工科課堂教學(xué)中調(diào)動(dòng)學(xué)生的專注力和學(xué)習(xí)能動(dòng)性的實(shí)踐

摘 要：工科類課程兼具理論性、實(shí)驗(yàn)性、工程性，為調(diào)動(dòng)學(xué)生課堂上的專注力、提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性，適時(shí)插入一些非常規(guī)的教學(xué)方式：調(diào)整課程節(jié)奏、適時(shí)發(fā)問、引入科研案例、布置具有研究性功課、插入一些勵(lì)志性言語，可激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在智慧和學(xué)習(xí)使命感，產(chǎn)生了良好效果。這種以學(xué)生為中心的主動(dòng)式學(xué)習(xí)方法也存在知識(shí)系統(tǒng)性和完整性不強(qiáng)等缺陷，應(yīng)該與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相輔佐，根據(jù)課程和章節(jié)的實(shí)際需要而靈活采用。

關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)能動(dòng)性；主動(dòng)式學(xué)習(xí)；激發(fā)學(xué)生智慧

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2017）02-0140-03

Abstract： Engineering course is both theoretical， experimental and physical. In order to arouse students' concentration in class and improve their learning initiative， some unconventional teaching methods such as adjusting the rhythm of curriculum， timely questioning， introducing scientific research case， arranging a research work and inserting some inspirational words can stimulate students' inner wisdom and sense of mission and achieve good results. But this kind of student-centered active learning method lacks systematism and integration of knowledge. It should be supplemented with traditional teaching methods and flexibly adopted according to the actual needs of the course.

Keywords： learning initiative； active learning； stimulating students' wisdom

工科類課程大多知識(shí)面廣，兼具理論性、實(shí)驗(yàn)性、工程性，有的課程還略顯枯燥，純粹采用傳統(tǒng)的傳遞——接受式教育方法很難取得良好的教學(xué)效果，要讓所有學(xué)生全程集中注意力、跟上教師思路并非易事。筆者在教學(xué)實(shí)踐中，通過適時(shí)插入一些非常規(guī)的教學(xué)方式，以調(diào)動(dòng)學(xué)生的專注力、提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性。這些措施包括：關(guān)注學(xué)生表情，調(diào)整課程節(jié)奏；適時(shí)發(fā)問，調(diào)動(dòng)學(xué)生思想；引入科研案例，以科研問題激發(fā)學(xué)生的探究心；布置具有一定研究性、挑戰(zhàn)性的功課，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在智慧；時(shí)常插入一些勵(lì)志性言語，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)使命感。

一、相關(guān)的教學(xué)法理論及實(shí)踐

提升學(xué)生的專注力和學(xué)習(xí)能動(dòng)性的理論有很多，如IBL（Inquiry-Based Learning）、PBL（Problem-Based Learning）、TBL（Team-based learning）、CBE（Competency-Based Education），這些大多是基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論或研究性學(xué)習(xí)理論的學(xué)習(xí)方法。這些方法旨在以問題為導(dǎo)向、以職業(yè)所需的能力為導(dǎo)向，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、綜合分析能力和創(chuàng)新意識(shí)，發(fā)揮協(xié)作與團(tuán)體的集體智慧。由此派生出許多具體的教學(xué)方法，如任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法、項(xiàng)目教學(xué)法、案例教學(xué)法、參與式教學(xué)法等。建構(gòu)主義的思想源于康德對(duì)理性主義與經(jīng)驗(yàn)主義的綜合，其核心是圍繞著人的主體性而展開，認(rèn)為：主體不能直接通向外部世界，而只能通過利用內(nèi)部建構(gòu)認(rèn)知原則去組織經(jīng)驗(yàn)，從而發(fā)展知識(shí)。康德相信世界的本來面目是人們無法知道的，而且也無需推測(cè)它，人們所知道的只是自己的經(jīng)驗(yàn)而已；強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者在不斷解決疑難問題的過程中完成對(duì)知識(shí)的建構(gòu)。研究性學(xué)習(xí)或教學(xué)理論集合了認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論、多元智能理論、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、主體性教育思想、終身教育理論等多種心理學(xué)與教育學(xué)理論思想精華[1]，認(rèn)為學(xué)生的學(xué)習(xí)過程如同科學(xué)家的研究過程，在探究過程中主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題，并在過程中逐漸獲取知識(shí)、訓(xùn)練技能、培養(yǎng)能力，發(fā)展自己的個(gè)性[2]。

國內(nèi)一些教師對(duì)這些教學(xué)法理論進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐和總結(jié)。王鵬[3]進(jìn)行了“任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法”在“汽車底盤”課程中的教學(xué)實(shí)踐，通過給出有關(guān)汽車軸系零部件的任務(wù)內(nèi)容的實(shí)踐操作，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。傅四保[4]在“教育技術(shù)學(xué)研究方法”課程教學(xué)中引入“項(xiàng)目教學(xué)法”，將學(xué)生按照“組間同質(zhì)，組內(nèi)異質(zhì)”的原則進(jìn)行分組開展學(xué)習(xí)、完成項(xiàng)目。在項(xiàng)目活動(dòng)的探究過程中，學(xué)生對(duì)遇到的問題一起探討、一起研究，逐步解決問題，完成科研項(xiàng)目，在此過程完成知識(shí)的建構(gòu)及積累。吳倫敦[5]在教師培訓(xùn)中的運(yùn)用案例教學(xué)，較好地解決了傳統(tǒng)的傳授式培訓(xùn)存在的弊端，顯現(xiàn)出案例教學(xué)的示范性價(jià)值。郭春歡[6]將“參與式教學(xué)”引入建筑設(shè)計(jì)教學(xué)中，讓學(xué)生參與到具體的建筑設(shè)計(jì)任務(wù)中來，通過不同設(shè)計(jì)方案的交流、總結(jié)，達(dá)到使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的目的。

上述教學(xué)理論與實(shí)踐對(duì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)，加深學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，培養(yǎng)學(xué)生分析、創(chuàng)新、協(xié)作等綜合能力有良好的作用。但我們也要意識(shí)到這些教學(xué)方法不足的一面：首先，建構(gòu)式學(xué)習(xí)理論過于強(qiáng)調(diào)知識(shí)的相對(duì)性、獨(dú)特性，否認(rèn)知識(shí)的客觀性、共同性；過于強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的情境性、非結(jié)構(gòu)性，忽略抽象與概括的重要功能[7]；其次，針對(duì)專題的探究式學(xué)習(xí)方式容易造成學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)過于狹窄，知識(shí)體系缺乏系統(tǒng)性和完整性，不利于全面發(fā)展[8]；此外，這些教學(xué)方法要求配置知識(shí)面廣、綜合能力強(qiáng)的教師隊(duì)伍，并要求有充足的課時(shí)支撐，使得教學(xué)成本升高。因此，不宜一味追求某些主動(dòng)式學(xué)習(xí)的教學(xué)方法而完全舍棄傳統(tǒng)的教學(xué)方法?！敖虒W(xué)有法、教無定法、教有定規(guī)、貴在得法”，學(xué)校不宜采用固定的教學(xué)方法，而應(yīng)在科學(xué)的教學(xué)理念指引下，根據(jù)課程和章節(jié)的實(shí)際需要，采取適宜的教學(xué)方法。

筆者在課堂教學(xué)中，在傳統(tǒng)的教學(xué)方法基礎(chǔ)上所穿插的一些非常規(guī)教學(xué)方式，具有上述教學(xué)方法的一些特征，對(duì)于提升學(xué)生的課堂專注力、增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)有積極作用。

二、課堂教學(xué)實(shí)踐

（一）關(guān)注學(xué)生表情，調(diào)整課程節(jié)奏；適時(shí)發(fā)問，調(diào)動(dòng)學(xué)生思想

由于班級(jí)學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)、領(lǐng)悟能力及自制力存在一定差異，傳統(tǒng)的傳遞-接受式教學(xué)中，并非所有的學(xué)生都能跟上教師的節(jié)奏。因此，教師應(yīng)適時(shí)調(diào)整授課節(jié)奏，使得絕大部分學(xué)生能在整堂課中保持對(duì)所授內(nèi)容的領(lǐng)悟。觀察學(xué)生表情是判斷學(xué)生是否跟上教師節(jié)奏的重要依據(jù)。眼神呆滯、眉頭緊鎖、表情或姿態(tài)長(zhǎng)時(shí)間沒有變化等特征都是學(xué)生沒有跟上教師節(jié)奏、思想游離的表現(xiàn)。這時(shí)候，可以考慮停頓一小段時(shí)間，部分同學(xué)會(huì)因?yàn)榻處熢捳Z的停頓回過神來。進(jìn)一步地，適時(shí)提出問題，讓學(xué)生思考、回答，會(huì)讓這些學(xué)生的思想集中到課堂內(nèi)容上來。隨后的講述就應(yīng)適當(dāng)放慢節(jié)奏。有的教師為了完成教學(xué)日歷中的內(nèi)容，課程的某些時(shí)段語速極快，其實(shí)很可能部分學(xué)生完全沒有領(lǐng)悟，作了無用功。在講“風(fēng)力發(fā)電”中風(fēng)力機(jī)的葉片結(jié)構(gòu)前，首先發(fā)問：你們知道飛機(jī)為何能飛起來的嗎？隨后對(duì)大家七嘴八舌的回答作總結(jié)性表述，再引入與“機(jī)翼升力產(chǎn)生”相類似的葉片結(jié)構(gòu)描述。這樣從大家感興趣的問題引出話題，能有效調(diào)動(dòng)同學(xué)的思想，引發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。

（二）引入科研案例，以科研問題激發(fā)學(xué)生的探究心

科研案例的敘述能增強(qiáng)學(xué)生的興趣度，調(diào)動(dòng)學(xué)生的注意力；其次，科研案例中所要解決的問題能激發(fā)學(xué)生的好奇心和思維量，帶著問題和思考的學(xué)習(xí)過程將起到事半功倍的效果。

換熱器是工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛的一種通用機(jī)械，在能源動(dòng)力領(lǐng)域的應(yīng)用也非常普遍，如鍋爐中的省煤器、氣體預(yù)熱器，汽輪機(jī)的凝汽器、油冷卻器，電機(jī)的氣體冷卻器等。因此，在能源動(dòng)力類的課程設(shè)置中，換熱器是一門“標(biāo)配”課程。但由于換熱器通常未被列入“主干”課程，加上部分課程內(nèi)容略顯‘枯燥，要讓每個(gè)學(xué)生全程精神力集中不是一件容易的事情。

我校本科設(shè)置的換熱器課程名為“高效換熱器”，除了傳統(tǒng)的換熱器內(nèi)容外，更多的融入了高效、緊湊換熱元件及換熱設(shè)備的內(nèi)容，緊貼換熱器發(fā)展前沿。引入換熱器前沿課題的闡述，也是上好這門課程的需要。

換熱器的強(qiáng)化傳熱是筆者的主要研究方向，承擔(dān)了許多相關(guān)課題的研究。在講述到板式換熱器章節(jié)的時(shí)候，引入了一個(gè)板式換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算軟件編制的課題。該軟件主要針對(duì)可拆卸式板式換熱器進(jìn)行熱力設(shè)計(jì)計(jì)算。針對(duì)日常生活中大家都要喝的牛奶切入話題，用該軟件演示一套用于牛奶加工消毒的板式換熱器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。演示過程中，適時(shí)的留下一些問題：傳熱系數(shù)如何計(jì)算？如何構(gòu)成多流道、多流程的流動(dòng)（牽涉到盲孔和密封圈的布置）？如何讓流體形成三維流動(dòng)（牽涉到板片波紋形狀及布置）？板片如何承壓（牽涉到板片觸點(diǎn)的問題）？這樣，圍繞這些問題展開課程內(nèi)容，提升了學(xué)生的課堂注意力和學(xué)習(xí)興趣。軟件的最終設(shè)計(jì)結(jié)果展示了所有板片的形狀及布置圖，包括牛奶、加熱工質(zhì)和冷卻工質(zhì)的流動(dòng)路徑，豐富多彩的畫面將學(xué)生的興趣度調(diào)動(dòng)到一個(gè)高潮。

同樣地，在講述板翅式換熱器的課程內(nèi)容時(shí)，引入板翅式汽車油冷卻器的研究課題；在講述翅片管換熱器時(shí)，引入煉油廠空冷器的研究課題、電站直接空冷研究課題、電機(jī)空-空冷卻器研究課題；講述相變換熱強(qiáng)化元件時(shí)，引入降膜蒸發(fā)換熱研究課題。教學(xué)實(shí)踐表明：這些緊貼研究前沿的課題的引入，學(xué)生反響熱烈，呈現(xiàn)良好互動(dòng)。

（三）布置具有一定研究性、挑戰(zhàn)性的功課，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在智慧

吳軍[9]認(rèn)為：教育就是“引出”，美國的一些一流大學(xué)都在做同樣一件事情：引出潛藏在孩子內(nèi)心的智能，筆者對(duì)此深有同感。在一些課程的教學(xué)中，筆者嘗試向?qū)W生布置一些結(jié)合課程內(nèi)容的、有一定研究性、挑戰(zhàn)性的小項(xiàng)目、小案例、小問題，讓學(xué)生想辦法解決，試圖以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、不服輸?shù)男膽B(tài)、內(nèi)心的智慧。

筆者曾當(dāng)任過本科“制冷裝置自動(dòng)化”課程的主講，其中有“四通閥原理及結(jié)構(gòu)”章節(jié)[10]。筆者在講述這部分內(nèi)容之前，先向?qū)W生交待了四通閥的作用，然后讓同學(xué)課后自己設(shè)計(jì)四通閥的結(jié)構(gòu)，并在下次課上講述自己設(shè)計(jì)的四通閥結(jié)構(gòu)及工作原理。當(dāng)然，筆者講了許多鼓勵(lì)性的話語，講到了自主創(chuàng)新的重要性，并讓同學(xué)相信自己是有創(chuàng)新能力的，當(dāng)然，也規(guī)定了創(chuàng)新成果計(jì)入成績(jī)。同學(xué)受到鼓動(dòng)并且被分配具體的創(chuàng)新任務(wù)后，激發(fā)了濃厚的創(chuàng)新興趣。出乎筆者的意料，課上同學(xué)爭(zhēng)相恐后上臺(tái)拿出自己的設(shè)計(jì)方案，熱情空前高漲。從同學(xué)們拿出的方案看，有實(shí)用價(jià)值并且有特色和亮點(diǎn)的還真不少，有幾個(gè)方案還值得申請(qǐng)專利！學(xué)生的內(nèi)在智慧和創(chuàng)新潛能被有效激發(fā)！通過點(diǎn)評(píng)設(shè)計(jì)方案后再進(jìn)入“四通閥原理及結(jié)構(gòu)”的系統(tǒng)知識(shí)講述時(shí)，學(xué)生的專注度非常高。

（四）插入勵(lì)志性言語，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)使命感

課堂教學(xué)中，合適的節(jié)點(diǎn)插入恰當(dāng)?shù)膭?lì)志性語言，可以讓學(xué)生增強(qiáng)學(xué)習(xí)的目的性、學(xué)習(xí)的使命感。

在“新能源技術(shù)”的課程中，在講到“核能利用”中的核聚變時(shí)，強(qiáng)調(diào)目前可控的核聚變尚未實(shí)現(xiàn)，一旦實(shí)現(xiàn)將徹底解決人類的能源問題。隨后激勵(lì)學(xué)生：或許我們這一代人手中還不能徹底解決這一問題，那么希望你們這一代人能徹底解決這一問題，說不定在座的同學(xué)中就會(huì)出現(xiàn)解決這一問題的科學(xué)家。這些話語說出后，有的同學(xué)會(huì)心微笑，有的同學(xué)眼神閃亮，充滿挑戰(zhàn)欲和使命感。同樣地，在講到“單位GDP能耗”時(shí)提到：中國的這一指標(biāo)高于發(fā)達(dá)國家，使得能源消耗過多，也是造成“霧霾”等惡劣環(huán)境的重要原因；要解決這一問題，主要依靠科技進(jìn)步，很希望在座的同學(xué)以后能成為降低“單位GDP能耗”的重要貢獻(xiàn)者，為全面趕超發(fā)達(dá)國家發(fā)揮重要作用。

三、結(jié)束語

課堂上關(guān)注學(xué)生表情，適時(shí)發(fā)問，引入科研案例，布置具有一定研究性、挑戰(zhàn)性的功課，時(shí)常插入一些勵(lì)志性言語，能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的課堂專注力、激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在智慧和學(xué)習(xí)使命感。這些方法中，有的具有建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論或研究性學(xué)習(xí)理論的特征，即激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)、自我完成知識(shí)的建構(gòu)。但這種以學(xué)生為中心的主動(dòng)式學(xué)習(xí)方法也存在知識(shí)系統(tǒng)性和完整性不強(qiáng)等缺陷，應(yīng)該與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相結(jié)合，根據(jù)課程和章節(jié)的實(shí)際需要，采取適宜的教學(xué)方法。

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