劉志慧， 李愛華， 牛懷磊

（1.中國石油大學(xué)（華東）石油工程學(xué)院，山東青島266580；2.中國石油集團(tuán)海洋工程（青島）有限公司質(zhì)量監(jiān)督站，山東青島266555）

0 引 言

21 世紀(jì)以來，海洋能源成為世界關(guān)注的焦點(diǎn)，海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略成為保障我國政治、經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略。習(xí)近平總書記指出，強(qiáng)起來要靠創(chuàng)新，創(chuàng)新要靠人才。我校船舶與海洋工程專業(yè)立足于海洋油氣資源開發(fā)的海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計與制造，力在培養(yǎng)具有解決復(fù)雜問題能力和創(chuàng)新能力的海洋工程專業(yè)人才。

目前，船舶與海洋工程專業(yè)實驗教學(xué)模式采用分組教學(xué)，每組4 ～6 人，教師設(shè)置實驗環(huán)節(jié)、實驗內(nèi)容（教的環(huán)節(jié)），學(xué)生完成實驗操作和實驗報告（學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)），教師是主導(dǎo)者，學(xué)生是跟隨者。多數(shù)學(xué)生僅是跟著“實驗步驟”走了一遍，而對于實驗的原理、實驗涉及的理論知識缺乏“內(nèi)化”的認(rèn)知和理解，對于實驗結(jié)果缺乏“深化”的分析和討論，達(dá)不到創(chuàng)新型的實踐能力培養(yǎng)。

如何提高實驗教學(xué)的高階性、挑戰(zhàn)度、創(chuàng)新性，打造船舶與海洋工程專業(yè)實驗“金課”，培養(yǎng)具備綜合素質(zhì)和能力的船舶與海洋工程專業(yè)人才，有必要在實驗教學(xué)模式上另辟蹊徑，進(jìn)行較大的改革。

1 以學(xué)生為主，構(gòu)建TDED教學(xué)模式

Think-Pair-Share［1］教學(xué)模式是美國馬里蘭大學(xué)雷曼（Frank Lyman）教授針對閱讀及討論課程設(shè)計的一種使學(xué)生主動學(xué)習(xí)的有效策略，后來被一些專家應(yīng)用于自然科學(xué)的理論教學(xué)［2］。借鑒Think-Pair-Share 模式，構(gòu)建以成果為導(dǎo)向的“思考-設(shè)計-實驗-討論”（簡稱“TDED”）實驗教學(xué)模式。

TDED實驗教學(xué)模式分為4 個步驟：① 老師提出實驗主題，學(xué)生圍繞該主題進(jìn)行思考，確定實驗將要探究的具體內(nèi)容（該過程需要學(xué)生查閱10 篇左右相關(guān)文獻(xiàn)）。②學(xué)生根據(jù)實驗探究內(nèi)容，結(jié)合實驗室實驗條件，設(shè)計實驗方案。③ 學(xué)生依據(jù)設(shè)計的實驗方案，進(jìn)行實驗操作。④每組學(xué)生對實驗設(shè)計、結(jié)果等成果進(jìn)行展示，與老師、同學(xué)進(jìn)行交流討論。在交流討論中相互學(xué)習(xí)，開拓思維與視野。

從該4 個步驟可見，TDED 實驗教學(xué)模式具備以學(xué)生為中心和以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向兩個特點(diǎn)。

與傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式相比，TDED 實驗教學(xué)模式在教師和學(xué)生角色、評價考核等方面都有較大的變化，如圖1 所示。

（1）遵循學(xué)生為主體、教師輔助的原則，轉(zhuǎn)換教學(xué)角色。在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師承擔(dān)了從文獻(xiàn)調(diào)研—提出問題—設(shè)計實驗方案（包括：實驗?zāi)康摹嶒炘?、實驗步驟），到實驗指導(dǎo)的全部工作；學(xué)生僅為實驗方案的“跟隨者”“執(zhí)行者”。

圖1 教學(xué)模式改革前后對比圖

在TDED教學(xué)模式中，學(xué)生承擔(dān)了從文獻(xiàn)調(diào)研—提出問題—設(shè)計實驗方案（包括：實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗步驟），到實驗操作和結(jié)果處理、討論的全過程。傳統(tǒng)模式中教師包辦的任務(wù)大多還給了學(xué)生，教師從“主導(dǎo)者”演變?yōu)椤耙龑?dǎo)者”，參與學(xué)生主動學(xué)習(xí)的全過程，即課前預(yù)習(xí)（微課制作）—文獻(xiàn)調(diào)研檢查—實驗方案審核—實驗指導(dǎo)—實驗評價。

（2）增加分組討論、匯報環(huán)節(jié)。采用小組合作和PPT匯報的形式。從一開始的提出問題，到最后的解決問題，學(xué)生通過交流研討、深化思考、相互汲取、以學(xué)促學(xué)，達(dá)到知識的內(nèi)化吸收、融合升華，使學(xué)習(xí)過程形成一個完整的閉環(huán)。

TDED教學(xué)模式堅持以學(xué)生為中心展開研究性實驗教學(xué)，促使學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)［3］、自我挑戰(zhàn)、協(xié)作創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生優(yōu)秀的人格素養(yǎng)和堅韌的意志品質(zhì)。

2 以成果為導(dǎo)向，反向設(shè)計

TDED教學(xué)模式基于成果導(dǎo)向教育理念（OBE 理念［4-9］），由OBE指標(biāo)反向設(shè)計［10-14］9 個最終學(xué)習(xí)成果（見表1）。

表1 成果導(dǎo)向反向設(shè)計表

各個實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，對應(yīng)達(dá)成反向設(shè)計的學(xué)習(xí)成果，整個過程對應(yīng)實驗教學(xué)的4 重境界，達(dá)成學(xué)生動手能力、思考能力、發(fā)現(xiàn)問題的能力以及開發(fā)設(shè)計能力的培養(yǎng)，如圖2 所示。

圖2 實驗教學(xué)的4重境界

傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式下，學(xué)生跟隨老師的節(jié)奏，模仿完成實驗，達(dá)到實驗教學(xué)的第1 重境界，鍛煉學(xué)生的動手能力；在實驗報告分析過程中能夠回答老師提出的問題，達(dá)到實驗教學(xué)的第2 重境界，達(dá)成學(xué)生思考能力的培養(yǎng)。

TDED實驗教學(xué)模式下，學(xué)生以小組團(tuán)隊的形式進(jìn)行實驗，不是機(jī)械式地跟隨模仿。在實驗中能夠發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行討論，能夠結(jié)合文獻(xiàn)和實驗室條件提出問題，設(shè)計相應(yīng)的實驗技術(shù)解決方案進(jìn)行實驗。整個過程既鍛煉了學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)了學(xué)生的思考能力，同時達(dá)成了學(xué)生提出問題的能力和設(shè)計開發(fā)能力的培養(yǎng)，達(dá)到了實驗教學(xué)4 重境界的第1 ～4 重境界，綜合培養(yǎng)了學(xué)生復(fù)雜問題的研究能力。

TDED實驗教學(xué)模式的實施對學(xué)生提出了更高的要求。學(xué)生需要充分利用課下的時間進(jìn)行文獻(xiàn)查閱，結(jié)合實驗室的條件和老師的引導(dǎo)提出要研究的問題，并設(shè)計實驗方案，完成實驗的分析和研究報告。對比傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式下，學(xué)生課下只需要完成實驗報告，TDED實驗教學(xué)模式，使得實驗難度大大提高，學(xué)生的課后時間被充分調(diào)動利用。

TDED實驗教學(xué)模式的實施同時對教師也提出了更高的要求。老師需要制作微課，利用微信公眾號發(fā)布微課信息，掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，保證實驗課程的學(xué)習(xí)連貫性；對學(xué)生進(jìn)行案例分析的引導(dǎo)，使學(xué)生感到有趣并受到啟發(fā)；對學(xué)生的每個實驗方案進(jìn)行詳細(xì)地指導(dǎo)，并根據(jù)學(xué)生設(shè)計的實驗方案盡可能地提供材料，制作實驗所需工具；在實驗過程中答疑解惑；組織實驗成果匯報。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式下，教師只需掌控整個實驗的過程，對學(xué)生進(jìn)行答疑解惑。相比較而言，TDED實驗教學(xué)模式需要教師不斷地學(xué)習(xí)，豐富自己的知識體系以及付出更多的心血。

TDED實驗教學(xué)模式下，通過提出問題、設(shè)計實驗方案、實驗等環(huán)節(jié)，學(xué)生具有了解決復(fù)雜問題的能力和科學(xué)研究的高級思維；通過文獻(xiàn)閱讀和提出問題環(huán)節(jié)，實驗內(nèi)容與前沿結(jié)合，學(xué)習(xí)具有探究性；實驗內(nèi)容難度提升，學(xué)生需要付出努力，認(rèn)真研究才能完成整個實驗。因此，TDED實驗教學(xué)模式下的實驗教學(xué)滿足了金課的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性的要求，提高了實驗教學(xué)的質(zhì)量，為培養(yǎng)合格人才邁進(jìn)了一大步。

3 教學(xué)方法

TDED實驗教學(xué)模式基于船舶與海洋工程專業(yè)人才培養(yǎng)的成果為導(dǎo)向，反向設(shè)計了9 個實驗教學(xué)期望學(xué)生達(dá)到的能力和具備的素養(yǎng)，實現(xiàn)的途徑分布于TDED實驗教學(xué)的各個環(huán)節(jié)中，具體實施方案見圖3。

圖3 TDED實驗教學(xué)模式實施方案

教學(xué)實施過程分為課堂和課下兩個學(xué)習(xí)階段，采用線上、線下相結(jié)合的學(xué)習(xí)空間，涵蓋所有的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，采用引導(dǎo)式、互動式、自主式、合作式、發(fā)現(xiàn)式等學(xué)習(xí)模式，形成多元混合式教學(xué)方法。

（1）學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)問題提出問題，將教師講授的專業(yè)理論知識和文獻(xiàn)查閱的知識內(nèi)化吸收，形成對專業(yè)更深層次的認(rèn)知，提出擬解決的問題。

（2）學(xué)生通過合作學(xué)習(xí)進(jìn)行小組討論，根據(jù)提出的問題設(shè)計實驗方案并進(jìn)行實驗以及實驗結(jié)果分析，這一過程充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。

（3）通過引導(dǎo)式學(xué)習(xí)和互動式學(xué)習(xí)，教師完成對學(xué)生的引導(dǎo)和思維拓展以及對實驗方案的修正，加強(qiáng)了教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的聯(lián)系，充分展示教師的輔助作用。

4 全過程、多元化考核

TDED實驗教學(xué)模式的考核，堅持以學(xué)習(xí)成果產(chǎn)出為導(dǎo)向，在教學(xué)實施的各個環(huán)節(jié)對學(xué)生達(dá)成成果的程度進(jìn)行評價，考核內(nèi)容與目標(biāo)成果對應(yīng)關(guān)系見表2。

評價因素為對應(yīng)的9 個目標(biāo)學(xué)習(xí)成果，考核結(jié)果為百分制，用矩陣x表示為：

目標(biāo)成果分配權(quán)重用w表示為：

表2 考核內(nèi)容與目標(biāo)成果對應(yīng)關(guān)系

實驗評價結(jié)果可表示為：s ＝w*xT。

考慮自評、互評、教師評價的權(quán)重用W表示：W ＝（W1，W2，W3），對應(yīng)的評價結(jié)果用S 表示為：S ＝ （s1，s2，s3），則最終實驗成績可以表達(dá)為：S總＝W*ST。

傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式單純以結(jié)果作為評價的標(biāo)準(zhǔn)，考核的是學(xué)生的分析水平，考評環(huán)節(jié)不能反映學(xué)生整個學(xué)習(xí)的過程，有失公平性。TDED 實驗教學(xué)模式以學(xué)生的學(xué)習(xí)過程作為過程性評價內(nèi)容，對學(xué)生參與的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行評價，充分反映了學(xué)生的整個學(xué)習(xí)過程，公平合理。

TDED實驗教學(xué)模式考核評價標(biāo)準(zhǔn)從學(xué)生參與的微課、文獻(xiàn)閱讀、提出問題、方案設(shè)計、實驗操作、實驗報告、實驗成果展示匯報7 個環(huán)節(jié)進(jìn)行構(gòu)建，依據(jù)每個環(huán)節(jié)對應(yīng)目標(biāo)學(xué)習(xí)成果的相關(guān)度設(shè)置分值比例。

考核的7 個環(huán)節(jié)包含了實驗難度、學(xué)生的參與狀態(tài)、學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)等幾個方面的內(nèi)容，通過觀察小組團(tuán)隊成員之間的互動與整個實驗過程中團(tuán)隊成員之間的配合情況、團(tuán)隊成員參與的廣度，通過小組團(tuán)隊實際解決問題的難易程度判斷學(xué)生參與的廣度；通過觀察小組團(tuán)隊成員是否積極參與并投入思考，是否在討論時發(fā)表意見建議來判斷學(xué)生參與的深度。

采用基于自評、互評、教師評價綜合的評價方法，其中自評占10%，互評占20%，教師評價占70%，使得評價結(jié)果合理可靠。

5 結(jié) 語

從海洋能源戰(zhàn)略背景下船舶與海洋工程專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，提出基于成果導(dǎo)向教育理念的TDED實驗教學(xué)模式，對船舶與海洋工程專業(yè)實驗課進(jìn)行了一系列的教學(xué)模式改革探討，包括實施方案、實驗教學(xué)方法以及考核評價機(jī)制。TDED 實驗教學(xué)模式以學(xué)生為主體，將學(xué)生能力的培養(yǎng)與素質(zhì)教育融入整個實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，為培養(yǎng)合格的專業(yè)人才提供強(qiáng)有力的支撐。