应用型人才培养中理科类课程的立体教学法研究

刘琦 刘杰 董晔卉 黎新才 邓必雄

[摘           要]  信息化时代，需要有时代特点的教学方法和学习方法，以实现知识的具体落实。基于信息化时代理科类课程课堂教学的新特点和新需求，对应用型人才培养的立体教学法进行了阐述，给出了教学资源、课程教学、质量评价、教学管理的立体化实施方案。立体教学法的实施，有利于提升学生的学习能动性，辅助完成工匠精神的培养。

[关    键   词]  应用型人才;理科课程;立体教学;工匠精神;课堂教学

[中图分类号]  G642                       [文献标志码]  A                    [文章编号]  2096-0603（2020）07-0125-03

隨着《中国制造2025》的提出与深入发展，以及2017年《民办教育促进法》的颁布与实施，“夯实大国人才底蕴，培养现代工匠人才”已成为多数应用型高等院校人才培养的主体指导思想[1-3]。

随着软件技术、信息技术的发展，以及学生计算机素质的普遍提高，如何创新性地进行课堂授课方式的改革，特别是理科类课程授课方式的改革，以适应时代发展的需要，扩展学生的知识面，并培养学生的工匠精神，已成为高校教师需要面临和解决的重点问题之一。对于信息化背景下，理科类的教学方法与管理方法，学者们已进行了大量的研究，如龚春琼等[4]高等数学课程的混合式教学方法进行了探讨;万安华等[5]探讨了在大学数学教学中合理运用网络教学资源的策略和做法;安伟伟[6]对交互式教学在力学课程应用中的优点、可行性等进行了论述;于凤梅等[7]对应用型人才培养中出现的新问题进行了分析，并对教学模式与教学方法的改革等进行了研究。对于工匠型人才的培养，谢倩等[8]对芙蓉工匠教育面临的困境进行了分析，并给出了改善困境的方式方法与途径;邵春燕等[9]对“工匠精神”视域下的应用型人才培养的特点、需求、模式等进行了详细的论述。

从现有研究看，培养工匠型应用人才，已成为当代应用型本科教学的一项关键需求。但对应用型人才培养中，如何对理科类课程进行创新性的教学管理与实施，以提升学习的主观能动性，实现知识的落地，还没有较为系统的研究。鉴于此，本文对理科类课程教学中出现的新特点和新需求进行了分析，并对课程教学与管理的立体教学法进行了详细的阐述。

一、课堂教学的新特点和新需求

对于理科类课程，特别是数学类课程，传统的教学方式是“黑板+粉笔”，教师写、学生记。随着信息化建设的发展，理科类课堂教学出现了一些新特点，对教师的授课提出了新的需求，主要体现在如下方面。

（一）课堂学时减少，难以打牢理科基础

随着知识更新速度的加快，进入大学以后，学生所需要学习的知识类型不断增加。知识类型增加的一个副作用，就是缩短理科类课程的课堂教学时间，增加新课程。

理科类课程学时减少，造成一个不好的现象就是学生的理科基础逐渐变弱，学生的逻辑思维能力变差。这就使得后续课程学习后继无力，如学习计算机算法时，不懂近似计算的原理，只学会简单的语言逻辑，将来在实际应用时还需要进行大量的补课。

（二）教师授课速度加快，学生知识吸收量减少

信息化条件下，教师使用课件进行教学，只需将预先编写好的课件在投影仪上播放，对着投影内容进行解释、扩展，不需要在黑板上写。如此，学生也没时间去抄写教师的教学内容，认为只要课后按照教师提供的课件进行复习即可。但事实上，传统抄写的过程是学生对知识吸收、理解的过程，缺少这一过程，学生对课堂知识的吸收实际上是减少了。

（三）大量应用软件出现，缺少课堂实践

信息化条件下，工匠型人才所需的一项重要技能是：掌握本领域的软硬件操作技巧，利用计算机替代人工进行大量复杂的计算劳动。这就需要现代大学生在掌握基本理论的基础上，掌握软件工具的操作技巧。对于理科类课程，将来学生在工作中可用、当前在教学实践中可实习的软件有Mathematica、Matlab、SPSS、Excel等。如Mathematica软件，在进行高等数学的课堂教学时，可辅助该软件，让学生在理解高等数学基本原理的同时，利用软件进行导数、积分、微分等运算，这是非常方便的。

但是，在现有的教学实践中，由于教学课时量、软件购买费用、学生计算机购买费用等原因，导致在课堂上安排软件实践几乎是不可行的，造成了学生对数学类软件不会用、动手能力差等问题。

（四）学习节奏加快，学生缺乏工匠精神

惠新[10]指出，工匠精神的重要内核包括追求极致、打磨细节、专注主业、极度热情、坚持不懈。周希奇[11]指出：现代社会，快节奏的生活模式、激烈的竞争，……，不愿意沉下心来做事，学习上马马虎虎、不求甚解。并进一步说：浮躁世界里的我们，都欠自己一个专注。社会上一些浮躁的风气，也体现在某些大学生身上，主要体现为：知识上的不求甚解，不进行深入的独立思考，而是寻求网络或同学帮助，直接参考答案;不能静下心做学问，进行知识储备，而是过早地准备创业，甚至是做微商，等等。

学习上的浮躁，造成了学生难以养成追求极致、打磨细节、专注专业等习惯，这对工匠精神的培养是非常不利的，需要社会、家庭、学校等共同协作，创造工匠精神培养的环境。

（五）质量评价标准不一，成绩的代表性有待商榷

当前各高校对于所授的课程，主要是采用校内命题、校内改卷、校内评卷的方式完成。教学质量的评价，学业成绩是一个非常有代表性的数据，但所有的工作都在一个单位完成，数据的真实性和代表性就存在商榷的空间，主要体现在三个方面：（1）命题的内容是否涵盖了整个教学大纲的要求？（2）试卷的评价是否客观？（3）考试前后的操作管理是否规范？而这些问题是可以通过一些质量管理和质量检验的手段来实现的。

客观地进行课程教学质量的评价，以评促建、以评促管、以评促教、以评促学，从而使学生真正掌握所学内容，打牢理科基础，为后续的工科学习提供知识储备，这是教学管理工作者需要关注的又一重点问题。

二、立体教学法的设计

立体教学法，是从教学资源、课程教学、质量评价、教学管理四个维度，构建立体化的教学管理资源平台，实现对理科类课程的教学的系统工程[12]管理。

（一）立体化的教学资源

教学资源的立体化，改变简单的“教材+板书（或课件）”的教学模式为“教材+课件+板书+公众号+小程序+MOOC+……”的教学模式，实现教师与学生的全方位互动，避免“满堂灌”的课堂教学模式。

信息技术，特别是社交平台的发展，使得学生借助公共资源，特别是可视化资源，立体地学习抽象的理科类课程成为可能。在教学上，教师结合本校学生的特点，优选网络信息资源，开发自身的公众号，将需要掌握的知识进行整理、发布，形成立体化的教学资源，使得学生在学校感受到“知识就在手边，教师就在身边”，这对学生快速地获取知识是非常有利的。

立体化教学资源的构建，其关键要素包括：

1.形成课程的思维导图

思维导图可使学生明确课程的知识体系、知识点之间的关联关系，并能快速地找出所要查询的知识点。如对于高等数学课程，施静[13]、黄婷[14]对思维导图的应用与构建方法进行了论述。

2.构建知识点的资源链接

对每一个知识点，关联其文字、图片、视频教学资源，关联作业及作业解答，关联容易混淆的概念。通过知识点的资源链接，学生可以掌握知识的要求、背后的推导等。

3.制作知识体系对应的网站，并发布公众号

资源网站、公众号，可以让学生在尽量短的时间内，利用手头的资源，尽快找到知识的链接，并且快速地进入学习状态。

上述三个要素，公众号是知识的入口，资源链接是知识的基础，思维导图是索引，三者相辅相成构成立体资源库。

（二）立体化的课程教学

随着理科类课程相关教学与应用软件的开发，对于应用型人才、工匠型人才的培养，应从“掌握基本原理、掌握做题技巧”等要求，逐步向“理解基本原理、掌握建模技巧、掌握工具应用”转化。

应用型、工匠型人才，其培养目标和将来的工作要求是将实际问题模型化，然后给出模型的求解方案。因此，在理科类课程的教学中，应从如下方面进行要求，实现立体化的课程教学。

1.掌握基本原理

通过课程教学，使得学生掌握知识点应用的前提条件、知识点应用的基本原理、知识应用后输出结果的工程（物理）解释。对于应用型、工匠型人才的培养，由于其理科基础、将来应用的方向要求等，所以对于知识点中理论公式的推导、繁杂的计算，在课堂上可以稍微简化，在教学资源中提供相关的资源，由其深度自修、掌握。

2.掌握建模技巧

重点是指掌握知识的应用技巧，知識只有学会应用才能形成生产力。对大学生而言，需要在工科类课程的学习过程中，掌握将实际问题模型化的技巧，掌握模型化的方法、步骤，形成模型后，就可以利用已有的知识进行求解。对于建模的技巧，在理科类课程的授课过程中，教师可以通过案例进行教学，使得学生掌握初步的建模技巧。这一方面的主要工作还需要在工科类课程、具体的工程应用与实践中长期锻炼而实现。

3.掌握工具应用

应用型人才培养的重点要求是：在理解理论的基础上，有较强的动手能力。因此，需要在课程教学的同时，增加课程实践。对于理科类课程，课程实践之一就体现为工具软件的应用。工具软件应用的培养，一方面可以加深学生对理论的理解，另一方面还可以培养学生打磨细节的工匠之心。因为大部分理科工具软件，需要学生进行一定的编程，而编程是比较细致的工作，任何错误的函数输入、任何错误的逻辑，都会导致错误结果的输出。

（三）立体化的质量评价

质量评价是对教学过程、教学结果质量的考核，客观的质量评价方法有利于促进教学质量的提升，有利于促进学生基本知识的掌握。

立体化质量评价是在改进现有课程考试考核、教学督导评价等方式的基础上，对教学质量进行全面的质量管理，其要素包括：

1.选择相对客观的评价方法

现行的课程质量评价主要是由本校的教师、学生完成，具有一定的局限性。为完成对教学质量的客观评价，应选择具有比较意义的第三方进行评价，适当地选择盲评的方式进行评价，其结果更具有说服力。

在理科类课程的授课成果评价中，可选择高校互评的方式进行评价，其要求为：（1）在教学方案修改实施前，邀请同行院校，特别是知名学科专业院校专家，对教学方案进行评价，以确定教学方案的合理性;（2）在考试前，邀请同行专家评价试卷的难易程度和知识的覆盖面;（3）在考试结束之后，需进行交叉评审或校方的盲查，评价阅卷的规范性。总体而言，需多方选择，进行教学过程和教学结果的客观评价。

2.选择客观的质量指标

教学质量的评价，不仅要看本校教师的教学水平、学生课程考核的结果，还需要进行比较客观的横向、纵向比较，构建质量指标体系，完成对教学质量的评价。对于质量指标的构建，考虑横向和纵向两个方面。在横向上，构建与开设同类专业的相关院校之间比较的质量指标，包括课时数的比较指标、同类试卷考核结果的比较指标、学科竞赛的比较指标等。在纵向上，构建教学质量的指数指标，比较不同届学生的学业情况。客观、相对完备的评价质量指标有利于引导学校、学生、教师进行正确的课程建设和课程学习，从而提升学生学习的积极性和主动性。

3.实施客观的质量评价

质量评价方法和指标，需要有客观实际的行动支持。在这方面，各教育管理单位、高校的教务管理部门需密切配合，按照培养应用型、工匠型人才的要求，制定相关的教学要求、评价要求，并进一步落实到实际的工作中。在实际的教学实施过程中，按照质量管理的系统性要求，实施全面质量评价，从而促进人才培养质量的提升。

（四）立体化的教学管理

立体化的教学实施，是在理科类课程的教学中，按照“以大纲为基础，以掌握知识为目的，多种方法并存”的原则，进行教学活动的实施，达到“使学生切实掌握基本知识点”的目的。具体而言，包括如下要求。

1.家校互联，进行学习过程的监管

大学生虽然是成年人，但在一定程度上，其学习结果还是需要告知家长的，家长有责任也有权利知道学生在校的学习情况。因此，学校可构建家校互联途径，让家长了解每学期学生的学习情况，在某种侧面上，达到督促学生学习的目的。

2.校内评比，形成良好的学习风气

信息化时代，对知识的传授仅利用传统的“板书+考试”模式是难以激发学习热情的，需要利用信息时代的新技术、新方法、新手段，改进教学方法，改进评比方法，如采用校内基础知识公开赛的方式，进行基础知识学习的比拼，并对优秀者予以奖励，这在某种程度上，是可以激发学习热情的。

3.改被动为主动的教学方式，提高学生学习的主观能动性

当前，很多大学生的学习是被动的，是教师、学校求着学生学习，学生的学习目的只是简单地应付考试。所以，在教学过程中应改变这种情况，改被动为主动，让学生有激情追着教师学习，如对于优秀学生进行精神、物质奖励等。

三、结论

立体教学法是教学管理的系统工程，需要学生、教师、学校、家长的配合完成。本文对理科类课程的立体教学法进行了初步探讨，分析了当前课堂教学的新特点和新需求，并对立体化教学的教学资源、课程教学、质量评价、教学管理等进行了阐述。立体化教学法的实施，有利于实现学生学习积极性的提高，从而切实打好理科基础，为今后的学习、工作提供基础保障。

参考文献：

[1]芦梦.现代工匠精神及其培养策略研究[D].长沙：湖南师范大学，2018.

[2]石芬芳，劉晶璟.现代工匠精神内涵及高职院校工匠型人才培养的路径选择[J].中国职业技术教育，2019（28）：59-63.

[3]王静.工匠精神下的现代面点服务人才培养模式探讨[J].创新创业理论研究与实践，2019，2（19）：109-111.

[4]龚春琼，秦新强，雷鹏.信息化时代高等数学教学改革模式探讨[J].高等理科教育，2019（5）：7，76-79.

[5]万安华，丁伟.网络资源在大学数学教学中的运用研究与实践[J].教育现代化，2019，6（68）：188-190.

[6]安伟伟.信息化时代背景下交互式教学在力学课程中的应用探索[J].当代教育实践与教学研究，2019（20）：12-13.

[7]于凤梅，周丽萍，李伟，等.基于应用型人才培养的大学物理实验教学改革[J].教育教学论坛，2019（33）：278-280.

[8]谢倩，王子成.芙蓉工匠教育的现实困境与未来突破[J].湖南农业大学学报（社会科学版），2019（5）：83-90.

[9]邵春燕，赵洪兵，黄秀娟，等.“工匠精神”视域下的应用型人才培育研究[J].产业与科技论坛，2019，18（7）：142-143.

[10]惠新.工匠精神：伟大公司的驱动力[M].北京：中国商业出版社，2016.

[11]周希奇.浮躁世界里的我们，都欠自己一个专注[M].北京：中国致公出版社，2017.

[12]谭跃进，陈英武，罗鹏程，等.系统工程原理（第二版）[M].北京：科学出版社，2018.

[13]施静.思维导图在大学高等数学教学中的运用[J].数学学习与研究，2018（23）：18-20.

[14]黄婷.思维导图在高等数学知识框架中的应用[J].课程教育研究，2018（31）：118-119.

◎编辑 尹 军