孫瑛+武岳+孫曉穎

摘要：“可見、可觸摸式”教學(xué)法是一種以形象化教學(xué)為出發(fā)點(diǎn)的啟發(fā)式教學(xué)方法，由英國曼徹斯特大學(xué)的季天建博士提出，并通過“與國際高水平學(xué)者共建課程”項(xiàng)目，成功引入到哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院的《結(jié)構(gòu)概念與體系》研究生課程中，取得了良好的教學(xué)效果。本文首先介紹了“可見、可觸摸式”教學(xué)法的特點(diǎn)，然后介紹了針對國內(nèi)相關(guān)院校在形象化教學(xué)方面所開展工作的調(diào)研情況，最后介紹了《結(jié)構(gòu)概念與體系》研究生課程在形象化教學(xué)方面所取得的一些成果。

關(guān)鍵詞：研究生教育;形象化教學(xué);啟發(fā)式教學(xué);模型演示;教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）45-0114-02

一、“可見、可觸摸式”教學(xué)法介紹

“可見、可觸摸式”教學(xué)方法是一種以形象化教學(xué)為出發(fā)點(diǎn)的啟發(fā)式教學(xué)方法，由英國曼徹斯特大學(xué)的季天建博士提出。其特點(diǎn)是，在傳統(tǒng)的課堂講授和PPT圖片基礎(chǔ)上，結(jié)合大量的實(shí)物模型，讓學(xué)生自己去感知和發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)概念，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。實(shí)現(xiàn)“可見可觸摸式”教學(xué)的具體途徑包括以下四個方面：

1.在傳統(tǒng)教學(xué)中，提供一系列簡單的演示模型來說明結(jié)構(gòu)概念和原理，以使學(xué)生更好地理解這些概念。首先找出那些可以用實(shí)物說明的結(jié)構(gòu)概念，然后設(shè)計(jì)、制作出簡單的、適合于課堂使用的演示模型來解釋這些概念。在可能的情況下，還鼓勵學(xué)生來幫助設(shè)計(jì)和制造這些模型。

2.通過相關(guān)的工程實(shí)例來說明結(jié)構(gòu)概念和原理的應(yīng)用，從而為學(xué)生在理論知識和實(shí)踐之間架起一座橋梁。通過觀察結(jié)構(gòu)概念如何被應(yīng)用到實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可以使學(xué)生真正產(chǎn)生興趣并更好地理解概念。此外，還研究了那些因倒塌而被證明為失敗的設(shè)計(jì)，這些例子恰好反映了對結(jié)構(gòu)概念的錯誤理解。

3.將科研成果，特別是那些包含結(jié)構(gòu)概念的科研成果適當(dāng)引入到教材中，以加強(qiáng)現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容。科研和教學(xué)在高校中往往是并重的，但是科研成果和本科教學(xué)之間的聯(lián)系卻一直得不到發(fā)展。在本課程中，那些與結(jié)構(gòu)概念有關(guān)或說明結(jié)構(gòu)概念的研究成果，已經(jīng)通過與演示模型和工程實(shí)例相聯(lián)系的方式應(yīng)用到課堂教學(xué)中。

4.通過適當(dāng)?shù)幕顒雍图畲胧﹣砉膭顚W(xué)生積極、有效地學(xué)習(xí)，并可促使他們互相學(xué)習(xí)而不是僅僅向老師和課本學(xué)習(xí)。

2010年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)開展研究生培養(yǎng)模式改革試點(diǎn)工作，通過“與國際高水平學(xué)者共建課程”項(xiàng)目，成功將季天健博士的“可見、可觸摸式”教學(xué)方法引入到研究生課程《結(jié)構(gòu)概念與體系》中，該課程由季天健博士與哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院武岳教授聯(lián)合開設(shè)。

二、國內(nèi)高校形象化教學(xué)方法調(diào)研

結(jié)合《結(jié)構(gòu)概念與體系》課程建設(shè)，我們在2010年對哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院、同濟(jì)大學(xué)、西南交通大學(xué)、天津大學(xué)和北京交通大學(xué)等五所高校的本科生和研究生教學(xué)中所采用的形象化教學(xué)方法進(jìn)行了調(diào)研。調(diào)研采取集中聽課、傾聽學(xué)生評價、與教師座談等方式，共累計(jì)聽課10節(jié)次，與教師和學(xué)生交流32人次。調(diào)研情況如下：

1.模型演示與師生互動教學(xué)方法。哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院在土木工程專業(yè)教學(xué)中，采用課堂模型演示及師生互動的方法。課堂教學(xué)中，通過模型演示將力學(xué)原理形象地展現(xiàn)在學(xué)生眼前，使原本枯燥的力學(xué)概念變得直觀形象，也使學(xué)生意識到力學(xué)原理是廣泛地存在于生活之中的。

課堂互動環(huán)節(jié)中，老師通過提問、啟發(fā)、講解的方式，引導(dǎo)學(xué)生主動思考工程中常見問題的解決方案，并針對各種方案進(jìn)行討論，使復(fù)雜的工程問題在討論中得出最佳方案。互動教學(xué)還鼓勵學(xué)生對生活中遇到的力學(xué)現(xiàn)象勤思考，多發(fā)現(xiàn)。課堂上很多學(xué)生講解了自己生活中發(fā)現(xiàn)的有趣的力學(xué)現(xiàn)象。模型演示教學(xué)能將復(fù)雜而枯燥的力學(xué)原理形象地展示到學(xué)生面前;師生互動教學(xué)方法能充分調(diào)動學(xué)生思考的積極性，討論還能使學(xué)生靠自己的判斷得出解決問題的最佳方案，避免了填塞式教育的枯燥無味。

2.動畫演示教學(xué)方法。同濟(jì)大學(xué)在“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)中采用新型動畫技術(shù)作為計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)，取得了卓越的成就。該課程采用大量動畫來講解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在講解計(jì)算機(jī)組成的時候，計(jì)算機(jī)的各個硬件分布在機(jī)箱周圍，按照講解順序，做出動畫將各硬件逐步安裝到機(jī)箱相應(yīng)位置，使學(xué)生清晰地看到各硬件在主機(jī)中的安裝方式。在講解計(jì)算機(jī)指令執(zhí)行過程的時候，利用移動的線來演示指令的傳達(dá)過程，使指令的運(yùn)行路徑和運(yùn)行方式一目了然。

通過動畫演示，將枯燥的知識轉(zhuǎn)化為可視的圖像，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，加深了學(xué)生的記憶。學(xué)生反映：“在本課程中，用動畫進(jìn)行講解，老師只要3～4分鐘就夠了，且學(xué)生理解的效果更好?！?/p>

3.課堂講解與現(xiàn)場觀摩相結(jié)合的教學(xué)方法。西南交通大學(xué)在“土木工程概論”一門課程中，采用課堂講解和現(xiàn)場觀摩相結(jié)合的手段進(jìn)行教學(xué)。課堂講解中，利用多媒體教學(xué)手段通過對文字、圖形、動畫、聲音等信息進(jìn)行處理，組成圖文聲像并茂的演播系統(tǒng)，結(jié)合工程實(shí)例、工程錄像系統(tǒng)地講解理論。同時配合課堂講解，還利用學(xué)校自有的鐵路路線和橋梁、房屋建筑、道路、路基支擋結(jié)構(gòu)等工程結(jié)構(gòu)物，通過工程觀摩使大一新生對土木工程有了明確感性的認(rèn)識;對掌握一定基礎(chǔ)知識的高年級學(xué)生，通過測量實(shí)習(xí)、地質(zhì)實(shí)習(xí)、認(rèn)識實(shí)習(xí)等實(shí)踐活動，使其逐步掌握本專業(yè)所需的專業(yè)技術(shù)知識。

4.理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法。天津大學(xué)在教學(xué)中，采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的手段，鼓勵學(xué)生在學(xué)好專業(yè)課的基礎(chǔ)上，多到相關(guān)單位進(jìn)行實(shí)習(xí)。為完善教學(xué)，天津大學(xué)還斥資千萬元購買了中國南方航空公司一架MD82型商業(yè)飛行適航客機(jī)進(jìn)行教學(xué)科研。將現(xiàn)役飛機(jī)用于科研和教學(xué)將更有助于學(xué)生直觀理解飛機(jī)相關(guān)知識。

理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)手段，能夠幫助學(xué)生將書本上的知識迅速轉(zhuǎn)化為工作技能;同時實(shí)踐單位的鍛煉也使學(xué)生更清楚地知道自己是否喜歡或者適合某一項(xiàng)具體工作，使學(xué)生能夠?qū)ψ约旱穆殬I(yè)人生進(jìn)行及早規(guī)劃;同時還使學(xué)生了解到工作崗位中具體需要哪些知識，從而在學(xué)習(xí)中做到有的放矢。

5.課堂教學(xué)與擴(kuò)展試驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)方法。北方交通大學(xué)在“橋梁工程”教學(xué)中，采取課堂教學(xué)與擴(kuò)展試驗(yàn)相結(jié)合的手段。在學(xué)生完成專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課后，開設(shè)實(shí)驗(yàn)拓展課程。課程內(nèi)容主要為橋梁結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)制作及實(shí)驗(yàn)，課程專門針對橋梁模型加載試驗(yàn)開發(fā)了一套試驗(yàn)加載綜合系統(tǒng)。擴(kuò)展試驗(yàn)?zāi)芗ぐl(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生科研和創(chuàng)新的潛質(zhì)，提高學(xué)生認(rèn)識問題、分析問題、解決問題的能力，同時也增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

6.關(guān)于形象化教學(xué)方法的探討。形象化教學(xué)方法，指的是在教學(xué)過程中通過模型演示、師生互動、計(jì)算機(jī)多媒體輔助教學(xué)等方式，使原本復(fù)雜、枯燥的知識，生動直觀地表現(xiàn)在學(xué)生面前，以達(dá)到調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、幫助學(xué)生快速理解的目的。

有關(guān)學(xué)者就形象化教學(xué)進(jìn)行了問卷調(diào)查，共發(fā)出問卷300份，收回問卷284份，其中有效問卷284份。統(tǒng)計(jì)接受各種教學(xué)方法的學(xué)生人數(shù)比例，可以看出，接受過模型演示方法的人數(shù)最少，為42人;而接受過現(xiàn)場觀摩和理論與實(shí)踐相結(jié)合教學(xué)方法的人數(shù)則比較多，分別達(dá)到150人和140人;接受過動畫演示和擴(kuò)展試驗(yàn)的人數(shù)分別為72人和56人。統(tǒng)計(jì)中還發(fā)現(xiàn)，所有教學(xué)手段都接受過的學(xué)生人數(shù)為31人，僅占總?cè)藬?shù)的10.9%。

三、《結(jié)構(gòu)概念與體系》課程教學(xué)成果介紹

針對土木工程專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)，我們結(jié)合《結(jié)構(gòu)概念與體系》課程進(jìn)行了如下幾方面探索：

1.課程內(nèi)容整合，使之進(jìn)一步系統(tǒng)化、實(shí)用化。與季天健博士專著相近的是美國林同炎教授的著作（1981年第一版，1988年第二版），其目的是為結(jié)構(gòu)工程師和建筑師正確進(jìn)行方案設(shè)計(jì)提供必要的基本概念和簡明的解析方法，內(nèi)容豐富且有獨(dú)特見解，出版之后在美國和其他西方國家受到熱烈歡迎;其中譯本《結(jié)構(gòu)概念和體系》（第二版），1999年出版，在中國也產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，一些學(xué)校還開設(shè)了結(jié)構(gòu)概念選修課。如果說，林同炎先生的著作主要是針對做好方案設(shè)計(jì)（或概念設(shè)計(jì)）這一目標(biāo)來編寫的，季天健博士的新著則更多地反映結(jié)構(gòu)的基本力學(xué)概念。我們對兩部專著結(jié)合使用，從而形成一門既有理論基礎(chǔ)又密切結(jié)合工程實(shí)際的結(jié)構(gòu)概念課程，這在國內(nèi)高校尚屬首創(chuàng)。

2.翻譯出版了季天健博士的專著《Seeing and Touching Structure Concepts》，作為課程教材。2009，由高等教育出版社出版了譯著《感知結(jié)構(gòu)概念》。

3.結(jié)合課程教學(xué)制作了大量的演示模型，開發(fā)了課程教學(xué)網(wǎng)站。

4.匯編了2010、2011和2012連續(xù)三年的學(xué)生作業(yè)，積累了寶貴的教學(xué)資料。

四、結(jié)論

結(jié)合我們所進(jìn)行的調(diào)研工作可以看出，形象化教學(xué)已在高等院校的本科生和研究生教學(xué)中得到了普遍的重視。具體衍生出模型演示與師生互動、動畫演示、課堂講解與現(xiàn)場觀摩相結(jié)合、理論與實(shí)踐相結(jié)合、課堂教學(xué)與擴(kuò)展試驗(yàn)相結(jié)合等方法。獲得了學(xué)生的認(rèn)可，取得了一定成績。但同時我們也發(fā)現(xiàn)，采用多種形象化教學(xué)方法的高校還比較少，有必要加強(qiáng)各高校間的交流合作，以推動這些方法在高等教育中的普及。

參考文獻(xiàn)：

[1]T.Y. Lin，S.D. Stotesbury.Structural Concepts and Systems for Architects and Engineers[M].John Wiley & Sons Inc，1981.

[2]林同炎，斯多臺斯伯利.結(jié)構(gòu)概念和體系（第二版）[M].高立人，等，譯.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999.

[3]季天健，柏爾.感知結(jié)構(gòu)概念[M].武岳，孫曉穎，李強(qiáng)，譯.北京：高等教育出版社，2009.