【他山之石】省心好用!让学生主动学习的最新教学法

发布:麦可思研究  2017-04-13

20166月,中国成为国际本科工程学位互认协议《华盛顿协议》的正式会员,这意味着中国的工程类高等教育获得国际认可。而最近大热的“新工科”人才培养也对中国的工程教育提出了更高的质量要求。高校如何能够更好地适应这些新变化呢?


工程教育认证标准强调以学生为中心、以成果为导向、持续改进的教育理念,成果导向这一理念不仅适用于以培养高等技术应用性专门人才为目标的高等职业教育,也同样适用于强调掌握理论知识和基本操作技能的普通本科教育,特别是应用型本科教育。

成果导向教育课程的实施过程中,逐步形成了行动学习的理念,并衍生出了行动导向教学法。行动导向教学法是一种在国际上被广泛接受的教学方法,能够极大程度地激发学生自主学习的兴趣和热情,使学生主动学习,完成教学向“以学生为中心”的转变。在我国,也有一些高职院校将这一教学法实施于课程改革之中,然而除医科外,多数本科院校和专业对这类教学方法的实施还尚在研究和探索阶段。因此,本文将介绍荷兰埃因霍温理工大学机械工程专业本硕项目的课程改革路径和教学实施过程,展示不同的行动导向教学法在本科教育阶段的实际应用。

注:埃因霍温理工大学是荷兰乃至全欧洲最负盛名的理工科大学之一,其高质量的教学、科研在荷兰国内和国际上都具有极高知名度。

行动导向教学法强调以学生为中心,以培养学生关键行为能力为目标,通过激发学生的学习热情和兴趣,使学生主动学习。在行动导向教学法的实施过程中,又可以根据其不同形式分为若干不同的教学方法,例如:

问题导向教学法(Problem-based Learning, PBL):通过设置现实的、有意义的问题,调动学生的主动性和积极性,培养学生分析问题、解决问题的能力的教学方法。

案例教学法(Case Studies):使用典型案例引发学生思考,以此给予学生真实的学习情境的教学方法。

项目教学法(Project-based Learning):学生通过完成一个完整的项目,实现知识、技能之间的联结,以培养学生综合职业能力的教学方法。

每种教学方法都具有优势和局限,因此在真实的课程设置和教学环境中,往往结合使用多种教学方法。埃因霍温理工大学的机械工程专业就将这三种教学方法作为主要的教学手段引入工程类课程的教学中,这也成为该专业课程改革的重要一环。


埃因霍温理工大学机械工程专业的课程改革路径


在进行课程改革前,与许多大学的机械工程专业一样,埃因霍温理工大学主要采用讲授法和演示法进行授课,教师根据课程需要安排答疑和实验。然而这样的教学方式渐渐无法满足当时荷兰日益加剧的市场需求和行业需求,机械工程专业的入学率开始下降,而退学率开始上升。为了应对这一危机,埃因霍温理工大学的机械工程专业于1994年对自身的课程设置进行了调整,重新修订了专业培养目标,并将行动导向教学法引入了工程类课程的教学,下文将以该专业本硕项目中本科教学部分为例,具体阐述该专业的课程实施过程。

表 埃因霍温理工大学机械工程专业本硕项目培养目标

注:埃因霍温理工大学的机械工程本硕项目共历时五年(其中本科教育历时三年,少数学生会在第三年选择毕业)。前三年开设数学、动力学、材料学等基础课程,旨在培养学生对知识的理解和对基本专业技能的掌握,学生需要重点关注概念的理解、模型的构建、机械工程的基础知识以及基本的设计操作方法。随后两年,学生要针对机械工程专业的某一分支进行深入学习,在导师的指导下完成毕业设计。现阶段,该专业的学生不仅要完成专业课程的学习,还要完成职业生涯规划课程的学习和一定时间的助教工作,以帮助学生完成职业规划,提高交流和沟通的能力。

教师根据学生的年级不同使用不同的教学方法。在低年级的教学中,教师将问题导向教学法和案例教学法相结合,形成案例引出、问题引导的问题导向教学模式(以下简称“PBL教学法”),学生通过对问题的讨论和解决,培养对理论知识的理解能力和模型的构建能力,学会分析和处理短周期的实际问题;而在高年级的教学中,教师逐步引入项目教学法,学生需要更自主地合作完成周期较长的完整的项目,培养综合职业能力。在教学实施环节,教师依然会安排讲授课程,但是课时减少了近一半,大量的课时留给学生自主学习。


PBL教学法的实施


PBL教学法中,教师根据课程目标和学生的接受程度,选择典型的、现实的案例引出知识点,并通过设置有代表性的、难易适中的问题引导学生思考并解决问题。在这一过程中,强调学生的主体作用,但是由于学生年级较低,不能忽视或弱化教师的作用。教师要充分了解本专业学生的培养目标和本课程的课程目标,围绕课程目标充分准备课程内容,把握教学进度,正确引导和促进教学实施。

在机械工程专业低年级学生的教学过程中,教师通常在上午安排讲授课。讲授课主要由教师围绕课程大纲,简要讲解课程所含概念的定义、定理、相关的算法,并引入涉及相关知识点的案例,提出需要学生自主思考的问题,留给学生自主学习讨论。在课程结束时,教师还会指出学生在自主学习过程中的注意事项和基本预期。

在讲授课后,每门课都会安排与讲授课等时长的教师指导下的小组讨论。教师会引导学生以小组为单位巩固理论概念,学习相关工具(如计算机软件、实验器材等),思考理论知识和现实问题的关联,应用所学知识讨论课堂上出现的案例和问题,并思考理论知识的应用是否合理、是否具有局限性。学生要利用这段时间与同伴和教师讨论课堂中出现的案例和问题,而教师在及时解答学生困惑的同时,要重点关注学生在模型的构建、方案的设计、实验的操作以及模拟工具的使用过程中的表现,以了解学生是否掌握了课程要求的基本工程技能。

每学期每门课程会根据教学安排设置24个问题情境,学生通常被分为四人一组,在教师的指导下讨论案例和课程材料,通过小组合作的方式解决这些问题。每个问题的完成约占30学时,通常历时三周,一般进行五次左右教师指导下的小组讨论。问题解决后,学生需要提交小组报告,并在全班进行汇报,有时教师也会设计辩论或竞赛等形式来检验学生的成果。在教学过程中,教师会对学生的成果进行引导,但当学生决定按照不同思路解决问题,并得到了意料之外的合理的解决方案时,他们应当获得与传统思路相当的分数。

PBL教学法的最终目标是使学生能够将相关的概念和知识进行归纳和演绎,在新的场景中独立并合理地解决实际问题,激发学生自主学习的动力,同时通过小组合作的方式促进学生的交流和沟通,使他们学会倾听别人的观点,阐述个人的看法,培养组织和概括能力,掌握口头和书面报告等重要技能。


项目教学法与PBL教学法的比较


相比于传统教学法,PBL教学法的引入使学生循序渐进地将理论知识与实际问题联系起来,明显地激发了学生的学习动力,增强了学生的合作能力,使学生对知识有了更好的认知,并且从问题解决的过程中获得了巨大成就感。然而其局限性在于它更强调短周期问题的分析和解决,而一个专业的工程师往往会面临更加开放和复杂的问题。项目教学法要求学生完成完整的项目工作,通过整合多项知识和技能培养综合职业能力。因此,埃因霍温理工大学机械工程专业在第三年的课程中逐步引入了项目教学法,其专业课程结构流程图如图1所示。下面主要对这两种教学法的实施过程进行比较。

图 机械工程专业课程结构流程图

虽然项目教学法和PBL教学法都是通过小组合作的方式讨论问题,建立理论知识和实际问题的桥梁,但是两者在实施过程中有所区别。在第三年课程的教学中,教师设计更加综合、更加贴近实际的项目,引导学生实现知识、技能的联结,这样的项目往往需要更长的周期和跨学科知识的应用,因此在实施过程中,对教师和学生的能力都有更高的要求。此外,学生的小组规模会减小到23人,教师不再在讲授课后安排专门的指导时间,因此,学生需要更加自主地完成课程作业,主动与教师沟通。

项目教学法的最终目标是培养学生的探究精神、团队合作精神、创新创造能力等综合职业能力。同时,由于项目的综合性较强,为了更好地完成项目,学生通常需要与该专业不同方向甚至不同专业的人打交道,这要求学生具有良好的沟通能力。

埃因霍温理工大学机械工程专业在引入行动导向教学法后,学生们对课程的评价反映出学生们非常满意这样的课程设置,本专业的退学率有所下降,也收获了国际专业评估组织的认可。行动导向教学法使得传统课堂上的教师“主体”转变为教师“主导”,从而真正实现了“以学生为中心”的教育理念。学校可以参考此案例,根据自身专业特点和办学特色,探索出适合自己的教育教学模式。


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