盧守峰,顧海燕
(南京工業(yè)大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院,南京 211816)
工科的特點(diǎn)是應(yīng)用性強(qiáng),工科與工程往往密不可分。解決工程問(wèn)題對(duì)人才的要求是具備團(tuán)隊(duì)能力、創(chuàng)造能力、系統(tǒng)思維、問(wèn)題診斷能力和與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)保持同步的能力。2017 年教育部啟動(dòng)了新工科發(fā)展研究工作,提出創(chuàng)新型、綜合化、全周期工程教育“新理念”。李培根對(duì)新工科提出的面向未來(lái)的工程人才應(yīng)該具備的若干新素養(yǎng)和新的教學(xué)方法進(jìn)行了論述。重點(diǎn)討論了關(guān)聯(lián)力、非正式學(xué)習(xí)、去中心化和想象學(xué)習(xí)四種教學(xué)方法?!靶鹿た啤苯ㄔO(shè)在某些方面與大工程觀一脈相承,都強(qiáng)調(diào)采用工程模式培養(yǎng)人才。美國(guó)的工科教育先后經(jīng)歷“技術(shù)模式”—“科學(xué)模式”—“工程模式”。謝笑珍對(duì)大工程觀的內(nèi)涵和本質(zhì)進(jìn)行了闡述。李培根對(duì)工科教育如何體現(xiàn)大工程觀進(jìn)行了闡述。新工科和大工程觀為培養(yǎng)新時(shí)代的工程人才提出了方向指引。本文探討工科教育中如何引入快樂(lè)教學(xué)方法和教學(xué)手段,從而更好地實(shí)現(xiàn)新工科提出的目標(biāo)。
古人常常將學(xué)習(xí)描述為一件苦差事,大家耳熟能詳?shù)脑?shī)句有“頭懸梁,錐刺股”“三更燈火五更雞,正是男兒讀書(shū)時(shí)”“書(shū)山有徑勤為路,學(xué)海無(wú)涯苦作舟”。這些詩(shī)句一方面展現(xiàn)了學(xué)習(xí)之苦,另一方面也展現(xiàn)了“苦學(xué)”信念。在苦學(xué)理念的束縛下,教學(xué)方法是填鴨式教學(xué),教學(xué)過(guò)程中學(xué)生聽(tīng)得多、動(dòng)手少、思考得少,以及輸入多、輸出少。學(xué)生之間交流少,合作少,學(xué)習(xí)過(guò)程都是自己完成,難免會(huì)成為苦行僧。郝德永對(duì)苦學(xué)信念和苦學(xué)路徑進(jìn)行了深入闡述,探討了“樂(lè)學(xué)”的實(shí)踐路徑:去中心化、非限制性課程體系。熊永紅等提出快樂(lè)教學(xué)可采用針對(duì)性或關(guān)聯(lián)性的啟發(fā)、或名人啟示導(dǎo)入法、旁敲側(cè)擊引導(dǎo)法和引經(jīng)據(jù)典激勵(lì)法等;通過(guò)富有挑戰(zhàn)性的提問(wèn)、有趣討論和辯論等,激發(fā)起學(xué)生的思維火花和創(chuàng)作靈感,激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲,讓一些有趣的問(wèn)題像磁石一樣把學(xué)生的心牢牢吸引住,讓他們自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立思考,在愉快的求知和探索過(guò)程中獲得知識(shí)、提升能力,成為學(xué)習(xí)的主人,讓“學(xué)海無(wú)涯苦作舟”變成“風(fēng)光無(wú)限喜作舟”。
隨著時(shí)代的發(fā)展,教師在講臺(tái)上講、學(xué)生記筆記的模式逐漸過(guò)時(shí),教學(xué)方法逐漸演化為喚醒學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)愿望。正如Alexandra K.Trenfor 所說(shuō):The best teachers are those who show you where to look,but don't tell you what to see(最好的老師是告訴你在哪里看,但不要告訴你要看什么)。教師面臨的最大挑戰(zhàn)是如何吸引學(xué)生的注意力,即使下課很久學(xué)生仍在思考課堂上講的內(nèi)容。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),要把上課看作一種服務(wù),重新定義學(xué)生在課上的體驗(yàn),讓教與學(xué)更有效。快樂(lè)學(xué)習(xí)理念可歸納為以下11 種。
1.利用創(chuàng)新性教具促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)造力??衫糜螒?、可視體驗(yàn)等激活學(xué)生的思維,捕捉其興趣。鼓勵(lì)學(xué)生利用各種想法去探索。
2.引入視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)材料。將可視和可聽(tīng)的資料作為課堂教學(xué)的輔助,將有助于更好地理解概念。
3.將現(xiàn)場(chǎng)視頻帶入課堂。將實(shí)際工程現(xiàn)場(chǎng)的視頻、圖片等資料融入課堂,將豐富課堂教學(xué),讓書(shū)本上的知識(shí)容易理解和學(xué)習(xí)。
4.頭腦風(fēng)暴法。課堂上留有頭腦風(fēng)暴的時(shí)間,會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生很多想法,并能夠讓所有學(xué)生參與進(jìn)來(lái)。
5.現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)。學(xué)生長(zhǎng)期呆在教室內(nèi)會(huì)感到無(wú)聊,帶學(xué)生到室外或與課程內(nèi)容相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)教學(xué),學(xué)生有新鮮感,學(xué)習(xí)得更快。
6.扮演角色。讓學(xué)生扮演某個(gè)角色,在表演中學(xué)習(xí)可以開(kāi)發(fā)學(xué)生的人際交往技巧,也讓學(xué)生理解課堂上的所學(xué)與日常生活緊密相關(guān)。
7.利用故事教學(xué)。當(dāng)知識(shí)以故事的形式講授給學(xué)生時(shí),學(xué)生很難忘記。故事教學(xué)法讓學(xué)生更容易理解復(fù)雜的概念,容易發(fā)揮學(xué)生的想象力。
8.良好的教室環(huán)境。精細(xì)布置的教室環(huán)境能夠激發(fā)學(xué)生的興趣,使學(xué)生處于更好的狀態(tài)并更好地學(xué)習(xí)。
9.教學(xué)中接受新觀點(diǎn)。教師在教學(xué)中要具有開(kāi)放意識(shí),能夠接受各種新的思想、理念和觀點(diǎn),這樣才能夠創(chuàng)新出新的教學(xué)方法。
10.團(tuán)隊(duì)合作。協(xié)作努力的效果是巨大的,會(huì)出現(xiàn)1+1>2 的效果。與同事分享改進(jìn)教學(xué)的方法,提出讓人感興趣的策略和新的教學(xué)方法。
11.引入謎題和游戲。在教學(xué)過(guò)程中引入一定比例的謎題和游戲,會(huì)讓學(xué)生覺(jué)得有趣。使其可以在玩中學(xué),而且能夠鍛煉學(xué)生的創(chuàng)造力和面對(duì)挑戰(zhàn)的能力。
面向未來(lái)的新工科專(zhuān)業(yè)人才不僅需要專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域能力,還需要?jiǎng)?chuàng)新創(chuàng)造、跨學(xué)科交叉融合的能力,除此之外,還需要具備家國(guó)情懷、全球視野。因此需要使教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)環(huán)境和培養(yǎng)體系更為多元化、綜合化。
新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)有了重大改變,傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)不能滿(mǎn)足新工科教育的發(fā)展要求。以交通工程專(zhuān)業(yè)為例,交通可大致概括為人—車(chē)—路—環(huán)境所構(gòu)成的大系統(tǒng)。同樣,從系統(tǒng)的角度來(lái)構(gòu)建適應(yīng)新工科的快樂(lè)教學(xué)體系,根據(jù)目標(biāo)導(dǎo)向,則該體系由四個(gè)模塊構(gòu)成,分別為:教學(xué)目標(biāo)模塊、導(dǎo)師模塊、學(xué)生模塊及教學(xué)環(huán)境模塊(圖1)。教學(xué)目標(biāo)模塊是整個(gè)體系各部分團(tuán)結(jié)協(xié)作來(lái)共同完成的最終目的。導(dǎo)師模塊和學(xué)生模塊是教學(xué)活動(dòng)的參與者和執(zhí)行者,分別代表教、學(xué)雙方。教學(xué)環(huán)境包括教學(xué)手段、教學(xué)資源、課堂氣氛、平臺(tái)支撐和社會(huì)環(huán)境等。
圖1 快樂(lè)教學(xué)體系構(gòu)成
本文根據(jù)以上快樂(lè)學(xué)習(xí)理念,結(jié)合作者的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和體會(huì),從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)環(huán)境、導(dǎo)師制度和學(xué)生學(xué)習(xí)等方面提出以下快樂(lè)教學(xué)方法。
愛(ài)因斯坦曾說(shuō):“興趣是最好的老師”。興趣的養(yǎng)成,并非全是天生,后天的教育影響功不可沒(méi)??贪濉⒁怀刹蛔兊慕淌诜绞浇?jīng)常讓學(xué)生覺(jué)得乏味,導(dǎo)致學(xué)生注意力不集中,學(xué)習(xí)效率差。因此,需要在課堂上設(shè)置靈活、多變的導(dǎo)入方法,促使學(xué)生產(chǎn)生探究的心理,保證學(xué)生在接觸新課程或知識(shí)時(shí),有極大的興趣,積極主動(dòng)地參與到課堂中,而非抵觸、懈怠。導(dǎo)師需要將枯燥、乏味的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成若干個(gè)有趣、引人入勝的問(wèn)題,促使學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中獲得成就感及樂(lè)趣。此外,導(dǎo)師需要精心設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程,可以在課堂上創(chuàng)設(shè)不同情境,鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題,并以專(zhuān)業(yè)的角度分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。因此,導(dǎo)師不僅僅要傳道授業(yè)解惑,還是最好的編劇和導(dǎo)演。例如,在交通規(guī)劃、智能交通系統(tǒng)等課程中講述尋找最優(yōu)路徑的蟻群算法,可以由螞蟻覓食行為的動(dòng)畫(huà)來(lái)表述,從而引出關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題和蟻群算法的基本理念,將枯燥難理解的算法用簡(jiǎn)單生動(dòng)的方式介紹給同學(xué)們,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索的欲望。
現(xiàn)有教學(xué)模式可概括為教師在課堂上傳授知識(shí),學(xué)生接收信息。留有很少的時(shí)間比例讓學(xué)生自己去思考,產(chǎn)生想法。討論可以增加學(xué)生的思考時(shí)間,轉(zhuǎn)變學(xué)生在課堂中的角色,學(xué)生不只是聽(tīng),更重要的是對(duì)課堂上傳授的信息進(jìn)行處理并輸出。單獨(dú)一個(gè)學(xué)生面對(duì)教師在心理上經(jīng)常處于弱勢(shì),因此提出以小組為單位,以小組的形式讓學(xué)生與老師進(jìn)行對(duì)話(huà),減弱學(xué)生害怕自己說(shuō)錯(cuò)、在同學(xué)中丟面子的心理。以小組為單位的優(yōu)點(diǎn)在于將老師與單個(gè)學(xué)生之間的一對(duì)一關(guān)系改變?yōu)橐粚?duì)多關(guān)系,改變學(xué)生在心理上的感受,讓學(xué)生參與到課堂中,多動(dòng)腦、多思考及多輸出,改變學(xué)生只聽(tīng)不講、不討論的不足。
知識(shí)傳授和創(chuàng)造力的培養(yǎng)同等重要。每個(gè)人的人生發(fā)展都有很大的不確定性,教育在某種程度上承擔(dān)的角色是為個(gè)人未來(lái)發(fā)展提供一種掌控能力。畢加索說(shuō)過(guò),每個(gè)孩子都是天生的藝術(shù)家。孩子具有很大的創(chuàng)造力,而在每個(gè)人發(fā)展過(guò)程中,這種創(chuàng)造力是逐漸消退的。我們?cè)诮虒W(xué)中習(xí)慣給學(xué)生講正確的答案,但是在這個(gè)過(guò)程中,學(xué)生不善于動(dòng)腦思考,不想出錯(cuò),導(dǎo)致他們想象力、創(chuàng)造力逐漸喪失。在教學(xué)和教育過(guò)程中,對(duì)學(xué)生應(yīng)具有容錯(cuò)能力,這樣才能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。下面通過(guò)一個(gè)典型的例子說(shuō)明這個(gè)觀點(diǎn)。一個(gè)小女孩尤其喜歡美術(shù)課,某天老師走到小女孩的面前問(wèn)她在畫(huà)什么,小女孩說(shuō)我在畫(huà)上帝,老師說(shuō)沒(méi)人知道上帝長(zhǎng)得什么樣,小女孩回答到:你馬上就知道上帝是什么樣子了。這個(gè)例子告訴我們要為學(xué)生提供施展創(chuàng)造力的機(jī)會(huì),讓他們多輸出。
小組討論式教學(xué)方法恰恰可以提高學(xué)生的創(chuàng)造力。課堂教學(xué)中應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生試錯(cuò)、出錯(cuò),促進(jìn)學(xué)生思考,這樣才能使學(xué)生有更好的創(chuàng)造力。在某種程度上,學(xué)生進(jìn)行一次試錯(cuò)就是進(jìn)行一次創(chuàng)造。
圖2 的案例來(lái)展示小組討論式教學(xué)方法的應(yīng)用。教師首先講授結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)方面的知識(shí),然后將學(xué)生劃分為多個(gè)小組,每組學(xué)生相互協(xié)作,通過(guò)頭腦風(fēng)暴法利用撲克牌設(shè)計(jì)滿(mǎn)足一定需求的塔樓。
圖2 小組同學(xué)協(xié)作設(shè)計(jì)的塔樓
學(xué)習(xí)環(huán)境對(duì)于提高知識(shí)的理解程度和掌握能力有重要作用?,F(xiàn)有教科書(shū)是逐漸抽象的過(guò)程,主要圍繞著知識(shí)點(diǎn),過(guò)于數(shù)理化。課堂教學(xué)與工程實(shí)踐存在一定的脫節(jié)、是對(duì)工程項(xiàng)目的碎片化描述。所以經(jīng)過(guò)課堂教學(xué)之后,學(xué)生往往能夠掌握知識(shí)點(diǎn),但是缺乏實(shí)際能力,有種“盲人摸象”的感覺(jué)。工程本身都帶有綜合性、交叉性,理論模型是其中的一部分,因此課堂教學(xué)的理論模型應(yīng)該放在工程背景中進(jìn)行講述,不應(yīng)只是講零散的知識(shí)點(diǎn),應(yīng)與工程實(shí)際結(jié)合,放在實(shí)際環(huán)境中動(dòng)態(tài)地講授。
以英語(yǔ)學(xué)習(xí)為例,從小學(xué)到大學(xué)階段有16 年的時(shí)間,如果加上碩士、博士階段時(shí)間會(huì)更長(zhǎng),但是大多數(shù)畢業(yè)的博士英語(yǔ)水平仍是瘸腿的,讀和寫(xiě)具有了較好的水平,但是聽(tīng)和說(shuō)是弱項(xiàng)。主要的原因是沒(méi)有學(xué)習(xí)英語(yǔ)的環(huán)境,從而變成了“聾子”英語(yǔ)和“啞巴”英語(yǔ)。由于沒(méi)有英語(yǔ)環(huán)境,多年來(lái)學(xué)習(xí)英語(yǔ)的方法錯(cuò)誤,學(xué)習(xí)順序倒置,在英語(yǔ)教學(xué)中一直是注重學(xué)習(xí)單詞、語(yǔ)法,這是沒(méi)有學(xué)習(xí)英語(yǔ)環(huán)境先決條件導(dǎo)致的。我們單一地學(xué)習(xí)英語(yǔ)單詞,可能會(huì)無(wú)法準(zhǔn)確地理解句子的內(nèi)涵。學(xué)生接收了英語(yǔ)教學(xué),但無(wú)法和外國(guó)人用英語(yǔ)流暢交流。因?yàn)槲覀冊(cè)谥v授和學(xué)習(xí)英語(yǔ)單詞的過(guò)程中,丟掉了音節(jié)、節(jié)奏等語(yǔ)言富有活力的內(nèi)容,要先學(xué)習(xí)音節(jié)、節(jié)奏,讓學(xué)生對(duì)語(yǔ)言的特點(diǎn)和語(yǔ)境有所了解,應(yīng)在語(yǔ)境中教學(xué)。
在工程教學(xué)中同樣存在這樣的問(wèn)題,由于缺乏工程環(huán)境,課堂教學(xué)過(guò)于抽象,導(dǎo)致教師難以描述工程實(shí)際和社會(huì)需求,學(xué)生在課堂上一知半解,處于“盲人摸象”的狀態(tài),不能夠掌握理論、技術(shù)適用于哪些工程實(shí)際條件,當(dāng)工程實(shí)際發(fā)生變化時(shí)如何去改進(jìn)已有的理論和技術(shù)。所以畢業(yè)之后人才培養(yǎng)與社會(huì)需求出現(xiàn)錯(cuò)位現(xiàn)象,不能夠有效地對(duì)接。利用信息化手段,可以讓學(xué)生提前了解工程實(shí)際的圖片、圖紙和視頻錄像,在課堂上直接結(jié)合工程實(shí)際的資料組織教學(xué)內(nèi)容,這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)工程背景下的教學(xué),培養(yǎng)的學(xué)生才能夠具備工程師的素質(zhì)。關(guān)于環(huán)境,另一個(gè)重要的作用是應(yīng)用知識(shí)。應(yīng)用知識(shí)的過(guò)程是對(duì)知識(shí)進(jìn)行處理,是輸出的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中,能夠?qū)⒅R(shí)轉(zhuǎn)換為能力。若知識(shí)學(xué)習(xí)之后不去使用,理解和掌握能力就不深入,因此使用知識(shí)也是掌握知識(shí)的一個(gè)有效途徑。
高新技術(shù)對(duì)于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)樂(lè)趣和激發(fā)學(xué)生的動(dòng)手能力具有重要作用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)得到較大突破,逐漸被應(yīng)用于高等教育教學(xué)中。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是在真實(shí)世界上增加計(jì)算機(jī)模擬圖像,而且可以進(jìn)行一定的操作,讓人有身臨其境的感覺(jué)。微軟公司開(kāi)發(fā)的Holelens 設(shè)備為實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)提供了可能,而且通過(guò)云技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備的互聯(lián)互通,最大化設(shè)備的共享。圖3 是利用微軟公司的Holelens 設(shè)備進(jìn)行增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的教學(xué)。
圖3 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的教學(xué)案例
學(xué)生作為新時(shí)代的青年,喜歡新技術(shù)帶來(lái)的新體驗(yàn)。在追求新技術(shù)方面有著十足的樂(lè)趣和動(dòng)力,比如社交軟件(微信、推特)、游戲軟件、虛擬現(xiàn)實(shí)和機(jī)器人等。將學(xué)習(xí)內(nèi)容開(kāi)發(fā)成軟件已成為當(dāng)前一個(gè)探索方向,游戲化技術(shù)已成為激發(fā)學(xué)生潛能的有用技術(shù)。目前成功的做法是鼓勵(lì)學(xué)生利用游戲軟件創(chuàng)建在線問(wèn)卷,然后讓其他同學(xué)在線考試,看誰(shuí)能取得較高的分?jǐn)?shù)。通過(guò)這種方式既相互競(jìng)爭(zhēng),又有很大樂(lè)趣。
社交軟件當(dāng)前使用率非常廣,新時(shí)代的大學(xué)生都處于社交網(wǎng)絡(luò)中,將社交網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于課堂教學(xué)已成為一個(gè)探索方向。例如巴西語(yǔ)言學(xué)院開(kāi)發(fā)的“紅氣球(Red Ballon)”項(xiàng)目,鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)推特社交軟件上喜愛(ài)的藝術(shù)家進(jìn)行評(píng)論,軟件可以對(duì)語(yǔ)法錯(cuò)誤進(jìn)行修改,從而提高學(xué)生的英語(yǔ)水平。
此外,有很多免費(fèi)在線學(xué)習(xí)工具可用于鼓勵(lì)學(xué)生參與課堂教學(xué)。老師可以利用這些工具創(chuàng)建流程圖、問(wèn)卷等提高學(xué)生參與度。
校內(nèi)導(dǎo)師具有過(guò)硬的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí),企業(yè)導(dǎo)師具備深厚的實(shí)操、項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。因此,校內(nèi)導(dǎo)師以教授基礎(chǔ)理論知識(shí)和模擬操作為主,企業(yè)導(dǎo)師負(fù)責(zé)的單項(xiàng)技能和綜合能力訓(xùn)練。
校內(nèi)導(dǎo)師和企業(yè)導(dǎo)師之間均不是純粹的單向教授,而是需要不斷反饋,互相促進(jìn),取長(zhǎng)補(bǔ)短。企業(yè)導(dǎo)師可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行知識(shí)延伸和補(bǔ)充,可以讓學(xué)生在接觸生產(chǎn)實(shí)際的同時(shí)鞏固理論知識(shí),加深理解,正所謂讀萬(wàn)卷書(shū),行萬(wàn)里路。學(xué)校導(dǎo)師可以對(duì)技能操作中的重難點(diǎn)進(jìn)行講解補(bǔ)充,使學(xué)生能夠知其然并知其所以然,既了解現(xiàn)象也了解本質(zhì)。另外,當(dāng)企業(yè)導(dǎo)師無(wú)法到學(xué)校進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)時(shí),可以通過(guò)線上教學(xué)手段對(duì)實(shí)訓(xùn)操作進(jìn)行講解和過(guò)程控制。構(gòu)建線上資源庫(kù),利用線上、線下混合教學(xué),充分發(fā)揮校企雙導(dǎo)師制優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)資源互補(bǔ),提升教學(xué)效果。
新工科的推進(jìn)需要新的教學(xué)方法。本文首先討論了“苦學(xué)”和“樂(lè)學(xué)”理念的區(qū)別,總結(jié)了11 種快樂(lè)學(xué)習(xí)理念。在此基礎(chǔ)上,提出了五種適合新工科的快樂(lè)教學(xué)方法。這五種教學(xué)方法或教學(xué)手段能夠提高學(xué)生的自信和相互協(xié)作,能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力,能夠提高學(xué)生的參與度,讓他們多思考、多動(dòng)手和多輸出,在參與的過(guò)程中學(xué)習(xí)并得到快樂(lè)。