流水別墅fallingwaterhouse-cdio工程教育聯(lián)盟-汕頭大學

1、,工程教育導論類課程實現(xiàn)探究式教學的探索與實踐,——以《土木工程設計導論》為例,工學院土木工程系 王英姿 2013.5,目錄,改革背景;課程改革簡況；知識—能力—素質(zhì)一體化大綱；實施探究式教學的教學設計與過程；課程的考核標準；課程的教學效果；觀察與思考；,課程改革背景,一般而言，工程教育中專業(yè)導論課程的目標是了解專業(yè)、產(chǎn)生學習興趣，其重要作用是不言而喻的。為此，許多高校規(guī)定導論類課程必須由教授乃至教學名

2、師講授，以期教授能將自身的學識和經(jīng)驗傳授給新生。然而，僅有名教授擔綱，若還是采用通過講授讓學生被動學習的方式，教授的認知就可以成為學生的嗎？答案是不容樂觀的。,課程改革背景,各種精彩紛呈的教學方法，究其實質(zhì)，可以分為以教師為主體的被動接受式教學方式和以學生為主體的探究式教學方式兩大類。,課程改革背景,“導論課可以運用探究式方法嗎？”“探究式教學在導論課中如何實現(xiàn)？”“能取得預期的效果嗎？”汕頭大學工學院土木工程系自2006年開始

3、，進行了將傳統(tǒng)教學模式的《土木工程概論》改為運用探究式教學方式的《土木工程設計導論》的實踐探索。,課程改革簡況,《土木工程設計導論》課程的前身是《土木工程概論》課程；將《土木工程設計導論》的學習方式改為主動學習，并從教學目標、情景營造、教學資源、評價手段多方面進行改進；課程的主要目標由“介紹專業(yè)”改為“讓學生體驗土木工程的設計工作、初步發(fā)展自我能力、團隊協(xié)作能力、對工程社會系統(tǒng)的適應能力”。土木系組成教師團隊（熊光晶老師、陸小華老

4、師、王英姿老師、吳鳴老師、喻瑩老師）進行教學改革實踐；,課程改革簡況,為實現(xiàn)上述目標而設置了一個由團隊完成的概念設計項目，并運用“基于設計的學習（Design-based Learning，DBL）” 概念設計項目營造情境讓學生像工程師一樣工作，選擇以一項當?shù)爻鞘心成鐓^(qū)進行城市更新的概念設計項目為載體，引導學生完成構(gòu)思、設計、表達、改進的全過程。新的課程已實施了六年，每年都保持評估和改進，總體效果良好。本課程2009年評為廣東省級精品

5、課程。,學生不僅從設計中習得關(guān)于城市建設的基本概念和知識，還自己找到“土木工程是研究什么的？”、“土木工程師具體要干什么工作？”、“成為合格的土木工程師需要具備怎樣的品質(zhì)和犧牲精神？”這三個理解土木工程專業(yè)的核心問題的答案，還培養(yǎng)了學習興趣并提升能力。,該項目以“我的夢中家園”為題，為學生構(gòu)建一個進行城市建設實踐的框架。設計對象選擇的是汕頭市烏橋島。,汕頭市烏橋島是城市將要進行更新改造的老區(qū)。,學生完成的規(guī)劃成果之一,自2006年開始汕

6、頭大學工學院進行了EIP-CDIO工程教學改革，借鑒以往CDIO改革 ，明確了本課程的細化的可測評的知識-能力-素質(zhì)一體化培養(yǎng)大綱,并細化為為四個層級。比如表中能力目標“2.1.1發(fā)現(xiàn)問題和表述問題”， 細分到“評估規(guī)劃社區(qū)的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和問題表像”以及“把握社區(qū)發(fā)展的總體目標，分清目前存在問題的主次”這兩個能力。這兩個能力目標對應的培養(yǎng)水平要求為“L2”（即理解）。顯然此目標只有探究式的主動學習方式才能達到，于是該目標對應教學策略為探究

7、式的項目（概念設計項目），而學生學習活動為“開展對城市社區(qū)的實地勘察和調(diào)研；分析規(guī)劃區(qū)域現(xiàn)狀問題并提出問題解決方案，完成調(diào)研報告；”。,知識——能力——素質(zhì)目標及大綱,知識——能力——素質(zhì)目標及大綱,實施探究式教學的教學設計與過程——設計任務,,利用學生渴望建造的心理，通過引導他們接觸和運用學科知識進行設計，激發(fā)學生專業(yè)興趣、明確學習動機、訓練相關(guān)能力。 項目以“我的夢中家園”為題，要求學生在土木工程知識十分有限的情況下

8、就開始一塊城市用地的總體規(guī)劃和一項土木工程設計。該設計為概念性規(guī)劃設計。,,實施探究式教學的教學設計與過程——設計任務,,之所以選擇城市社區(qū)建設項目是因為學生在建構(gòu)自己理想的的城市社區(qū)的空間環(huán)境時時，不僅熟悉了城市、地圖、空間尺度、建筑結(jié)構(gòu)、比例，交通設施等概念，而且把社區(qū)、結(jié)構(gòu)和交通的概念與組織城市建設的問題聯(lián)系起來，還要練習繪圖和表達。之所以選擇概念規(guī)劃設計而不是達到專業(yè)規(guī)范要求的規(guī)劃設計，主要是考慮到學習者是土木工程專業(yè)的新生

9、，所具備的土木工程知識十分有限。探究活動的真正實現(xiàn)需要做到其任務的難度、深度符合學習者的情況。概念性設計內(nèi)容簡潔、突出創(chuàng)造性思維、偏重整體謀劃、便于操作、調(diào)整靈活的特點與學習者特點十分符合。,,實施探究式教學的教學設計與過程——情景創(chuàng)設與探究進程,模擬工程師設計過程，為學生安排了 “工作”情景與對應的探究學習活動。,探究 1 階段,探究 2 階段,探究 3 階段,二、項目的建設目標,,,接受任務,調(diào)查/構(gòu)思循環(huán),學生組成團隊開展對關(guān)

10、于設計任務所需知識的學習，團隊內(nèi)要進行分工合作并記錄學習情況；學生提出調(diào)研提綱，并進行實地踏勘，了解當?shù)仫L土人情與環(huán)境現(xiàn)狀，提交調(diào)查報告； 在此基礎上，學生通過對所有信息的分析、篩選以及創(chuàng)造性思考，提出自己本次設計的主題；每個團隊在全班交流調(diào)查報告和設計主題（第一個重要成果），學生之間傾聽彼此的設計主題，并就調(diào)查設計、收集的數(shù)據(jù)等進行相互提問，從而大家能互相學習。,首先，讓學生自由討論對夢中家園的想象，并將其記錄下來。接著，介紹身

11、邊的高品質(zhì)的城市空間環(huán)境實例，提出一個問題“我們今天的家園是來源于前輩的夢想嗎？”大家討論后，得到肯定的答案。于是確立了家園的建設源于夢想并要通過設計來實現(xiàn)的認知。此時，教師引出本次的設計任務為進行烏橋島的概念性規(guī)劃，并對任務書和要求進行詳細講解。最后，教師再次明確本次設計任務的過程、時間節(jié)點以及提交成果。至此，學生基本理解了本次設計挑戰(zhàn)并正式開始設計工作。,實施探究式教學的教學設計與過程——情景創(chuàng)設與探究進程,實施探究式教學的教學設

12、計與過程——情景創(chuàng)設與探究進程,,,學生依據(jù)給定條件和學習知識，做出規(guī)劃設計。每周安排2學時進行展示、討論活動，評估設計進展情況。展示環(huán)節(jié)每個團隊都要準備一個匯報，陳述設計方案特點，同時還要提出證據(jù)，證明方案的合理性。多數(shù)情況下需要引用文獻書籍資料，即學生必須通過查資料，擴大知識范圍。在這個展示環(huán)節(jié)，主要的關(guān)注點不是學生設計的高水準，也不是學生掌握知識的準確無誤，關(guān)鍵在于是否能運用證據(jù)證明設計的合理性。同樣學生之間傾聽設計匯報，并就

13、設計依據(jù)、分析論證等進行相互提問。教師也要參與其中，特別關(guān)注學生出現(xiàn)的錯誤和理解偏差，進行糾錯式教學。通過展示環(huán)節(jié)，每個團隊都會收獲若干針對自己設計的質(zhì)疑與建議，接下來團隊就要利用這些信息進行再設計。鑒于設計/再設計循環(huán)理論上是一項沒有盡頭的工作，只有完成設計的截止時間。故對學生設計的改進工作深度不做硬性要求，但必須在最后設計成果中有所體現(xiàn)（第二個重要成果）。,,本課程明確要求學生進行“反思”過程，并完成其團隊工作總結(jié)和個人小結(jié)，時間

14、是兩周。這兩個報告是本次探究式學習的第三個重要成果，是教師完成對學生個人能力提升評價的主要依據(jù)。,反思總結(jié),設計/再設計循環(huán),實施探究式教學的教學設計與過程——教學資源與環(huán)境,“基于設計的學習” 強調(diào)學習環(huán)境的開放性，需要進行課堂內(nèi)的開發(fā)與課堂外的開發(fā)。鑒于學習者是大一新生，自學能力和信息素養(yǎng)尚處于較低水準，故我們創(chuàng)造了有利于學生查詢資料，進行自學的各種環(huán)境，主要包括構(gòu)建課程指南和建設網(wǎng)絡教學資源。改革前課程的教學資源局限于教材

15、，改革后除了參考國內(nèi)外優(yōu)秀教材外，還根據(jù)本課程特點制定了《課程大綱（細化的、可測評的能力大綱）》、《設計任務書》、《考核標準》、《課程整體教學活動實施計劃》、《設計導向性問題》等教學文本及全套多媒體課件，構(gòu)成幫助學生完成探究的“活動指南”。2009年課程建成并不斷完善了學習網(wǎng)站。,“問題導向”舉例,一、總體規(guī)劃部分工程推理和解決問題的能力： 當前烏橋島面臨的最大問題是什么？你們從哪些方面思考從而確立的設計主題？你們規(guī)劃的烏橋

16、島未來的人口規(guī)模是多少？按你們規(guī)劃的烏橋島建成后，人們在其中的生活品質(zhì)有哪些提高？個人能力與態(tài)度你所做的設計工作“與眾不同”嗎？目前所學知識是否能夠勝任規(guī)劃設計？你認為后續(xù)還有那些方面的知識要學習？團隊工作團隊中每個人的職責有分別嗎？是什么？如何保證你們的合作能夠順利進行？具體計劃是什么？如果合作過程中出現(xiàn)了問題，你們是怎么解決的？設計你認為設計工作的構(gòu)思是來源于分析還是來源于感覺？（兩者誰更重要？）列舉五個你認為

17、的影響規(guī)劃設計的最主要因素？（比如用地規(guī)模、地理位置、歷史發(fā)展情況、經(jīng)濟、文化觀念、政策、藝術(shù)或者其他）你認為你們設計文件中的圖紙所表達的信息足夠指導烏橋島未來的建設嗎？除了圖紙，設計文件還包括那些？你們是否都盡力制造好了？,,http://civildesign. stu.edu.cn/civil/,創(chuàng)建課程學習網(wǎng)站,關(guān)于課程和學習的介紹和導航；結(jié)合啟發(fā)式教學和交互式學習的互動功能，如資源中心（參考書、網(wǎng)站、圖片、視頻、向老師提

18、問等）、學生空間（設計進度跟進，互相學習，借鑒優(yōu)秀設計等）；同時也包含練習題、常規(guī)的課件、教師上課錄像等。,在本課程改革實踐中，我們引入過程性評價，加大對于職業(yè)態(tài)度、自學能力、團隊合作能力的考核力度，注重建立多元化的考核體系，采用提交報告、答辯、基本設計技能操作等綜合考核方案。改革后的過程性評價的內(nèi)容包括探究三階段的書面報告，設計成果和設計答辯以及學習表現(xiàn)，分別對應一定的分值和評價標準。,課程評價標準,,課程評價標準,,首先，學生普

19、遍形成專業(yè)認知的意象。通過學生提交的設計成果以及探究三個階段報告，我們可以看到每位同學都通過自己的經(jīng)歷和感受精彩紛呈地回答了“土木工程專業(yè)是干什么的？”“如果我是土木工程專業(yè)工程師，我該做什么？”“現(xiàn)在的我要想將來成為合格的土木工程專業(yè)工程師，我需要提高那些知識和能力？”這三個構(gòu)成專業(yè)認知意象的問題。本課程改革自2006級本科新生開始，從2010年開始進行的畢業(yè)生測評中，不再出現(xiàn)學生不理解“土木工程是干什么的？”之類的問題。,課程改革效

20、果探討,,,其次，學生能力提升，獲得自信。通過基于設計的學習，學生不僅獲得了對專業(yè)的認知，鍛煉了各項能力，還對將來的學習也做到了心中有數(shù)。今后他們在專業(yè)學習中還會經(jīng)歷若干設計，本次設計成果將成為后續(xù)的糾錯式學習之對象，本次設計過程和體驗成為后續(xù)設計的經(jīng)驗。以土木工程2006級學生范杰、丁海賢、崔珠華的學習為例，從學生的各項學習成果中，我們不僅看到學生達到了預期的培養(yǎng)目標，還看到在依靠自己的力量完成設計任務后，學生普遍感覺有自信心了。,

21、課程改革效果探討,三、立項以來的主要工作與完成情況（續(xù)）,學習者的聲音——喜歡學習方式,“經(jīng)過一個學期的小組合作查找資料、請教老師，想盡各種辦法去解決我們的問題，我感覺到自己收獲頗大，看問題不再只是考慮單方面，更懂得把握全局去權(quán)衡。”,“課程形式賦予了學生很大的主動性，充分發(fā)揮學生的主觀能動性。導論課上，學生是演員，老師是導演。學生由于要上臺展示自己辛苦找來的資料，極大的提高了學生的積極性，老師布置相關(guān)的問題，我們課后自己查閱資料。雖然

22、網(wǎng)絡資源極其豐富，但是也正是因為太豐富了，查找資料要花很長的時間，也正是因為花很多時間，所以特別珍惜自己找來的資料，我找到的相關(guān)資料已經(jīng)相當多，都儲存在自己電腦里，都成資料庫了。找到資料還要整理，讀懂，改造成演示文檔；再到講臺上演講，答辯。這個過程大大提高了我們對知識的掌握程度，比起課堂填鴨式有無比的優(yōu)越性。加上老師的從旁指導，給出專業(yè)的意見，就保證了學習的方向?！?課程改革效果探討,三、立項以來的主要工作與完成情況（續(xù)）,土木女生崔珠

23、華的“心路歷程”：——在設計中成長,剛開始的時候，我設計東西非常的膚淺和不合理，不敢拿出去見人，后來在失敗和教訓中摸索，我漸漸入門了。我最深的一個體會就是規(guī)劃并不是一件容易的事，要做好它必須得付出不少的心血?！薄拔铱鄲篮驼J真的思考了好久 。查閱了相關(guān)的資料文獻，我認真的畫了三個方案，由于專業(yè)知識的缺乏，畫出來的方案自己怎么也不滿意。最后的一幅圖是我最后選擇的方案，我比較喜歡它。”,“經(jīng)過老師指導，我把小區(qū)的道路重新設計了，通過一個環(huán)形

24、路把小區(qū)緊緊的聯(lián)系起來，使得小區(qū)出入方便，人們相互之間的走動也非常方便。從這項工作的開展，我真的學到了好多，也深刻地體會到自己在哪方面的知識是很薄弱，視界不夠?qū)拸V，積累的知識很少，在將來的學習中我要加把勁，不然真的是孤陋寡聞，幼稚地如一個小學生，何談上一個土木工程師呢？”“這次項目設計教會了我作為一個土木工程師，一定要有嚴謹?shù)淖鍪戮瘢荒軕{感覺，說一就是一，要有根據(jù)要合理。就如一座建筑物的地基采用的形式，我們不能憑感覺說我們采用筏

25、型基礎，覺得它可以。我們要明白每種地基的優(yōu)缺點，適合的地質(zhì)情況，建筑物的高度，總之要根據(jù)實際情況選取合適的類型，做到有根有據(jù)，嚴謹合理。”,課程改革效果探討,三、立項以來的主要工作與完成情況（續(xù)）,組長范杰的表現(xiàn)：——在團隊中鍛煉領(lǐng)導力,“對于我個人，作為一名有志于成為國際化土木工程師的現(xiàn)代學生。開設這門課無疑是給了我一個充分展示個人設計構(gòu)思能力及團隊領(lǐng)導合作能力的平臺?！?“設定主題方面，我于考察次日，召集本組組員于D座沙發(fā)進行討

26、論研究會 。在討論中，我小組提出三個方案設想：A.夢中的家園，心靈的港灣；B.烏橋,讓你體驗21世紀真正的海市蜃樓；C.烏橋，給你一個溫馨的家。最終，小組投票決定，選取A方案作為我們此次課程的主題。”,“在整個設計過程，所有成果都離不開一個和諧、奮進的團隊。在一次次的會議爭論及分工合作中，我們增長了土木工程的基礎知識和人際團隊能力?！?“在本學期的組織交流和討論中，我學會了怎樣的做好一個組長，即做好一個組織者，同時我也學到了如何和組