薛明富

摘 要： 社會、科技和國家的高速發(fā)展迫切需要培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的多元化人才，推動教育教學(xué)方法由“傳授范式”向“學(xué)習(xí)范式”轉(zhuǎn)變，是滿足上述需求的關(guān)鍵。將“學(xué)習(xí)范式”具體落實到工科課程教學(xué)中，還需要解決工程實踐教學(xué)薄弱的問題。本文分析了從“以講授為基礎(chǔ)”到“以學(xué)生為中心”的教育轉(zhuǎn)變，討論了工科教學(xué)中的實踐教學(xué)問題，對于“學(xué)習(xí)范式”下的工科課程教學(xué)方法進(jìn)行了探索和研究，并以工科課程——計算機病毒教學(xué)這一真實的教學(xué)實踐案例，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法和教學(xué)效果等方面進(jìn)行了說明。

關(guān)鍵詞： 學(xué)習(xí)范式 以學(xué)生為中心 教學(xué)方法改革 工科實踐教學(xué)

1.引言

古語有云“名師出髙徒”，這強調(diào)了優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的價值，卻在不經(jīng)意中忽略了教學(xué)方法的重要性。2005年，我國著名科學(xué)家錢學(xué)森曾感慨：“為什么我們的學(xué)校老是培養(yǎng)不出創(chuàng)新人才。”這一感慨曾引起國內(nèi)各界對我國教育的反思。

大學(xué)自產(chǎn)生以來，積累并構(gòu)建出了一套以講授為基礎(chǔ)的教學(xué)體系——“傳授范式”。隨著社會進(jìn)步和科技發(fā)展的多元化需要，推動產(chǎn)生了一種新的教學(xué)模式——“學(xué)習(xí)范式”。在新范式下，大學(xué)目標(biāo)不再是高質(zhì)量的“教”，而轉(zhuǎn)變?yōu)樽屆课粚W(xué)生更有效地“學(xué)”。大學(xué)的使命從教授知識逐漸轉(zhuǎn)變成為為學(xué)生自主學(xué)習(xí)知識和掌握技能創(chuàng)造環(huán)境，使學(xué)生成為能自主發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的多元化人才[1]。

將“學(xué)習(xí)范式”具體落實到工科課程教學(xué)中，還需要解決工程實踐教學(xué)的問題。社會經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，以及創(chuàng)建科技型國家和參與國際競爭的需要，對現(xiàn)代工程技術(shù)人才提出新的更高的要求。令人遺憾的是，實踐教學(xué)作為工科教育體系的重要組成部分，卻沒有得到足夠的重視，實踐教學(xué)一直是工科教育人才培養(yǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，高校培養(yǎng)的工科畢業(yè)生已難以滿足國家和社會的需要[2][3]。

教育應(yīng)當(dāng)促進(jìn)人的自由發(fā)展，解放人所具有的潛能和創(chuàng)造力。本文討論了從“以講授為基礎(chǔ)”到“以學(xué)生為中心”的教育轉(zhuǎn)變，分析了工科教學(xué)中的實踐教學(xué)問題，對于“學(xué)習(xí)范式”下的工科課程教學(xué)方法進(jìn)行了探索和研究，并以工科課程——《計算機病毒》教學(xué)這一真實的教學(xué)改革案例，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法和教學(xué)效果等方面進(jìn)行了說明。

2.從“以講授為基礎(chǔ)”到“以學(xué)生為中心”的教育轉(zhuǎn)變

大學(xué)自產(chǎn)生以來，積累并構(gòu)建出了一套以講授為基礎(chǔ)的經(jīng)典教學(xué)模式——“傳授范式”。在“傳授范式”下，大學(xué)的使命是教師將知識傳授給學(xué)生，如果社會出現(xiàn)新的發(fā)展需要和新知識，就增設(shè)新的課程[1]。

近年來，隨著社會進(jìn)步和科技發(fā)展的多元化需要，推動產(chǎn)生了一種新的教學(xué)模式——“學(xué)習(xí)范式”。在新范式下，大學(xué)的目標(biāo)不再是高質(zhì)量的“教”，而轉(zhuǎn)變?yōu)樽屆课粚W(xué)生更有效的“學(xué)”。大學(xué)的使命從教授知識逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闉閷W(xué)生自主學(xué)習(xí)知識和掌握技能創(chuàng)造環(huán)境，使學(xué)生成為能自主發(fā)現(xiàn)和解決問題的多元化人才[1]。

除了社會科技發(fā)展的推動，“學(xué)習(xí)范式”的產(chǎn)生得益于一些理論學(xué)家的工作和發(fā)達(dá)國家的積極探索。瑞士心理學(xué)家Jean Piaget最早提出建構(gòu)知識理論，在此指引下發(fā)展出來的學(xué)習(xí)理論指出：“知識不是通過教師傳授得到的，而是學(xué)生在一定情境下，借助教授和同學(xué)的幫助，利用必要的材料和資源，通過意義建構(gòu)的方式而獲得的?！彪S后，美國教育學(xué)家B.S.Bloom提出了教育目標(biāo)——思維的六個層次[4]：知識、領(lǐng)會、應(yīng)用、分析、綜合、評價。其中，知識和領(lǐng)會屬于“低階學(xué)習(xí)”，應(yīng)用、分析、綜合和評價屬于“高階學(xué)習(xí)”，“高階學(xué)習(xí)”對應(yīng)著學(xué)生的創(chuàng)造力培養(yǎng)[5]?！爸v授范式”只能達(dá)到“低階學(xué)習(xí)”的效果，無法培養(yǎng)出學(xué)生的創(chuàng)造性思維。在上述理論發(fā)展的推動下，20世紀(jì)80年代以來，美歐等國逐步開展了一些從“傳授范式”向“學(xué)習(xí)范式”的探索和改革，研究性學(xué)習(xí)逐步替代簡單的知識灌輸型，重點培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新等綜合能力。正如阿德勒所說：“所有真正的學(xué)習(xí)是主動的，而不是被動的。學(xué)生要用腦子去思考，而不僅僅是記憶。學(xué)習(xí)是一個發(fā)現(xiàn)的過程，這個過程中的主體是學(xué)生，而不是教師?！盵6]

3.工科教學(xué)中的實踐教學(xué)問題

我國是世界上工科教育規(guī)模最大的國家，然而，隨著科技的發(fā)展和社會的進(jìn)步，我國逐漸從勞動力密集型發(fā)展方式轉(zhuǎn)型為科技密集型發(fā)展方式。在建設(shè)高科技、有創(chuàng)造力的國家這一需求下，高校培養(yǎng)的工科畢業(yè)生已難以滿足國家和社會的需要，工科畢業(yè)生培養(yǎng)質(zhì)量不容樂觀，在工程實踐能力、創(chuàng)新素質(zhì)、溝通能力等方面尤為欠缺。導(dǎo)致工科畢業(yè)生質(zhì)量偏低的主要原因之一是工科課程教學(xué)中的實踐教學(xué)不足[2][3]。

相比中國，發(fā)達(dá)國家更早進(jìn)入這一科技高速發(fā)展的歷史時期。因此，在20世紀(jì)末至21世紀(jì)初，美國、歐洲已率先對現(xiàn)代化工程人才提出新的要求，如美國的EC2000和歐洲的FEANI[7]，強調(diào)工科學(xué)生在校期間應(yīng)具備從事工程活動的知識、能力和素養(yǎng)，適應(yīng)實際工程項目的需要等。

工科實踐教學(xué)（含實驗）是工程科技人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，然而我國的工科教學(xué)中實踐環(huán)節(jié)依然存在一些不足：

（1）實踐（實驗）教學(xué)的目標(biāo)仍然以驗證理論和掌握實驗技能為主，對諸如創(chuàng)新能力、團(tuán)隊協(xié)作精神、表達(dá)能力等沒有要求，且實驗考核浮于形式，實驗課的效果不夠理想。

（2）教學(xué)中一直存在重知識學(xué)習(xí)、輕能力培養(yǎng)的現(xiàn)象。表現(xiàn)為側(cè)重理論知識的傳授，而對學(xué)生實踐訓(xùn)練不足。高校教師大多為科學(xué)理論型人才，缺乏有工程實踐經(jīng)驗的師資。我國實驗教學(xué)占課程體系的比例一般小于20%，明顯低于發(fā)達(dá)國家的30%以上。此外，對實驗教學(xué)的要求上，美國的高校注重學(xué)生實踐能力、思路創(chuàng)新、團(tuán)隊協(xié)作、設(shè)計方案、表達(dá)溝通等考核，比我國的實驗教學(xué)要求更全面更嚴(yán)格[8]。

（3）我國的教育仍然沿襲“傳授范式”。教師在教學(xué)過程中有絕對的主導(dǎo)權(quán)，忽視學(xué)生的主體性，并不利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。

（4）校外的一些生產(chǎn)實習(xí)浮于形式，達(dá)不到應(yīng)有的實踐效果。

產(chǎn)生上述問題的原因包括如下。多年來的“傳授范式”下，學(xué)校、教師和學(xué)生普遍對實踐不夠重視，實驗課地位不高，學(xué)時偏少。學(xué)生習(xí)慣于接受知識和記憶知識，不習(xí)慣于獨立思考和動手實踐，過多地依賴?yán)蠋煛Ｔ诮虒W(xué)過程中，并沒有確立學(xué)生的主體地位，缺乏培養(yǎng)學(xué)生主動實踐的觀念。工業(yè)界與高校并沒有形成緊密的耦合關(guān)系，不能及時有效地推動高校的教育改革。

4.“學(xué)習(xí)范式”下的計算機病毒課程教學(xué)實踐

當(dāng)今社會對創(chuàng)新型人才的需求，需要構(gòu)建以“高階學(xué)習(xí)”為目標(biāo)的教學(xué)方法，即“學(xué)習(xí)范式”，促使學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)獨立思考能力和創(chuàng)造力。在新的“學(xué)習(xí)范式”下，轉(zhuǎn)換師生在教學(xué)過程中的主體地位，學(xué)生成為信息加工的主體，是知識的主動建構(gòu)者，而不是被灌輸?shù)膶ο?。教師的作用不再是單純地灌輸知識，而是設(shè)計學(xué)習(xí)場景和環(huán)境，幫助和促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，如采用團(tuán)隊學(xué)習(xí)模式或獨立作業(yè)實踐。在設(shè)計的每個團(tuán)隊或獨立作業(yè)實踐中，讓學(xué)生從構(gòu)思概念設(shè)計開始，歷經(jīng)項目的設(shè)計和實現(xiàn)，自主鉆研，主動實踐。通過不同層次的項目實踐活動，學(xué)生獲得從產(chǎn)品到系統(tǒng)的設(shè)計研發(fā)實踐能力。

4.1以學(xué)生為中心的異質(zhì)化教學(xué)探索

長期以來，我國教育實行以集體授課為主的同質(zhì)化教學(xué)，即教師對所有學(xué)生在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)組織形式等方面施以沒有區(qū)別的教學(xué)。主要表現(xiàn)包括：（1）教師對學(xué)生無差別施教；（2）教師用自己的教代替學(xué)生的學(xué)習(xí)；（3）將考試成績作為開展與評判教學(xué)、學(xué)習(xí)質(zhì)量的唯一標(biāo)準(zhǔn)[9]。同質(zhì)化教學(xué)是一種效率較高的人才培養(yǎng)方式，然而，隨著社會和科技發(fā)展對人才提出了越來越高的要求，同質(zhì)化教學(xué)暴露出了一些問題：教學(xué)資源分配不公；忽視學(xué)生的差異性；學(xué)生之間以競爭為主，合作較少；后進(jìn)生不上進(jìn)，優(yōu)生難更優(yōu)，等等[9]。

為解決上述問題，探索如何實現(xiàn)異質(zhì)化教學(xué)尤為必要，力圖實現(xiàn)每個學(xué)生素質(zhì)有差異的均衡發(fā)展。異質(zhì)化教學(xué)是指教師指導(dǎo)學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)，表現(xiàn)包括：（1）教師將學(xué)生的自主學(xué)習(xí)作為自己開展教學(xué)的基礎(chǔ)；（2）建立學(xué)生個體學(xué)習(xí)、小組合作學(xué)習(xí)和全班集體學(xué)習(xí)的三級教學(xué)結(jié)構(gòu)；（3）鼓勵學(xué)生根據(jù)自身實際情況把握教學(xué)進(jìn)度。

下面從方法層面具體闡述如何實現(xiàn)學(xué)習(xí)范式下計算機病毒課程的異質(zhì)化教學(xué)的問題。在教學(xué)的準(zhǔn)備階段，充分考慮學(xué)生的異質(zhì)性，對教學(xué)材料進(jìn)行整合、設(shè)計教學(xué)或?qū)W習(xí)任務(wù)。第二階段是教學(xué)的實施，采取多種形式靈活地為學(xué)生創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，促進(jìn)其創(chuàng)造性學(xué)習(xí)。第三階段是教學(xué)反饋，學(xué)生個體評價、小組評價、考試成績評價相結(jié)合，打破單一的課程考試成績評價體制，并將評價信息作為教學(xué)方法持續(xù)改進(jìn)的重要參考。

具體而言，包含以下實施策略和方法：

第一，通過學(xué)生多元化的鍛煉培養(yǎng)其綜合能力。以往的課堂，在一節(jié)課的50分鐘里，絕大部分時間是教師在講授，筆者試圖打破這一模式，用研究性學(xué)習(xí)替代簡單的知識灌輸，重點培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新等綜合能力。在理論教學(xué)環(huán)節(jié)，穿插大量學(xué)生參與的討論和學(xué)生自主發(fā)言，給學(xué)生布置一些自學(xué)任務(wù)和討論的主題等。在實踐部分，分指定實驗和課外開放型作業(yè)兩大類實踐任務(wù)，采用獨立完成指定實驗和團(tuán)隊合作完成開放型作業(yè)兩種方式，鍛煉學(xué)生的設(shè)計、獨立思考、團(tuán)隊合作、項目展示等綜合能力。

第二，打破師生之間的對立關(guān)系，實現(xiàn)師生關(guān)系的理解均衡。在本課程教學(xué)中，筆者除了作為知識的傳授者外，還作為學(xué)生團(tuán)隊作業(yè)、指定實驗的引導(dǎo)者、傾聽者、幫助者，與學(xué)生建立了亦師亦友的關(guān)系，促進(jìn)學(xué)生的健康發(fā)展。

第三，通過學(xué)生組隊學(xué)習(xí)實踐加強學(xué)生之間的互幫互助，培養(yǎng)其團(tuán)隊合作能力，破解學(xué)生之間單一的競爭關(guān)系。在課外開放型作業(yè)環(huán)節(jié)，由于項目的規(guī)模較大，學(xué)生需要分工合作完成指定課題項目，在考察環(huán)節(jié)，也對每個學(xué)生的團(tuán)隊貢獻(xiàn)有客觀的考察評分，形成較好的團(tuán)隊協(xié)作機制。

4.2計算機病毒課程教學(xué)中的工程實踐探索

我國逐漸轉(zhuǎn)型為科技密集型國家，為了增強創(chuàng)造力和國際競爭力，迫切需要多元化的工程科技人才，要求其具備創(chuàng)新精神，有實踐能力，還要有運行管理能力等。實踐教學(xué)是工程人才培養(yǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，對實踐教學(xué)方法進(jìn)行改革是解決這一問題的關(guān)鍵。作者在本課程教學(xué)中進(jìn)行了一定的實踐探索，試圖引導(dǎo)學(xué)生主動探究、培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神，實現(xiàn)教學(xué)文化的變革和學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。

工科實踐教學(xué)應(yīng)以學(xué)生為中心，以實踐活動為中心，讓學(xué)生開展基于任務(wù)、項目的學(xué)習(xí)，在“做中學(xué)”。本課程設(shè)計的團(tuán)隊型開放大作業(yè)包括如下：（1）用技術(shù)手段盜取他人的QQ號及密碼；（2）架設(shè)一個WIFI，供其他人使用，當(dāng)使用者輸入網(wǎng)絡(luò)賬號及密碼時，竊取之；（3）破解一個已有WIFI網(wǎng)絡(luò)的密碼；（4）某病毒/木馬/蠕蟲/后門/漏洞的實現(xiàn)；（5）某病毒/木馬/蠕蟲/后門/漏洞的分析/研究。

大作業(yè)要求：三人一組，團(tuán)隊占18分，個人占12分；分為教師評分、其他組評分、團(tuán)隊同學(xué)匿名互相評分3部分評分，最終個人成績?nèi)∑浼訖?quán)；提交報告和程序/工程，并做演示和講解。

本課程指定的上機實驗包括如下：（1）引導(dǎo)型病毒實驗；（2）COM文件病毒實驗；（3）PE文件格式病毒實驗；（4）文件型病毒實驗；（5）木馬程序?qū)嶒?；?）木馬程序清除實驗；（7）復(fù)制型宏病毒實驗；（8）類臺灣1號宏病毒實驗；（9）五種Linux腳本病毒實驗；（10）LinuxELF文件病毒實驗；（11）基于U盤傳播的蠕蟲病毒實驗；（12）郵件型病毒實驗；（13）Web惡意代碼實驗；（14）計算機病毒查找實驗。

上述實驗在機房實施，由學(xué)生以個體為單位，獨立完成并逐一嚴(yán)格驗收。對于學(xué)生上機過程中遇到的困難，采取逐一輔導(dǎo)、答疑的方式。上述實驗的嚴(yán)格要求，有效的過程管理和監(jiān)督，使得學(xué)生切實掌握了本課程相關(guān)的動手實踐能力，并學(xué)會了獨立思考，完成了工程實踐任務(wù)。

4.3教學(xué)效果分析

從本課程教學(xué)過程中的學(xué)生課堂反應(yīng)、課下反饋和最終的學(xué)生教學(xué)評價看，學(xué)生對新型的教學(xué)、學(xué)習(xí)方式表現(xiàn)出較高的興趣和熱情，出勤率較高，課堂上積極參與，踴躍反應(yīng)，上機實驗熱火朝天，對教學(xué)較滿意，并與教師形成亦師亦友的健康關(guān)系。從教師的角度進(jìn)行分析，學(xué)生本課程成績均分較高，并鍛煉思路創(chuàng)新能力、方案設(shè)計能力、表達(dá)溝通能力、團(tuán)隊協(xié)作能力和動手實踐能力。

5.結(jié)語

大學(xué)長期以來積累構(gòu)建的“傳授范式”已經(jīng)不能滿足社會、科技、國家高速發(fā)展的需要。建設(shè)創(chuàng)新型和有國際競爭力的國家迫切需要培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的多元化人才。推動教育教學(xué)方法向“學(xué)習(xí)范式”轉(zhuǎn)變，是解決上述問題的關(guān)鍵。樹立學(xué)生在教學(xué)過程中的主體地位，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和獨立思考能力，培養(yǎng)其創(chuàng)造力。在工程科技人才的培養(yǎng)方面，還需要提高對工科實踐教學(xué)的重視度，切實改進(jìn)工科實踐教學(xué)方法。筆者對“學(xué)習(xí)范式”下的工科課程教學(xué)方法進(jìn)行了有益的探索和實踐。

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本文為南京航空航天大學(xué)本科教學(xué)改革與建設(shè)項目（項目編號：1416ZJ02SP03）的研究成果。