多媒体技术真正服务于课堂教学，提高教学质量和教学效果。数字计算技术对工科专业课程中计算比较繁琐的教学内容非常有效。以给水排水工程专业给水排水管网系统课程中的给水管网平差计算为例，利用数字计算技术，兼顾了手工计算和专业软件计算的优点。除多媒体技术和数字计算技术之外，还可以通过工程录像、网络实时将工程现场引入课堂，打破时空界限，使教师授课与实际工作紧密结合，使学生与实际工程直接接触，有效地提高了学生主观学习的兴趣，达到了良好的教学效果，也极大地节约了教学资源。

4 结束语

创新型工程思维教学模式不是为追求形式手段的花样翻新，而是构建以生为本、问题导向、以培养创新能力和工程思维为关键的教学方法系统，让学生积极地参与到教学过程中来，变被动接受为主动吸收，变单向输送为多向交流，加强其独立自主意识、开拓创新精神和实践应用、工程能力的培养，从而为实现新工科人才培养目标打下坚实基础。

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2095－6835（2019）05－0048－03

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