吳曉雨，楊磊

摘要：自主學(xué)習(xí)能力是我國(guó)高等工程教育人才必備的核心能力，以適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求。本文針對(duì)目前工科類大學(xué)生培養(yǎng)教育中的不足，探討了項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，給出項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)的原則，闡述了項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法對(duì)培養(yǎng)工科大學(xué)生的積極作用。

關(guān)鍵詞：自主學(xué)習(xí)；項(xiàng)目教學(xué)；新工科

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）48-0152-02

一、引言

當(dāng)前國(guó)內(nèi)高等工程教育矛盾突出，工科教育理科化，實(shí)驗(yàn)教學(xué)脫離實(shí)際。2017年2月，教高司發(fā)布了《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》，其中明確指出推進(jìn)新工科的建設(shè)與發(fā)展，加快實(shí)現(xiàn)我國(guó)從工程教育大國(guó)走向工程教育強(qiáng)國(guó)[1]。雖然對(duì)新工科的內(nèi)涵和外延還在進(jìn)一步探討中，但是針對(duì)卓越工程師教育培養(yǎng)難以通過(guò)幾年的高等教育一蹴而就的問(wèn)題，要培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，受到高校教師的重視。自主學(xué)習(xí)能力決定學(xué)生的終身學(xué)習(xí)能力[2]，也是通過(guò)學(xué)習(xí)新知識(shí)成功解決未來(lái)發(fā)展出現(xiàn)問(wèn)題的關(guān)鍵。

目前在本科教育中，工科類學(xué)生的培養(yǎng)模式是：理論課以教師講解為主，實(shí)驗(yàn)課多是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的模式是學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以驗(yàn)證方式來(lái)理解所學(xué)的知識(shí)，缺少創(chuàng)造性和實(shí)際應(yīng)用背景。學(xué)生雖然掌握了相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，但是不能將知識(shí)較好地運(yùn)用于實(shí)際工程，其自主創(chuàng)新能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力培養(yǎng)不足。本文通過(guò)課程實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目教學(xué)方法的實(shí)踐探索，分析項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)工科大學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)的影響，旨在引發(fā)人們對(duì)新工科學(xué)生實(shí)踐能力的多種思考。

二、項(xiàng)目教學(xué)概述

項(xiàng)目教學(xué)（Project-based Learning），簡(jiǎn)稱PBL，通常解釋為“以實(shí)際問(wèn)題為依托，以開展項(xiàng)目為手段，通過(guò)完成項(xiàng)目同時(shí)掌握理論知識(shí)和實(shí)踐技能的教學(xué)方法”[3]。項(xiàng)目教學(xué)以皮亞杰為先驅(qū)的建構(gòu)主義、哈佛大學(xué)加德納的多元智能理論、行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)理論等為理論依據(jù)，其核心理念強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，以實(shí)際為背景，以項(xiàng)目為媒介，通過(guò)項(xiàng)目實(shí)施與目標(biāo)的達(dá)成提高學(xué)生的綜合能力”[4]。相較于傳統(tǒng)的教學(xué)方法，項(xiàng)目教學(xué)貫徹“工學(xué)結(jié)合，深度融合”的教育思想，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用已有的知識(shí)和技能解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力和自主學(xué)習(xí)主動(dòng)探索的學(xué)習(xí)能力，有利于學(xué)生整合已有知識(shí)構(gòu)建新的知識(shí)。目前，項(xiàng)目教學(xué)模式在我國(guó)高職教育的應(yīng)用研究中逐漸受到重視，但在本科教育中應(yīng)用較少，主要是受科學(xué)范式下工程教育模式思想的影響。在目前基于科學(xué)范式的本科課程體系中，教師可以先從課程的實(shí)驗(yàn)課環(huán)節(jié)探討引入類似項(xiàng)目教學(xué)的教學(xué)方法，因?qū)嶒?yàn)課本身就是在已有理論知識(shí)的基礎(chǔ)上開展的教學(xué)實(shí)踐，通過(guò)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)構(gòu)建創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)，以“做中學(xué)”的方式提高工科大學(xué)生的創(chuàng)新能力和自主學(xué)生能力。本文在后續(xù)段落介紹了筆者基于項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的實(shí)踐，闡述了對(duì)此方法的思考，總結(jié)了項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法對(duì)工科學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的積極影響。

三、項(xiàng)目教學(xué)在課程實(shí)驗(yàn)中的實(shí)踐與思考

1.項(xiàng)目教學(xué)的設(shè)計(jì)。項(xiàng)目教學(xué)主要應(yīng)用于實(shí)踐性和應(yīng)用性比較強(qiáng)的課程。以筆者教授的數(shù)字圖像處理技術(shù)課程為例，在圖像/視頻視覺大數(shù)據(jù)時(shí)代，對(duì)數(shù)字圖像的自動(dòng)處理和智能化分析技術(shù)在娛樂(lè)和交通等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，該課程具有比較強(qiáng)的應(yīng)用性。課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)在本科課程體系中有著重要的地位，它和理論課程共同構(gòu)成了大學(xué)課程的完整體系，是學(xué)生消化理論知識(shí)、認(rèn)識(shí)所學(xué)知識(shí)本身價(jià)值的重要手段，也是培養(yǎng)學(xué)生形成創(chuàng)新能力的重要途徑。

因此，項(xiàng)目教學(xué)方法在實(shí)驗(yàn)課的項(xiàng)目設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)上對(duì)教師提出了更多的要求，要求教師不僅要嫻熟掌握專業(yè)知識(shí)，更要具備基于該課程知識(shí)體系的工程實(shí)踐，本著真實(shí)性、系統(tǒng)化和探究開放性的原則來(lái)靈活構(gòu)建實(shí)踐項(xiàng)目。真實(shí)性原則是指項(xiàng)目的問(wèn)題應(yīng)該真實(shí)的，這樣學(xué)生感受到的是在解決一個(gè)真實(shí)的工程問(wèn)題，啟發(fā)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際；系統(tǒng)性是指以真實(shí)項(xiàng)目問(wèn)題為基點(diǎn)，以緊緊圍繞理論課的系統(tǒng)知識(shí)體系為原則，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力為目標(biāo)，開展相應(yīng)的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)；探究開放性原則是指項(xiàng)目問(wèn)題不是對(duì)已有知識(shí)的簡(jiǎn)單重現(xiàn)，而是學(xué)生通過(guò)對(duì)項(xiàng)目問(wèn)題的自主學(xué)習(xí)探究，構(gòu)建問(wèn)題的解決方案，從而提高自主能力和創(chuàng)新能力。

“學(xué)起于思，思起于疑?！苯處熞皂?xiàng)目問(wèn)題為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用和整合已有的理論知識(shí)，在解決項(xiàng)目問(wèn)題的過(guò)程中主動(dòng)思考，多動(dòng)手實(shí)踐，從“要我學(xué)”逐漸培養(yǎng)學(xué)生“我要學(xué)”的自主學(xué)習(xí)意識(shí)，使其可以更好地理解所學(xué)的理論知識(shí)，從而構(gòu)建起自己的知識(shí)體系，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

2.項(xiàng)目教學(xué)在課堂實(shí)驗(yàn)中的嘗試。以筆者教授的16學(xué)時(shí)的數(shù)字圖像處理實(shí)驗(yàn)課為例，在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是根據(jù)課堂教授的章節(jié)內(nèi)容設(shè)計(jì)并指導(dǎo)學(xué)生驗(yàn)證完成的。若以整體連貫、有故事角度審視以往的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不難發(fā)現(xiàn)以往設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏較好的頂層設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)較零散，連續(xù)性和邏輯性不足，沒有形成基于問(wèn)題或項(xiàng)目的整體導(dǎo)向，存在學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)性不高和實(shí)踐體驗(yàn)不足等問(wèn)題。針對(duì)此類問(wèn)題，筆者秉承以問(wèn)題為導(dǎo)向、結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目、“做中學(xué)、做中思”的教學(xué)思想，設(shè)計(jì)了“車牌定位與識(shí)別”項(xiàng)目?！败嚺贫ㄎ慌c識(shí)別”問(wèn)題在交通監(jiān)控中有著廣泛的應(yīng)用，學(xué)生對(duì)此工程背景也不陌生。該項(xiàng)目問(wèn)題所設(shè)計(jì)的技術(shù)解決方案與數(shù)字圖像處理理論課程的基礎(chǔ)知識(shí)相對(duì)應(yīng)，項(xiàng)目問(wèn)題解決過(guò)程中涉及的圖像獲取、圖像增強(qiáng)、圖像分割和形態(tài)學(xué)濾波等方法，恰好與課堂所學(xué)的理論知識(shí)相契合。這樣的以項(xiàng)目的實(shí)際解決方案為脈絡(luò)，整體設(shè)計(jì)一個(gè)完整的“實(shí)驗(yàn)故事”，并分解到每次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可以讓學(xué)生融入有意義的任務(wù)完成過(guò)程。同時(shí)，該項(xiàng)目的解決方案不是對(duì)已學(xué)知識(shí)的簡(jiǎn)單堆砌，需要學(xué)生結(jié)合工程實(shí)踐問(wèn)題積極思考、主動(dòng)探索所學(xué)理論知識(shí)的本質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用，自主地找到解決問(wèn)題的途徑，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力，培養(yǎng)他們的研究性思維和創(chuàng)新精神。

3.項(xiàng)目教學(xué)法的思考。2016年筆者在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)首次嘗試了項(xiàng)目教學(xué)法，發(fā)現(xiàn)該方法對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的提升有著積極的作用。通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中親自解決工程實(shí)際問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)，有利于培養(yǎng)他們自主學(xué)習(xí)和探索創(chuàng)造的能力與精神。但是在項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中，也發(fā)現(xiàn)了一些需要注意和完善的問(wèn)題，其中比較突出的是學(xué)生在教學(xué)實(shí)踐中表現(xiàn)得參差不齊。因?yàn)轫?xiàng)目實(shí)驗(yàn)較以往的驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)增加了實(shí)驗(yàn)難度，學(xué)生的自身基礎(chǔ)本就各有高低，自身能力也各有千秋，呈現(xiàn)出來(lái)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也有一定的差異，這就要求教師不能僅側(cè)重對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評(píng)估，還需要考量實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生體現(xiàn)出來(lái)的理論知識(shí)理解、構(gòu)建及創(chuàng)新思維能力，鼓勵(lì)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果不好的原因并給出指導(dǎo)建議，從而引導(dǎo)學(xué)生達(dá)到“做中學(xué)”“學(xué)而思”的教學(xué)目的。

四、結(jié)束語(yǔ)

中國(guó)自古就有“授人以魚，不如授人以漁”的道理。項(xiàng)目式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法以項(xiàng)目問(wèn)題為導(dǎo)向，啟發(fā)學(xué)生通過(guò)主動(dòng)的學(xué)習(xí)、思考，構(gòu)建自身的知識(shí)體系，鍛煉解決問(wèn)題的能力，從而提高獲取知識(shí)的方法和能力。該方法可以幫助工科大學(xué)生培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力，同時(shí)也督促教師不斷更新知識(shí)體系，實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)的良性互動(dòng)。

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