基于知识综合的教学体系重构

曾小慧　王玉丹　叶敦范　饶建华

【摘要】针对当前高等教育教学体系存在的“知识分解充分，但知识综合不够”而使学生创新及实践能力培养受到影响的问题，本文就重构教学体系提出一种着眼于较全面知识综合的柔性并行教学模式，并就其设计、实现和教学实践进行了探讨。文章主要介绍了柔性并行教学模式的设计和表达，介绍了其实现所要解决的关键问题如课外科技创新实践体系的建立、柔性实践机制的实现和配套环境的建设，最后还介绍了在我校机电类一些专业进行其教学实践后的显著效果。

【关键词】知识综合 创新及工程能力培养 柔性并行 教学模式

【注】本文教学成果已经过专家鉴定，并获省级教学成果一等奖。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）03-0036-02

1.引言

本世纪以来，各高校为实现创新型人才培养目标，纷纷在教学改革、课外科技活动开展、实践基地建设等方面狠下功夫，但一般来说，工科学生的创新及实践能力仍很缺乏，表现在碰到工程实际问题无处下手，毕业分配到单位后岗位适应时间长。究其原因，当前线性的教学体系中知识综合欠缺，从而造成学生综合运用知识的能力不足。

就教育而言，其教学体系“知识分解”和“知识综合”应并举，知识分解目的是便于学生接受知识，而知识综合目的则是使学生掌握知识整体、认识事物本质和培养学生分析问题解决问题的能力。一直以来，我国大学工科教育从掌握知识角度，按照教育规律，将专业所需知识分割成一门门课程，再建立起“学科基础课程群一专业基础课程群一专业课程群一毕业设计”教学体系来贯彻专业教育。这是个线性结构的教学体系，其知识分解充分，但综合不足，换句话说，其对知识学习有效，但能力培养不够。因为在该教学体系，能起到知识综合作用的环节有课程设计、毕业设计等，但课程设计一般设置为依附某门核心专业课程，很容易变成限于该门课的知识运用实践，从而只能进行局部知识综合而使知识综合不够：而毕业设计虽是较全面的知识综合实践环节，但它处于教学体系末端，又由于此前知识综合训练不够，学生往往感觉着手难、遗憾多。可见，该教学体系对于让学生掌握课程知识是有效的，但在使学生建立知识之间联系、综合运用知识解决工程实际问题方面有明显缺陷，所以必须重构教学体系，以增强和增加其知识综合实践环节。

为了重构旨在加强知识综合的教学体系，本文提出了一个柔性并行教学模式，它基于全面知识综合，已在我校机电类一些专业进行了多轮教学实践。本文就柔性并行教学模式设计、实现及环境建设等展开讨论。

2.柔性并行教学模式的设计

2.1 设计思路

为了在原线性教学体系中加强知识综合环节，柔性并行教学模式的设计思路就是遵循PRP教学指导思想，将产品实现贯彻到本科教育中。实际上，PRP教学指导思想亦可诠释为在教学体系中增强和增加知识综合，因为“产品”是整体知识模型，将它贯彻到教学体系中，其一，可以使其实践环节由原来的局部知识综合变成相对全面的知识综合，从而增强知识综合实践：其二，将产品设计贯穿于知识学习过程，可打破原来先理论、后实践的线性教学安排，使“知识学习”与“知识综合”并行，从而增加知识综合实践环节。可见，本设计思路就是将产品设计制作和“并行”理念融入到教学体系的教学进程中。

2.2 柔性并行教学模式设计方案

根据设计思路，设计方案宏观上如图（1）所示，它通过将课外科技创新活动与原教学体系中的专业教育对接来实现将“产品设计制作及研究”以“项目”形式贯彻到教学体系中：通过将课程的理论学习环节与综合实践环节并行来实现“知识学习”与“知识综合”并行。

由图（1）可见，该模式改变了原教学体系的线性结构，重构的教学体系为并行结构，其中萦绕着“知识整体”和“并行”的理念。从“课外科技活动”产生的“项目”依附于“产品”这个知识整体，其实现需要多门课程知识的综合运用。从图中的流向可见，该模式通过项目将“产品”带入教学体系中的实践教学环节，又融入课堂教学进程中，使知识学习与知识综合并行，使原来局限于一门课程的局部知识综合实践变成多门课程的全面知识综合实践。这样，课程设计不再依附于某门课程，例如：机械原理的课程设计不仅综合机构分析及综合等有关知识，还可综合机械结构构型、精度设计、材料及热处理等知识。

2.3 柔性并行教学模式详细设计

图（1）仅是对柔性并行教学模式方案的宏观说明，课外科技活动的项目最终是会落到教学体系中的节点一课程上的，所以，该模式详细设计的关键点就是如何实现课外科技活动与课程教学的对接以及知识学习与综合的并行。

课程群中的核心课程一般有课堂理论教学、实验教学、课程设计训练三个环节，柔性并行模式详细设计的思路可概括为：针对课程群中的核心课程，进行“开窗口、建通道”。如此，该模式微观上如图（2）所示。由图可见，窗口为课程教学环节中的“柔性实践机制”和“大作业”，桥梁是课外科技创新实践模块和课程模块之间的有向连接。

“柔性实践机制”是课程对接课外科技活动的窗口。之所以称之为柔性，是相对课程教学刚性的内容和时间而言的。课外科技活动模块是柔性的——即活动及活动内容即时变化、学生可自由参与，那么，为适应此柔性，原来刚性的课程设计环节必须柔性化即：将其实践内容分级并使其具可变性，实践内容和时间可让学生自主选择和安排。需要说明的是，柔性并行教学模式之所以称为柔性，就是缘由柔性实践机制。

“大作业”是实现知识学习与知识综合实践并行的窗口。这里“大作业”不同于传统的大作业，它不仅仅是课程单元知识的总结和运用，还是“产品项目”分解的若干可单独进行工程实践的相对完整的个体，具有项目的特质，也属较全面的知识综合实践。

3.柔性并行教学模式的实现

显然，实现该教学模式，关键在于其教学体系中课外科技创新实践模块和柔性实践机制模块的实现，以及配套资源环境的建设，

3.1 稳定有形的课外科技创新实践体系的建立

要实现柔性并行教学模式，建立一个稳定的并能融入教学体系的课外科技创新实践体系是一个首要问题。但是，各种课外科技活动是不稳定的柔性群体，且游离于教学体系外使影响面非常有限，要使它能融入教学体系并成为稳定有形的系统——课外科技创新实践体系，就必须支起钢骨。根据机电类专业的特点，可以支起的钢骨主要有如下三根。

（1）能与教学环节接轨的、关系稳定的课外科技竞赛。

为了支起科技竞赛这根钢骨，需要做两项工作。首先，要筛选可与机电类专业教学环节接轨的稳定的科技赛事，主要有校科技论文报告会、全国大学生机械创新设计大赛、全国大学生电子设计竞赛等：其次，要保障科技赛事与教学环节接轨，为此，可建立核心课程与科技赛事组织方的合作关系。如：与科技论文报告会的组织方达成协议，让课程设计创新作品直接参赛：与科技赛事的推进者即机电创新协会等进行合作，实行传帮带等。

（2）能融入课程教学的、分级渐进的教师科研项目。

教师科研项目是具有一定理论深度的知识综合实践，但整体抛出来，不能为学生所接受。鉴于此，采用分级渐进的方式可使教师科研项目成为课外科技创新实践体系的一根钢骨。分级渐进方式如下：①将科研项目划分为若干个子项目或子进程：②将低级别的子项目或子进程以大作业或设计研究性实验的形式融入课程教学：③在此基础上，将有深度的子项目或子进程通过“学生科研立项”、“大学生实验计划”等形式进入教学体系。

（3）能切入课程教学环节的工厂产品项目。

同是产品设计项目，在学校做和在工厂做，其工程背景深度是不一样的，受工厂现实条件和产品商品化约束，在工厂做项目柔性更大，考虑因素更多，因此“知识综合”更全面。但要使工厂项目成为科技创新实践体系中的一根钢骨，就必须在课程教学环节中找到其切入点。为此，可对课程教学环节设计两个切入点：①“认识实习”添加对工厂产品认识的内容，为产品项目做准备：⑦“课程设计”增加解决工厂产品有关实际问题的题目类型，使学生能深入工厂做合适的工程实际项目。

总之，三根钢骨支起课外科技活动柔性群体，其他科技活动闪烁其间，从而形成一个柔中有刚的能融入教学体系的长效稳定系统，

3.2 柔性实践机制的实现

柔性实践机制是实现柔性并行教学模式的保障机制。柔性实践机制主要针对课程设计、课程实习等实践环节，可概括为实践内容分级制和实践时间开放制。

实践内容分级制是将课程设计内容分级，使其中一级直接对口课外科技活动项目、并可让学生自由选择的柔性机制。例如：机械原理课程设计有三级题目制，其中一级“自主选题”与课外科技活动接轨，学生可做直接项目、相关项目：电子专业的工程实训环节将实训内容分级，低级实训内容与“知识学习”并行，着眼于提升实验技能，高级实训内容更强调系统性及创新性，可与课外科技活动接轨，学生可自主选题做直接项目、间接项目。实践内容分级制既兼顾了学生的个体差异，又打开了一扇面向课外科技活动的窗口，是柔性并行教学模式实现的必要保障。

开放时间制是指课程的实践环节在时间上不固定、课外进行、学生可自主安排，是一种开放而灵活的柔性机制。进行相对全面的“知识综合”，仅靠课内学时是不够的，又由于学生课业较繁重、资源较紧张等原因，必须安排在较长的时间段进行。所以，开放时间制是实现柔性并行教学模式的充分保障。例如：《机械原理》的课程设计与课堂教学并行，学生从选题开始至方案设计、上机等均在课外自行安排：《电路与电子技术》的课程实习实行完全开放式时间平台，学生从选题开始至方案设计、做实验等均自行安排。为了保证学生在课外能自觉地、较好的完成任务，还需安排一系列的教学活动进行阶段性检查和敦促，如题目布置会、经验交流会、选题及方案自主答辩会、方案审查、大作业等。

3.3 实现柔性并行教学模式的环境建设

实现柔性并行教学模式，还必须有切实有效的软硬件环境的配合，因此必须进行柔性并行教学模式环境建设。

3.3.1 教学材料的建设

实行柔性并行教学模式，配套教学材料的建设不可或缺，其中比较迫切的是配套实践教材的编写。

柔性并行教学模式的目标是强化知识综合，因此课程设计等实践课程的指导书内容不能局限于本门课程，而应着眼于较全面的知识综合并体现创新性和工程性，以适应与课外科技活动接轨。显然，如此配套教材打破了该类教材于本门课程固步自封的门禁，是相对全面的知识综合教材。

3.3.2 自主学习环境的建设

柔性并行教学模式推崇以学生为主体、教师为主导的教学方法和课内外结合的教学方式，因此营造学生自主学习、自主研究及创造的环境十分重要。

（1）自主学习网络资源建设

为了营造创新教育环境和开阔专业视野，让学生在课外有进一步学习的自主学习环境，需要建设相应的网络资源。本文开发了《机电创新自主学习导航》网站，其内容基于机械原理、机械设计、电路、电子技术、单片机等课程，重点突出学生在进行机电创新及工程实践活动中所需的知识与感性认识，形象生动易懂，并附以热点机电产品和不同级别的学生创新作品，以激发学生的学习兴趣与创新热情，帮助和引导学生从事创新实践活动。

（2）开放实验室建设

学生在开展产品设计及项目研究时，常常需要做设计研究性实验，为了配合柔性并行教学模式的时间开放制，有必要将实验室建成开展学生课外工程实践的常态化开放式基地。本文针对5个学科专业，探索实验室开放规律，加强实验室制度建设，并就开放实验室中指导教师缺乏等现象提出“无师实验室的建设”，开发《机械原理实验综合CAd系统》软件，制作《电工与电子技术实验教学》录像，以期帮助学生开展自助式实验和提高实验效率。

3.3.3 课外创新自制组织的建设

柔性并行教学模式将课外科技创新活动纳入教学体系，因此课外科技活动必须常态化和体制化，为此有必要组建学生课外创新自制组织，让学生发挥自身力量，对课外科技活动进行自管理、自引导和自教育。本文组建了“机电创新协会”和“电子协会”，协会的主要工作是：①举办科技活动。协会将不定期举办讲座或科技活动，构建平台让学生选择自己感兴趣的课题，按照自己的思路进行实践和交流：②推进课外科技竞赛。每当有科技赛事，协会将自行发动和组织学生参赛，推荐合适的参赛项目，实行传帮带。可见，有了协会后，创新活动的组织与敦促将由校方及教师变为学生自身，学生由被动参与变为主动参与，而教师仅起指导作用。显然，科技创新协会有助于课外科技创新实践活动体制化和常态化，并形成梯队，使创新经验得以传承。

4.柔性并行教学模式的应用及效果

自2008年后，在我校机电类的机械设计制造及其自动化、电子信息工程、自动化等专业中基于柔性并行教学模式进行了不同程度的教学改革探索。事实证明，重构的教学体系有力强化了“知识综合”和实践环节，学生整体上的创新能力和工程实践能力提高明显，且学生成果丰富。截止到2012年上半年，仅项目组8位教师指导的学生成果主要有：全国大学生创新性实验计划15项：机械创新设计大赛国奖2项，省奖14项；电子设计竞赛国奖5项，省奖33项；大学生飞思卡尔杯智能汽车竞赛国奖2项，省奖21项：首届全国大学生水利创新设计大赛国奖1项：其他竞赛获奖共16项：获得国家专利和软件著作权共24项，其中发明专利4项：获得湖北省大学生科技创新成果二等奖1项：湖北省优秀学士学位论文11篇。

本文的教学研究是通过2008年三个省级教学研究项目展开的。立项后，项目组通过连续三年的教学实践，使柔性并行教学模式及其配套环境逐步得到完善，重构的教学体系结构逐步清晰，其可行性和可操作性逐步增强，现已在机电类专业的有关核心课程中稳定实施。鉴于该教学模式在人才培养中确实卓有成效，若能推广到所有具有课程设计等实践环节的核心课程中，将使分割学习的专业知识不断得以极大综合，学生可快速认识事物本质，并能有效提高创新实践能力。

作者简介：

曾小慧，女，湖北天门人，硕士研究生，中国地质大学（武汉）机电学院副教授。