谭云松 金豪 刘晓华
（武汉工程大学 湖北 武汉 430073 ）
摘要：随着科学技术的发展，教学内容的复杂性，单一的教学方法已不能有效地完成教学任务，如何培养学生创新思考能力，培养正确的批判思考及问题解决能力，是教师在教学上一项重要的任务。工程教育的教师在课程教学上是否有所改变与创新是影响学生有效学习的重要环节，也是当前工程教育应对全球化时代挑战所需要做的改革。
关键词：工程教育，教学方法，教育质量保证
一、研究背景
近年来，国际高等教育趋势越来越重视学生的学习成果，纷纷强调培养学生的核心能力 ( core competences )。工程教育主要培养国家经济建设所需的高级专业人才，为提高我国高等教育的实施成效，高等教育质量保证 (quality assurance) 成为各国高等教育研究和公共政策的重要议题之一[1]。对高等教育绩效责任的强调，促成了高等教育质量保证措施的发展，落实教育目标与核心能力，确保学生学习成效。因此，学生学习成效的检验是目前高等教育质量保证的重心。工程教育认证是一个成果导向( outcomes-based) 的制度，并强调持续改善、重视毕业生各项核心能力养成的质量保证系统，目的在于检查接受认证专业是否达成其自定义的教育目标，以毕业生成果为导向，确定其具备核心能力以执行专业工作，重视教学成效及评价，并建立长期的持续改进机制[1]。
根据学校发展定位与院系本身设立的宗旨与教育目标，明确制定学生毕业时应具备之专业知识、技能与态度等三个面向的核心能力。换言之，核心能力的达成情形与学生学习成效的关系密不可分。目前接受认证专业大多已完成专业核心能力的建立，但是改进教学方法发展适合评估核心能力的机制，是研究者欲进一步探究的课题。
二、研究问题
工程教育需要符合国家战略性新兴产业发展要求，并配合国家近年来以创新、知识密集和高附加值服务型产业发展，来培育社会产业所需求人才为主要目标。不能只是运用普通的专业知识技能来进行工作，教会学生分析问题找出原因和解决问题，必须帮助学生厘清完成工作项目需要的条件及可能产生的影响。工程教育有别于科学教育，更着重在理论与实际的结合，必须综合社会、经济、技术许多方面，解决现实问题，教师在实际教学中，必须更加注意学生相互交流、沟通及团队合作能力的培养。
现今工程教育在教学内容上，主要有三大问题：一是太偏重于理论与实际脱节，教学内容陈旧，更新过于缓慢，跟不上产业的发展；二是缺乏多样性，教材与教学统一，限制了教师和学生的创造力；三是过于强调教师在课堂的教学讲授，忽视学生主动学习和实践的环节。而我国理工科院校的课程，不分领域普遍有课程内容太着重知识理论，忽略了应用科学知识与技术的能力问题，对于理工科的学生而言，实验教学相当重要。学生通过足够的工程教育验证性实验和一定数量的综合性实验、创新性实验等，才能真正理解掌握该学科的理念和知识，获得其中的测试技能和实验能力及初步具有处理实际工作的能力[1]。
三、 工程教育中的教学方法分析
工程教育教师在教学方法与认知上必须思考应如何采用并搭配选择使能有效提升学生实践能力、思考能力、创新精神、团队合作以及主动自学能力等核心竞争力的教学方法，下面列表常用的教学方法以供参考。
1) 工作坊教学法
工作坊教学是多人共同参与教学的场景与过程，且让参与者在参与的过程中能够相互对话沟通、共同思考、进行调查与分析、提出方案或规划，并一起讨论让这个方案如何推动，甚至可以实际行动。换句话说，工作坊就是利用一个比较轻松、有趣的互动方式，将上述这些事情串联起来，成为一个有系统的过程。工作坊教学模式可促进理论教学与实践的融合,对培养学生应用能力起着关键性的作用。工作坊教学法有利于工程教育开放式的讨论与个案学习，包括：课程发展是集中在有系统的思考；是多教师或多机构的合作式学习；采用多种替换式的材料、方法与成功经验，来组织课程；以实际操作的方式结合软硬件，解析系统性的学习项目。
2）专题制作的教学方法
专题制作的教学方法可以培养学生统整所学的知识理论和技能，并与实际相结合，了解产业现况需求，其中检验学生本身的兴趣及志向，通过与他人合作来培养团队合作精神、学习批判思考、分析问题、提升解决问题的能力，使能适应现今快速变化的社会。此亦提供学生实践能力及自我训练的机会，有助于专业知识与技术的融合在专题制作课程中，学生喜欢彼此相互比较作品，并想在技术上获取更大的进步，教师本身和学生们皆非常认同专题制作的价值。专题制作教学方法可以有效结合理论与实际，提高学习者学习动机与兴趣，帮助激发创新思维，引导问题解决，并增加团队合作学习，是工程教育中良好的教学方法。
3）问题导向教学法
而问题导向学习法(Problem-based learning, PBL)是现今国际上非常流行的教学方式，把学生设置在复杂、有意义的问题情境中，主要让学生能主动参与讨论的学习情境，引起学生学习兴趣及动机，使提升学生的学习成效，帮助问题解决的能力，在此过程中，学生可以训练主动建构知识与发展问题解决的技能。工程课程应嵌入互动的角色模拟扮演策略，以鼓励学生扮演互动角色的发展，让学生采取的角色与其他同学的角色相互的交流、探索及解决实际上可能发生的问题。此外诸多外国学者提出问题导向学习方式（PBL），被确定为促进学习成果与ABET(Accreditation Board for Engineering and Technology)标准一致的教学方法。 为此，教师在教学过程中应对课程内容进行有系统的分析且可依学生背景与特质规划与设计教材并确立适配的目标，选择适当的教学方法与评价方式，教师要达到良好的教学效果，势必要选择运用多样式搭配的教学方法。问题导向教学法优点包括：所处理的问题可以接近实际生活世界情境；能够激发学生主动参学习动机；帮助科技整合的取向；提供学生有机会选择学习中的内容与型态；增进学生合作学习；帮助提升教育的质量。
在美国的工程学院中约有50%的课程已采用PBL教学方法，PBL应用在新工科教学中有利于提高学生团体合作和人际沟通、帮助学生解决问题的能力并能培养学生发展创新的能力，以协助课堂中的知识与实际产生交集，提升学生学习兴趣，藉由合作参与及问题解决，使学生不再只是单纯被动的接收知识，而是能活化利用创造性的思考与实用性的知识建构。如前述，问题导向学习方法重视以学生为核心使成为自我引导的学习者，培养解决实际问题为目标，强调合作学习，激发创造思考与创新思维的能力，工程教育教师在教学中若配合运用，能有效提升学生多方面的学习效果。
4）混合式学习方法
混合式学习是一个结合多种方法的教学方式，包括有工作坊、研讨会、讲座和使用虚拟学习环境等，目的在促使学生的学习发挥相互补充和激励，促进学生合作学习。学生们认为此方法能在理论与实践之间取得良好的权衡，且利用问题为基础的方法来学习相关概念，更有帮助理解问题。例如在角色扮演中案例情境的学习，通过揣摩、思考、分析与讨论，学习如何将实际的技术应用到自己的生活中，以发现教学法来激发学生思考、探索问题引起学习动机及运用工作坊的团队活动学习里，促进不同团体组织参与者的合作交流、分析讨论并在实践学习中操作实务与演练。最后工程教育教师如能重视教师团队教学法，可帮助集结多位教师的多样智慧，发挥各自的专长领域，提供多样化的专业见解。尝试结合多样教学方法，提高其使用比率，相信能改善不少工程教育所产生的问题并带来更好的学习效率，教师们能利用角色扮演、发现教学、教师团队及工作坊教学法，使工程教育的学生能受益匪浅。
四、工程教育教学的发展趋势
工程教育主要培养国家经济建设所需的高级专业人才，国际教育机构曾创立出 CDIO (Conceive 构思、Design 设计、Implement 实施、Operate 运行)工程教育理念，此模式使学生以主动务实并串连课程的方式学习工程教育。工程教育在 21 世纪的发展核心是创新。创新探索应是教育、研究以及与产业合作的紧密融合，应培养学生扎实的专业知识、学习人际交往技能、了解市场和社会需求、以应用为取向进行工程研究及加强与产业界的知识交流与合作等，在创新中推动产业和社会经济发展。工程教育的学生应具备的核心能力，其中包括能科学与工程等知识、数据处理、实验设计与分析、多种训练的综合能力、并重视应用工程问题对全球环境和社会的影响及应用不同技术与现代工程方法解决实际问题的能力等。 由此可看出，世界多国对于工程教育理念逐渐趋向于解决现实的社会问题。重视学生学以致用的实践能力，及具有交流沟通、互助、团队合作等综合能力，并强调学生的创新创意思考，培育出符合全球化时代，国际性、实践性、 综合性、创造性、团队性、高水平的全方位工程人才[1]。
五、总结
在工程教育背景下，教学方法上可以搭配多样的教学方式 并调整使用的频率，虽然讲述式教学法是最常用也最方便的教学方法，若长时间采用讲述式教学也可能会使学习效率降低，让学生缺乏参与感、不易吸引学生注意力、引发不了学习兴趣、互动性低、学生处于被动的学习状态失去了许多探索与实作的机会。因此，教师可尝试变换不同的教学方法，以符合实际的教学情境与学习需求，并追求最佳的教学效果。培育学生符合工程教育的核心竞争力，发展宏观视野，增进国际竞争力，且教师们必定能将工程教育带领更为精湛的工程领域。国家工程发展依靠的是人才，而人才的优劣取决于教育的质量，只有不断的改革与进步，才能培养出时代所需的人才。
参考文献：
[1] Jen-Chia Chang, Hsi-Chi Hsiao, Chi Wang. The Investigation of Teaching Method for Engineering and Technological Education in University of Science and Technology on Contemporary [J]. Journal of Technology and Engineering Education, 2014,47(1):21-47.
[2] http://cete.ateem.org.tw/.
[3] 李含. 21世纪工程与技术教育.清华大学新闻网（2014）.
[4] 查建中.面向经济全球化的工程与技术教育改革战略─产学合作与国际化.高等工程与技术教育研究.2008(1),21-27.
基金项目：本文系武汉工程大学教学研究项目（X2018036）研究成果之一。