李 峰，陸新曉，朱紅青，譚 波

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）應(yīng)急管理與安全工程學(xué)院，北京 100083）

0 引 言

現(xiàn)階段，以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)、新模式為特點(diǎn)的新經(jīng)濟(jì)引發(fā)了高校人才觀、思維方法、教學(xué)模式的改革，如何培養(yǎng)當(dāng)今和未來(lái)社會(huì)所需要的，具有高階思維的人才成為了高等教育亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題，學(xué)生高階思維的培養(yǎng)是現(xiàn)代教育亟待的關(guān)鍵任務(wù)，是國(guó)家教育改革的不懈努力與追求［1-3］。高階思維源自于布魯姆等的認(rèn)知目標(biāo)分類學(xué)，2001 年安德森等對(duì)此進(jìn)行了修訂，將教育目標(biāo)分為記憶、理解、應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造［4-5］，其中所提到的“分析、綜合應(yīng)用、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造”屬于高階思維，體現(xiàn)了學(xué)習(xí)者對(duì)問(wèn)題的求解能力、決策能力、批判性思維和創(chuàng)造性思維能力等方面［6］。

流體力學(xué)課程是眾多工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程，主要研究流體（液體與氣體）平衡和運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，包含如下內(nèi)容；①流體本身的靜止?fàn)顟B(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；②流體和固體界壁間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互作用和流動(dòng)規(guī)律。此門課程的學(xué)習(xí)需要具備較堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，先修課程包括高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、理論力學(xué)等；與先修課程相比，流體力學(xué)更加注重對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、理論聯(lián)系實(shí)際能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力等與之相關(guān)的高階思維能力的培養(yǎng)；實(shí)驗(yàn)課程的高效教學(xué)是引導(dǎo)學(xué)生將專業(yè)理論知識(shí)與工程實(shí)踐緊密結(jié)合的有效途徑［9］。本文針對(duì)發(fā)展“大學(xué)生高階思維”培養(yǎng)的問(wèn)題，設(shè)計(jì)流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程項(xiàng)目式教學(xué)模式，探討當(dāng)今大學(xué)生高階思維的培養(yǎng)方式與途徑。

1 流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容

流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如圖1 所示，主要包括：①伯努利實(shí)驗(yàn)；②雷諾實(shí)驗(yàn)；③管路串、并聯(lián)實(shí)驗(yàn)；④沿程與局部阻力實(shí)驗(yàn)；⑤泵的性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)課程的核心內(nèi)容即是伯努利方程的驗(yàn)證與應(yīng)用，②～⑤的實(shí)驗(yàn)均有應(yīng)用伯努利方程計(jì)算的內(nèi)容，也是整個(gè)流體力學(xué)課程的核心。

圖1 流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的主要內(nèi)容

（1）伯努利實(shí)驗(yàn)。伯努利實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容：①觀察不可壓縮流體在導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，位能、動(dòng)能、壓能等各種形式機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化現(xiàn)象；②驗(yàn)證機(jī)械能衡算方程（伯努利方程）；③通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試壓頭、流量和流速等水力學(xué)參數(shù)，理解當(dāng)流體在導(dǎo)管內(nèi)作定常流動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)管的各截面之間的各種形式機(jī)械能的變化規(guī)律。加深對(duì)流體流動(dòng)過(guò)程基本原理的理解，驗(yàn)證流體總流的能量方程。

（2）雷諾實(shí)驗(yàn)。液體在運(yùn)動(dòng)時(shí)，存在著兩種根本不同的流動(dòng)狀態(tài)，即層流與紊流。雷諾實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下：①觀測(cè)液體流動(dòng)時(shí)的層流和紊流現(xiàn)象，區(qū)分兩種不同流態(tài)的特征，加深對(duì)雷諾數(shù)的理解；②測(cè)定顏色水在管中的不同狀態(tài)下的雷諾數(shù)及沿程水頭損失，驗(yàn)證不同流態(tài)下沿程與水頭損失規(guī)律；③了解無(wú)量綱參數(shù)的實(shí)驗(yàn)方法。

（3）管路串／并聯(lián)實(shí)驗(yàn)。管路串／并聯(lián)實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容是驗(yàn)證串聯(lián)、并聯(lián)管路的流量分配與能量（水頭）損失規(guī)律，加強(qiáng)學(xué)生相關(guān)理論（伯努利方程、能量損失計(jì)算等）聯(lián)系實(shí)際（簡(jiǎn)單與復(fù)雜管路的水頭損失與流量計(jì)算）的能力。

（4）沿程與局部阻力實(shí)驗(yàn)。沿程與局部阻力實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容：①測(cè)試流體在等直管道中流動(dòng)與流經(jīng)閥門時(shí)的能量損失；②測(cè)定直管流動(dòng)的沿程阻力系數(shù)與流經(jīng)閥門時(shí)的局部阻力系數(shù)。加深對(duì)量綱分析法、阻力損失的影響因素（流體屬性、管路尺寸、流速等）與總阻力的理解。

（5）泵的性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)。泵的性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容：①測(cè)定離心泵在恒定轉(zhuǎn)速下的性能；②繪制出該泵在恒定轉(zhuǎn)速下的揚(yáng)程-流量（H－Q）曲線；③繪制軸功率-流量（N－Q）曲線和泵效率-流量（η－Q）曲線。加深理解水泵工作時(shí)，揚(yáng)程、軸功率、效率和流量之間的內(nèi)在聯(lián)系。

由于江北新區(qū)的成立，經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度快，城鎮(zhèn)化進(jìn)程迅速，部分監(jiān)測(cè)地塊雖然設(shè)置在較偏僻地區(qū)，但依然受到了被征用的威脅。目前，浦口區(qū)已有1個(gè)省級(jí)點(diǎn)，3個(gè)市級(jí)點(diǎn)因土地征用而被迫遷址，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)性造成了一定的影響。

2 項(xiàng)目式教學(xué)模式設(shè)計(jì)

在項(xiàng)目式教學(xué)中，①教師根據(jù)國(guó)家戰(zhàn)略，行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，針對(duì)前沿?zé)狳c(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題，調(diào)研學(xué)生感興趣的課程項(xiàng)目，確定項(xiàng)目名稱；②根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施流程，明確項(xiàng)目期限，細(xì)化各階段的要求（包括階段性和總結(jié)性評(píng)估要求），提供項(xiàng)目管理的基本輔導(dǎo)；③根據(jù)實(shí)驗(yàn)室軟件與硬件配備狀態(tài)，列出可提供的軟、硬件及數(shù)據(jù)支持，可適當(dāng)提升項(xiàng)目分?jǐn)?shù)占比，優(yōu)化課程考核結(jié)構(gòu)構(gòu)成；④教師在整個(gè)過(guò)程中應(yīng)密切關(guān)注學(xué)生的研究活動(dòng)，及時(shí)指導(dǎo)，糾正嚴(yán)重問(wèn)題，提供必要的工具與支持；但必須以學(xué)生為主體，不可過(guò)度干預(yù)，教師-學(xué)生雙方加強(qiáng)交流，及時(shí)糾偏，在時(shí)間與資源基礎(chǔ)上形成最優(yōu)的解決方案，實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的及時(shí)引導(dǎo)與優(yōu)化，同時(shí)加強(qiáng)線上／線下監(jiān)督；⑤項(xiàng)目研究任務(wù)完成后，教師組織項(xiàng)目匯報(bào)與評(píng)價(jià)，統(tǒng)計(jì)分析整個(gè)過(guò)程中的學(xué)生表現(xiàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)學(xué)生項(xiàng)目研究成果從學(xué)術(shù)角度給予專業(yè)評(píng)價(jià)，并結(jié)合行業(yè)發(fā)展方向與趨勢(shì)，對(duì)學(xué)生給予未來(lái)研究?jī)?nèi)容與建議的引導(dǎo)。流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的項(xiàng)目式教學(xué)模式框架設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 項(xiàng)目式教學(xué)模式實(shí)施框架

具體實(shí)施流程如下：

（1）項(xiàng)目設(shè)置。根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程體系內(nèi)容，調(diào)研了學(xué)生感興趣的課程項(xiàng)目（消防工程專業(yè)28 人，安全工程專業(yè)33 人），主要分布在礦山（16.4%）、建筑（36.1%）、機(jī)械（18.0%）、交通（5.0%）、航空（5.0%）、日常生活（6.5%）、其他（13.0%）等相關(guān)行業(yè)，調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表2。調(diào)研結(jié)果顯示學(xué)生的興趣廣泛，發(fā)散思維能力較強(qiáng)，例如有學(xué)生提出應(yīng)用流體力學(xué)原理，根據(jù)人體輪廓優(yōu)化設(shè)計(jì)阻力較小的泳衣；也有學(xué)生提出汽車外形輪廓的優(yōu)化設(shè)計(jì)、噴泉出水安全性設(shè)計(jì)、呼吸與閉氣對(duì)顱內(nèi)壓力的影響等等。在項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師應(yīng)考慮應(yīng)用合適的教學(xué)方式進(jìn)一步去培養(yǎng)類似的思維能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

表2 實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)項(xiàng)目調(diào)研結(jié)果

為滿足絕大部分學(xué)生的需求，并考慮學(xué)生分組、項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容與實(shí)驗(yàn)課程的相關(guān)性、項(xiàng)目資源、專業(yè)特點(diǎn)等方面的因素［10］，確定以下8 個(gè)課程項(xiàng)目供學(xué)生選擇：①礦山通風(fēng)與瓦斯流動(dòng)；②高層建筑火災(zāi)煙流的流動(dòng)；③復(fù)雜管路設(shè)計(jì)與優(yōu)化（如噴淋系統(tǒng)、消火栓系統(tǒng)等）；④流體力學(xué)在人員密集場(chǎng)所疏散中的應(yīng)用；⑤外形與輪廓的優(yōu)化設(shè)計(jì)（汽車、泳衣、飛機(jī)等）；⑥水錘效應(yīng)的防治；⑦基于相似原理水壩外形設(shè)計(jì)與優(yōu)化；⑧高速列車隧道出口音爆的防治。上述8 個(gè)項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容可全方位覆蓋實(shí)驗(yàn)課程的主要內(nèi)容與行業(yè)發(fā)展的重難點(diǎn)問(wèn)題，項(xiàng)目的實(shí)施可引導(dǎo)學(xué)生扎實(shí)掌握課程相關(guān)理論及其實(shí)際應(yīng)用。同時(shí)，教師可借此引導(dǎo)學(xué)生與國(guó)家發(fā)展同向共進(jìn)，促使學(xué)生將所學(xué)理論與現(xiàn)實(shí)需求緊密結(jié)合，以激勵(lì)學(xué)生自覺(jué)把個(gè)人的理想追求融入國(guó)家和民族的事業(yè)中。

（2）項(xiàng)目研究方案設(shè)計(jì)。①由學(xué)生自行選擇項(xiàng)目小組成員、組建研究團(tuán)隊(duì)；②根據(jù)所列項(xiàng)目與團(tuán)隊(duì)成員的興趣點(diǎn)，自主選題；③開(kāi)展資料收集與實(shí)踐調(diào)研活動(dòng)，確定項(xiàng)目研究目標(biāo)及研究深度；④針對(duì)項(xiàng)目的科學(xué)難題與技術(shù)難點(diǎn)，確定項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容；⑤明確技術(shù)思路，制定研究方案（包括方法模型、硬／軟件、數(shù)據(jù)資源、邏輯結(jié)構(gòu)等），初步確定難點(diǎn)問(wèn)題的解決途徑。此過(guò)程主要涉及教師-學(xué)生、學(xué)生-學(xué)生的相互溝通與合作，以及對(duì)項(xiàng)目相關(guān)內(nèi)容的確定與決策，對(duì)提升學(xué)生溝通、合作、決策的能力具有推動(dòng)作用。

（3）制定項(xiàng)目研究實(shí)施計(jì)劃。①學(xué)生須細(xì)化項(xiàng)目研究方案，制定項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃，主要涉及到人員分工、時(shí)間安排、階段展示、項(xiàng)目預(yù)算等；②研究?jī)?nèi)容的解決途徑普遍會(huì)涉及大量的跨學(xué)科理論、技術(shù)與方法，項(xiàng)目組成員需根據(jù)計(jì)劃合理分配每個(gè)成員承擔(dān)的任務(wù)、鍛煉分工協(xié)同合作的能力，學(xué)會(huì)團(tuán)結(jié)以共同攻克研究難點(diǎn)；③根據(jù)時(shí)間安排計(jì)劃把控項(xiàng)目研究進(jìn)度，及時(shí)進(jìn)行階段性總結(jié)；④匯總項(xiàng)目的研究成果，撰寫研究報(bào)告。此過(guò)程主要涉及項(xiàng)目的任務(wù)分配、分工協(xié)同合作、攻克難點(diǎn)問(wèn)題、方案優(yōu)化、項(xiàng)目研究進(jìn)展控制以及匯總成果等，可有效提升學(xué)生的溝通、合作、創(chuàng)新、決策的能力。

（4）項(xiàng)目研究成果匯報(bào)與評(píng)價(jià)。學(xué)生需根據(jù)研究報(bào)告以答辯形式匯報(bào)研究成果（15 min 左右）；對(duì)研究過(guò)程中遇到的難點(diǎn)問(wèn)題及其分析、解決過(guò)程進(jìn)行總結(jié)，反思評(píng)估，交流分享。此過(guò)程主要涉及項(xiàng)目研究成果的匯報(bào)交流，得失總結(jié)以及自評(píng)互評(píng)，以達(dá)到提升學(xué)生的高效溝通（展示）、合作、批判等方面的能力的目的。

（5）項(xiàng)目式教學(xué)模式的持續(xù)改進(jìn)。在項(xiàng)目式教學(xué)模式實(shí)施完成后，教師與學(xué)生雙方均應(yīng)及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，并對(duì)項(xiàng)目式教學(xué)模式與教學(xué)內(nèi)容的進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)優(yōu)化：①教師作為課程的總負(fù)責(zé)人，學(xué)生作為項(xiàng)目具體實(shí)施成員，雙方均須基于項(xiàng)目研究過(guò)程再現(xiàn)的方式，需及時(shí)總結(jié)項(xiàng)目中各個(gè)環(huán)節(jié)的問(wèn)題、經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，優(yōu)化項(xiàng)目式教學(xué)模式與教學(xué)內(nèi)容；②教師與學(xué)生均應(yīng)從項(xiàng)目教學(xué)活動(dòng)中總結(jié)學(xué)術(shù)啟發(fā)、得失與能力提升，分析項(xiàng)目研究中的各種類型問(wèn)題，解決途徑，交流探討，以優(yōu)化項(xiàng)目式教學(xué)模式對(duì)高階思維能力培養(yǎng)途徑，提升學(xué)生創(chuàng)新思維意識(shí)及其能力；積極探索項(xiàng)目活動(dòng)對(duì)行業(yè)研發(fā)的助力，為下一次項(xiàng)目式教學(xué)奠定基礎(chǔ)。

3 項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式設(shè)計(jì)

基于以往的教學(xué)總結(jié)與經(jīng)驗(yàn)可知：在實(shí)際的流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)活動(dòng)中存在的主要問(wèn)題有：①學(xué)習(xí)積極性／興趣；②疑難知識(shí)的學(xué)習(xí)；③個(gè)性化教與學(xué)；④知識(shí)的系統(tǒng)梳理及效果評(píng)價(jià)等方面［11-13］。采用項(xiàng)目式教學(xué)可在導(dǎo)學(xué)方式、知識(shí)導(dǎo)圖、教學(xué)途徑、數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分析等方面高效地解決上述問(wèn)題；通過(guò)建設(shè)資源庫(kù)、提供教學(xué)工具、打造名師課堂／云課、微信公眾號(hào)推文、課后／線上答疑等技術(shù)支撐，可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生高階思維的培養(yǎng)，如圖2 所示。

圖2 項(xiàng)目式教學(xué)＋高階思維培養(yǎng)教學(xué)模式構(gòu)建

流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)前期需及時(shí)梳理教學(xué)可能存在的問(wèn)題，并在課前做好課程邏輯設(shè)計(jì)，通過(guò)學(xué)習(xí)邏輯設(shè)計(jì)給出能夠真正激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和興趣，驅(qū)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)與研究的全過(guò)程的分類分層次的學(xué)習(xí)任務(wù)［14］，確定切實(shí)可行的教與學(xué)路徑，由此提出課前、課中與課后項(xiàng)目式教學(xué)的設(shè)計(jì)模式，如圖3 所示。

圖3 流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式設(shè)計(jì)

（1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)前準(zhǔn)備。按照項(xiàng)目式教學(xué)模式與高階思維培養(yǎng)的實(shí)際需要，基于存在的教學(xué)問(wèn)題課前進(jìn)行教學(xué)邏輯設(shè)計(jì)，確定教學(xué)任務(wù)、設(shè)計(jì)教學(xué)路徑；繪制課堂教學(xué)圖譜，梳理知識(shí)結(jié)構(gòu)、重難點(diǎn)與關(guān)鍵問(wèn)題；確定融合項(xiàng)目研究、案例與問(wèn)題分析的導(dǎo)學(xué)模式。

（2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)?；诮虒W(xué)資源（教學(xué)套件、資源數(shù)據(jù)庫(kù)、路網(wǎng)資源、虛擬仿真動(dòng)畫等），結(jié)合課前制定的項(xiàng)目式教學(xué)過(guò)程的導(dǎo)學(xué)模式，引入融合問(wèn)題探討、案例分析與項(xiàng)目的關(guān)鍵點(diǎn)，引導(dǎo)教學(xué)內(nèi)容向項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容跨越。以伯努利實(shí)驗(yàn)為例，教學(xué)過(guò)程見(jiàn)表3。

表3 伯努利實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程示例

（3）實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)價(jià)。采集教與學(xué)過(guò)程和結(jié)果數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)分析學(xué)生學(xué)習(xí)情況和教師教學(xué)情況，如：導(dǎo)學(xué)效果、學(xué)生參與度、學(xué)生興趣點(diǎn)等，及時(shí)反饋教學(xué)效果（項(xiàng)目關(guān)鍵問(wèn)題的解決、高階思維培養(yǎng)等），形成教與學(xué)分析報(bào)告，及時(shí)調(diào)控教與學(xué)活動(dòng)，支持教師智慧教和學(xué)生個(gè)性學(xué)與教學(xué)模式的持續(xù)改進(jìn)。

以高層建筑噴淋系統(tǒng)的復(fù)雜管路設(shè)計(jì)與優(yōu)化為例，涉及伯努利實(shí)驗(yàn)、管路串／并聯(lián)實(shí)驗(yàn)、沿程與局部阻力實(shí)驗(yàn)、泵的性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)中的主要內(nèi)容，是流體力學(xué)相關(guān)知識(shí)與原理的重要實(shí)踐。以此設(shè)計(jì)項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)模式具有典型性與代表性，見(jiàn)表4。主要包括三大部分：

表4 高層建筑噴淋系統(tǒng)的復(fù)雜管路設(shè)計(jì)與優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案設(shè)計(jì)

（1）教學(xué)前準(zhǔn)備。基于項(xiàng)目式教學(xué)模式與高階思維培養(yǎng)的要求，收集高層建筑的設(shè)計(jì)圖紙，了解建筑工程的基本概況，掌握建筑中各個(gè)區(qū)域的功能；收集相關(guān)國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范、消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范、消防專用水泵選型及安裝等），掌握設(shè)計(jì)要領(lǐng)。應(yīng)用實(shí)際案例引出項(xiàng)目研究對(duì)早期建筑火災(zāi)控制的重要作用，探討其前沿技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)，教學(xué)引導(dǎo)設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 項(xiàng)目式教學(xué)引導(dǎo)示意圖

（2）項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)施。課中教學(xué)內(nèi)容主要包括6個(gè)部分：管網(wǎng)布置、流量與水壓、沿程阻力、局部阻力、高位水箱、泵的選型。首先對(duì)教學(xué)內(nèi)容分解、制定應(yīng)用相應(yīng)教學(xué)方法與手段切入各個(gè)新教學(xué)內(nèi)容的節(jié)點(diǎn)；再結(jié)合教學(xué)資源（事故虛擬仿真視頻、事故統(tǒng)計(jì)分析資料、事故案例、項(xiàng)目資源、熱點(diǎn)問(wèn)題等），基于國(guó)家政策制定背景、趨勢(shì)分析、問(wèn)題探討、案例分析、知識(shí)點(diǎn)邏輯梳理、項(xiàng)目關(guān)鍵點(diǎn)引入教學(xué)內(nèi)容。

（3）項(xiàng)目式教學(xué)效果評(píng)價(jià)。采集課前、課中、課后學(xué)生學(xué)習(xí)與項(xiàng)目研究的行為數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)分析每一個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)情況和教師教學(xué)情況［14-15］；基于各研究團(tuán)隊(duì)，在項(xiàng)目前期準(zhǔn)備、技術(shù)方案制定、問(wèn)題解決途徑、結(jié)論的科學(xué)性、成果的實(shí)用性方面給予合理評(píng)估；結(jié)合團(tuán)隊(duì)的自身評(píng)價(jià)與其他團(tuán)隊(duì)的相互評(píng)價(jià)，分析問(wèn)題分析與求解、知識(shí)綜合應(yīng)用與決策、結(jié)果評(píng)價(jià)與趨勢(shì)預(yù)測(cè)以及創(chuàng)新等高階思維的培養(yǎng)效果；并基于學(xué)習(xí)能力、實(shí)操能力、理論知識(shí)掌握能力、獨(dú)立思考能力、獨(dú)立解決問(wèn)題能力的形成，客觀評(píng)估項(xiàng)目式教學(xué)效果。

4 項(xiàng)目式教學(xué)效果評(píng)估

4.1 建立教學(xué)效果評(píng)估模型

基于學(xué)校教學(xué)信息平臺(tái)來(lái)完成教與學(xué)數(shù)據(jù)采集，如圖5 所示，主要由三部分基礎(chǔ)特征數(shù)據(jù)組成：①教學(xué)前特征：課前討論次數(shù)、課前任務(wù)完成情況；課前訪問(wèn)學(xué)習(xí)網(wǎng)站次數(shù)、提出課前疑難問(wèn)題數(shù)量、課前疑難問(wèn)題解決數(shù)量等。②課中特征：課堂探討參與度、課堂疑難問(wèn)題分析參與度等。③課后特征：課后任務(wù)完成情況、課后討論次數(shù)、課后疑難問(wèn)題提出數(shù)量、課后疑難問(wèn)題解決數(shù)量等。

圖5 “高階思維-個(gè)人能力”教學(xué)效果評(píng)估模型

在教學(xué)過(guò)程中，教學(xué)管理服務(wù)器通過(guò)路由器端口對(duì)學(xué)生訪問(wèn)VPN網(wǎng)絡(luò)的權(quán)限進(jìn)行控制；教學(xué)管理服務(wù)器向?qū)W生的計(jì)算機(jī)開(kāi)放訪問(wèn)授權(quán)，學(xué)生可遠(yuǎn)程訪問(wèn)教學(xué)資源服務(wù)器，調(diào)用物理引擎；教學(xué)管理服務(wù)器實(shí)時(shí)記錄學(xué)生課前-課中-課后整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程的相關(guān)信息，并階段性分析教學(xué)效果信息，授課教師可實(shí)時(shí)掌握每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程的“隨評(píng)隨看”。項(xiàng)目式教學(xué)過(guò)程中以1 個(gè)實(shí)驗(yàn)為一個(gè)階段，基于每組學(xué)生對(duì)項(xiàng)目研究中的問(wèn)題分析與求解、知識(shí)綜合應(yīng)用與決策、結(jié)果評(píng)價(jià)與趨勢(shì)預(yù)測(cè)以及創(chuàng)新思維形成的過(guò)程分析，以學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)操能力、理論知識(shí)掌握能力、獨(dú)立思考能力、獨(dú)立解決問(wèn)題能力5 個(gè)核心能力維度建立“高階思維-能力”評(píng)估模型，以量化評(píng)價(jià)教學(xué)效果、準(zhǔn)確掌握學(xué)生個(gè)體和班級(jí)整體的學(xué)習(xí)情況，從而及時(shí)調(diào)整教學(xué)安排［16-17］。如果某次課程中學(xué)生的整體學(xué)習(xí)效果較好，就可安排以學(xué)生為中心的小組研討活動(dòng)、以項(xiàng)目問(wèn)題為導(dǎo)向的“學(xué)生自學(xué)＋討論匯報(bào)”活動(dòng)等。對(duì)于難度較高、評(píng)價(jià)結(jié)果較低的內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)，可安排分步操作講授為主的授課內(nèi)容；對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，可動(dòng)態(tài)地監(jiān)測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生及時(shí)掌握自己的學(xué)習(xí)情況及效果，促使學(xué)生動(dòng)態(tài)調(diào)整學(xué)習(xí)方案，實(shí)現(xiàn)教學(xué)方案同步更新與持續(xù)優(yōu)化。

4.2 項(xiàng)目式教學(xué)滿意度調(diào)查

流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的項(xiàng)目式教學(xué)模式經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)年的摸索與實(shí)施，得到了學(xué)院與同學(xué)們的大力支持，在兩個(gè)班級(jí)得到了全程實(shí)施；眾多學(xué)生普遍反饋?lái)?xiàng)目研究的實(shí)踐過(guò)程中，在課程內(nèi)容重要知識(shí)點(diǎn)與難點(diǎn)的理解、掌握和應(yīng)用，問(wèn)題的分析和求解，團(tuán)隊(duì)溝通交流，演繹推導(dǎo)與決策，總結(jié)與概括等方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，體驗(yàn)到了項(xiàng)目研究過(guò)程中創(chuàng)新的艱辛與樂(lè)趣，滿意度調(diào)查結(jié)果如圖6 所示（選擇1～3 項(xiàng)／人），但值得注意的是選擇演繹推導(dǎo)與決策能力、總結(jié)與概括能力僅占比29.4%與38.8%，后期的教學(xué)中需針對(duì)性此兩項(xiàng)能力對(duì)教學(xué)內(nèi)容與方式進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化。98.6%的學(xué)生在教學(xué)信息平臺(tái)的教學(xué)效果反饋模塊中給了滿分，值得驚喜的是期末考試平均成績(jī)較往年也提升了20.3%；也充分說(shuō)明項(xiàng)目式教學(xué)模式是符合當(dāng)代大學(xué)生的學(xué)習(xí)需求及其個(gè)人能力發(fā)展需要的。

圖6 實(shí)驗(yàn)課程項(xiàng)目式教學(xué)滿意度調(diào)查統(tǒng)計(jì)

4.3 高階思維培養(yǎng)與個(gè)人能力形成

通過(guò)項(xiàng)目式教學(xué)模式的實(shí)施，在分析國(guó)家、行業(yè)政策、發(fā)展趨勢(shì)與項(xiàng)目現(xiàn)存的問(wèn)題基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生對(duì)關(guān)鍵問(wèn)題分析與求解的思維；在項(xiàng)目技術(shù)思路、技術(shù)方案制定、問(wèn)題解決途徑、數(shù)據(jù)處理等基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)綜合應(yīng)用與決策思維；在項(xiàng)目結(jié)論分析與成果匯報(bào)，分析項(xiàng)目結(jié)論的科學(xué)性以及成果的實(shí)用價(jià)值，得出研究發(fā)展趨勢(shì)，以培養(yǎng)學(xué)生的結(jié)果評(píng)價(jià)與趨勢(shì)預(yù)測(cè)思維；在項(xiàng)目成果基礎(chǔ)上，結(jié)合研究發(fā)展趨勢(shì)，分析將來(lái)研究存在的問(wèn)題，提出關(guān)鍵問(wèn)題解決途徑，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。同時(shí)，項(xiàng)目研究過(guò)程中的研究團(tuán)中成員溝通、團(tuán)隊(duì)與團(tuán)隊(duì)的溝通、團(tuán)隊(duì)與教師的溝通，培養(yǎng)學(xué)生高效信息溝通的思維，最終形成并提升學(xué)生的學(xué)習(xí)、實(shí)操、理論知識(shí)掌握、獨(dú)立思考、獨(dú)立解決問(wèn)題等方面的個(gè)人能力，如圖7 所示（選擇1～3 項(xiàng)／人），可知：選擇獨(dú)立思考能力與獨(dú)立解決問(wèn)題的能力占比40.7%與32.3%，后期教學(xué)中需針對(duì)此兩項(xiàng)高階思維能力的培養(yǎng)制定針對(duì)性的方案。

圖7 實(shí)驗(yàn)課程項(xiàng)目式教學(xué)高階思維能力形成調(diào)查結(jié)果

5 結(jié) 語(yǔ)

學(xué)生的問(wèn)題分析與求解、知識(shí)綜合應(yīng)用與決策、結(jié)果評(píng)價(jià)與趨勢(shì)預(yù)測(cè)以及創(chuàng)新等高階思維的培養(yǎng)是提升學(xué)生自身個(gè)人能力的有效途徑；項(xiàng)目式教學(xué)模式的設(shè)計(jì)以項(xiàng)目研究為基礎(chǔ)，遵循問(wèn)題導(dǎo)向性、交叉融合性、前瞻研究與動(dòng)態(tài)建設(shè)的原則，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主探索與協(xié)同合作，是一種創(chuàng)新的、開(kāi)放式、教學(xué)相長(zhǎng)的教學(xué)任務(wù)，是培養(yǎng)學(xué)生溝通、合作、創(chuàng)新、批判、決策等高階思維的最佳教學(xué)模式。實(shí)施結(jié)果表明：學(xué)生在重要知識(shí)點(diǎn)與難點(diǎn)的理解、掌握和應(yīng)用，問(wèn)題的分析和求解，團(tuán)隊(duì)溝通交流，演繹推導(dǎo)與決策，總結(jié)與概括等方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步；學(xué)生的學(xué)習(xí)、實(shí)操、理論知識(shí)掌握、獨(dú)立思考、獨(dú)立解決問(wèn)題等方面的高階思維逐步得到培養(yǎng)與形成，充分說(shuō)明項(xiàng)目式教學(xué)模式是符合當(dāng)代大學(xué)生的學(xué)習(xí)需求及其個(gè)人能力發(fā)展需要的，也為教師開(kāi)展教學(xué)設(shè)計(jì)與案例研討、教學(xué)資源建設(shè)與運(yùn)用、教學(xué)改革，研究并遵循教學(xué)之道提供借鑒。