摘要：高等工程教育是培养科技创新工程人才的重要阵地。文章分析了当前高等工程教育面临的机遇与挑战，提出了提高问题解决能力，促进学生主动学习，以及突破课堂界限的“以学生为中心”的教学理念，并对以学生为中心的教学方式进行了探讨，主要方式为发现式教学的理论授课形式、问题驱动的翻转课堂教学模式和任务牵引的实践操作课程设置。
关键词：以学生为中心；高等工程教育；发现式教学；翻转课堂
高等工程教育肩负着培养推动国家和社会科技进步的工程师的重任，是培养科技创新工程人才的重要阵地。当前，新技术、新经济和新产业的发展迫切需要新型工科人才支撑，这样的大背景给我国高等工程教育改革与发展带来了重大的机遇，也带来了巨大的挑战。
一、高等工程教育面临的机遇与挑战
当前，高等工程教育改革与发展面临的挑战源于以下方面：第一，当今全球科技高速发展加速了对高素质高等工程人才的需求。金融危机以来，世界经济进入“新平庸”状态，寻求科技创新突破、孕育新产业、寻找新增长点成为各国共识。在世界经济竞争的强烈冲击下，现代工业对于工程人才的需求发生了巨大的改变。随着信息技术、生物技术、人工智能技术的快速发展，产生了许多新兴学科、交叉学科和边缘学科。这些新技术、新学科对工业界产生了极大影响，众多工业领域悄然发生着变革。世界在变革，教育也要变革。为了适应全球科技发展的重大变革，世界各国纷纷推出教育改革的新举措，以适应未来急剧变化的人力需求，培养适应未来社会的劳动者，特别是高等工程教育领域。第二，我国推进创新驱动发展战略，建设创新型社会对高素质高等工程教育的要求。党的十八大指出，“科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑，必须摆在国家发展全局的核心位置。”强调坚持走中国特色自主创新道路、实施创新驱动发展战略。我国高等工程教育培养的数以千万计的中国工程人员为我国现代化建设做出了重要贡献。结合当前全球科技高速发展，新产业不断涌现，新的增长点不断变化，高等工程教育成为我国推动科技创新、培养创新人才的重要阵地，担负着培养引领世界工业产业革命与创新的工程人才的重任。第三，传统的高等工程教育教学模式和教学理念还存在着突出的矛盾。我国的高等工程教育有着百年历史，改革开放以来，高等工程教育快速发展，为我国国防军事、航空航天等各行各业输出了许多杰出的工程人才。然而，我们必须看到，我国的工程能力与发达国家还存在一些差距，传统的高等工程教育教学改革还存在一定的滞后性，许多高等工程院校仍沿用传统工程教育的教学思维和教学模式，适应当前科技高速发展的世界大变革的高等工程教育教学理念和模式还没有完全形成，高等工程教育改革与发展还需进一步深化。
二、以学生为中心的教学理念
以学生为中心的教学有别于传统的工程教育，注重激发学生学习兴趣和潜能，促进学生全面发展。主要体现在以下几个方面：第一，传统工程教育重视学科知识的学习，而以学生为中心的教学以提高学生问题解决能力为核心。传统工程教育中涉及的课程内容多，学习的知识纷繁庞杂，需要大量学习时间，采用的方式也大多是知识灌输的方式，很少有时间和精力培养学生解决工程实际问题的能力，忽视了对学生能力的培养。通过增加实践课，减少课堂知识灌输，让学生从纷繁复杂的死记硬背和机械记忆中解放出来，鼓励学生多自己动手动脑操作和解决问题，主要注重促进和培养学生问题解决和实践动手能力。第二，传统的工程教育的形式以教师理论授课为主，而以学生为中心的教学以学生主动学习为核心。传统的高等工程学校中学生习惯于沿用初高中时代的科学理论知识的学习方法来学习工程知识，习惯于死记硬背工程知识概念，大量做习题，思考分析问题时脱离工程背景，学习时依赖课堂内教师的讲授，教师也基本上是按照学科知识的传授模式来开展教学，注重抽象的理论知识的传授，忽视学生能力的培养。以学生为中心的教学注重帮助学生建构知识体系，灵活地应用问题式教学、发现式教学，课堂上要以学生为主体，教师为辅助，推动学生主动地、自发地应用理论知识发现问题、分析问题、解决问题。第三，传统工程教育的教学与学习主要集中于课堂，而以学生为中心的教学则是打破课上和课下的界限，促进学生课上思考、课下自学，主动学习掌握知识技能。传统的课程设置，课上老师教授得多，实践内容和设计类的作业较少，在庞杂的知识传授之后，没有辅以相应的实践和设计任务帮助学生转化知识，学生被动地接受，没有主动理解和消化课上所学的内容。以学生为中心的教学模式，不仅在课堂上转变授课模式，促进学生思考；还要根据课程内容，合理设置课程作业，推动学生课下查阅教科书、学术论文等内容，让学生在完成作业的过程中主动学习知识，灵活运用所学技能，探究问题解决的方式。
三、以学生为中心的教学方式探讨
1.展开发现式教学的理论授课模式。美国教育心理学家布鲁纳阐述了发现教学的含义。布鲁纳认为学习、了解一般的原理原则固然重要，但尤为重要的是发展一种态度，即探索新情境的态度，做出假设，推测关系，并应用自己的能力，以解决新问题或发现新事物的态度，而教师的任务就是把知识转换成一种适应正在发展着的形式，以表征系统发展顺序作为教学设计的模式，让学生进行发现学习（discoverylearning）。这种发现式教学方式非常适用于科学理论领域的理论讲授。所谓发现，当然不只限于发现人类尚未知晓的事物的行动，还包括用自己头脑亲自获得知识的一切形式。发现式教学方法的基本教学过程可以概括为五个阶段：第一，创设问题情境，使学生在这种情境中产生矛盾，提出要求解决或必须解决的问题。第二，促使学生利用教师所提供的某些材料、所提出的问题，提出解答的假设。第三，从理论上或实践上检验自己的假设。第四，根据实验获得的一定材料或结果，在仔细评价的基础上得出结论。第五，进行反思与评价，为了帮助学生提炼所学到的东西，教师要鼓励学生反思问题解决的过程，帮助学生概括和理解新知识的应用情境。2.推进问题驱动的翻转课堂教学。传统的课堂教学方式单方面突出了教师的权威，认为教师掌握绝对正确和绝对丰富的知识和信息，学生只需要被动接受这些知识，而翻转课堂教学是指重新调整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生，这种教学方式体现了以学生为中心的教学和学习的核心要义。在翻转课堂的这种教学模式下，教师较少占用课堂时间来讲授理论，而将更多知识的学习放在课下，学生在课前要自主学习，掌握一部分基础理论知识。课堂内的宝贵时间，教师进行理论精讲，然后更多的时间交给学生自主学习和讨论，这样能够激发学生主动基于工程实际问题的学习，从而对工程实际问题产生更深层次的理解。随着互联网的兴起，数字图书馆、网上课程等有了突飞猛进的发展，学生课下也有了多种学习方法。采取这种方法，不仅激发了学生主动学习的热情，让学生深入理解工程问题，让学生获得更加真实的学习过程，教师也能有更多的时间与每个人交流。3.突出任务牵引的实践操作的课程设置。高等工程的教学和学习意味着需要大量实践。以学生为中心的教学和学习重点是以人为本，促进学生知识转化，课程设置当中增加实践比例是促进学生将抽象的学科知识转化为解决实际问题能力的关键一环。在课程教学过程中，教师要积极主动地设置实践教学和工程操作环节，以提高学生灵活掌握学科知识去解决问题的能力和动手实践能力。在设置实践操作的课程教学过程中，重点是突出任务牵引这个要求。实践操作课程内容的设置非常考验教师是否深入了解学科知识传授和学生能力培养的关系。设置一个好的实践操作任务能够有效促进学生灵活运用学科知识，培养动手实践能力和问题解决能力。
参考文献：
[1]联合国教科文组织2015年的《反思教育:向“全球共同利益”的理念转变?》[Z].
[2]陶平,侯宇.工程知识的建构及其教学研究[J].高等工程教育研究,2016,(6):122-125,143.
[3]陈琦,刘儒德.当代教育心理学[M].北京:北京师范大学出版社,2007:164.
作者:黎一锴 单位:北京理工大学
