由昭紅 王飛 王京龍 王占一 張穎

【摘要】本文首先闡述了明辨性思維及其意義，然后以《食品工程原理》為例介紹了明辨性思維在工科教育專業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用，并列舉實(shí)例簡要說明實(shí)施的方法和步驟。以期為新形勢下新工科教育提供有益參考。

【關(guān)鍵詞】明辨性思維 食品工程原理 高等教育

【基金項(xiàng)目】棗莊學(xué)院中美應(yīng)用技術(shù)教育“雙百計(jì)劃”職業(yè)能力課程立項(xiàng)—明辨性思維;教育部2021產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目，食品工程原理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)。

【中圖分類號】G42 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）05-0140-02

明辨性思維也被稱為批判性思維，是國際本科學(xué)術(shù)互認(rèn)課程的基礎(chǔ)能力課[1，2]，目前還沒有一個完全統(tǒng)一和公認(rèn)的概念。美國的Richard Paul如此定義批判性思維：批判性思維是一種智力訓(xùn)練的過程[3]，它積極而熟練地將觀察、經(jīng)驗(yàn)、思考、推理、交流所收集或產(chǎn)生的信息進(jìn)行概念化、應(yīng)用、分析、綜合和評價，最后達(dá)到作為信念和行動的指南的目的?？梢钥闯雒鞅嫘运季S的本質(zhì)也是善于創(chuàng)新、勇于創(chuàng)新的思維模式[1]。很多學(xué)者也曾提出過“明辨”的重要性。管子曾說“不審不聰則繆，不察不明則過”[4]。著名教育家陶行知也曾說過“是非未明，決不輕下判斷[5]。”習(xí)近平總書記指出：“要明辨，善于明辨是非，善于決斷抉擇?！蓖瑫r還指出：“明辨的關(guān)鍵是‘學(xué)會思考，善于分析，正確抉擇”。這些都說明了明辨性思維對人們重要意義[2]。

我國目前開展的新工科教育，也明確將明辨性思維列為未來的工程人才培養(yǎng)核心素養(yǎng)之一?？梢?，明辨性思維還可助力我國目前倡導(dǎo)的新工科教育，對學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)也十分有利[2]。在知識學(xué)習(xí)上，明辨性思維反映了人們對所學(xué)知識的處理能力，在學(xué)習(xí)過程是全盤接受知識或信息，還是在自己原有知識和信息的基礎(chǔ)上對新知識和信息進(jìn)行重新整合形成自己的知識體系呢？兩種不同的處理方式，會導(dǎo)致完全不同的學(xué)習(xí)結(jié)果[6]。學(xué)生只有對老師、教材知識不迷信，對已有結(jié)論不盲從，對一切持懷疑態(tài)度，才能于無疑處生疑，才能對原有結(jié)論進(jìn)行重新的判斷評價，才能閃現(xiàn)批判性思維的火花[7]，才可能有所創(chuàng)新。當(dāng)然，質(zhì)疑應(yīng)該是有根據(jù)的，以事實(shí)定理為依據(jù)，以科學(xué)論證為過程，其目的是求得對問題全面正確的把握[8]。

要想將明辨性思維滲透在自己的教學(xué)中，就要求教師在課堂上鼓勵學(xué)生提出質(zhì)疑，積極辯論，營造平等、寬松、和諧的課堂氣氛。食品科學(xué)與工程專業(yè)課程主要是培養(yǎng)具備食品新產(chǎn)品開發(fā)、食品工程設(shè)計(jì)、食品安全控制與管理能力的應(yīng)用型工程技術(shù)人才?！妒称饭こ淘怼肥鞘称房茖W(xué)與工程專業(yè)的核心課程，因此，該課程的教學(xué)目標(biāo)不僅僅是要求學(xué)生能夠掌握一定的工程知識，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生如何運(yùn)用所學(xué)知識發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決實(shí)際問題的能力。

因此在該課程的教學(xué)中，若想達(dá)到較好的教學(xué)效果，就必須引導(dǎo)學(xué)生積極地去觀察、思考、推理、交流。從而熟練地將觀察、經(jīng)驗(yàn)、思考、推理、交流所收集或產(chǎn)生的信息進(jìn)行概念化、應(yīng)用、分析、綜合和評價，達(dá)到作為信念和行動的指南的目的。最終讓學(xué)生養(yǎng)成善于創(chuàng)新、勇于創(chuàng)新的這樣一種思維模式。

接下來就以《食品工程原理》的教學(xué)為例，就明辨性思維在工科教育中的應(yīng)用談幾點(diǎn)自己的想法：

1.鼓勵學(xué)生多渠道獲取章節(jié)知識相關(guān)信息，引導(dǎo)學(xué)生多觀察，思考和推理?！妒称饭こ淘怼飞婕暗闹R面廣，理論性強(qiáng)，學(xué)習(xí)難度大，大部分學(xué)生有畏難情緒。為了有效提高該課程的教學(xué)效果，嘗試將明辨思維教學(xué)模式貫穿在教學(xué)中。為了給學(xué)生創(chuàng)造更多的觀察、思考、推理、交流的機(jī)會，在課前讓學(xué)生預(yù)習(xí)教材，提供授課視頻，提供單元操作設(shè)備視頻，或者讓學(xué)生自行搜索資料了解設(shè)備結(jié)構(gòu)，搜索設(shè)備工作原理。主要是讓同學(xué)們多聽、多看，達(dá)到多觀察的效果。同時給學(xué)生較高質(zhì)量的預(yù)習(xí)作業(yè)，讓學(xué)生在完成預(yù)習(xí)后就能對知識體系有更清晰的了解。比如在傳熱基本方式的教學(xué)中，學(xué)生預(yù)習(xí)作業(yè)：傳熱的基本方式有幾種？傳熱速率計(jì)算公式分別是什么？各個公式中系數(shù)的意義是什么？設(shè)計(jì)一個換熱器的基本流程有哪些？學(xué)生帶著問題去預(yù)習(xí)，就會有目標(biāo)，有動力。同時能達(dá)到多思考的目的。盡管很多時候?qū)W生的作業(yè)完成得不是十分理想，但是只要學(xué)生去做了就會發(fā)現(xiàn)問題，就會在課堂上帶著問題去學(xué)習(xí)，這都有利于學(xué)生對教材知識的把握，更有利于學(xué)生將所學(xué)知識與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合起來，也有利于學(xué)生對本課程中很多抽象概念的理解。預(yù)習(xí)作業(yè)可分組完成，要求組內(nèi)同學(xué)分工合作，最后通過討論交流得到最終答案，這樣做既減輕了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，也為學(xué)生提供了交流的機(jī)會，達(dá)到使學(xué)生多交流的目的。此外，在課后還要鼓勵學(xué)生參閱相關(guān)教材和學(xué)術(shù)資料，獲取大量的信息和知識，對教材的知識提出自己的見解，以促進(jìn)學(xué)生的深入思考，便于學(xué)有余力的同學(xué)進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。

2.教學(xué)中多采用討論辯論式教學(xué)，鼓勵學(xué)生發(fā)言。這樣做的主要目的是讓學(xué)生將預(yù)習(xí)階段觀察、思考、推理、交流所獲得的信息，進(jìn)行收集整理，達(dá)到將信息初步概念化的目的。首先要鼓勵學(xué)生積極發(fā)言，激發(fā)發(fā)言欲望。

其實(shí)在現(xiàn)實(shí)教學(xué)中我們都深有體會，學(xué)生的積極性是非常難以調(diào)動。尤其是對于食品相關(guān)專業(yè)的同學(xué)，他們的工科思維是非常薄弱的，他們對于《食品工程原理》這門課程有且僅有的印象就是“難”。在這種情況下要想調(diào)動他們的積極性，就需要老師精心設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，由淺入深，由表及里，逐漸深入地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。比如流體力學(xué)這一章內(nèi)容，伯努利方程的相關(guān)計(jì)算比較復(fù)雜，能量的轉(zhuǎn)換也比較抽象。在該章節(jié)知識的理解中，學(xué)生必須要理解“熱力學(xué)第一定律”描述的“能量守恒”概念。如果對該概念是不理解的，那么這一章的知識的理解將無從談起。因?yàn)樵诓匠汤锷婕暗礁鞣N能量表示方式，及其相互轉(zhuǎn)換，以及能量損失的表示方式：壓強(qiáng)損失。因此在設(shè)置討論問題的時候，第一個問題可以是：請你談?wù)勀闶侨绾蝸砝斫狻盁崃W(xué)第一定律”的？預(yù)習(xí)作業(yè)后可以設(shè)置第二個問題：你覺得“熱力學(xué)第一定律”和我們即將要學(xué)習(xí)的伯努利方程有什么關(guān)系嗎？而在流體流動阻力計(jì)算公式-范寧公式里面也涉及到壓力損失。學(xué)完該部分知識，可以設(shè)置第三個討論問題：伯努利方程中的壓降和范寧公式中的壓降是否是一回事，有什么區(qū)別和聯(lián)系？這一系列問題由淺入深，層層深入和遞進(jìn)，將其引入課堂討論或者辯論，不但可以讓同學(xué)深入理解能量的相互轉(zhuǎn)換及守恒，還對兩個公式中壓降的意義有了明確的認(rèn)識。不知不覺中化解了同學(xué)們對該課程已有的“難”的印象，非常有利于后續(xù)各章節(jié)知識的學(xué)習(xí)。

3.教學(xué)中設(shè)置想象情景。給學(xué)生假設(shè)創(chuàng)造特定情景，讓學(xué)生積極對該情景進(jìn)行想象。這樣做的主要目的是讓學(xué)生將前面概念化的信息進(jìn)行應(yīng)用，以達(dá)到分析、綜合或評價的目的。比如在講解非均相混合物分離，過濾基本方程的推導(dǎo)是非常復(fù)雜、繁瑣的。此部分的教學(xué)往往比較枯燥，學(xué)生提不起興趣。那么我們可以設(shè)定這樣一個場景：學(xué)生成為了一個食品工程領(lǐng)域的工程師，而他此刻正面臨一個過濾速率問題，那么他會如何處理呢？讓大家發(fā)動腦筋想辦法。然后積極地引導(dǎo)學(xué)生，將過濾過程看作是流體的流動過程，那么流體在通過顆粒床層后也存在壓降，引導(dǎo)學(xué)生利用流體流動相關(guān)理論-范寧公式來處理該問題。但是若想利用范寧公式，必須有流體流動的管道，因此，我們把顆粒床層中所有與流體接觸的表明均看作是管道內(nèi)表面的話，通過孔隙率獲得顆粒床層的比表面積和容積獲得顆粒床層的當(dāng)量直徑，以及流速。將其代入范寧公式即可推出流體通過顆粒床層的數(shù)學(xué)模型。盡量拋棄原來完全灌輸?shù)慕逃绞剑谥v解一些知識前，給學(xué)生充分的空間，讓他們開動腦筋，自由發(fā)揮想象力。即便他們不能完美地解決問題，讓他們養(yǎng)成這樣的學(xué)習(xí)習(xí)慣，也會讓學(xué)生受益終生。創(chuàng)新也是新工科教育理念的核心要素之一。在該理念的引領(lǐng)下，在食品工程原理的教學(xué)中，我們可以根據(jù)知識點(diǎn)，設(shè)定特定的情境問題，讓每個同學(xué)都以工程師的身份來解決問題，讓學(xué)生置身于這種角色中，享受這種角色，從而激發(fā)學(xué)生的想象力、創(chuàng)造力。同時也達(dá)到了對知識的應(yīng)用、分析以及綜合。

4.采用新的教學(xué)手段和教學(xué)模式?！妒称饭こ淘怼愤@門課程的教學(xué)中涉及到很多食品加工設(shè)備工作原理，加工原理等非常抽象的場景。學(xué)生理解起來難度很大。傳統(tǒng)的教學(xué)模式和教學(xué)手段下，提高學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握程度已經(jīng)非常不易了。想達(dá)到對知識的“融會貫通、綜合運(yùn)用”就更難了。所以必須要借助一些新的教學(xué)手段和教學(xué)模式。

虛擬仿真技術(shù)主要是基于動畫、仿真、三維仿真、VR等技術(shù)發(fā)展起來的。虛擬仿真技術(shù)可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)或?qū)嵨锓抡婕夹g(shù)創(chuàng)建、重塑或還原一些抽象的場景。這些場景是類似于游戲場景一樣的實(shí)踐教學(xué)場景，形象生動，把實(shí)訓(xùn)和娛樂有機(jī)地結(jié)合起來，有的軟件還采取多人在線進(jìn)行比賽的模式進(jìn)行，特別適合年輕人的興趣愛好。這不僅可以豐富和完善現(xiàn)有教學(xué)手段，消除教學(xué)盲點(diǎn)。還可以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，提高學(xué)習(xí)興趣，提升教學(xué)質(zhì)量。研究表明，主動學(xué)習(xí)的模式能夠有效提高學(xué)生掌握老師所教授知識的程度。主動學(xué)習(xí)模式中的討論方式在教學(xué)兩周后學(xué)生還能掌握所學(xué)知識的50%，而對于實(shí)踐模式和教授他人模式分別可以達(dá)到70%和90%。如果能夠?qū)⑻摂M仿真技術(shù)和自己的教學(xué)有機(jī)地結(jié)合在一起，必將會大大提高教學(xué)效果，消除該課程中的教學(xué)盲點(diǎn)。

但是，目前絕大多數(shù)的虛擬仿真軟件、設(shè)備等都是應(yīng)用于實(shí)訓(xùn)教學(xué)，主要就是為了對現(xiàn)實(shí)教學(xué)中不具備或難以完成的教學(xué)項(xiàng)目進(jìn)行模擬學(xué)習(xí)。將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)的案例還不多見。這主要是由于之前的虛擬仿真技術(shù)，交互性、設(shè)計(jì)性、參與性差，這主要也是因?yàn)槟壳暗奶摂M仿真軟件，都是現(xiàn)成的軟件，這些軟件雖然場景逼真、形象生動，但是大部分軟件沒有做到真正的交互性，大部分都是演示性軟件，這對于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)是不利的。很多軟件也不可以任意改變參數(shù)設(shè)置，不利于開展設(shè)計(jì)性教學(xué)。但是隨著虛擬仿真技術(shù)的快速發(fā)展，新的軟件層出不窮。近年來出現(xiàn)的一些門檻低、開發(fā)效率高、開放性好，易學(xué)、易用的 VR 內(nèi)容開發(fā)平臺為我們在教學(xué)中提升學(xué)生設(shè)計(jì)思維、創(chuàng)新思維提供了可能。該類軟件對于編程零基礎(chǔ)的同學(xué)也可以快速掌握并使用。學(xué)生利用該軟件可以輕松對設(shè)備進(jìn)行仿真，對工藝流程進(jìn)行仿真，也可以進(jìn)行場景再現(xiàn)等。其開放性好就在于設(shè)計(jì)者可以隨時隨地修改仿真產(chǎn)品，無需編譯直接運(yùn)行，這就使得軟件具備了真正的交互性和設(shè)計(jì)性。將這樣的軟件應(yīng)用到學(xué)生的課后作業(yè)中，讓學(xué)生在作業(yè)中設(shè)計(jì)一些設(shè)備或者單元操作流程，這樣不僅加強(qiáng)對課堂知識的消化、吸收，還可以達(dá)到知識的“融會貫通，綜合運(yùn)用”。當(dāng)然學(xué)生仿真的對象可以是現(xiàn)實(shí)的產(chǎn)品，也可以是自己對已有產(chǎn)品的改造，及自己設(shè)想的產(chǎn)品。這種訓(xùn)練對于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、工程思維都是非常有利的。

綜上所述，將明辨性思維訓(xùn)練與《食品工程原理》教學(xué)有機(jī)地融合在一起，利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣，引導(dǎo)他們首先學(xué)會觀察、思考、交流，并有效收集信息，然后分析、歸納、總結(jié)并運(yùn)用、評價信息，最終達(dá)到將信息轉(zhuǎn)化為信念和行動的指南的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐利芹，李明雪.ISEC 項(xiàng)目背景下明辨性思維與學(xué)科教學(xué)之融合研究[J].蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2019（2）：45-48.

[2]吳愛華，楊秋波，郝杰.以“新工科”建設(shè)引領(lǐng)高等教育創(chuàng)新變革[J].高等工程教育研究，2019（1）：1-7.

[3]李冰，韓林山.“新工科”背景下地方高校教學(xué)模式的改革與探索——以華北水利水電大學(xué)機(jī)械類專業(yè)為例[J].教育教學(xué)論壇，2019（19），66.

[4]張金頂.關(guān)于《化工原理》教與學(xué)難點(diǎn)的探討[J].彭城職業(yè)大學(xué)學(xué)報，1999（2）：53-54.

[5]王瑜，董曉慶.提高環(huán)境專業(yè)《化工原理》教學(xué)效果的實(shí)踐總結(jié)[J].廣州化工，2013，41（7）：203-204.

[6]霍雨佳.批判性思維的要素及其關(guān)系[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)），2019（7）：16-23.

[7]劉明洋，袁曉川.融通之道：解讀新媒體環(huán)境下新聞傳播教育的兩大趨勢[J].國際新聞界，2018，40（9）：128-148.

[8]杜琤.新形勢下高校研究生管理工作研究[J].當(dāng)代教育論壇（管理研究），2011（10）：24.