孫秀芳，許翰銳，劉 鵬

(北京聯(lián)合大學(xué) 生物化學(xué)工程學(xué)院，北京 100023)

0 引言

在國(guó)家大力提倡設(shè)計(jì)創(chuàng)新、設(shè)計(jì)創(chuàng)造生產(chǎn)力的背景下，重構(gòu)新的工科人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)適應(yīng)未來行業(yè)發(fā)展需要、具有可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力的新型工科人才，是目前工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)人才培養(yǎng)亟須解決的問題。高校學(xué)者正積極探討新工科工業(yè)設(shè)計(jì)的概念，以及如何實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)計(jì)與其他學(xué)科交叉的課程教學(xué)模式。

人機(jī)工程學(xué)課程為工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的核心必修課程，主要研究人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)中人、機(jī)、環(huán)境三大要素之間的關(guān)系，為解決系統(tǒng)中人的作業(yè)效能、安全、生理和心理健康問題提供理論依據(jù)。人機(jī)工程學(xué)是一門多學(xué)科交叉的學(xué)科。本課程的側(cè)重點(diǎn)是使用人機(jī)工程學(xué)原理為工業(yè)設(shè)計(jì)提供原則性的指導(dǎo)，找到人與物之間的和諧關(guān)系，設(shè)計(jì)出適合為人所用的產(chǎn)品和環(huán)境。

傳統(tǒng)課堂以知識(shí)和能力的構(gòu)筑為課程目標(biāo)，本文在課程思政視域下，以綜合育人為課程目標(biāo)，以智慧教室環(huán)境下互動(dòng)共創(chuàng)式課堂教學(xué)為途徑，以人機(jī)工程學(xué)課程為例，探討工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)跨學(xué)科課程的理論教學(xué)模式和創(chuàng)新實(shí)踐。

1 綜合育人目標(biāo)

交叉學(xué)科是指由兩門或兩門以上不同學(xué)科交叉滲透形成的學(xué)科，包括多學(xué)科和跨學(xué)科的意蘊(yùn)內(nèi)涵[1]。本文以多學(xué)科交叉的人機(jī)工程學(xué)課程為例，其研究方法和評(píng)價(jià)手段涉及心理學(xué)、生理學(xué)、醫(yī)學(xué)、人體測(cè)量學(xué)、美學(xué)、設(shè)計(jì)學(xué)和工程技術(shù)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域；研究目的是通過各學(xué)科知識(shí)的綜合應(yīng)用，來指導(dǎo)工作器具、工作方式和工作環(huán)境的設(shè)計(jì)和改造，使設(shè)計(jì)作品在效率、安全、健康、舒適等幾方面的特性得以提高。因此，在教學(xué)目標(biāo)的整體規(guī)劃上，高校應(yīng)根據(jù)教育規(guī)律、道德養(yǎng)成規(guī)律、個(gè)體成長(zhǎng)規(guī)律，依據(jù)跨學(xué)科特點(diǎn)，做好學(xué)科分工與協(xié)同，同向同行，以實(shí)現(xiàn)課程的育人功能[2-5]。

如圖1所示，為了實(shí)現(xiàn)課程的專業(yè)教育目標(biāo)和課程思政育人目標(biāo)相統(tǒng)一，本課程將課程目標(biāo)設(shè)定為在知識(shí)和技能以外，增加價(jià)值引導(dǎo)、思維拓展和情感共鳴等綜合育人目標(biāo)：讓學(xué)生通過這門課的學(xué)習(xí)，掌握人機(jī)的基本知識(shí)和理論，提高自主學(xué)習(xí)意識(shí)，養(yǎng)成在設(shè)計(jì)實(shí)踐中學(xué)習(xí)的習(xí)慣，增強(qiáng)快速迭代的學(xué)習(xí)力；能夠把人的因素作為設(shè)計(jì)的主要條件和原則，為設(shè)計(jì)易用、安全、舒適的產(chǎn)品提供理論依據(jù)和方法；能在解決復(fù)雜設(shè)計(jì)問題的技術(shù)方案中，體現(xiàn)以人為本的設(shè)計(jì)價(jià)值觀和與環(huán)境和諧相適應(yīng)的發(fā)展價(jià)值觀。

圖1 課程綜合育人目標(biāo)

依據(jù)綜合育人目標(biāo)，課程從以下幾個(gè)方面挖掘思政資源：為人民創(chuàng)建美好生活的責(zé)任心和職業(yè)操守；個(gè)人品德、社會(huì)公德和職業(yè)道德教育；與中國(guó)傳統(tǒng)文化教育相結(jié)合，做適合中國(guó)人身心特點(diǎn)的設(shè)計(jì)；以美育人、以美化人的美育教育；大健康、環(huán)境友好的發(fā)展觀。

2 跨學(xué)科課程互動(dòng)共創(chuàng)式教學(xué)模式構(gòu)建

Fredricks 等的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)投入層次理論[6]認(rèn)為，學(xué)習(xí)投入是指學(xué)習(xí)者開展學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)的行為、認(rèn)知和情感投入，其研究結(jié)果表明：學(xué)習(xí)投入是獲得積極學(xué)習(xí)成果的重要影響因素。吳彥文等[7]將學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)投入層次劃分為四級(jí)結(jié)構(gòu)，依次為淺度投入、中度投入、高度投入和深度投入，每一層次的投入狀態(tài)對(duì)應(yīng)著不同的能力目標(biāo)和行為特征。

本文基于以上研究成果，將跨學(xué)科內(nèi)容對(duì)應(yīng)不同專業(yè)能力目標(biāo)和課程思政育人目標(biāo)進(jìn)行分層級(jí)整合，提出跨學(xué)科育人目標(biāo)分工與支撐的要求，整合同一層級(jí)下不同學(xué)科的內(nèi)容作為教學(xué)單元內(nèi)容，通過融入課程思政元素，來構(gòu)建互動(dòng)共創(chuàng)的知識(shí)情景。依據(jù)布魯姆認(rèn)知過程維度[8-9]，構(gòu)建基于跨學(xué)科迭代的互動(dòng)共創(chuàng)模式，作為課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的依據(jù)。

基于跨學(xué)科迭代的互動(dòng)共創(chuàng)模式，設(shè)計(jì)了資源、能力和價(jià)值3個(gè)共創(chuàng)層面，通過跨學(xué)科研究項(xiàng)目組構(gòu)筑并迭代課程案例的教學(xué)模式，整合來自多個(gè)學(xué)科專業(yè)知識(shí)領(lǐng)域的信息、材料、技巧、工具、視角、概念和理論，來加強(qiáng)對(duì)那些跨越單一學(xué)科界限或?qū)W科實(shí)踐范圍問題的基礎(chǔ)性理解[10]。如圖2所示，在師生共創(chuàng)資源層面，教師作為教練面向?qū)W生小組開展課堂活動(dòng)，學(xué)生個(gè)體以小組為單位參與學(xué)習(xí)活動(dòng)，并在與其他學(xué)習(xí)個(gè)體和作為教練身份的教師互動(dòng)學(xué)習(xí)的過程中，通過有效提問，逐步積累學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和成果，成為具備一定學(xué)科基礎(chǔ)的項(xiàng)目組成員。在師生共創(chuàng)能力層面，項(xiàng)目組成員具備分析案例的知識(shí)、數(shù)據(jù)、信息和技術(shù)的能力，首先經(jīng)過學(xué)科1的視角共建一個(gè)案例，接下來在此案例的基礎(chǔ)上，采用學(xué)科2的視角和信息、素材等進(jìn)一步迭代該案例。在師生共創(chuàng)價(jià)值層面，在師生共創(chuàng)案例過程中融入思政育人元素，進(jìn)一步迭代課程案例，實(shí)現(xiàn)綜合育人的目標(biāo)。

圖2 基于跨學(xué)科迭代的互動(dòng)共創(chuàng)模式

在跨學(xué)科迭代課程案例的基礎(chǔ)上，開展課堂互動(dòng)共創(chuàng)式課程教學(xué)設(shè)計(jì)，如表1所示。通過課程思政視域下的情感對(duì)話和設(shè)計(jì)啟發(fā)的高階對(duì)話，創(chuàng)建課程思政視域下以學(xué)生為中心、由學(xué)生與老師共同創(chuàng)造學(xué)習(xí)體驗(yàn)的共創(chuàng)式課程教學(xué)設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)將情感融入教學(xué)情景中，為情景提供更多的可能，也可以提高學(xué)生自主思考和探究的能力。在問題的引導(dǎo)下激發(fā)學(xué)生的情感，在情感中投入學(xué)習(xí)。學(xué)生將課堂提供的情境與自身資源、多學(xué)科視角以及跨學(xué)科邏輯相結(jié)合，通過與課堂活動(dòng)的互動(dòng)或與協(xié)同學(xué)習(xí)角色的互動(dòng)實(shí)現(xiàn)基于跨學(xué)科迭代的互動(dòng)共創(chuàng)模式下的課堂學(xué)習(xí)。

表1 互動(dòng)共創(chuàng)式課程教學(xué)設(shè)計(jì)框架

3 互動(dòng)共創(chuàng)式的課堂教學(xué)案例研究

本文以“人機(jī)學(xué)的起源與發(fā)展”教學(xué)環(huán)節(jié)為實(shí)際課堂應(yīng)用案例，根據(jù)以上互動(dòng)共創(chuàng)式教學(xué)模式的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)并實(shí)踐了基于綜合育人目標(biāo)的教學(xué)案例課。本文以互動(dòng)共創(chuàng)為實(shí)現(xiàn)綜合育人目標(biāo)的途徑，以學(xué)生與教師共同創(chuàng)造學(xué)習(xí)體驗(yàn)為目標(biāo)，設(shè)計(jì)具體的教學(xué)實(shí)踐過程。

3.1 案例課程的思政資源分析

在思政資源與課程內(nèi)容的融合過程中，需要在不同階段，借助思政資源創(chuàng)造不同的情感體驗(yàn)，來設(shè)計(jì)學(xué)科內(nèi)容的融入點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)價(jià)值和情感的統(tǒng)一，如表2所示。

表2 課程的思政資源分析

3.2 案例課程教學(xué)過程設(shè)計(jì)

在預(yù)習(xí)學(xué)習(xí)部分中，發(fā)布學(xué)生任務(wù)，讓學(xué)生在理解人機(jī)工程學(xué)定義的基礎(chǔ)上，結(jié)合教材和網(wǎng)絡(luò)MOOC、教師錄制的音頻等資源提前了解課堂任務(wù)。

課堂教學(xué)內(nèi)容采用BOPPPS[11]教學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，不同階段融入跨學(xué)科探索知識(shí)點(diǎn)，通過師生互動(dòng)場(chǎng)景搭建、情感交流、教師引導(dǎo)、學(xué)生提出有效問題等環(huán)節(jié)的設(shè)置，開展教學(xué)過程，如表3所示。

表3 案例課程教學(xué)過程設(shè)計(jì)

3.3 學(xué)生學(xué)習(xí)績(jī)效評(píng)價(jià)

為了考查互動(dòng)共創(chuàng)式課堂教學(xué)效果，本文通過智慧教室的信息收集功能，將學(xué)生課堂學(xué)習(xí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息集中起來，整合學(xué)生的學(xué)習(xí)信息，分析新的綜合教學(xué)目標(biāo)下，學(xué)生對(duì)主要知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。本次調(diào)查人數(shù)為25人，其中男女生比例為：女生占31.82%，男生占68.18%。在學(xué)習(xí)了案例課程之后，通過問卷考查學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)情感，91.3%的同學(xué)表示被激發(fā)興趣，課后想去查閱資料，以便深入學(xué)習(xí)。

課程結(jié)束后，進(jìn)一步對(duì)課程主要知識(shí)目標(biāo)的學(xué)習(xí)績(jī)效追蹤考查，從了解、理解、掌握并會(huì)解決問題、應(yīng)用在設(shè)計(jì)實(shí)踐中、自主開發(fā)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、探索未來的改進(jìn)6個(gè)學(xué)習(xí)投入和思維層面，對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)實(shí)踐進(jìn)行學(xué)生自評(píng)和專業(yè)課程群評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)分析結(jié)果如圖3所示，對(duì)于主要知識(shí)目標(biāo)，參與互動(dòng)共創(chuàng)式教學(xué)模式學(xué)習(xí)的學(xué)生，均有超過了解層面的學(xué)習(xí)投入和思維；60%以上的學(xué)生達(dá)到了傳統(tǒng)課堂的高階目標(biāo)，即掌握并會(huì)解決問題，且能應(yīng)用在設(shè)計(jì)實(shí)踐中；10%～30%的學(xué)生進(jìn)入了理想的高階思維模式，探索改進(jìn)和創(chuàng)新。

圖3 互動(dòng)共創(chuàng)式課堂學(xué)生學(xué)習(xí)績(jī)效評(píng)價(jià)

4 結(jié)束語

本文以北京聯(lián)合大學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的人機(jī)工程學(xué)課程為例，對(duì)專業(yè)知識(shí)與課程思政元素的融合方式，以及課堂教學(xué)與德育、美育教育相融合進(jìn)行了研究。為了更好地契合課堂教學(xué)，在智慧教室環(huán)境下，轉(zhuǎn)換師生觀念，采用多元互動(dòng)的方式，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，主動(dòng)探究解決問題的理論知識(shí)和方法；通過師生互動(dòng)、學(xué)生與資源互動(dòng)、生生互動(dòng)的方式快速迭代實(shí)現(xiàn)知識(shí)獲取。

通過將自然學(xué)科和人文學(xué)科相結(jié)合，挖掘?qū)W科中的美育內(nèi)容，在教學(xué)活動(dòng)中設(shè)計(jì)能激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)發(fā)展的動(dòng)因與機(jī)制，調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)“美”的追求的情感因素，達(dá)到充分運(yùn)用各學(xué)科中內(nèi)涵美的內(nèi)容，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。本文提出以下創(chuàng)新點(diǎn)：

1)采用“知識(shí)親和”策略。教師通過遴選有思政教育意義的教學(xué)案例并融入知識(shí)點(diǎn)講授環(huán)節(jié)，同時(shí)結(jié)合當(dāng)今社會(huì)有熱度或與學(xué)生有關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)實(shí)踐中的具體應(yīng)用，比如“2022冬殘奧會(huì)場(chǎng)館的無障礙設(shè)計(jì)”或“學(xué)校特殊教育學(xué)院的無障礙環(huán)境設(shè)計(jì)”，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)學(xué)習(xí)的興趣，增強(qiáng)知識(shí)內(nèi)容的親和性，將知識(shí)性和實(shí)用性緊密結(jié)合起來。

2)采用 “知識(shí)增維”教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)。教師與學(xué)生一起學(xué)習(xí)我國(guó)古代科技巨著《考工記》中記載的設(shè)計(jì)制作案例，讓學(xué)生為2 000多年前中國(guó)古代工匠的智慧驚嘆和自豪的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生客觀評(píng)價(jià)我國(guó)古代器物制作中人機(jī)學(xué)基本思想是自發(fā)的思維傾向和本能的行為方式，潛移默化地增加了知識(shí)內(nèi)容的深度和維度，這是將工程設(shè)計(jì)和藝術(shù)、人文相結(jié)合的融入方式的設(shè)計(jì)。

3)采用 “知識(shí)團(tuán)隊(duì)”課堂組織形式。為了提高學(xué)習(xí)效率，依據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)特征劃分小組，學(xué)生以小組形式共同完成課上教學(xué)互動(dòng)和課后協(xié)作作業(yè)，并采用無記名課后學(xué)習(xí)績(jī)效量表測(cè)評(píng)的形式，對(duì)課堂教學(xué)效果采用閉環(huán)控制。