中法合作工程師教學(xué)中實(shí)踐與理論一體化探索與研究

袁怡佳　鐘圣怡　李萍　歐亞飛　李真珍　陸佳亮　邵凌翱

摘要：上海交通大學(xué)一巴黎高科卓越工程師學(xué)院借鑒法國(guó)工程師學(xué)院的教育培養(yǎng)模式，在基礎(chǔ)課程教學(xué)中全面推行實(shí)踐與理論一體化。本文以學(xué)院在預(yù)科基礎(chǔ)階段的課程設(shè)置和教學(xué)方式為例，闡述如何在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中實(shí)現(xiàn)實(shí)踐與理論一體化，并討論了學(xué)生對(duì)其開展情況的反饋意見。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐和理論一體化；基礎(chǔ)課程教學(xué)；法國(guó)工程師培養(yǎng)模式

上海交通大學(xué)一巴黎高科卓越工程師學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“交大巴黎高科學(xué)院”）是由上海交通大學(xué)與法國(guó)巴黎高科工程師集團(tuán)（以下簡(jiǎn)稱“巴黎高科集團(tuán)”）于2012年聯(lián)合創(chuàng)辦的。上海交通大學(xué)是我國(guó)歷史最悠久，集“綜合性、研究性、國(guó)際化”為一體的國(guó)內(nèi)一流、國(guó)際知名大學(xué)，而巴黎高科集團(tuán)則匯集了全法最具聲望的12所工程師學(xué)校，其畢業(yè)生能夠在相當(dāng)廣泛的工程技術(shù)領(lǐng)域展現(xiàn)才能，深受工業(yè)界、企業(yè)界的歡迎。此次強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，創(chuàng)立了獨(dú)特的“預(yù)科基礎(chǔ)階段+工程師階段”培養(yǎng)計(jì)劃，學(xué)院學(xué)制為“4+2.5”年。其中，最初3年為“預(yù)科基礎(chǔ)階段”，不分專業(yè)，課程以數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)和物理化學(xué)為主，目的是讓學(xué)生具備扎實(shí)的數(shù)理化基礎(chǔ)，全面深入地掌握相關(guān)知識(shí)，具備獨(dú)立思考和解決問題的能力。本文將詳細(xì)介紹和探討交大巴黎高科學(xué)院在基礎(chǔ)課程教學(xué)中是如何實(shí)現(xiàn)實(shí)踐和理論一體化的。

一、實(shí)踐與理論一體化教學(xué)方式介紹

為了強(qiáng)化學(xué)生對(duì)多學(xué)科知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，交大巴黎高科學(xué)院引進(jìn)了法國(guó)工程師預(yù)科教育階段的大平臺(tái)教學(xué)制度，即在基礎(chǔ)教育階段不分專業(yè)，強(qiáng)調(diào)建立扎實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)。所有學(xué)生除了思想政治、人文語(yǔ)言類課程外，只上兩門課程數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)和物理化學(xué)。在除去語(yǔ)言學(xué)期的五個(gè)預(yù)科階段學(xué)期中，數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)共有58學(xué)分，物理化學(xué)共44學(xué)分，全面涵蓋高等數(shù)學(xué)和大學(xué)物理（化學(xué)）的各個(gè)學(xué)科，且課時(shí)量相當(dāng)大。其中，數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)課程包括微積分、復(fù)變函數(shù)、概率論統(tǒng)計(jì)、操作系統(tǒng)、操作結(jié)構(gòu)等，物理化學(xué)課程包括電學(xué)、光學(xué)、力學(xué)、熱力學(xué)、電磁學(xué)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)導(dǎo)論、普通化學(xué)原理等。打個(gè)比方，法國(guó)的預(yù)科基礎(chǔ)階段就是國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)課程的升級(jí)和加強(qiáng)版，而且兩門課程均由同一位教師或一個(gè)教學(xué)團(tuán)體連貫地完成所有教學(xué)。一些重要的數(shù)理課程會(huì)周期性地循環(huán)出現(xiàn)，且難度逐步上升，幫助學(xué)生溫故知新并學(xué)會(huì)融會(huì)貫通。

在教學(xué)方式上，交大巴黎高科學(xué)院預(yù)科基礎(chǔ)教學(xué)與傳統(tǒng)的中國(guó)基礎(chǔ)課程教學(xué)相比，具有極為鮮明的特色：實(shí)踐與理論一體化，并具體體現(xiàn)在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)。通常情況下，國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)課程（高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、大學(xué)化學(xué)）大多采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，即教師授課，伴有少量隨堂習(xí)題和實(shí)驗(yàn)，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)。如此以教師為主體的注入式教學(xué)方式使得學(xué)生被迫學(xué)習(xí)，死記硬背理論知識(shí)，缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)新精神。顯然，這種教學(xué)方式培養(yǎng)不了當(dāng)代社會(huì)渴求的高素質(zhì)創(chuàng)新性人才。而法國(guó)工程師教育強(qiáng)調(diào)應(yīng)用型與實(shí)踐能力，致力于培養(yǎng)畢業(yè)后立刻能適應(yīng)企業(yè)需求的人才。因此，除了常規(guī)的大班理論課，還設(shè)置了大量的實(shí)踐習(xí)題課程、實(shí)踐實(shí)驗(yàn)課程和每月考核模式。交大巴黎高科學(xué)院也沿用了這一教學(xué)方式，引進(jìn)了法式教育中習(xí)題課、實(shí)驗(yàn)課和每月考核模式。

小班授課的習(xí)題課著重加深對(duì)理論知識(shí)的理解和拓展其在實(shí)踐中的應(yīng)用。由任課老師根據(jù)當(dāng)前講解課的進(jìn)度，選擇典型的計(jì)算類題目和理論在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用類題目，學(xué)生獨(dú)立思考嘗試解題，最后在習(xí)題課上教師采取互動(dòng)的方式，引導(dǎo)性地講解題目。同樣小班授課的實(shí)驗(yàn)課，著重強(qiáng)化對(duì)動(dòng)手能力和獨(dú)立思考、解決問題能力的訓(xùn)練，由教師先講解實(shí)驗(yàn)的大致內(nèi)容，接著學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)并理解理論知識(shí)在實(shí)際中的運(yùn)用。如有問題，及時(shí)和教師交流，以實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)和理論教學(xué)密切結(jié)合的教學(xué)方式來培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，在實(shí)驗(yàn)中提出創(chuàng)新思路，從而在本質(zhì)上加深其對(duì)理論知識(shí)的理解，并切合實(shí)際應(yīng)用。每月考核模式包括口試、家庭作業(yè)和月考，此系統(tǒng)性的考核方式一方面持續(xù)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的深刻理解和擴(kuò)展其在實(shí)際應(yīng)用中的意義，另一方面能使教師實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況?？谠囀欠▏?guó)工程師基礎(chǔ)教學(xué)模式中的一大特色，由一位教師對(duì)三位學(xué)生進(jìn)行面對(duì)面的考核，就理論知識(shí)及其實(shí)際應(yīng)用要求學(xué)生當(dāng)場(chǎng)解答并解釋思路，在互動(dòng)中完成考核。每月的家庭作業(yè)安排在月考之前，旨在幫助學(xué)生復(fù)習(xí)、鞏固理論知識(shí)及拓寬其實(shí)際應(yīng)用。家庭作業(yè)和月考的題目都是由任課老師按照教學(xué)進(jìn)度精心出題，意在讓學(xué)生在解題過程中加深對(duì)于理論知識(shí)的記憶和理解。以上所述各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的目的，是要做到實(shí)踐和理論一體化，開拓學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和素質(zhì)，增加學(xué)生在課堂上的參與性、互動(dòng)性和自主性，使整個(gè)教學(xué)活動(dòng)成為一個(gè)有趣而主動(dòng)的過程。

二、實(shí)踐與理論一體化教學(xué)方式的開展情況

在預(yù)科基礎(chǔ)教育階段，每位學(xué)生每周有講解課若干課時(shí)、習(xí)題課2課時(shí)，每周或每?jī)芍?課時(shí)的實(shí)驗(yàn)課；每月有法語(yǔ)、數(shù)學(xué)和物理化學(xué)各1小時(shí)的口試，家庭作業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)長(zhǎng)約為2～4小時(shí)，月考2小時(shí)。

理論課由任課老師統(tǒng)一給整個(gè)年級(jí)的學(xué)生授課，在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撝v解及推導(dǎo)的同時(shí)，重視聯(lián)系其在實(shí)際意義中的應(yīng)用。例如在物理課上，當(dāng)引入新的參數(shù)概念或現(xiàn)象時(shí)，教師會(huì)給出其在現(xiàn)實(shí)中的數(shù)據(jù)或?qū)嵗?，以便學(xué)生建立直觀認(rèn)識(shí)。比如在解釋電磁波的反射和透射現(xiàn)象時(shí)，教師會(huì)給出如何通過極化去除反射的例子（如太陽(yáng)眼鏡、相機(jī)濾鏡等）；在解釋瑞利散射時(shí)，教師會(huì)解釋為什么天空是藍(lán)色、太陽(yáng)落山時(shí)是紅色，等等。

習(xí)題課與實(shí)驗(yàn)課則是小班化教學(xué)，一般人數(shù)控制在20人左右，做到師生配比高，以此保證教學(xué)質(zhì)量。習(xí)題課采取隨堂讓學(xué)生思考解題或者事先分發(fā)題目要求學(xué)生思考的方式，題目是由任課老師精挑細(xì)選的，具有代表性和實(shí)際應(yīng)用意義。比如在經(jīng)典力學(xué)原理課程中，通過受力分析和計(jì)算來證明為什么我們從高處躍下時(shí)要彎曲膝蓋；而在電磁學(xué)中會(huì)介紹磁懸浮、微波爐、鉗形電流表等工作原理。為鼓勵(lì)學(xué)生在課前有針對(duì)性地學(xué)習(xí)思考，教師有時(shí)會(huì)提前布置問題，在習(xí)題課前查看每位學(xué)生的解題情況，并和他們做簡(jiǎn)短的個(gè)別交流，便于了解學(xué)生的共同難點(diǎn)，在之后的講解中就這些難點(diǎn)作詳細(xì)引導(dǎo)和解釋。除此以外，教師還會(huì)請(qǐng)同學(xué)上黑板邊書寫解題過程邊說明解題思路，教師在一旁進(jìn)行指導(dǎo)并給出其在日常生活中的例子。比如在計(jì)算互感電路之后，我們會(huì)引出電動(dòng)牙刷進(jìn)行充電的實(shí)例。可以看出，習(xí)題課不是死板枯燥的公式計(jì)算，而是通過計(jì)算去解釋、理解理論在實(shí)際生活中的應(yīng)用，并且讓學(xué)生在解題過程中自我檢查對(duì)于理論知識(shí)掌握的不足之處。endprint

實(shí)驗(yàn)課是學(xué)生參與實(shí)踐的重要環(huán)節(jié)。每次實(shí)驗(yàn)由任課老師挑選具有實(shí)用意義的主題，教師會(huì)事先分發(fā)實(shí)驗(yàn)指南，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、操作步驟和所需測(cè)量的物理量，最后一部分是學(xué)生在某一目的要求下自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并要求學(xué)生事先完成理論部分的學(xué)習(xí)并考慮如何實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)課上，學(xué)生隨機(jī)地兩兩分組合作做實(shí)驗(yàn)，如遇任何問題，及時(shí)和教師溝通解決，每堂課配有兩名任課教師，由此充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生們?cè)谟H手實(shí)踐的過程中，加深了對(duì)理論知識(shí)的理解，覺得學(xué)有所用，并且鍛煉培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考、與他人協(xié)作和創(chuàng)新思維的能力。

除了常規(guī)課程，每月進(jìn)行的考核（口試+家庭作業(yè)+月考）也旨在加強(qiáng)學(xué)生在實(shí)踐中的理論應(yīng)用。時(shí)長(zhǎng)1小時(shí)、一對(duì)三的口試，先由教師提出有關(guān)課程內(nèi)容的理論問題，再要求學(xué)生通過靈活運(yùn)用理論知識(shí)，解釋其在日常生活中的實(shí)例。比如熱化學(xué)，在提問自由焓、化學(xué)勢(shì)的概念和推導(dǎo)系統(tǒng)平衡的條件后，讓學(xué)生解答通過反滲透來實(shí)現(xiàn)海水淡化的題目。對(duì)于家庭作業(yè)和月考的題目，任課老師會(huì)親自撰寫或精心挑選相對(duì)較長(zhǎng)的、難度循序漸進(jìn)的系統(tǒng)性題目，以此來考查學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的理解和對(duì)其靈活應(yīng)用的能力，同時(shí)也能時(shí)時(shí)督促學(xué)生學(xué)習(xí)。比如在電路基礎(chǔ)中，要求學(xué)生通過電路、功率的計(jì)算，來理解法國(guó)高速列車的充電原理和研究如何提高其充電效率，等等。

三、實(shí)踐與理論一體化在教學(xué)中的反饋研究

預(yù)科基礎(chǔ)階段課程已經(jīng)過4屆學(xué)生的實(shí)踐，我們就學(xué)生對(duì)于實(shí)踐與理論一體化在教學(xué)中實(shí)施的情況進(jìn)行了一次無記名問卷調(diào)查，涉及2012-2015級(jí)4屆學(xué)生，試卷共125份。問卷就實(shí)踐和理論一體化在物理理論課、習(xí)題課、實(shí)驗(yàn)課和每月考核中開展的情況進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查。

首先，我們就學(xué)生希望的教學(xué)方式和理論聯(lián)系實(shí)踐在教學(xué)中的訴求做了調(diào)查。絕大多數(shù)學(xué)生（90%）希望教學(xué)能夠理論聯(lián)系實(shí)踐。預(yù)科基礎(chǔ)階段課程概念多、理論性強(qiáng)、內(nèi)容抽象且難以理解，純理論的教學(xué)更會(huì)讓學(xué)生覺得枯燥乏味，提不起學(xué)習(xí)的興趣。其實(shí)，基礎(chǔ)課程的很多知識(shí)都與學(xué)生的日常生活密切相關(guān)，將理論知識(shí)與具體的實(shí)例聯(lián)系起來，才能讓死板的課本知識(shí)變得生動(dòng)直觀，讓學(xué)生樂于接受、易于記憶，也更能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與動(dòng)力。學(xué)生們認(rèn)為，通過理論聯(lián)系實(shí)踐，能更好地理解和掌握理論知識(shí)，了解理論對(duì)實(shí)踐的指導(dǎo)和檢驗(yàn)作用。

對(duì)于實(shí)踐和理論一體化在理論課中開展情況的反饋，約70%學(xué)生覺得理論課是純理論教學(xué)，并且理論學(xué)習(xí)時(shí)間過長(zhǎng)；30%學(xué)生認(rèn)為理論課做到了理論聯(lián)系實(shí)踐，而且理論和實(shí)踐在時(shí)間分配上合理。對(duì)于每學(xué)期平均8.8學(xué)分的物理，除去習(xí)題課、實(shí)驗(yàn)課及每月考核占去的課時(shí)，每周只有4小時(shí)左右的理論課，導(dǎo)致任課老師沒有充裕的時(shí)間深入地將實(shí)踐引入到理論中來。因此，教師今后需更加注意將抽象的理論知識(shí)和生活現(xiàn)象結(jié)合起來，以激發(fā)學(xué)生的求知欲。

就實(shí)踐和理論一體化在習(xí)題課中開展情況的反饋，僅20%學(xué)生覺得習(xí)題課是機(jī)械重復(fù)的理論計(jì)算，絕大多數(shù)認(rèn)為習(xí)題課是很有幫助的。通過習(xí)題課，學(xué)生不僅能鞏固加深對(duì)理論知識(shí)的理解，拓寬其應(yīng)用知識(shí)面，而且能讓學(xué)生從中自我檢驗(yàn)對(duì)于理論知識(shí)的掌握情況并及時(shí)加以完善。這和教師對(duì)于習(xí)題課預(yù)期的目標(biāo)是非常符合的。

同時(shí)，我們也調(diào)查了實(shí)踐與理論一體化在實(shí)驗(yàn)課中的實(shí)行效果。實(shí)驗(yàn)是與課堂理論教學(xué)相配合的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)課把理論知識(shí)具體化和形象化，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚋行У卣莆绽碚?，并且增?qiáng)了動(dòng)手及獨(dú)立思考的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新精神。學(xué)生的反饋完全符合教師對(duì)于實(shí)驗(yàn)課設(shè)定的目的。

最后，作者就學(xué)生對(duì)每月考核進(jìn)行了調(diào)查。“口試+家庭作業(yè)十月考”作為一種創(chuàng)新的持續(xù)性考核方式，不但能經(jīng)常督促學(xué)生學(xué)習(xí)，避免期末考試時(shí)臨時(shí)抱佛腳、突擊復(fù)習(xí)，而且通過實(shí)際場(chǎng)景的模擬，能夠真正了解到學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的掌握情況和靈活應(yīng)用的能力。

[責(zé)任編輯：夏魯惠]endprint