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

1、,工程教育導(dǎo)論類課程實(shí)現(xiàn)探究式教學(xué)的探索與實(shí)踐,——以《土木工程設(shè)計(jì)導(dǎo)論》為例,工學(xué)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(shí)施探究式教學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)與過程；課程的考核標(biāo)準(zhǔn)；課程的教學(xué)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(dǎo)論課程的目標(biāo)是了解專業(yè)、產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，其重要作用是不言而喻的。為此，許多高校規(guī)定導(dǎo)論類課程必須由教授乃至教學(xué)名

2、師講授，以期教授能將自身的學(xué)識和經(jīng)驗(yàn)傳授給新生。然而，僅有名教授擔(dān)綱，若還是采用通過講授讓學(xué)生被動學(xué)習(xí)的方式，教授的認(rèn)知就可以成為學(xué)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(xué)方法，究其實(shí)質(zhì)，可以分為以教師為主體的被動接受式教學(xué)方式和以學(xué)生為主體的探究式教學(xué)方式兩大類。,課程改革背景,“導(dǎo)論課可以運(yùn)用探究式方法嗎？”“探究式教學(xué)在導(dǎo)論課中如何實(shí)現(xiàn)？”“能取得預(yù)期的效果嗎？”汕頭大學(xué)工學(xué)院土木工程系自2006年開始

3、，進(jìn)行了將傳統(tǒng)教學(xué)模式的《土木工程概論》改為運(yùn)用探究式教學(xué)方式的《土木工程設(shè)計(jì)導(dǎo)論》的實(shí)踐探索。,課程改革簡況,《土木工程設(shè)計(jì)導(dǎo)論》課程的前身是《土木工程概論》課程；將《土木工程設(shè)計(jì)導(dǎo)論》的學(xué)習(xí)方式改為主動學(xué)習(xí)，并從教學(xué)目標(biāo)、情景營造、教學(xué)資源、評價(jià)手段多方面進(jìn)行改進(jìn)；課程的主要目標(biāo)由“介紹專業(yè)”改為“讓學(xué)生體驗(yàn)土木工程的設(shè)計(jì)工作、初步發(fā)展自我能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、對工程社會系統(tǒng)的適應(yīng)能力”。土木系組成教師團(tuán)隊(duì)（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(jìn)行教學(xué)改革實(shí)踐；,課程改革簡況,為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)而設(shè)置了一個由團(tuán)隊(duì)完成的概念設(shè)計(jì)項(xiàng)目，并運(yùn)用“基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)（Design-based Learning，DBL）” 概念設(shè)計(jì)項(xiàng)目營造情境讓學(xué)生像工程師一樣工作，選擇以一項(xiàng)當(dāng)?shù)爻鞘心成鐓^(qū)進(jìn)行城市更新的概念設(shè)計(jì)項(xiàng)目為載體，引導(dǎo)學(xué)生完成構(gòu)思、設(shè)計(jì)、表達(dá)、改進(jìn)的全過程。新的課程已實(shí)施了六年，每年都保持評估和改進(jìn)，總體效果良好。本課程2009年評為廣東省級精品

5、課程。,學(xué)生不僅從設(shè)計(jì)中習(xí)得關(guān)于城市建設(shè)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(xué)習(xí)興趣并提升能力。,該項(xiàng)目以“我的夢中家園”為題，為學(xué)生構(gòu)建一個進(jìn)行城市建設(shè)實(shí)踐的框架。設(shè)計(jì)對象選擇的是汕頭市烏橋島。,汕頭市烏橋島是城市將要進(jìn)行更新改造的老區(qū)。,學(xué)生完成的規(guī)劃成果之一,自2006年開始汕

6、頭大學(xué)工學(xué)院進(jìn)行了EIP-CDIO工程教學(xué)改革，借鑒以往CDIO改革 ，明確了本課程的細(xì)化的可測評的知識-能力-素質(zhì)一體化培養(yǎng)大綱,并細(xì)化為為四個層級。比如表中能力目標(biāo)“2.1.1發(fā)現(xiàn)問題和表述問題”， 細(xì)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(biāo)，分清目前存在問題的主次”這兩個能力。這兩個能力目標(biāo)對應(yīng)的培養(yǎng)水平要求為“L2”（即理解）。顯然此目標(biāo)只有探究式的主動學(xué)習(xí)方式才能達(dá)到，于是該目標(biāo)對應(yīng)教學(xué)策略為探究

7、式的項(xiàng)目（概念設(shè)計(jì)項(xiàng)目），而學(xué)生學(xué)習(xí)活動為“開展對城市社區(qū)的實(shí)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(bào)告；”。,知識——能力——素質(zhì)目標(biāo)及大綱,知識——能力——素質(zhì)目標(biāo)及大綱,實(shí)施探究式教學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)與過程——設(shè)計(jì)任務(wù),,利用學(xué)生渴望建造的心理，通過引導(dǎo)他們接觸和運(yùn)用學(xué)科知識進(jìn)行設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生專業(yè)興趣、明確學(xué)習(xí)動機(jī)、訓(xùn)練相關(guān)能力。 項(xiàng)目以“我的夢中家園”為題，要求學(xué)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(xiàng)土木工程設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)為概念性規(guī)劃設(shè)計(jì)。,,實(shí)施探究式教學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)與過程——設(shè)計(jì)任務(wù),,之所以選擇城市社區(qū)建設(shè)項(xiàng)目是因?yàn)閷W(xué)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(shè)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(shè)的問題聯(lián)系起來，還要練習(xí)繪圖和表達(dá)。之所以選擇概念規(guī)劃設(shè)計(jì)而不是達(dá)到專業(yè)規(guī)范要求的規(guī)劃設(shè)計(jì)，主要是考慮到學(xué)習(xí)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(shí)現(xiàn)需要做到其任務(wù)的難度、深度符合學(xué)習(xí)者的情況。概念性設(shè)計(jì)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(diǎn)與學(xué)習(xí)者特點(diǎn)十分符合。,,實(shí)施探究式教學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)與過程——情景創(chuàng)設(shè)與探究進(jìn)程,模擬工程師設(shè)計(jì)過程，為學(xué)生安排了 “工作”情景與對應(yīng)的探究學(xué)習(xí)活動。,探究 1 階段,探究 2 階段,探究 3 階段,二、項(xiàng)目的建設(shè)目標(biāo),,,接受任務(wù),調(diào)查/構(gòu)思循環(huán),學(xué)生組成團(tuán)隊(duì)開展對關(guān)

10、于設(shè)計(jì)任務(wù)所需知識的學(xué)習(xí)，團(tuán)隊(duì)內(nèi)要進(jìn)行分工合作并記錄學(xué)習(xí)情況；學(xué)生提出調(diào)研提綱，并進(jìn)行實(shí)地踏勘，了解當(dāng)?shù)仫L(fēng)土人情與環(huán)境現(xiàn)狀，提交調(diào)查報(bào)告； 在此基礎(chǔ)上，學(xué)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(shè)計(jì)的主題；每個團(tuán)隊(duì)在全班交流調(diào)查報(bào)告和設(shè)計(jì)主題（第一個重要成果），學(xué)生之間傾聽彼此的設(shè)計(jì)主題，并就調(diào)查設(shè)計(jì)、收集的數(shù)據(jù)等進(jìn)行相互提問，從而大家能互相學(xué)習(xí)。,首先，讓學(xué)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(shí)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(shè)源于夢想并要通過設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)的認(rèn)知。此時，教師引出本次的設(shè)計(jì)任務(wù)為進(jìn)行烏橋島的概念性規(guī)劃，并對任務(wù)書和要求進(jìn)行詳細(xì)講解。最后，教師再次明確本次設(shè)計(jì)任務(wù)的過程、時間節(jié)點(diǎn)以及提交成果。至此，學(xué)生基本理解了本次設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)并正式開始設(shè)計(jì)工作。,實(shí)施探究式教學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)與過程——情景創(chuàng)設(shè)與探究進(jìn)程,實(shí)施探究式教學(xué)的教學(xué)設(shè)

12、計(jì)與過程——情景創(chuàng)設(shè)與探究進(jìn)程,,,學(xué)生依據(jù)給定條件和學(xué)習(xí)知識，做出規(guī)劃設(shè)計(jì)。每周安排2學(xué)時進(jìn)行展示、討論活動，評估設(shè)計(jì)進(jìn)展情況。展示環(huán)節(jié)每個團(tuán)隊(duì)都要準(zhǔn)備一個匯報(bào)，陳述設(shè)計(jì)方案特點(diǎn)，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(xiàn)書籍資料，即學(xué)生必須通過查資料，擴(kuò)大知識范圍。在這個展示環(huán)節(jié)，主要的關(guān)注點(diǎn)不是學(xué)生設(shè)計(jì)的高水準(zhǔn)，也不是學(xué)生掌握知識的準(zhǔn)確無誤，關(guān)鍵在于是否能運(yùn)用證據(jù)證明設(shè)計(jì)的合理性。同樣學(xué)生之間傾聽設(shè)計(jì)匯報(bào)，并就

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

14、是兩周。這兩個報(bào)告是本次探究式學(xué)習(xí)的第三個重要成果，是教師完成對學(xué)生個人能力提升評價(jià)的主要依據(jù)。,反思總結(jié),設(shè)計(jì)/再設(shè)計(jì)循環(huán),實(shí)施探究式教學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)與過程——教學(xué)資源與環(huán)境,“基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)” 強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)環(huán)境的開放性，需要進(jìn)行課堂內(nèi)的開發(fā)與課堂外的開發(fā)。鑒于學(xué)習(xí)者是大一新生，自學(xué)能力和信息素養(yǎng)尚處于較低水準(zhǔn)，故我們創(chuàng)造了有利于學(xué)生查詢資料，進(jìn)行自學(xué)的各種環(huán)境，主要包括構(gòu)建課程指南和建設(shè)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源。改革前課程的教學(xué)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(diǎn)制定了《課程大綱（細(xì)化的、可測評的能力大綱）》、《設(shè)計(jì)任務(wù)書》、《考核標(biāo)準(zhǔn)》、《課程整體教學(xué)活動實(shí)施計(jì)劃》、《設(shè)計(jì)導(dǎo)向性問題》等教學(xué)文本及全套多媒體課件，構(gòu)成幫助學(xué)生完成探究的“活動指南”。2009年課程建成并不斷完善了學(xué)習(xí)網(wǎng)站。,“問題導(dǎo)向”舉例,一、總體規(guī)劃部分工程推理和解決問題的能力： 當(dāng)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)工作“與眾不同”嗎？目前所學(xué)知識是否能夠勝任規(guī)劃設(shè)計(jì)？你認(rèn)為后續(xù)還有那些方面的知識要學(xué)習(xí)？團(tuán)隊(duì)工作團(tuán)隊(duì)中每個人的職責(zé)有分別嗎？是什么？如何保證你們的合作能夠順利進(jìn)行？具體計(jì)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(shè)計(jì)你認(rèn)為設(shè)計(jì)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(rèn)為

17、的影響規(guī)劃設(shè)計(jì)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(jì)、文化觀念、政策、藝術(shù)或者其他）你認(rèn)為你們設(shè)計(jì)文件中的圖紙所表達(dá)的信息足夠指導(dǎo)烏橋島未來的建設(shè)嗎？除了圖紙，設(shè)計(jì)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(xué)習(xí)網(wǎng)站,關(guān)于課程和學(xué)習(xí)的介紹和導(dǎo)航；結(jié)合啟發(fā)式教學(xué)和交互式學(xué)習(xí)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(xué)生空間（設(shè)計(jì)進(jìn)度跟進(jìn)，互相學(xué)習(xí)，借鑒優(yōu)秀設(shè)計(jì)等）；同時也包含練習(xí)題、常規(guī)的課件、教師上課錄像等。,在本課程改革實(shí)踐中，我們引入過程性評價(jià)，加大對于職業(yè)態(tài)度、自學(xué)能力、團(tuán)隊(duì)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(bào)告、答辯、基本設(shè)計(jì)技能操作等綜合考核方案。改革后的過程性評價(jià)的內(nèi)容包括探究三階段的書面報(bào)告，設(shè)計(jì)成果和設(shè)計(jì)答辯以及學(xué)習(xí)表現(xiàn)，分別對應(yīng)一定的分值和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。,課程評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),,課程評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),,首先，學(xué)生普

19、遍形成專業(yè)認(rèn)知的意象。通過學(xué)生提交的設(shè)計(jì)成果以及探究三個階段報(bào)告，我們可以看到每位同學(xué)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(rèn)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(jìn)行的畢業(yè)生測評中，不再出現(xiàn)學(xué)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(xué)生能力提升，獲得自信。通過基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅獲得了對專業(yè)的認(rèn)知，鍛煉了各項(xiàng)能力，還對將來的學(xué)習(xí)也做到了心中有數(shù)。今后他們在專業(yè)學(xué)習(xí)中還會經(jīng)歷若干設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)成果將成為后續(xù)的糾錯式學(xué)習(xí)之對象，本次設(shè)計(jì)過程和體驗(yàn)成為后續(xù)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)。以土木工程2006級學(xué)生范杰、丁海賢、崔珠華的學(xué)習(xí)為例，從學(xué)生的各項(xiàng)學(xué)習(xí)成果中，我們不僅看到學(xué)生達(dá)到了預(yù)期的培養(yǎng)目標(biāo)，還看到在依靠自己的力量完成設(shè)計(jì)任務(wù)后，學(xué)生普遍感覺有自信心了。,

21、課程改革效果探討,三、立項(xiàng)以來的主要工作與完成情況（續(xù)）,學(xué)習(xí)者的聲音——喜歡學(xué)習(xí)方式,“經(jīng)過一個學(xué)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(xué)生很大的主動性，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。導(dǎo)論課上，學(xué)生是演員，老師是導(dǎo)演。學(xué)生由于要上臺展示自己辛苦找來的資料，極大的提高了學(xué)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(luò)資源極其豐富，但是也正是因?yàn)樘S富了，查找資料要花很長的時間，也正是因?yàn)榛ê芏鄷r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(dāng)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(dǎo)，給出專業(yè)的意見，就保證了學(xué)習(xí)的方向?！?課程改革效果探討,三、立項(xiàng)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(shè)計(jì)中成長,剛開始的時候，我設(shè)計(jì)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(xùn)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(rèn)真的思考了好久 。查閱了相關(guān)的資料文獻(xiàn)，我認(rèn)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(dǎo)，我把小區(qū)的道路重新設(shè)計(jì)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(xiàng)工作的開展，我真的學(xué)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(xué)習(xí)中我要加把勁，不然真的是孤陋寡聞，幼稚地如一個小學(xué)生，何談上一個土木工程師呢？”“這次項(xiàng)目設(shè)計(jì)教會了我作為一個土木工程師，一定要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖鍪戮?，不能憑感覺，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(chǔ)，覺得它可以。我們要明白每種地基的優(yōu)缺點(diǎn)，適合的地質(zhì)情況，建筑物的高度，總之要根據(jù)實(shí)際情況選取合適的類型，做到有根有據(jù)，嚴(yán)謹(jǐn)合理?！?課程改革效果探討,三、立項(xiàng)以來的主要工作與完成情況（續(xù)）,組長范杰的表現(xiàn)：——在團(tuán)隊(duì)中鍛煉領(lǐng)導(dǎo)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(xué)生。開設(shè)這門課無疑是給了我一個充分展示個人設(shè)計(jì)構(gòu)思能力及團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)合作能力的平臺?！?“設(shè)定主題方面，我于考察次日，召集本組組員于D座沙發(fā)進(jìn)行討

26、論研究會 。在討論中，我小組提出三個方案設(shè)想：A.夢中的家園，心靈的港灣；B.烏橋,讓你體驗(yàn)21世紀(jì)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(shè)計(jì)過程，所有成果都離不開一個和諧、奮進(jìn)的團(tuán)隊(duì)。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(chǔ)知識和人際團(tuán)隊(duì)能力?！?“在本學(xué)期的組織交流和討論中，我學(xué)會了怎樣的做好一個組長，即做好一個組織者，同時我也學(xué)到了如何和組