以学生为中心的教学设计与实践——以“轨道工程”为例

赵坪锐

（1.西南交通大学 土木工程学院，四川 成都 610031；2.西藏大学 工学院，西藏 拉萨 850011）

我国传统的高等教育培养模式基本上沿用苏联模式，学生的培养目标是正向设计的，课程体系的构建主要依赖于各学科理论知识结构，每门课程是一个个相对独立、界限清晰的知识单元，知识单元之间的联系被人为弱化，课程考核方式相对简单，多关注于学生对基本理论知识的记忆和理解，对综合解决复杂工程问题的能力关注较弱，不利于学生沟通交流、团队协作、创新及终身学习能力的培养［1］。

我国已成为《华盛顿协议》正式会员，对工程教育实行国际认证，其核心是“以学生为中心，以产出为导向，以持续改进为推动力”的OBE教育理念［2］。在这样的理念推动下，课程应及时做出调整，实现从课堂、教师和教材的“老三中心”向学生、学习和成效的“新三中心”转变。

本文结合自身教学经验，和各位同人分享以学生为中心的学习模式在“轨道工程”课程中的应用及其对于提升学生能力和改善师生关系的作用。

一、从传授模式到学习模式

大学自中世纪产生以来发展到20世纪以后，逐渐建构出一套精致的以讲授为基础的教学体系，即本科教育的经典模式——传授模式［3］。在这种模式下，教学就是教师把知识、技能传授给学生的过程，形成三个中心，即教师中心、课堂中心和教材中心。这种教育模式强调共性培养，忽视个性发展，在统一教学计划、统一教学大纲、统一教材的禁锢下，课堂教学成了标准“套餐”，不利于学生的个性成长。多年基础教育强调寻求标准答案的训练，也阻碍了学生批判性思维能力和创新能力的培养。一项发布在Nature子刊Human Behaviour杂志上的研究表明，中国大学生在经过大学阶段的学习后，批判性思维能力和学术技能水平有下降趋势［4］。这应该引起所有高等教育工作者的重视。

近年来，本科教育模式正在悄然发生改变，一种新的学习模式逐渐代替旧有的传授模式。在学习模式下，大学的目的不在于“教”，而在于真正让学生以最有效的方式“学”，新旧模式的区别主要集中在四个方面，如表1所示。

以学生为中心的学习模式主要体现为以学生为主体、以学生的学习和以学习效果为中心［5］。该模式强调通过创设自主性与探索性的教学环境呈现知识的开放性和发展性，强调对知识、能力和素质三维教学目标的覆盖，与工程教育认证要求相一致［6］。

二、以学生为中心的教学实践

“轨道工程”是西南交通大学土木工程专业和铁道工程专业的专业核心课程，着重培养学生综合利用所学知识解决铁路轨道领域复杂技术难题的能力。为解决出勤率低、学生专注度不高、课堂氛围沉闷、学习效果评价不够全面以及学生高阶能力培养不足等问题，本文采用以学生为中心的学习模式对本课程重新进行教学设计，更新教学目标和教学方法，创造更高效的教学环境和教学活动，改善教学效果，提升学生的综合能力。

（一）了解学生

实现从以教师为中心向以学生为中心转变，关键在于调整并处理好师生关系。不同学生的综合素质差别很大，在以教师为中心的传授模式中，这些差异会导致区别极大的学习效果，而在以学生为中心的理念面前每个学生都是平等的，教师应努力做到理解、尊重和激励学生，根据学生的身心需要，设计特定的教育教学手段，引导学生通过自身努力实现自己的目标。

在“轨道工程”教学过程中，每期课程开课之前都会通过微助教、问卷星等手段调查学生的基础知识、学习期望以及毕业去向等。从调查情况可知，大学三年级的学生已具备较好基础知识、较强的自学能力和交流能力，敢于发表自己的见解，主动发展意识好，80%以上的学生有进一步深造的意愿，希望在最先进轨道结构理论知识方面了解更多，有迫切意愿参与到高速铁路、川藏铁路等建设中，这些品质和意愿对于实施以学生为中心的学习模式非常有利。

（二）从学生改变出发设定教学目标

在了解学生特点和行业需求之后，根据课程特点和毕业要求对“轨道工程”进行多维教学目标的设置。本专业要求毕业生具备扎实的轨道结构基础知识和基本理论，能解决铁道工程中的具体工程问题。结合学校在该领域的科研实力和用人单位对毕业生的较高要求，制定本课程的教学目标，主要包含以下几方面。

1.知识层面。掌握轨道结构及工务工程的基本知识与最新进展。

2.能力层面。能以团队协作的方式解决复杂轨道工程问题，可有效沟通与交流专业技术问题。

3.素质层面。有机融入课程思政，增强专业认同，提高自信心和自豪感。

（三）多样化教学活动

在以学生为中心的教育理念影响下，为提高学生的专注度和参与度，在“轨道工程”教学过程中采用多样化的教学活动，引导学生参与到课堂中来。

1.课堂教学。在讲演式教学过程中，将每次课的核心思想浓缩为“轨道哲学”，将轨道结构中的核心知识、关键技术等与现实生活有机融合，往往能吸引大部分学生的注意，出现在学生的朋友圈中并引发一波波热议。

在移动互联网时代，学生受到的干扰较多，学生难以长时间将注意力集中在冗长的课堂讲解上，需改变授课节奏。按照BOPPPS［7］的方式组织各知识模块的授课，控制每个知识点的时长，强化和巩固新旧知识模块间的联系；不断变换教学活动让学生保持新鲜感，应用小组研讨、现场教学、随机点答等方式让学生在课堂上忙起来，对课堂教学做出积极回应。

2.体验式教学。现场教学、模型教学等体验式教学方式可增强学生对所学知识的感性认识。将课程中无缝线路、高速道岔、无砟轨道等高速铁路关键技术设置为面向全校的结构设计大赛，鼓励学生利用卡纸、木条等材料制作出可满足高速铁路基本运营需求的模型，从结构性能、车辆动态响应、材料用量等多个维度对结构设计进行综合评价，加深学生对结构的理解，增强学生的自信心和自豪感。

3.研讨创新。为全方面锻炼学生的能力，在“轨道工程”中设置了一项坚持多年的创新研讨活动：结合我国高速铁路和川藏铁路等工程的建设，创设研讨主题，创新一些特殊工程背景下的新型轨道结构。为保证每个学生的全程参与，采用“串门式海报展示”的方式进行成果交流，既提高了交流的效率，又保证了学生的参与度。

4.任务挑战。结合课程知识和现场实际问题，设计了多个具有一定挑战性的个性化任务，以提高学生探索解决问题的能力。在轨道力学分析任务中设置了不同的线路条件、运营条件和轨道结构等组合；在桥上无缝线路设计任务中设置了不同的桥梁条件、气候条件、轨道条件等组合，保证每名学生的计算条件都是唯一且符合现场实际的。在公布任务的同时明确具体要求和评分标准，提前录制一些可拓展学生动手能力的有限元分析教程等，鼓励学生采用多种分析方法对同一问题进行研究比较。

学生提交成果之后，严格按照评分细则进行详细评分，为每名学生撰写一份个性化的反馈单，指出学生需要进一步努力的方向。参照国家自然科学基金的网上评议方法，随机分配学生对任务报告进行互评。由于每份报告的计算条件不同，通过评阅他人报告，学生可从同伴处学到自己报告中没有涉及的知识，还可以通过对比进一步明晰计算条件对计算结果的影响程度。另外，互评还可增强学生的责任心，对他人成果进行公平、公正的评价。

（四）合理使用教育信息工具

为让教学过程有章可循，在“轨道工程”教学过程中我们采用了微助教进行课堂管理，利用它可方便地进行签到、分组、作业、测验以及研讨管理等。签到管理主要用于提醒学生尽快切换回学习状态；分组管理主要用于快速研讨分组；作业管理主要用于历次作业的布置、收交和反馈；测验管理则可以帮助教师快速了解授课效果，以便根据测试结果及时调整教学策略；研讨管理主要用于课下，鼓励学生以微信聊天的方式对课程内容或研讨方案发表意见，进一步畅通师生交流、生生交流的渠道，并以词云、列表、图块等生动的方式将研讨结果呈现出来，较好保证研讨的参与度。

（五）采用形成性评价

在“轨道工程”教学中采用了形成性评价代替终结性评价，更加关注学生在学习过程中的变化。将平时成绩的比重提高到50%，涵盖平时作业、随堂测试、分组研讨、交流汇报等环节。与学生一起商讨约定平时成绩的比例和评分方法，让每一分都有据可依，从教学活动实施的全过程考核评定学生的平时成绩。剩余50%的成绩构成来自期末考试，课程组也同样增加了开放性题目的比重，以考核学生的创新能力和解决问题的能力。

在评价过程中，充分考虑每个学生的个体差异，对学生在学习过程所表现的情感、学习策略、合作精神等因素进行综合评价。更加注重学生创新精神和实践能力的发展，而不仅仅是学生的学业成绩；更加注重评价的诊断和改进功能，使学生通过对自我学习的监控和反思，适时调整自己的学习策略，发展自我评价能力。

三、以学生为中心的教学实践效果

通过实施以学生为中心的创新教学设计，“轨道工程”的教学效果取得了明显进步。

1.充分调动了学生主动学习的积极性，课堂上的关注度和注意力明显提升，课前课后主动咨询问题的学生明显增多，探讨问题更为深入。

2.创新研讨活动提升了学生在课程讨论中的积极性，使更多学生愿意主动、大胆地表述自己的观点，一起完成轨道结构的创新任务，培养了学生的创新能力，提升了对专业的认同感和自信心。

3.作业互评制度促进了学生之间的互帮互助。绝大多数学生能负责地完成作业互评，并表示从同伴身上学到了很多。

4.学生对形成性评价普遍持欢迎态度，不再斤斤计较于分数，清楚个人在课程中的投入和变化。详细的个性化反馈让学生觉得自己的努力得到了尊重，也明确了自己进一步努力的方向。

5.师生关系更为融洽，学生更愿意向教师敞开心扉，充分理解并参与教师设定的各种教学活动，经常对活动的开展提供建议，实现了师生共创课堂的目的。

结语

以学生为中心的教育理念在“轨道工程”课程中的应用实践证明，该模式可极大地激发学生的学习兴趣，培养学生的创新能力，在学生沟通交流、团队协作以及终身学习能力的培养方面都起到积极的促进作用。但该教学模式相对于传授模式对教师的要求更高，资源建设方面费时费力，活动与空间设计亦考验教师的教学智慧，吸收并应用这一理念对于很多教师来说是个不小的挑战。为取得更好的教学效果，在未来的实践中还需在各方面持续发力，例如：与其他课程或学科一起，设计更为综合的集成设计项目以提升学生的综合能力；充分利用有限资源，发动更多教师参与进来；持续跟踪学生未来发展。