談項目式實驗教學方法對工科大學生自主學習能力的培養

吳曉雨，楊磊

摘要：自主學習能力是我國高等工程教育人才必備的核心能力，以適應新經濟的發展需求。本文針對目前工科類大學生培養教育中的不足，探討了項目式實驗教學方法，給出項目式教學設計的原則，闡述了項目式實驗教學方法對培養工科大學生的積極作用。

關鍵詞：自主學習；項目教學；新工科

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）48-0152-02

一、引言

當前國內高等工程教育矛盾突出，工科教育理科化，實驗教學脫離實際。2017年2月，教高司發布了《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》，其中明確指出推進新工科的建設與發展，加快實現我國從工程教育大國走向工程教育強國[1]。雖然對新工科的內涵和外延還在進一步探討中，但是針對卓越工程師教育培養難以通過幾年的高等教育一蹴而就的問題，要培養學生的自主學習能力，受到高校教師的重視。自主學習能力決定學生的終身學習能力[2]，也是通過學習新知識成功解決未來發展出現問題的關鍵。

目前在本科教育中，工科類學生的培養模式是：理論課以教師講解為主，實驗課多是驗證性實驗。驗證性實驗的模式是學生按照實驗內容以驗證方式來理解所學的知識，缺少創造性和實際應用背景。學生雖然掌握了相應的知識點，但是不能將知識較好地運用于實際工程，其自主創新能力和分析問題、解決問題的能力培養不足。本文通過課程實驗的項目教學方法的實踐探索，分析項目式實驗教學對工科大學生自主學習能力培養的影響，旨在引發人們對新工科學生實踐能力的多種思考。

二、項目教學概述

項目教學（Project-based Learning），簡稱PBL，通常解釋為“以實際問題為依托，以開展項目為手段，通過完成項目同時掌握理論知識和實踐技能的教學方法”[3]。項目教學以皮亞杰為先驅的建構主義、哈佛大學加德納的多元智能理論、行動導向教學理論等為理論依據，其核心理念強調“以學生為主體，以教師為主導，以實際為背景，以項目為媒介，通過項目實施與目標的達成提高學生的綜合能力”[4]。相較于傳統的教學方法，項目教學貫徹“工學結合，深度融合”的教育思想，側重培養學生運用已有的知識和技能解決實際工程問題的能力和自主學習主動探索的學習能力，有利于學生整合已有知識構建新的知識。目前，項目教學模式在我國高職教育的應用研究中逐漸受到重視，但在本科教育中應用較少，主要是受科學范式下工程教育模式思想的影響。在目前基于科學范式的本科課程體系中，教師可以先從課程的實驗課環節探討引入類似項目教學的教學方法，因實驗課本身就是在已有理論知識的基礎上開展的教學實踐，通過實驗環節構建創造性實驗，以“做中學”的方式提高工科大學生的創新能力和自主學生能力。本文在后續段落介紹了筆者基于項目式實驗教學方法的實踐，闡述了對此方法的思考，總結了項目式實驗教學方法對工科學生自主學習能力的積極影響。

三、項目教學在課程實驗中的實踐與思考

1.項目教學的設計。項目教學主要應用于實踐性和應用性比較強的課程。以筆者教授的數字圖像處理技術課程為例，在圖像/視頻視覺大數據時代，對數字圖像的自動處理和智能化分析技術在娛樂和交通等領域有著廣泛的應用，該課程具有比較強的應用性。課程的實驗教學在本科課程體系中有著重要的地位，它和理論課程共同構成了大學課程的完整體系，是學生消化理論知識、認識所學知識本身價值的重要手段，也是培養學生形成創新能力的重要途徑。

因此，項目教學方法在實驗課的項目設計環節上對教師提出了更多的要求，要求教師不僅要嫻熟掌握專業知識，更要具備基于該課程知識體系的工程實踐，本著真實性、系統化和探究開放性的原則來靈活構建實踐項目。真實性原則是指項目的問題應該真實的，這樣學生感受到的是在解決一個真實的工程問題，啟發學生理論聯系實際；系統性是指以真實項目問題為基點，以緊緊圍繞理論課的系統知識體系為原則，以培養學生的實踐能力為目標，開展相應的教學實踐活動；探究開放性原則是指項目問題不是對已有知識的簡單重現，而是學生通過對項目問題的自主學習探究，構建問題的解決方案，從而提高自主能力和創新能力。

“學起于思，思起于疑。”教師要以項目問題為導向，引導學生應用和整合已有的理論知識，在解決項目問題的過程中主動思考，多動手實踐，從“要我學”逐漸培養學生“我要學”的自主學習意識，使其可以更好地理解所學的理論知識，從而構建起自己的知識體系，提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。

2.項目教學在課堂實驗中的嘗試。以筆者教授的16學時的數字圖像處理實驗課為例，在以往的實驗教學中，實驗內容是根據課堂教授的章節內容設計并指導學生驗證完成的。若以整體連貫、有故事角度審視以往的實驗內容，不難發現以往設計的實驗內容缺乏較好的頂層設計，實驗內容相對較零散，連續性和邏輯性不足，沒有形成基于問題或項目的整體導向，存在學生主動學習性不高和實踐體驗不足等問題。針對此類問題，筆者秉承以問題為導向、結合實際項目、“做中學、做中思”的教學思想，設計了“車牌定位與識別”項目。“車牌定位與識別”問題在交通監控中有著廣泛的應用，學生對此工程背景也不陌生。該項目問題所設計的技術解決方案與數字圖像處理理論課程的基礎知識相對應，項目問題解決過程中涉及的圖像獲取、圖像增強、圖像分割和形態學濾波等方法，恰好與課堂所學的理論知識相契合。這樣的以項目的實際解決方案為脈絡，整體設計一個完整的“實驗故事”，并分解到每次的實驗內容，可以讓學生融入有意義的任務完成過程。同時，該項目的解決方案不是對已學知識的簡單堆砌，需要學生結合工程實踐問題積極思考、主動探索所學理論知識的本質，引導學生學以致用，自主地找到解決問題的途徑，增強學生的實踐能力，培養他們的研究性思維和創新精神。

3.項目教學法的思考。2016年筆者在實驗教學環節首次嘗試了項目教學法，發現該方法對學生實踐能力的提升有著積極的作用。通過引導學生在實驗中親自解決工程實際問題，激發學生的學習興趣和主動學習意識，有利于培養他們自主學習和探索創造的能力與精神。但是在項目實驗教學實踐中，也發現了一些需要注意和完善的問題，其中比較突出的是學生在教學實踐中表現得參差不齊。因為項目實驗較以往的驗證式實驗增加了實驗難度，學生的自身基礎本就各有高低，自身能力也各有千秋，呈現出來的實驗結果也有一定的差異，這就要求教師不能僅側重對實驗結果的評估，還需要考量實驗過程中學生體現出來的理論知識理解、構建及創新思維能力，鼓勵學生分析實驗結果不好的原因并給出指導建議，從而引導學生達到“做中學”“學而思”的教學目的。

四、結束語

中國自古就有“授人以魚，不如授人以漁”的道理。項目式的實驗教學方法以項目問題為導向，啟發學生通過主動的學習、思考，構建自身的知識體系，鍛煉解決問題的能力，從而提高獲取知識的方法和能力。該方法可以幫助工科大學生培養自主學習能力，同時也督促教師不斷更新知識體系，實現教學相長的良性互動。

參考文獻：

[1]教高司函[2017]6號，教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知[EB/OL].http：//www.moe.edu.cn/s78/A08/A08_gggs/A08_sjhj/201702/t20170223_297158.html，2017.02.20.

[2]陳敏，陳伯望，江學良.從教與學的辯證關系談工程專業學生自主學習能力培養[J].當代教育理論與實踐，2016，8（12）：54-57.

[3]徐小貞.中國高職英語專業教育理論研究[M].外語教學與研究出版社，2006.

[4]宗亞妹，李建啟.系列化項目教學的研究與實踐[J].中國大學教學，2013，（11）：44-46.endprint