董選普　蔣文明　廖敦明　吳志超　羅云華

[摘要]基于當(dāng)前高校工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，論文首次提出了工科專業(yè)課堂“3D（ Debate/Design/Doing）”教學(xué)法，其核心教學(xué)理念是“我思故我想，我想故我說，我說故我做-我做故我會(huì)”，即通過課堂辯論（ Debate）、項(xiàng)目設(shè)計(jì)（Design）和項(xiàng)目實(shí)施（Do-ing），將教師的課堂講授信息通過這個(gè)過程進(jìn)行批判性思辨，將理論知識(shí)和實(shí)際效果聯(lián)系起來。該研究通過在材料加工工程專業(yè)模塊課程鑄造工藝和造型材料的教學(xué)實(shí)踐，取得了所有選課學(xué)生的認(rèn)同，真正做到了讓學(xué)習(xí)過程由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)、由無趣變成有趣、由枯燥變?yōu)樯鷦?dòng)，學(xué)生由自卑變自信，使院系專業(yè)課程課堂教學(xué)和工程訓(xùn)練平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了無縫聯(lián)合，對(duì)于提高工科專業(yè)的課堂教學(xué)效果具有廣泛的借鑒意義，為達(dá)到國(guó)際工程專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)提供了很好的教學(xué)示范作用。

[關(guān)鍵詞]“3D（Debate/Design/Doing）”教學(xué)法;課堂教學(xué)改革;工程專業(yè)認(rèn)證

[中圖分類號(hào)]G642.4[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]2095-3437（2019）11-0008-03

一、“3D”教學(xué)法的提出和意義

專業(yè)課程是高等院校培養(yǎng)專業(yè)人才基本理論素質(zhì)的主要途徑，而課堂教學(xué)是學(xué)校教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié)，也是傳授知識(shí)和培養(yǎng)能力的主要途徑和手段。課堂教學(xué)質(zhì)量的高低，直接影響學(xué)校教育的質(zhì)量和培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)專業(yè)課程的課堂教學(xué)方法一直是以灌輸式方法為主，主要由教師將基本知識(shí)原理進(jìn)行講解，盡管目前PPT教案和多媒體資料的運(yùn)用增加了教學(xué)信息量，有利于提高學(xué)生的理解力，但學(xué)生基本上還是沒有改變聽講、為考試而學(xué)習(xí)等被動(dòng)式學(xué)習(xí)方式，學(xué)習(xí)效果因人而異，從整體來說效果較差。

本研究針對(duì)當(dāng)前工程教育中工科專業(yè)課堂教學(xué)存在教學(xué)內(nèi)容過于理論化，理論應(yīng)用背景缺失或單一，理論應(yīng)用缺乏系統(tǒng)性，教學(xué)方法、手段陳舊等一系列問題，結(jié)合高等院校工科專業(yè)課具有很強(qiáng)工程實(shí)踐性的特點(diǎn)，在工科專業(yè)課堂教學(xué)中開創(chuàng)性地設(shè)計(jì)一種與傳統(tǒng)的教學(xué)方式有著本質(zhì)區(qū)別的教學(xué)方法即“3D（Debate/Design/Doing）”教學(xué)法（以下簡(jiǎn)稱“3D”教學(xué)法）。這種方法就是在課堂授課過程中穿插進(jìn)行“課堂辯論、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、動(dòng)手制作”。也就是在課堂教學(xué)內(nèi)外引入課堂辯論、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)和制作，這樣可以保證課堂基礎(chǔ)理論信息傳播的質(zhì)量，也可以在更廣泛范圍的課堂辯論中發(fā)揮學(xué)生批判性思辨的能動(dòng)作用，還可以通過主動(dòng)設(shè)計(jì)和動(dòng)手制作加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是一種既能加強(qiáng)理論知識(shí)傳授又能兼顧工程能力培養(yǎng)的新型課堂教學(xué)法。將其有效地運(yùn)用于工科專業(yè)課程課堂教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和主動(dòng)實(shí)踐，有助于提高學(xué)生的綜合能力。

二、"3D”教學(xué)法的核心理念和實(shí)踐

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)效率的高低直接關(guān)系到學(xué)生的參與程度，具體見圖1[1-2]。一般來說，主動(dòng)學(xué)習(xí)是在學(xué)習(xí)過程中直接涉及參與者的一種方法，除了聽講座，還有一些其他的積極學(xué)習(xí)形式，問題是如何才能讓學(xué)生在一個(gè)時(shí)間和空間有限的課堂教學(xué)中積極學(xué)習(xí)。如圖1所示，主動(dòng)學(xué)習(xí)的效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于被動(dòng)學(xué)習(xí)的效率。

（一）“3D”教學(xué)法的核心理念

“3D”教學(xué)法的核心理念是通過“我思故我想，我想故我說，我說故我做，我做故我會(huì)”的流程達(dá)到“我思故我學(xué)，我學(xué)故我會(huì)，我會(huì)故我能”，也就是基于圖l所示的動(dòng)手做和親身體驗(yàn)，才能讓學(xué)習(xí)者90%以上的記憶變成其自己的東西。通過課堂辯論（Debate）、項(xiàng)目設(shè)計(jì)（De-sign）和項(xiàng)目實(shí)施（Doing），可以引導(dǎo)學(xué)生將教師的課堂講授信息進(jìn)行批判性思辨，將理論知識(shí)和實(shí)際效果聯(lián)系起來，使得學(xué)習(xí)過程由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)、由無趣變成有趣、由枯燥變?yōu)樯鷦?dòng)，學(xué)生由自卑變成自信。

“3D”教學(xué)法源于CDIO工程教學(xué)理念，但又不同于CDIO。CDIO的核心思想體現(xiàn)在“全程實(shí)踐能力培養(yǎng)”，它由構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）組成，強(qiáng)調(diào)主動(dòng)學(xué)習(xí)、主動(dòng)實(shí)踐，是“做中學(xué)”原則和“基于項(xiàng)目的教育和學(xué)習(xí)的集中體現(xiàn)”[3]。CDIO是一種以工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)為導(dǎo)向、工程能力培養(yǎng)為目標(biāo)的工程教育模式。項(xiàng)目設(shè)計(jì)是工程實(shí)踐的精髓所在，能力最終將以項(xiàng)目的形式實(shí)現(xiàn)。它是一種開放的教學(xué)形式，即通過讓學(xué)生在教師的指導(dǎo)下合作完成一些設(shè)定的項(xiàng)目來完成教學(xué)任務(wù)。因此，CDIO無法在有限的課堂時(shí)間里實(shí)現(xiàn)全過程工程教學(xué)的目標(biāo)。

“3D”教學(xué)法也不同于案例教學(xué)法[4]。案例教學(xué)法也叫實(shí)例教學(xué)法或個(gè)案教學(xué)法，是在傳統(tǒng)教學(xué)法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的教學(xué)方法，具有高度的擬真性、靈活的啟發(fā)性、鮮明的針對(duì)性等特點(diǎn)，是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方法的補(bǔ)充而不是顛覆性改變。在有限的課堂時(shí)間里既很難用有限的案例來詮釋課程的理論或技術(shù)全貌，也很難對(duì)傳統(tǒng)工科專業(yè)課程的實(shí)踐能力進(jìn)行有效兼顧和培養(yǎng)。

“3D”教學(xué)法也不同于完全的課堂辯論教學(xué)法[3]。課堂辯論教學(xué)法所秉持的是學(xué)生之間進(jìn)行課堂辯論競(jìng)賽的理念。教師給學(xué)生講了幾周的演講材料之后，讓學(xué)生成立小組準(zhǔn)備課堂上要討論的問題和答案。這些問題不能微不足道，必須涉及更高層次的應(yīng)用和分析。不同團(tuán)隊(duì)輪流互相提問并將其所得分?jǐn)?shù)列成表格。最后由教師集中個(gè)別團(tuán)隊(duì)成員，給他們同樣的問題。這樣做的目的是找出團(tuán)隊(duì)中的薄弱學(xué)生加以輔導(dǎo)，以利于提高團(tuán)隊(duì)的整體成績(jī)。這是一種典型的主動(dòng)式學(xué)習(xí)方法，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)問題和答案，然后采用批判性思維的方法進(jìn)行辯論，最后在老師的引導(dǎo)下得到正確的思路或答案。但是采用該方法僅僅可以進(jìn)行主動(dòng)式思辨學(xué)習(xí)，對(duì)于工程性很強(qiáng)的工科專業(yè)卻難以解決實(shí)踐性與理論技術(shù)銜接的問題。

“3D”教學(xué)法由于引入了批判性思維方法，同時(shí)有“Doing”項(xiàng)目實(shí)施思辨的過程，在重視質(zhì)疑、評(píng)價(jià)的同時(shí)也重視分析、比較和綜合。這些與采用創(chuàng)新方法來培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性、敏感性、流暢性和綜合性有著異曲同工之處[5]。從這個(gè)意義上來講，“3D”教學(xué)法能夠有助于學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的提高。

（二）“3D”教學(xué)法的實(shí)踐及其效果

采用“3D”教學(xué)法能夠使傳統(tǒng)工科類專業(yè)課程的教學(xué)實(shí)現(xiàn)質(zhì)的進(jìn)步。通過對(duì)課時(shí)的合理分配將一部分學(xué)時(shí)交由學(xué)生來掌控;通過理論教學(xué)和學(xué)生互動(dòng)實(shí)踐的同步交叉，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)和實(shí)際檢驗(yàn)的有效結(jié)合;考核的不是教師的課時(shí)完成量，而是學(xué)生學(xué)習(xí)的過程完成量和效率。筆者基于材料加工工程專業(yè)模塊課程鑄造工藝與造型材料的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)“3D”教學(xué)法進(jìn)行了初步實(shí)踐，取得了較好的教學(xué)效果。本課程共有32學(xué)時(shí)。教務(wù)處要求這32學(xué)時(shí)都在教室進(jìn)行，因此，教師將32學(xué)時(shí)的講授分成教師講授20學(xué)時(shí)，師生討論或辯論6學(xué)時(shí)，學(xué)生項(xiàng)目交流6學(xué)時(shí)。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)模塊和項(xiàng)目實(shí)施模塊的具體實(shí)施是利用課外時(shí)間進(jìn)行，加工由學(xué)生自己完成，工程訓(xùn)練中心有專門的加工設(shè)備和加工培訓(xùn)，學(xué)生經(jīng)過一定的培訓(xùn)就可以自己加工，從而完成動(dòng)手能力的鍛煉。鑄型造型和鋁合金熔煉在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，有研究生教學(xué)助理指導(dǎo)學(xué)生自己操作并澆注，最后對(duì)鑄件進(jìn)行質(zhì)量分析。

從課時(shí)安排和內(nèi)容安排來看，教師的授課內(nèi)容有所壓縮，但是課堂辯論的內(nèi)容涉及面較廣，因此學(xué)生在項(xiàng)目設(shè)計(jì)和實(shí)施過程中會(huì)不斷主動(dòng)學(xué)習(xí)本課程以及本課程外的部分相關(guān)專業(yè)課程內(nèi)容，從而豐富了本課程實(shí)際給予學(xué)生所學(xué)及所涉及的專業(yè)課程內(nèi)容。

每位學(xué)生期末要根據(jù)所做所學(xué)完成一篇學(xué)習(xí)報(bào)告?？己耸菍⒔K結(jié)性考核和過程性考核相結(jié)合，其卷面成績(jī)?yōu)槊课粚W(xué)生將參與“3D”教學(xué)的全過程寫成一個(gè)課程結(jié)業(yè)報(bào)告，并對(duì)該課程的教學(xué)提出改進(jìn)建議。該試卷的卷面成績(jī)占總成績(jī)的70%，是評(píng)定總成績(jī)的主要依據(jù)，本課程的總體優(yōu)良率達(dá)到80%。下圖是學(xué)生的設(shè)計(jì)、模樣加工和澆注鑄件圖。

參加本次教改實(shí)踐的是12名本科生，他們無一例外地完成了學(xué)習(xí)任務(wù)，課堂出勤率是90%，課外任務(wù)完成率是100%。所有參加教改實(shí)踐的學(xué)生都喜歡這種教學(xué)方式，因?yàn)楸M管花費(fèi)了時(shí)間，但是學(xué)到了很多東西?，F(xiàn)摘錄某位學(xué)生的感想如下：“……書本上的東西再怎么講都是很死板的，不僅僅是學(xué)生，老師都對(duì)此感到厭倦了。但是在該課堂上，我們可以自由地討論，盡情發(fā)表自己的看法。面對(duì)課程設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題，我們和老師一起分析解決方案，力爭(zhēng)通過自己的雙手去完成一件作品，賦予它創(chuàng)造的意義。實(shí)驗(yàn)課上更不用說，在條條框框的理論約束下，能夠動(dòng)手實(shí)驗(yàn)毫不夸張地說是學(xué)生時(shí)代最令人激動(dòng)的一件事……為了加深鞏固課堂上講的知識(shí)，老師特意為我們安排了砂型性能實(shí)驗(yàn)和3DP打印砂型實(shí)驗(yàn)，讓我們能夠有機(jī)會(huì)自己動(dòng)手實(shí)踐操作，學(xué)習(xí)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和精神。當(dāng)然，貫穿整個(gè)課程的設(shè)計(jì)項(xiàng)目才是壓軸戲，我們從最初的設(shè)計(jì)構(gòu)想，經(jīng)過不斷的分析改進(jìn)，一步一個(gè)腳印，最終澆鑄得到了實(shí)物成果。使我受益匪淺的不僅是哪一點(diǎn)，更是這整個(gè)過程。因?yàn)榧词棺罱K澆鑄失敗了，得不到成品，我仍然可以驕傲地說，我經(jīng)歷過，我有信心下次做得更好?！?/p>

三、結(jié)束語

我思故我學(xué)——專業(yè)話題討論或辯論的設(shè)計(jì)緊緊圍繞當(dāng)今社會(huì)的環(huán)境、資源和技術(shù)的敏感話題，讓學(xué)生自己去查資料理思路，以激發(fā)其學(xué)習(xí)探索問題的興趣?！皩W(xué)起于思，思源于疑”，因此，教師能否有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)探索問題的興趣，是能否觸發(fā)學(xué)生思維的關(guān)鍵。通過討論或者辯論，學(xué)生自然會(huì)加深印象，對(duì)于老師的補(bǔ)充或者對(duì)于爭(zhēng)論問題的解答就會(huì)易于理解。

我學(xué)故我會(huì)——分組進(jìn)行實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)和制作，這是一個(gè)完整的對(duì)所學(xué)知識(shí)加以應(yīng)用或?qū)ο嚓P(guān)知識(shí)加以融會(huì)貫通的過程，能夠激發(fā)學(xué)生的思考與探索欲望。學(xué)生在設(shè)計(jì)和制作過程中產(chǎn)生的問題和疑問大都可以通過小組討論獲得解決。小組無法解決的可以在課堂的大氛圍中和全班同學(xué)、老師討論而獲得解決。

我會(huì)故我能——通過這些小組的設(shè)計(jì)制作過程和對(duì)試樣結(jié)果的分析，讓學(xué)生不僅在整個(gè)課程教學(xué)過程中學(xué)習(xí)不松懈，而且學(xué)會(huì)了小組分工協(xié)作的學(xué)習(xí)實(shí)踐方法。學(xué)生項(xiàng)目完成的結(jié)果是否完美不重要，重要的是他們對(duì)過程進(jìn)行了分享，并運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析、總結(jié)和體會(huì)，這樣有利于他們將知識(shí)變?yōu)槟芰Α?/p>

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[責(zé)任編輯：龐丹丹]