工程教育引入参与式教学法的研究

杨志和

摘 要：本文通过对我国高等工程教育中的突出问题进行分析，以及对我国工程教育建构理念、理论基础和现实要素进行分析，提出面向工程教育的工程能力模型，结合工程教育和参与式教学法的特征，构建基于参与式教学法的实施框架、操作策略、方法行动方案，并开展实证研究，解决高等本科学校工科专业学生的实践能力、创新能力、协同能力、解决实际问题能力较弱的问题。实验表明，参与式教学方法可有效提高学生的工程素养。

关键词：工程教育；参入式教学方法；工程师能力模型

中图分类号：G642 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）23-008-02

一、引言

工程教育为世界产业经济发展所需人才的培养做出了巨大贡献。随着信息社会的快速发展，全世界出现了高素质工程人才短缺的现象，无法满足产业转型和升级的需求。尤其是目前，我国经济出现了迫切需要转型升级的阶段，这就要求大量的复合型、创新性和实际动手能力工程人才 [1]。在中国的教育中，往往是贯彻的是以课堂讲授为主的教学模式，学生主要是“听中学”，导致学生成为学习的被动者，没有了“学”的愿望和动力，从而导致“教”和“学”的效果都很差。工程教育具有创新性、实践性、综合性的特点，工科学生需要掌握较为广泛的学科专业知识，还必须具备产品、过程和系统的建造能力[2]。因此，工科学生的能力和素质通过传统的教学方法无法获得。因此，中国工程教育的教学模式迫切需要进行深刻改革。诺贝尔奖获得者默里· 格尔曼讲“我们需要从讲台上的圣贤向学生旁边的指导者转变”。因此，学生需要从学习被动者变为学习的主动参与者，通过参与实际工程项目，做到“做中学”，通过实践获得经验，而这种教学方法正是“参与式”教学方法的精髓。

二、国内外研究现状

参与式教学强调学习者已有的经验，与同伴合作、交流、一起寻找、分析、解决问题的途径，以提高师生的批判意识、和自主发展能力。Pnina Linder[3]教授认为参与式教学方法可提高学生的学习动机，提高学生与教师相互尊重、相互信任的环境。2010年5月，中国正式出台了《国家中长期教育改革和发展规划纲要》明确提出，要大力倡导参与式等教学，帮助学生学会学习，激发学生的好奇心，培养学生的兴趣爱好，营造独立思考、自由探索的良好环境[4]。何克抗、郑永柏[8]等认为参入式教学过程设计是一个不同观点、价值体系的人们进行交流的过程。张海涛、邓小云等[9]认为这种教学是让学生参与教学全过程：备课、教学过程设计、教学实施和教学评价等。和学新在《主动参与的教学策略》中提出主动参与教学是学生主动参与教学的全过程。美国约翰·杜威先生提出“从活动中学”、“从经验中学”，可很好地做到学与做的结合，知与行的统一。Tachara[5]认为学生参与教学过程，教师发挥指导、反馈和顾问的作用。Roz Ivanic认为学生通过参与教学决策，可使学习能力得到很大提高；Elaine Martyn认为学生参与教学决策，其合作能力和自主学习能力都可得到很大程度的发展。Ada Haynes研究成果认为，学生参与教学决策，提高了解决实际问题的能力。Diana L.Johnson认为，参与式教学设计提高了学生的问题解决、分析能力，发展学生的批判思维能力。Marx，Baker研究发现，参与式教学有利于师生关系进一步融洽，学生的满意度明显提高了[6，7]。

三、改革思路

要将对工程教育进行改革，必须明确工程人才能力要素和培养方式。工程教育的目标就是培养工程师，因此，需要结合不同类别工程专业的知识体系特征，以“求职”为导向探索工程师的能力要素构成。工程师能力由其工程精神所决定，它包括了工程思维、敬业精神、团队合作能力、实践能力、解决实际问题的能力的培养、创新精神的启发和工程技能的训练等，根据工程师对工程精神各要素依赖程度，构建出工程师能力素质模型，其中关键要素是应用性和创新性。因此教学方法和内容改革要从人才能力素质模型入手，采取合适的教学方法和教学内容，才能起到良好效果。根据上述因素分析，认为可采用“环境育人”的思想，构建真实的工程环境和工程项目，通过让学习者参与到真正的工程氛围中积累经验，在“做中学”，在“从经验中学”。

其次，探索工程教育的教学方法应用。参与式教学方法强调的是“做中学”，与传统的“学以致考”的教学模式存在非常的区别。参与式教学具有“参与学”、“学以致用”和“学生的主体性”等为核心价值取向的教学方法，与工程教育和工程人才素质要求高度一致。在专业工程教育中，将基于工程精神的工程人才能力模型，首先需要对工程师进行多元与多维度培养，需要引入企业（产学研合作企业、校企合作教育企业、社会职业认证企业等）、研究院所、合作高校等，重构企业、学校、教师、学生之间的关系，秉承“参与学”为精髓，对教学知识体系、教学过程设计、教学组织、实践教学、效果评价等多维度重构，构建以“学生为主导，教师引导，企业等多元角色参与”的、以培养符合工程能力标准技术人才的新型教学模式。

四、实施方案与实施效果

最后是根据工程师能力要素模型，引入前面提到的“参入式”教学方法，以市场人才需求和国家政策为驱动，通过校企合作教育和企业项目研发平台，让学生组建课程学习小组，发挥学生主体作用，参与教学设计、体验真实工程环境，引入企业工程师，组建新型教学团队，促进教学效果与效率的提高，参与式教学实施总体框架如图1所示。

图1 参入式教学实施总体框架

新的教学模式改革实施将围绕培养对象、培养目标、培养内容、教学组织和评价几个方面展开，先前面提出的实施框架基础上制定行动方案，自上而下、由点到线到面的方式，逐步地、分阶段开展实践研究工作，每个阶段紧密衔接，每个阶段都有反馈，使项目有计划、有组织地，不断迭代完善项目研究成果，确保实施目标的达成。实施路线分五个阶段，多次循环迭代组成。第一阶段主要是研究工程教育背景，并结合理工学院实际情况，选择个别专业（如计算机学院软件工程专业和网络工程专业）学生作为实验培养对象进行研究；第二阶段是根据工程教育现状和存在突出的问题，应用本项目提出的能力素质模型进行实践，结合确定的实验对象的情况，制定相应的培养能力素质标准。第三阶段是根据参与教学法原则、策略制定实施框架；第四阶段，在实施框架的基础上，根据实验对象特征，指定具体的行动方案；第五阶段是对实施效果进行评价，这样就完成了第一次迭代，这次迭代的情况作为进入下一轮迭代的依据。下一轮开始是在原先研究对象的基础上，在湖南理工学院范围内选择其它工程专业（如信息学院的信息工程专业、电子信息工程专业等）进行研究和实践，经过多次理论和实践的迭代完善，研究成果将可以精确逼近预先的理论目标。endprint

图2 工程教育参与式教学法实施技术路线图

基于以上基本框架，我们将参与式教学设计的实施过程大致分为准备、自主行动、献计献策、合作设计、执行监控、开展评价、反思反馈七个阶段，本项目将深入研究各阶段的主要任务、要求、实施方法与策略，实施过程如图2所示。

图3 参入式教学实施过程

鉴于参与式教学不是一个固定的运行机制，因此模型需要迭代的思想，每次参与式教学实施过程是下轮实施的基础，因此本项目将深入研究循环运行的机制，提出具体措施促进和巩固下轮实施成果，具体包括如：将参与式教学过程与环境氛围、文化氛围结合起来，注重教师和学生素质的同步提高，引导学习参与者思想的转变，注重参与式教学与管理体系改革的结合。

本研究课题按照上述实施框架和路线，引入高新技术公司和公司的项目，让公司工程师和学生直接参与教学设计，在与企业进行深入探讨之后形成实施架构，并制定行动方案。采用结构化和迭代的思想，选择软件工程专业学生进行第一轮实践，考证参与式教学方法的成效；借鉴上学期的经验，在原先学生的基础上，在扩大范围，选择软件工程和网络工程专业学生进入下轮迭代实践，并要求学生参与职业资格认证考试相应科目，考证教学成效。经过2年的实验，目前已经取得了一定成效。有50多名学生计算机技术与软件技术资格（水平）考试合格，成为合格的软件工程师。有一组学生参加湖南省应用系统开发竞赛获得二等奖。学生的工程素质能力得到了较大提高。

五、结论

湖南理工学院计算机专业教育引入参与式教学方法，学生参加软件水平考试通过率大幅增加，学生的实践开发能力和创新能力得到非常大提高，促进了学生参加各类程序竞赛和软件设计的积极性和自主性。

参考文献：

[1] 查建中 何永汕.中国工程教育改革三大战略.北京理工大学出版社，2010.

[2] 研究报告：中国产学合作关系的现状和未来策略.联合国教科文组织铲雪合作教席研究报告.

[3] Michael P.Breen，Andrew Littlejohn.Classroom Decision-Making[M].Shanghai：Shanghai Foreign Language Education Press，2002：95.

[4] 中国教育部.国家中长期教育改革和发展规划纲要， http：//www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/moe_177/201008/93785.html

[5] Diana L.Johnson.Designing to Learn：Using Agile Software Engineering Methods for Participatory Instructional Design[D].Minneapolis：Capella University，2006：40.

[6] Diana L..Johnson.Designing to Learn：Using Agile Software Engineering Methods for Participatory Instructional Design[D].Minneapolis：Capella University，2006.

[7] Diane M.Gayeski.Out—of.the—box instructional design[J].Training&Development，1998：52（4）：36-40.

[8] 何克抗 郑永柏 谢幼如.教学系统设计[M].北京：北京师范大学出版社，2002.

[9] 张海涛.主体参与大学英语课堂教学的走向[J].中国高教研究，2004 （3）：92-93.endprint