“可见、可触摸式”教学方法研讨

孙瑛+武岳+孙晓颖

摘要：“可见、可触摸式”教学法是一种以形象化教学为出发点的启发式教学方法，由英国曼彻斯特大学的季天建博士提出，并通过“与国际高水平学者共建课程”项目，成功引入到哈尔滨工业大学土木工程学院的《结构概念与体系》研究生课程中，取得了良好的教学效果。本文首先介绍了“可见、可触摸式”教学法的特点，然后介绍了针对国内相关院校在形象化教学方面所开展工作的调研情况，最后介绍了《结构概念与体系》研究生课程在形象化教学方面所取得的一些成果。

关键词：研究生教育;形象化教学;启发式教学;模型演示;教学改革

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2015）45-0114-02

一、“可见、可触摸式”教学法介绍

“可见、可触摸式”教学方法是一种以形象化教学为出发点的启发式教学方法，由英国曼彻斯特大学的季天建博士提出。其特点是，在传统的课堂讲授和PPT图片基础上，结合大量的实物模型，让学生自己去感知和发现结构概念，从而激发学生的学习热情，培养学生的创新能力。实现“可见可触摸式”教学的具体途径包括以下四个方面：

1.在传统教学中，提供一系列简单的演示模型来说明结构概念和原理，以使学生更好地理解这些概念。首先找出那些可以用实物说明的结构概念，然后设计、制作出简单的、适合于课堂使用的演示模型来解释这些概念。在可能的情况下，还鼓励学生来帮助设计和制造这些模型。

2.通过相关的工程实例来说明结构概念和原理的应用，从而为学生在理论知识和实践之间架起一座桥梁。通过观察结构概念如何被应用到实际结构设计中，可以使学生真正产生兴趣并更好地理解概念。此外，还研究了那些因倒塌而被证明为失败的设计，这些例子恰好反映了对结构概念的错误理解。

3.将科研成果，特别是那些包含结构概念的科研成果适当引入到教材中，以加强现有的教学内容。科研和教学在高校中往往是并重的，但是科研成果和本科教学之间的联系却一直得不到发展。在本课程中，那些与结构概念有关或说明结构概念的研究成果，已经通过与演示模型和工程实例相联系的方式应用到课堂教学中。

4.通过适当的活动和激励措施来鼓励学生积极、有效地学习，并可促使他们互相学习而不是仅仅向老师和课本学习。

2010年，哈尔滨工业大学开展研究生培养模式改革试点工作，通过“与国际高水平学者共建课程”项目，成功将季天健博士的“可见、可触摸式”教学方法引入到研究生课程《结构概念与体系》中，该课程由季天健博士与哈尔滨工业大学土木工程学院武岳教授联合开设。

二、国内高校形象化教学方法调研

结合《结构概念与体系》课程建设，我们在2010年对哈尔滨工业大学深圳研究生院、同济大学、西南交通大学、天津大学和北京交通大学等五所高校的本科生和研究生教学中所采用的形象化教学方法进行了调研。调研采取集中听课、倾听学生评价、与教师座谈等方式，共累计听课10节次，与教师和学生交流32人次。调研情况如下：

1.模型演示与师生互动教学方法。哈尔滨工业大学深圳研究生院在土木工程专业教学中，采用课堂模型演示及师生互动的方法。课堂教学中，通过模型演示将力学原理形象地展现在学生眼前，使原本枯燥的力学概念变得直观形象，也使学生意识到力学原理是广泛地存在于生活之中的。

课堂互动环节中，老师通过提问、启发、讲解的方式，引导学生主动思考工程中常见问题的解决方案，并针对各种方案进行讨论，使复杂的工程问题在讨论中得出最佳方案。互动教学还鼓励学生对生活中遇到的力学现象勤思考，多发现。课堂上很多学生讲解了自己生活中发现的有趣的力学现象。模型演示教学能将复杂而枯燥的力学原理形象地展示到学生面前;师生互动教学方法能充分调动学生思考的积极性，讨论还能使学生靠自己的判断得出解决问题的最佳方案，避免了填塞式教育的枯燥无味。

2.动画演示教学方法。同济大学在“计算机系统结构”课程教学中采用新型动画技术作为计算机辅助教学系统，取得了卓越的成就。该课程采用大量动画来讲解计算机系统结构。在讲解计算机组成的时候，计算机的各个硬件分布在机箱周围，按照讲解顺序，做出动画将各硬件逐步安装到机箱相应位置，使学生清晰地看到各硬件在主机中的安装方式。在讲解计算机指令执行过程的时候，利用移动的线来演示指令的传达过程，使指令的运行路径和运行方式一目了然。

通过动画演示，将枯燥的知识转化为可视的图像，充分调动了学生学习的兴趣，加深了学生的记忆。学生反映：“在本课程中，用动画进行讲解，老师只要3～4分钟就够了，且学生理解的效果更好。”

3.课堂讲解与现场观摩相结合的教学方法。西南交通大学在“土木工程概论”一门课程中，采用课堂讲解和现场观摩相结合的手段进行教学。课堂讲解中，利用多媒体教学手段通过对文字、图形、动画、声音等信息进行处理，组成图文声像并茂的演播系统，结合工程实例、工程录像系统地讲解理论。同时配合课堂讲解，还利用学校自有的铁路路线和桥梁、房屋建筑、道路、路基支挡结构等工程结构物，通过工程观摩使大一新生对土木工程有了明确感性的认识;对掌握一定基础知识的高年级学生，通过测量实习、地质实习、认识实习等实践活动，使其逐步掌握本专业所需的专业技术知识。

4.理论与实践相结合的教学方法。天津大学在教学中，采用理论与实践相结合的手段，鼓励学生在学好专业课的基础上，多到相关单位进行实习。为完善教学，天津大学还斥资千万元购买了中国南方航空公司一架MD82型商业飞行适航客机进行教学科研。将现役飞机用于科研和教学将更有助于学生直观理解飞机相关知识。

理论与实践相结合的教学手段，能够帮助学生将书本上的知识迅速转化为工作技能;同时实践单位的锻炼也使学生更清楚地知道自己是否喜欢或者适合某一项具体工作，使学生能够对自己的职业人生进行及早规划;同时还使学生了解到工作岗位中具体需要哪些知识，从而在学习中做到有的放矢。

5.课堂教学与扩展试验相结合的教学方法。北方交通大学在“桥梁工程”教学中，采取课堂教学与扩展试验相结合的手段。在学生完成专业基础课和专业课后，开设实验拓展课程。课程内容主要为桥梁结构模型的设计制作及实验，课程专门针对桥梁模型加载试验开发了一套试验加载综合系统。扩展试验能激发学生的学习兴趣，培养学生科研和创新的潜质，提高学生认识问题、分析问题、解决问题的能力，同时也增强了学生的团队协作能力。

6.关于形象化教学方法的探讨。形象化教学方法，指的是在教学过程中通过模型演示、师生互动、计算机多媒体辅助教学等方式，使原本复杂、枯燥的知识，生动直观地表现在学生面前，以达到调动学生学习兴趣、帮助学生快速理解的目的。

有关学者就形象化教学进行了问卷调查，共发出问卷300份，收回问卷284份，其中有效问卷284份。统计接受各种教学方法的学生人数比例，可以看出，接受过模型演示方法的人数最少，为42人;而接受过现场观摩和理论与实践相结合教学方法的人数则比较多，分别达到150人和140人;接受过动画演示和扩展试验的人数分别为72人和56人。统计中还发现，所有教学手段都接受过的学生人数为31人，仅占总人数的10.9%。

三、《结构概念与体系》课程教学成果介绍

针对土木工程专业学生的特点，我们结合《结构概念与体系》课程进行了如下几方面探索：

1.课程内容整合，使之进一步系统化、实用化。与季天健博士专著相近的是美国林同炎教授的著作（1981年第一版，1988年第二版），其目的是为结构工程师和建筑师正确进行方案设计提供必要的基本概念和简明的解析方法，内容丰富且有独特见解，出版之后在美国和其他西方国家受到热烈欢迎;其中译本《结构概念和体系》（第二版），1999年出版，在中国也产生了深远影响，一些学校还开设了结构概念选修课。如果说，林同炎先生的著作主要是针对做好方案设计（或概念设计）这一目标来编写的，季天健博士的新著则更多地反映结构的基本力学概念。我们对两部专著结合使用，从而形成一门既有理论基础又密切结合工程实际的结构概念课程，这在国内高校尚属首创。

2.翻译出版了季天健博士的专著《Seeing and Touching Structure Concepts》，作为课程教材。2009，由高等教育出版社出版了译著《感知结构概念》。

3.结合课程教学制作了大量的演示模型，开发了课程教学网站。

4.汇编了2010、2011和2012连续三年的学生作业，积累了宝贵的教学资料。

四、结论

结合我们所进行的调研工作可以看出，形象化教学已在高等院校的本科生和研究生教学中得到了普遍的重视。具体衍生出模型演示与师生互动、动画演示、课堂讲解与现场观摩相结合、理论与实践相结合、课堂教学与扩展试验相结合等方法。获得了学生的认可，取得了一定成绩。但同时我们也发现，采用多种形象化教学方法的高校还比较少，有必要加强各高校间的交流合作，以推动这些方法在高等教育中的普及。

参考文献：

[1]T.Y. Lin，S.D. Stotesbury.Structural Concepts and Systems for Architects and Engineers[M].John Wiley & Sons Inc，1981.

[2]林同炎，斯多台斯伯利.结构概念和体系（第二版）[M].高立人，等，译.北京：中国建筑工业出版社，1999.

[3]季天健，柏尔.感知结构概念[M].武岳，孙晓颖，李强，译.北京：高等教育出版社，2009.