体验美国大学的教学模式

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摘 要：本文介绍了美国两所高等工科学校先进的教学理念：里海大学的新生研讨课与伍斯特理工学院的基于项目式的教学模式，从中可以体验到启发式、探究式、讨论式、参与式、团队式和基于项目的研讨式教学的重要性，并吸取教学经验用于自身教学中。

关键词：新生研讨课；基于项目式教学；探究式、讨论式、参与式、团队式教学；教学理念

为改革我国现有的以传授知识为主线的课程体系，转变以教师为中心的课堂教学模式，东南大学于2011年和2012年暑假先后派出3批教师前往美国里海大学和伍斯特工学院学习美国大学的教学理念、目标和具体的实施方案。我们有幸参加了这两所工科高校开设的不同内容的培训课程，他们的成功经验对以工科为特色的综合性大学无疑有着重要的借鉴意义。

一、里海大学的新生研讨课

新生研讨课的产生和发展可以追溯到19世纪末美国大学兴起的新生教育课程，在其发展过程中，逐渐从新生适应教学向以研讨学科专业内容为主转变。新生研讨课的教学注重实践和创新，倡导“学生主体、教师主导”的教学理念，期望通过研讨培养学生的批判精神、探究精神和创新精神，促进学生学习方式的转变，尽快适应大学生活[1]。

里海大学工程学院对一年级新生开办Engineer 5课程，主要目标是让新生对各个工程有所了解，从而激发他们在某个工程方面的兴趣，继而为二年级选择专业打下基础。整个课程由Keith Gardine 教授组织和协调，由四个专业教授建设的四个Project组成。Project 1，Larry Snyder 教授的排队理论：通过让学生调查超市、银行等处的顾客排队现象，利用仿真软件Simul8模拟排队现象，根据仿真提出改进的方法。Project 2，Liang Cheng 教授的无线传感网路：通过 Imote2 软件以及Imote2 平台和Imote2 传感器板，构建无线传感网络的概念，理解无线网络中 Channel 和Power 的作用。Project 3，Kristen Jellison 教授的纯净水处理系统：首先让学生观察不同材料过滤水的效果，说明其评价标准；然后让学生分四组，提供标上价格的不同材料，给每组提供不超过25美元的费用，让每组设计污水过滤器，最后通过同样的污水来测量每组的设计效果。Project 4，Bill Best教授的土壤水分测试仪器：采用Cadence 电路设计软件，了解电阻分压电路，通过仿真了解电阻变化电压的变化情况。利用Labview 仿真实验板，搭建采集电路，通过图形化软件采集电压值。采用Arduino微处理器采集试验板，做简易的土壤水分测试仪。另外，Greg Reihman教授讲授了教学的方法以及Bill Best教授讲授了工程伦理学。四个Project在轻松愉快中完成，激发出我们对不同领域学科的兴趣。试想一个新生，一定也会因此对不同的学科产生兴趣，从而把他或她引入这一领域。

基于在里海大学学到的新生研讨课开设的经验，我们总结出课程分为如下三个阶段：工程基本概念、职业道德培训阶段，这个阶段采用较为传统的单向授课的方式，即利用授课的方式对学生进行初步的专业通识教育、文献检索技巧教育和学术规范教育（科技写作、海报制作和口头汇报等）；项目实践阶段，此阶段由教师从各自专业的研究热点和研究兴趣，提出一些选题，供学生课题组（学生自由组合，3到5人）选择，并以此为起点开展自主探索式研讨与实践；学术展现阶段，这个阶段学生在项目结束前提交版式规范的研讨报告和讲演海报，并上讲台做演讲展示。

二、伍斯物理工学院的基于项目式教学

项目教学是在建构主义学习理论的指导下，师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。通常先由教师对项目进行分解，并作必要的示范性指导；然后让学生分组围绕各自的项目进行讨论、协作、实践、探究性学习；最后以共同完成项目的情况来评价学生是否达到教学目的。所有教学活动都是围绕真实的项目展开的[2]。

美国伍斯特理工学院（简称WPI）的研修内容是被公认为世界上最好的教学模式——基于项目的教学模式（WPI计划）。WPI计划包括：一年级的大问题研讨课、二年级的人文与艺术、三年级的跨学科研究项目和四年级的专业毕业研究项目。该计划是WPI本科教学的指导思想，它也无疑是在本科生教学计划中最具特色的培养方案。

对于一年级而言，大问题研讨课（The Great Problems Seminars）就是让学生学会思考人类所面临的全球性宏观问题，这些问题包括食物、能源、环境、可持续发展等，在全球范围内找到一个具体的国家或地区，在有关机构的帮助下，研究方案，尝试解决那里的实际问题。

WPI在第二年的教学中非常强调人文艺术（Humanities & Art），这个教学环节被称为HU&A。在课程设计方面，WPI强调科技与人文的平衡，鼓励理工科的学生选修人文艺术作为自己的辅修专业，具体包含两个单元（共6课程）+专题研究或实践课。WPI的人文艺术课程充分尊重学生的自主性和自由，提供了与理工科学生相适应的一揽子人文科目供选修。

跨学科研究项目（The Interactive Qualifying Project， IQP）要求学生将自己所学的工程知识与人文课程相结合，并在一个更为广阔的文化与社会视角下，将所学应用到某个具体的研究领域。IQP不是仅与一个专业挂钩，学生可以在两位来自不同专业的教授指导下，通过团队合作，将不同专业的同学融合到一个项目小组中，运用工程技术手段和社会科学研究方法，解决某个特定地区的具体问题。问题往往涉及能源、环境、可持续发展、教育、文化保护和技术政策等方面，学生完成此项目的成果包括论文报告、团队展示、展板演示等。其中更有将近一半学生团队需要前往海外完成项目。前往海外的项目被称为全球视野项目，由一个专门的机构跨学科与全球研究中心进行协调。WPI的本科生在全美同类理工科院校中拥有最多的前往海外进行研究的机会，有助于他们在从事跨学科研究项目之外，增加在跨文化交际方面的能力及全球化视野的养成。

专业毕业研究项目（The Major Qualifying Project， MQP）是在本科生的专业领域所从事研究。学生在这些研究中必须运用自己在专业学科领域所掌握的知识和方法，解决某个专业问题，作为自己专业生涯的一部分。在确定某个具体的问题作为研究方向时，学生和导师应特别注重由课程、自主学习、预先必修项目以及IQP之间的相互关系。MQP的各项活动包括研究、开发和应用，设计到分析或综合，可以是实验性的或理论性的，强调专业的某个具体子领域或者结合若干子领域的各个方面。

WPI在四年本科生培养计划不仅独具匠心，又是紧扣该校的使命宣言。其使命宣言是：“WPI在工程、科学、管理和人文方面为那些有才华的人们提供教育，使他们有能力通过主动的终生学习，具备职业生涯所需的专业技术、公民责任和领导才能。这一教育过程符合承办者的宗旨，即为了社会的福祉在学术研究的前沿创造、发现和转化知识。”科技和人文在这样一所规模较小却颇具特色的理工科院校的教育实践中完美地融合在一起。

三、二者的相同点

里海大学的新生研讨课与WPI的基于项目式教学模式虽然形式上有不同，但是这两种教学方式还是有许多本质上相同之处。

一是以学生为本。“以学生为本”渗透在美国这两所大学工程教育的每一个教学环节和教学管理过程中。教学环节上，强调教学中突出学生素质的培养，即培养学生面向工程实际，不仅融入而且要具有引领工程实践的能力和责任。教学中把学生的学习训练有效融入工程任务完成的过程中，让学生积极地学习、自主地进行知识的建构。教学服务管理上，以图书馆为例，图书馆常设专业人员坐在学生可以方便接触的地方，随时帮助学生解决学习和研究中遇到的问题。任何学生入学后，必须接受详细的图书馆使用的训练，其中最重要的是如何在研究中充分而有效地利用现代网络来搜索和使用学术资料。

二是应用型。与强调“纯科学，无目的的研究和教学”的洪堡教育思想不同，将科学方法和科学知识的实际应用摆在第一位，是两所学校在教学理念上共同的核心。以适当的方式将基础性的和学科的概念和方法应用到研究的主要领域，特别是WPI计划中，学生解决的是某个特定地区的具体问题、真实问题，这些问题有些被当地政府决策层所采用，为当地经济建设服务。在教授知识和强调动手能力的同时，WPI也非常强调学生成为一个具有公民意识和社会责任感的实践者。

三是培养团队合作精神。教学过程中教师特别热衷课内的小组活动。围绕设定主题，小组成员在独立思考的前提下，相互完善，优化结果，由意见纷争到达成共识，再经过小组代表陈述，显现出不同小组的见解质量。同时课程上往往是多个老师同堂参与讨论和讲解，也有优秀学生的献身说法。活动的意义既体现个人的价值和责任，更强调成员间彼此赋予信心和力量，通过体验团队的智慧和协作，培养了学生间可贵的团队合作精神。

四是沟通交流。在两种方式的教学中，都非常重视对学生沟通交流和口头及书面表达能力的锻炼和培养。

四、对于我们的借鉴意义

目前我们数学课程体系的设计，教学内容的选取偏重强调完整性、系统性。课程数量和教学内容与欧美大学相比均明显偏多。大学数学课除数学类专业外大多是公共基础课，一般采取大课教学形式。这种形式客观上采用探究式、讨论式和参与式教学有一定的困难。受这两所学校接受的美国高等教育理念的启发，我校在为丁大钧班（30人）开设的“双语高等数学B”的教学中做了如下改革：

1. 合作式学习（Collaborative Learning）

将所有学生分组，每3—4人一组，8 个小组。可以根据角色（特长）进行分组，要求每组同学要扮演以下几种角色：一个具有较强的组织和协调能力；一个善于跟着老师的思路听课程的主要思想者，一个具有较强的表达能力并作为本组的发言人，一个善于随着老师的讲解记笔记、收集各种相关学习材料，一个动手能力较强、擅长计算机编程。这样的几类角色可以轮换，以便每个同学都能得到全面的训练。这种团队式学习的方式将贯彻整个课程学习的始终，渗透到课前预习、课上演讲、课堂听讲、课内讨论、课下作业、课后实验、课外论文等各个环节。在学期末，将对学生的团队协作能力进行测试，给出学生能提高自己能力的建议。

2. 基于问题式学习（Problem-Based Learning）

在每次课结束时，提出一系列问题，激发学生自主探究的兴趣。探究式教学的出发点是设定需要解答的问题，这是进一步探究的起点。从教学的角度讲，教师需要根据教学目的和内容，精心考虑，提出难度适度、逻辑合理的问题。当然，学生的学习动机源于兴趣，兴趣又源于趣味，我们的模式应帮助学生认识数学中的趣味点，体味教学中的趣味性。对于大多数同学都能自己看明白的较简单的问题，教师可以在课上简单点评，这样在授课时间较少的情况下，可以将讲课重点放在学生难懂的问题上，方便学生带着问题有重点的参与课堂教学讨论。

3. 学术性小论文报告（report）

为了使探究工作具有一定的目的性和指向性，我们往往在探究之前对研究的问题进行初步的猜想和假设。猜想与假设在科学探究中的重要作用就在于它是科学结论的先导，为收集信息、分析和解释信息提供了一个大致的框架，对解决问题的方案作了一定的预见性思考，为制定探究计划、设计实验方案奠定了必要的基础。因而猜想与假设无论是否被证实，都具有推动认识发展的作用。尽管所提出的猜想不一定是最科学的结论，但对问题成因的猜想仍需要有一定的依据，其依据就是科学事实或者已有的经验和知识，因此为了防止学生猜想的随意性，锻炼学生分析问题的能力，教师要让学生说出猜想的理由，并用口头或书面语言表达出来。要求学生大一时就写一些学术小论文，应既能激发学生兴趣又能开拓学生思维能力和创新能力。学术小论文的选题来源于本课程所涉及的内容。比如：微积分的创立及微积分的基本思想；为什么取对数一无理数e为底？举例说明Fibonacci数列的应用。学术小论文选题广泛，有自主性和趣味性，和理工科学生重应用的特点相契合，较传统作业的古板形式更有吸引力。它可以督促学生归纳总结知识点，锻炼他们自主学习的能力和解决问题的能力。

4. 演讲式展现（Presentation）

团队式学习的一个重要环节就是展示团队的成果和协作能力，为此，我们利用上课前5分钟的时间，让各个团队轮流演讲，演讲的主题可以是教师课前预留的思考题、课前预习中提出的问题，学术性论文中的选题等等。演讲者可以是团队中的发言人，也可以是团队中的几个人分工合作，有问题的时候其他成员可以补充。课上演讲也将作为教师给团队打基础分的重要依据。

5. 通过做数学来学数学（Learning by Doing）

这一理念正符合研讨型课程的核心：知行合一。虽然十几年前，我国就提出通过做数学来学数学，在当时的情形下，相应而生的是数学实验这门数学实践课程，可惜到目前来讲，虽然我们东南大学在各个大学数学课程中都融入数学实验，并且每门课程中都有实验的分数，但实际上，并没有给数学课程本身、给学生带来真正的益处。目前使用的英文教材中，特别强调数学软件所起到的直观作用，并有许多从实际问题出发的Project，为数学实验提供了更多的、引人入胜的问题，激发学生的兴趣。

西方取经，用之实践，点滴探索，希望对我之教学有所裨益。

参考文献：

[1] 宋光辉. 开设新生研讨课“教育与经济”的三点思考[J]. 中国大学教学，2011（4）.

[2] 张文忠. 本土化依托项目外语教学的“教学”观[J]. 中国大学教学，2012（4）.