以工程教育为目标的课程教学设计研究

摘要：针对当前高等学校工科课程教学存在的不足，探索了以工程教育为目标的课程教学设计方法。结合工程制图、机械设计等高校工科基础课程的教学，依据教学设计理论与模型，以培养大学生的动手实践能力、分析解决实际问题的能力和创新能力等为目标，充分运用各种先进的教学手段，探索合适的课堂教学设计、教学方法与教学评价等，以改善教学效果、提高教学质量，培养具有较强实践工作能力与创新能力的高素质工程技术型人才。

关键词：工程教育；课程教学；教学设计

作者简介：李小兵（1979-），男，江西黎川人，南昌大学机电工程学院，副教授；余桂英（1961-），女，江西资溪人，南昌大学机电工程学院，副教授。（江西 南昌 330031）

基金项目：本文系江西省高校省级教改课题“面向工科大学生的机械创新设计课程教学研究”（课题编号：JXGJ-08-1-43）的研究成果。

中图法分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）16-0104-02

《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》中明确指出：“把高等教育发展的重点放在提高质量和优化结构上，加强研究与实践，培养学生的创新精神和实践能力。”教育部于2009年提出实行“卓越工程师培养计划”，旨在创建具有中国特色工程教育模式，通过教育和行业、高校和企业的密切合作，以实际工程为背景，以工程技术为主线，提高学生工程意识、工程素质和工程实践能力，培养出一大批创新型工程师，为我国走新型工业化道路和建设创新型国家提供坚实的人才支撑和智力保证。

因此，加强学生创新意识、工程实践能力培养，是当前高等教育教学改革的重要内容之一。加强学生的工程综合实践，通过实验、实习、设计、制作、研究等各种活动，提高学生分析解决问题的能力、动手实践能力和创新能力是提高学生素质和能力的重要途径。[1]做好课堂教学设计，优化教学过程，对于提高教学水平和教学质量具有重要的作用。

一、当前课程教学存在的不足

1.传统教学方法与现代教学技术的矛盾问题

随着教学改革的不断深入，课堂教学的方法、手段、教育技术不断改革，多种现代媒体技术被引入教学。如何发挥教师和多种媒体各自的优势是一个需要探讨并解决的问题。特别是在采用多媒体课件辅助教学以来，存在着上课放课件、学生注意力不集中、易打瞌睡等现象，削弱了教师在教学中的能动作用。尤其对于“工程制图”、“机械设计”等工科课程，传统教学方法难以清楚灵活表达零部件结构，需要通过多媒体技术动态地表达物体模型，有助于学生理解。然而，如果过分依赖多媒体教学，而忽略了学生上课动手练习的环节，也会大大降低学生的掌握程度、削弱实践能力。因此，合理有效地将现代教学技术与传统教学方法有机结合起来，对于提高教学质量具有重要意义。

2.教与学的关系问题

当前，人们普遍认同“教为主导、学为主体”的教学观。然而，在实际教学过程中，教与学之间仍然存在很多矛盾之处：

首先，教学目标不能充分满足学生认知的需要。有些教师偏执于理论知识的教学，教授一些脱离实际需要的高深理论，没有明确专业技能应该掌握的知识程度。如在“工程制图”课程教学中，过多地讲授换面法、相贯线等理论性较强的画法几何内容，而这些内容在实际制图应用中已较少采用。

第二，教学目标不能适应学生生存的需要。当前大学生毕业后面临巨大的生存挑战，需要掌握足够的理论知识和熟练的动手实践技能。而目前高校教学中，仍然存在重视理论、轻视实践教学的情况。如“工程制图”课程，绝大多数高校还是采用手工绘图的教学方法，而目前实际应用中已经基本上都采用计算机绘图，学生所学习的知识和技能已不能满足市场的需求。

第三，教学方法不能调动学生学习的积极性。有些教师为了尽可能多地讲授知识，而采取满堂灌的方式，没有考虑学生的学习心理，学生不仅不能立即消化吸收，而且会影响学生的学习兴趣。如“工程制图”是实践性很强的一门课程，如果课堂教学脱离了学生练习，则学生很难真正掌握看图与制图的知识。

3.理论教学与实践教学的衔接问题

目前，高校大部分课程课时都在不断压缩，导致实践教学环节减少，大大影响了学生实践动手能力的培养。如“工程制图”课程，从原来的128学时减到现在的64学时，甚至有些减少到了48学时，而教学内容没有改变太多，导致只有将制图训练时间缩减，从而使得学生的制图能力逐渐下降。因此，需要合理地进行教学设计，实现理论教学与实践教学环节有机结合。

二、教学设计的理论与模型

教学设计是用系统的方法来研究、计划教学全过程，设计教学全过程中相互联系的各个环节的进行方法、步骤。即确定学习目标、主题内容，选择最合适的进行方法、教学资源、设计评定教学效果的方法等等。

R. M. Gagne[2]提出教学过程可分为9个教学事件：引起注意、告诉学习者目标、刺激对先前学习的回忆、呈现刺激材料、提供学习指导、诱导学习表现、提供回馈、评价表现、促进记忆和迁移。W.Dick和L.Carey[3]提出教学设计模型，分为9个阶段：教学目的；教学分析；起点行为和学生的特征；作业目标；标准参照的测验项目；教学策略；教学材料；形成性评价；总结性评价。以上9个教学阶段，可分为四类：教学背景；教学目标；教学策略；教学评价。

结合R. M. Gagne9个教学过程和W.Dick-L.Carey教学设计9个阶段，探索适应以工程教育为目标的高校工科课程教学设计。

三、课程教学设计的实践

课程教学设计是以学习理论、教学理论、传播理论为基础，运用系统方法分析教学中存在的问题，寻求最佳解决方案的基本理论与方法，通过优化教学过程来提高教学效率、教学效果和教学质量。

1.前期分析

教学设计的前期分析主要包括对学习需要、教学内容和教学对象的分析。前两项相对固定，即为静态的；而教学对象的特点有所不同，是动态的。因而在教学设计过程中，应关注和研究学生的知识、能力水平和学习态度，确定教学的起点，调整教学内容，采用不同的策略。此外，在进行教学设计时，充分挖掘课程中引起学生感兴趣的内容，利用动画、图片、模型等各种手段，尽量提供给学生参与教学的机会，充分调动学生的学习积极性，营造一个良好的教学氛围。

2.目标设计

教学目标是指教学活动预期达到的结果，教学目标包括：认知目标，即学生应掌握的知识点及认知水平；情感目标，与提高鉴赏能力、更新价值观念有关；能力发展目标，在学习技能的过程中形成创新能力。制定教学目标的要求：目标明确、结构完整、分类合理、层次清楚、重点突出，即目标体系细化为课程总目标、章目标和节目标不同层次，以及将同一目标分为深度、广度进行拟定，使教学目标具体化且具有可操作性。

3.内容体系

应根据课程的教学目的、培养目标和课程性质，动态、合理、科学地制定教学大纲。教学内容应该考虑以下几点：

（1）整体性。分析各知识点之间的内在联系，明确揭示知识点间的主次、从属、并列、递进关系。

（2）可接受性。适合学生的学习特点，由浅入深、由高到低处理教学内容顺序，由未知导出已知。

（3）实践性。教学内容应该理论联系实践，通过实践练习巩固理论。

（4）面向全体，要考虑多数学生的接受能力，同时兼顾两头情况，增加部分扩展内容等。教学内容的组织过程为依据教学大纲选择教材，理清教材知识体系，组织教学内容，将教学内容划出层次、分出单元；然后根据课时及学生情况，确定每次课的知识内容；再在确定的知识内容中找出知识点，在知识点中确定出重点。一堂课一般设1～2个重点，找出其中最关键的部分重点讲解，用知识延伸的方法，囊括其余的知识点。特殊情况以及应注意的问题，尽量放在讨论中，启发学生自己得出结论。

4.教学策略与教学过程

教学策略是教学活动过程结构和教学方法的灵魂。教学策略的选择集中地反映教学设计者的教育思想和主张。教学过程应该遵循存疑、释疑、演练的递进过程，即分为提出问题、解释问题、解决问题三个过程。教学过程与教学策略的设计，着力有效地解决“教”与“学”的问题。主要包括：采用有效的教与学的形式、安排合理的教与学的活动、设计科学的教与学的方法、选择多样的教与学的媒体、执行可行的教与学的步骤等问题。如采用流程图的形式简洁地表达教学过程，直观地描述教学过程中教师、学生、学习内容、教学媒体等各个基本要素之间的关系。在教学过程的设计中，要遵循学生的认知规律和学习心理；教学内容要抓住重点，围绕难点，由浅入深地展开。

此外，课堂教学节奏的控制对于提高教学效果和教学质量有直接的作用。在进行教学设计的过程中，可将一堂课时间划分为几个单元，每单元都对应一个重点，围绕重点展开教学内容。课时分配根据学生掌握状况进行调整，但不应超出设计范围。这样才能体现学生为主体、教师为主导的现代教育理念。

5.教学方法与教学手段

传统教学方式与多媒体教学之间既有替代性，又有很强的互补性，因此在教学中要充分发挥多媒体教学的优势，但不能过分依赖，简单地用多媒体替代传统教学方法。多媒体教学具有许多优点，在课堂教学中占主导地位，采用Flash、PPT等多媒体软件制作了教学课件。但任何一种媒体都不能适用于所有教学情境。如模型的拆装和测绘可给学生更直接的感受和实际动手能力的锻炼。所以模型和板书等传统教学形式也应纳入到教学设计中，优化利用教学资源，体现课堂教学系统的整体效应。应采用多媒体教学与传统教学方法有机结合的方法，充分发挥教师课堂导演和演员的主导作用，随时调整教学内容、教学进度和方法，以对学生的反馈及时作出反应；充分利用多媒体教学信息量大、多样化、直观等优势，使教与学达到最佳效果。

6.教学评价

教学评价应该贯穿于教学活动的全过程：

（1）教学过程中，以平时作业和辅导答疑形式，教师通过回馈信息对教学活动进行控制和调整，改善教学效果；学生通过回馈信息了解自己的掌握程度，以便及时对学习漏洞进行补救。

（2）课程教学结束时，以平时表现、期中考查、期末测试等多样化形式，作为评定学生学习成绩的综合评定依据。

（3）教学结束后，以教学总结形式积累经验，为教学改进提供依据，以构建科学、合理的教学评价机制。如机械设计课程教学评价体系由测试学生机械零件的基础理论知识、机械系统设计与计算能力的考试环节，以及测试学生动手实践能力和工程应用能力的考查环节组成，可以全面评价学生对理论知识的学习以及实际应用能力的综合表现，促进培养学生理论与实践相结合，使学生能适应社会的需求。

四、总结

在当前新技术新观念不断涌现的时代中，进行以工程教育为目标的课堂教学设计，开展教学设计的研究，促进教师学习先进的教育理念、教育教学方法，研究教育心理，不断提高自身素质，对于提高教学效果和教学质量，培养学生的创新意识、创新精神、创新能力以及动手实践能力具有重要的意义。

参考文献：

[1]朱汉清，史晖.创新人才培养机制，提高本科教学质量[J].中国高等教育，2004，（21）：26-27.

[2]R.M.Gagne.教学设计原理[M].王小明，庞维国，陈保华，等，译.上海：华东师范大学出版社，2007.

[3]Walter Dick，Lou Carey，James O.Carey.教学系统化设计[M].汪琼，译.北京：高等教育出版社，2004.