“先进制造技术”探究式小班化多模式教学研究*

丁子珊，郭淼现，钱 炜

（上海理工大学，上海 200093）

0 引言

教育自古以来“以教为中心”的模式一直占据统治地位。不可否认“以教为中心”模式有它自身的优点：教师自身教学经验丰富并且对专业知识具有一定的工程实践运用能力，可以使学生比较直观、快速地获取专业知识。但这种教学模式在信息高速发展的时代，让学生被动接受知识，培养出来的学生会存在无主见、缺乏创新性的现象，从而也难以满足学生对新知识的学习以及相关领域知识创新实践的需求。因此，我国本科教育正在逐步开展“以学为中心”的教学改革，“以学为中心”不仅要求进行相应的教学模式改革，更要求从教学范式的角度进行系统的改革。

20世纪50年代，美国人本主义心理学家卡尔·罗杰斯提出了一种新的教育理念：“以学生为中心（studentcenteredness,SC）”[1]。这种理念中明确指出了“以学生为中心”教学模式，通过对传统教学模式深刻反思，将教学模式转变为以学生为中心展开，在执行过程中教师负责调动学生学习的积极性，引导学生参与到教学活动的各个环节，最终实现人本主义的理性回归。通过这样的转变，教师的主要任务不再是单一的传授，而是有效促使学习者不断发掘自身主动学习的潜能[2]。20世纪90年代以来，随着多媒体和网络技术的飞速发展，建构主义学习理论盛行，以“学生为中心”的教学模式进一步演变为“以学为中心”的教学模式。此时的“以学为中心”中的“学”同时包含了学习和学生，既强调了学生的中心地位，也突出了学习的中心地位，内涵更为丰富。这一中心地位不仅仅体现在具体的课堂教学和教学方法上，还体现在师生共同完善学风建设、寻求学习动机、进行学业评价等工作的一切方面[3]。因此，实现真正的“师生共同体”，是一场教学范式的全面变革。

开展小班化教学是高校教育教学改革的重要方向，也是未来高等教育发展的必然趋势[4]。目前，高校本科教学由于教学场地、教师数量的限制，很多专业课实行的是大班教学，在有限的时间内，学生数量多，导致在实际课堂教学的过程中，多数学生在课堂上难以充分展示个人观点，尤其是像本文所探讨的机械类工科专业课程，有很多课程无法满足学生实践、操作以及对于工程伦理问题的深刻探讨，会导致学生课堂理论知识与实践操作、知识的内涵理解脱节，难以达到预期的学习效果。当然会有少数学习积极的学生在有限的课堂时间内可以争取到锻炼机会，但这样的锻炼并不够深入，难以保证效果。

随着科技飞速发展，高校的教学中也在逐步融入更多的新方法和新理论，高校在制定教学大纲时，在知识相关概念、原理和规则的基础上，更加重视知识传授和技能训练相互渗透，以及随着新知识而增加的较难理解的抽象知识、工程伦理等。为了更加适应新的教学改革，高校部分课程也开始逐步由大班化向小班化教学模式转变，小班化教学的优势在于可以突出“以学为中心”的理念，专业课的小班化教学，可以促进师生的互动，更加有利于学生个体创新意识的培养与小组团队协作能力提升，最终学生将得到综合能力的提升，在课堂效果、知识获取与应用等方面都具有明显优势。通过这样的学习过程，可以提高学生的自信与表达能力，全面培养学生的综合素养。

课题组以上海理工大学机械专业的“先进制造技术”课程为例，基于传统教学及考核环节中存在的问题，以培养学生解决复杂机械制造工程问题能力，探究基于“师生共同体”与“探究式小班化”为特色的教学模式设计，通过培养学生自主合作和探究的学习能力，来增加学生对于教学的参与度，提高学生学习的主观能动性，逐步转变学生被动学习到主动参与课堂建设的局面，使得学生能够积累更多实际应用课题的视野与经验、提升个人思想觉悟、同时增强学生应用所学知识解决实际问题的能力，为毕业工作或再深造更快适应企业项目及研究课题要求奠定扎实的基础，逐步成长为既具有解决复杂工程问题能力、又有建设制造强国意识的当代大学生，为国家输送更多能够适应社会经济发展的卓越人才。

1 主要解决的问题及实施策略

1.1 “以教为中心”向“以学为中心”转变

随着科技发展，知识更新迭代，学生汲取知识的机会和平台越来越多，坚持“以教师为中心”的传统教学理念，无法满足学生的学习热情和动力，大学生的创新意识和创新能力必然受到扼制，更加难以培养出社会需要的综合型、应用型、创新型人才。因此，实施“以教为中心”向“以学为中心”转变是顺应学生与社会的需求。在此过程中，要解决的最主要问题在于如何实现转变的平稳过渡以及师生角色的平衡，避免将“以学为中心”变成要求老师全部被学生牵着走，更是要避免出现让教师与学生角色、身份、地位出现高低、主次之分的现象，而是实现从课堂管理、教学过程服务以及知识传授方式等理念上的转变，相应的教学方法和教学评价、持续改进手段的转变；最根本的是要从“老师把知识教授给学生”向“学生主观能动地发现和创造知识”转变，学生真正实现自我关注学习、该如何学以及最终学到了什么。

以“先进制造技术”课程为例，它具有“新、多、杂、变”特点。“新”是指本课程的内容大都是近10多年发展起来的技术；“多”和“杂”是指本课程内容多而且庞杂，结构不是十分清晰；“变”是指随着国内外先进制造技术的迅速发展，教材中的一些概念、内容都会发生变化。这样的思维拓展，正是顺应了课程“新、多、杂、变”的特点。基于师生共同体的学习，则意味着首先在教学设计上，充分了解学生的学习需求、学习兴趣，顺应课程特点，任课教师会引导学生开展专题探索并对于学生的专题探索结果进行整理归纳。基于此，可以有效、直观地探寻学生在先进制造领域的兴趣点，进行教学设计，选取优秀案例，激发学生参与课堂讨论、发现创造知识的积极性。对于教学内容的选取，实现了真正的“师生共同体”模式，同时这一活动的开展，又可以进一步激发学生发现知识、创造知识，鼓励学生参与到教学活动的各个环节，教师则负责充分调动学生学习的积极性，引导学生参与，实现教学以学生需求为中心。在“以学为中心”教学模式中，在教师的引导下，学生成为真正的信息选取与加工主体，知识的主动建构者，而教师成为课堂教学的组织者、指导者，有效促进学生实现学习潜能，“以教为中心”向“以学为中心”转变中学生与教师的关系如图1所示。

图1 “以学为中心”师生关系示意图

1.2 “探究式小班化”教学模式探索

“探究式小班化”教学模式探索，旨在利于学生的全面和谐发展和个性充分发展，增加课堂上师生、生生之间互动交流，如何让学生达到自主、合作、探究性的学习，充分发挥主体的积极性和创造性，提高学习质量，让学生有更多的机会质疑、表达自己的独立见解以及动手实践，明确需要解决的问题。通过多模式探索，有利于学生成为教学过程中活跃的参与者、积极的表达者、优秀的合作者，提高其综合素质。以“先进制造技术”为例，进行了五种教学模式的设置，如图2所示。

图2 “探究式小班化”教学模式

1.2.1 “问题教学”模式

把“知识”构建在问题上，学习的核心是发展思维能力。在新授课中，教师选择部分教材内容进行开放性问题的设置，激励学生在学习基本的理论和概念后，主动去探索发现、相互讨论、深入思考。一方面去引导学生思考技术层面的问题；另一方面更多地引导学生去思考，随着先进制造技术的发展所带来的价值观、人生观转变等更深层面的问题。教师适时加以引导和帮助，并鼓励学生之间相互解决遇到的问题，从而激发学生的学习兴趣和迫切性。

1.2.2 分组合作学习与专题展示

利用5学时进行专题展示，在展示的同时，进行APP在线互动、评分。在两组中各出1小组围绕主题展示15 min，用PPT讲解，其余学生使用APP在线互动、打分，分数较高组可暂时观摩，分数较低组进去下一次主题展示，与新晋组进行下一轮的展示评比。专题范围：先进材料成型技术，快速原型制造技术，超高速切削加工技术，高效率磨削加工技术，精密、超精密加工技术，纳米制造、特种加工技术，微细加工技术。展示方式：围绕主题，可以是先进技术前沿动态、先进技术应用实例、先进技术畅想展望等。

1.2.3 思维拓展——多角度看先进技术

思维拓展每次30 min，老师通过15 min进行思维拓展的主题案例讲解，15 min师生讨论，讨论形式可以有现场发言、在线互动。主题范围：现代生产管理技术、制造自动化技术、先进生产制造模式相关的热点话题和新闻及其相关的先进技术。

1.2.4 弹性教学方法、方式、场地

在保证满足教学大纲要求的前提条件下，选取教学过程中学生有兴趣的几部分内容，适当增加教学时间进行在线方式与学生深入交流讨论；鼓励学生可以就某个课题展开合作调研，深入相关实验室，也可以选取某一个专题展开持续的系列讨论；小班化教学的地点不再局限于指定的教室，基于教师的科研项目与科研设备，为学生提供更直观的先进制造实验室的参观机会，课堂还可以根据需求安排在校园、虚拟仿真室以及工厂等。值得注意的是，为了达到良好的教学效果，这一系列的方法、方式和场地的设置，应根据每届学生的具体情况进行弹性设置。

1.2.5 更新以考试为中心的评价机制

以考试为中心的评价机制会使相当一部分学生为了取得考试高分而实施考前突击，或者只关注考试内容的学习，难以积极参与到小班教学各个环节，而小班化教学的各种环节设置，正是启发学生创新思维和实施个性化培养的关键环节。为了克服这些问题，应当重新建立和小班教学相适应的评价机制，实现评价多元化，重视教学过程化考核，尤其对于学生的平时课堂的表现、活动参与积极程度、问题理解的深刻程度等都应制定相应的考核规范与标准，重视形成性评价。

1.3 形成“师生共同体”教学评价与积累的持续改进

基于多模式教学的过程中，学生在发挥教育主体作用的同时，教师认真记录、整理、分析学生感兴趣的话题、讨论热烈的问题、积极参与的模式，从理念、教学以及评价方面，形成“师生共同体”教学评价与积累的持续改进，为下一次开展教学提供更加丰富且符合学生学习兴趣与迫切需要的教学素材与思路，形成教学的良性循环；注重学生对课堂感受的评价，开展多次课堂质量评价问卷，基于学生对课堂的建议进行持续改进。

2 意义及应用价值

构建“以学为中心”的师生共同教学模式，真正地反映了教育的内在规律，符合辩证唯物主义的基本原则。建构主义理论认为，知识难以只通过教师传授而全部得到，要求学习者在一定的情境即文化背景下，借助教师和学习伙伴等的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得[5]。构建“以学为中心”的师生共同教学模式中正是体现了学习是学生主动地建构自己知识经验的过程，避免了填鸭式教学、被动接受知识，可以最大限度地激发学生学习的主动性。

通过开展小班化教学的方式，能够转变学生的课堂角色，使学生成为课堂主体，发挥学生的主动学习能力，让学生学会根据知识提出问题、思考问题并解决问题。这一过程中的最大优势在于充分尊重了学生的个体化差异，提高学生的思维活跃能力，学生可以真实地展示自己的观点，强化基于师生共同体的“以学为中心”的效应；合作探究的方式在提高学习效果的同时，培养了学生的团队合作精神，促进学生协作学习能力发展，有利于学生更好地适应工作中的团队协作模式。在提升学生教学活动质量的过程中，教师可以根据学生的个体化差异进行深度分析，在更加了解学生的基础上，增加与学生思想碰撞和交流的机会，有效提升教学水平与教育过程中的师生关怀。

但国内高校在推广实施小班化教学的过程中也存在一些难题，比如是不是所有的课程都适合小班教学，适合小班教学的课程还会面临学生的数量过多、师资力量不足、教学条件受限等。因此，我国高校小班化教学的实施任重而道远，需要高校结合教学实际，制订成熟的计划稳步推进；更需要课程的任课教师灵活掌握运用课程特点，尽可能做到“以学为中心”，培养具有专业知识、更加全面的人才。