关于实践课与基础课教学效果协同增效的思考

陶爱峰 　秦淑芳　杨小庆 王岗 时健

[摘 要]实践教学作为本科教学体系中的重要组成部分，是培养学生实践能力与创新能力的关键，也是我国高等教育的薄弱环节。文章以美国麻省理工学院（MIT）的仿生水下机器人项目为例，介绍了麻省理工学院实践教学的内容及特点。通过对麻省理工学院实践教学的研究，针对我国高校本科实践课程与基础课程的教学现状，从课程体系、教学模式、课程内容三方面提出了实践课程与基础课程教学效果的协同提升机制。

[关键词]教学改革;实践课程;基础课程;麻省理工学院

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2022）03-0025-03

2018年6月，时任教育部部长陈宝生在新时代全国高等学校本科教育工作会议上的讲话中强调：“一流本科是建设高等教育强国的根基。只有培养出一流人才的高校，才能够成为世界一流大学，在‘双一流建设中要加强一流本科教育。”课程是本科教育的基石，建设一流本科，就需要建设好每一门课程[1]。基础课程，旨在向学生传授系统的理论知识，提高学生的理论水平，训练学生的理论思维能力;实践课程，旨在培养学生的创新精神和实践动手能力。基础课程和实践课程在高等教育教学过程中起着同等重要的作用。近年来国内外各高校对基础课程和实践课程都进行了深入探讨和教学改革，只有理论与实践相辅相成，共同促进，才能最大限度地提升教学效果，完成知识向能力的有效转化。

美国麻省理工学院（MIT）作为一所以科技教育为特色的大学，始终注重实践教育，针对不同年级为学生提供形式多样的实践机会，例如新生/校友暑期实习计划（Freshman/Alumni Summer Internship Program，简称F/ASIP）、本科生实践机会方案（Undergraduate Practice Opportunities Program，简称UPOP）、独立活动期计划（Independent Activities Period，简称IPA）、工程实习项目（Engineering Internship Program，简称EIP）、综合研究项目（Integrated Studies Program，简称ISP）等。本文以水下仿生机器人（FishBots）项目为例，分析麻省理工学院的实践教学的特点，为我国高等教育教学改革提供一定的启示和借鉴。

一、我国高校本科基础课程与实践课程教学现状

（一）学生的学习主动性有待提升

长期以来，我国高校基础课程大都采用传统的教学模式，以“教师传授知识，学生接受理論”的授课形式为主，加之理论知识的枯燥乏味，学生在苦学知识的同时渐渐失去了学习兴趣。为了提升理论课程的教学质量，国内外高校也开展了一系列的教学改革，其中包括线下线上的混合教学模式。各高校利用慕课、国家精品资源共享课程等在线开放课程的完整资源，扩大优质教育资源的受益面，有效解决了课程内容陈旧、师资不足、教学水平低下等问题[2]。同时结合生讲生评、研讨辩论、项目探究等多种教学形式，构建“以学为中心”的教学课堂。例如周怡琳[3]、孔志刚、姚燕等为了强化精密机械与仪器课程学习效果，基于北京邮电大学“爱课堂iclass”平台，建立了线上教学资料库，学生课前通过平台接受学习任务并做好预习，课上采用学生讲课、教师深化、先练后学等方式，课后利用平台进行小测验。但是一方面，由于部分学生的学习自觉性不强，线上课程学习效果无法保证，同时线上线下教学关联性不强，二者尚未有机融合，以及在线教学活动无法满足学生个性化需求等问题，理论课程的教学质量并没有能从根本上得到提升。另一方面，课程忽略学生将知识转化为能力的培养，学生无法用实际操作来检验基础知识的掌握情况，易导致学生对基础知识的理解浮于表面。并且大部分课程成绩仅以期末考试成绩作为衡量标准，缺少实践环节的评估，不少学生通过考前突击便能获得高分，这都导致教学质量和效果不尽如人意[4]。

（二）实践课程的教学效果有待提升

我国大学教育中仍然存在“重理论、轻实践”的倾向，实践课程在整个教学体系中所占比重较小。近年来，随着国家教学改革的不断深入，实践教学越来越受到重视，大多数高校都单独设置实践环节，其比例日渐提高。但是就目前而言，许多高校的实践环节大都以验证性实验及一般的实习为主，并且仍然以教师为中心，学生进行流程性操作[5]。往往一节课下来，学生甚至对实验的内容、目的和意义都不了解，无法将所学的理论知识与实验相结合，使得实践课程流于形式，最终导致学生独立思考、主动实践的能力普遍较弱。同时，实践课程与理论课程衔接不紧密，无法做到相互渗透，实践课程关注点往往放在学生是否能顺利完成实验、仪器的操作是否规范及数据的处理上，而非理论知识点的融会贯通，造成实践教学脱离理论的支撑，学生难以将知识转化为能力。此外，实践课程同样大都仅以最后提交的实验报告为评分标准，即无法通过学生成绩判断课程的教学效果，实践课程无法真正起到强化学生对基础知识的掌握及锻炼学生综合能力的作用，实践教学效果普遍不理想。因此，越来越多的学者对我国高校如何提升实践教学效果进行了深入探讨。例如李明金[6]、杨广雪[7]、董清风[8]等人从改变实践教学模式、丰富实践教学内容、完善教学制度、加强教师队伍建设等方面研究了提高实践教学质量的可行性措施。各高校对实践教学新模式也进行了研究探讨，制订了一系列完善的实践课程教学体系、教学大纲、教学计划等，并形成了一些可行的实践教学模式。但在实际教学过程中操作仍然存在弹性过大，实践环节比重高却考核少，实践方案多但可行性低，实践环节内容多但缺乏完善的管理监控体系等一系列矛盾，使得实践教学流于形式或收效甚微[9]。此外，实践教学改革多从实践课程体系、课程制度、考核过程监督等方面入手，在如何做到将实践课程与基础课程有机融合，达到协同增效方面的研究仍比较少。

二、MIT实践教学内容及特点

（一）仿生水下机器人项目内容

在美国麻省理工学院的新生研讨会中，学生在学习流体力学课程的同时， 要求以小组合作的形式参加实践项目， 课程实践的内容是针对仿生水下机器人（FishBots）的设计、建造及测试项目。

整个课程实践项目，将所学的流体力学概念与理解鱼类和仿生水下机器人如何推动自身联系起来，围绕流体力学的学习和仿生海洋机器人的建造，包括以下三个部分的内容[10]。

1.为学生提供有关流体力学的基本概念（阿基米德原理、升力、阻力、连续性、涡旋脱落）的短期课程，并在课程中介绍鳍在产生推力和升力以及运动中的作用，以便学生理解鱼类是如何游动的。最后课程以讨论现有的麻省理工学院或其他大学实验室的仿生海洋机器人作为结尾。

2.所有学生将接受CAD和机器人制造技术的培训，学习如何运用水下无线电控制（RC）伺服电机、微控制器、3D打印机和激光切割机构建模型，然后针对具体的操作问题，如框架和船体结构，水下无线电控制伺服系统的机械耦合，以及如何做好电路连接的防水措施进行讨论。

3.项目持续六周，每周进行一次两小时的会议。在会议中，学生除了接受相关的编程教学，还需汇报每一周的学习进展及研究状况，并报告后续任务的安排。在学期结束时，学生就他们建造的仿生水下机器人进行演示和讲解。

在仿生海洋机器人实践课程中，学生的成绩评定基于合作项目得分与个人得分两个方面，均各占50%。其中：个人出勤率占10%，个人课后作业完成情况占16%，个人的项目计划周报占24%，小组的项目计划书占20%，小组最终成果汇报演示占10%，小组最终项目报告占20%。

（二）麻省理工学院实践教学特点

1.实践教学体系科学合理

麻省理工学院遵循系统科学的原理及方法，对实践教学进行综合考虑、合理安排，构建适应学科特点的本科实践教学体系。首先，在整个实践环节中，始终以学生为中心，以活动为中心，例如在仿生水下机器人项目中，除基础理论知识的讲解外，从模型设计到实验操作，从项目计划书到最终报告都由学生自主完成，基于在实践中学习的原则，为学生营造自我体验、自主学习、自由创造的环境，让学生开展基于项目的学习。

此外，学校还有针对性地培养学生的综合能力，例如制订项目计划、实验设计、撰写试验报告和研究报告、课堂汇报与研讨、研究成果展示等。其次，在实践课程考核标准中，并非仅仅依靠学生最终成果进行打分，而是将多种考核点有机地分布并且贯穿于整个教学过程，比如学生的参与度、报告撰写的质量、最终成果的展示等，从思路创新、设计方案、表达沟通和团队协作各方面考核学生的实践能力。并且学生最终成绩由小组得分和个人得分构成，通过多阶段、多形式的评估方法综合确定学生的最终成绩，从而保证良好的实践教学效果。

2.实践课程与基础课程的渗透融合

麻省理工学院在整个人才培养体系中，始终将理论知识的系统传授与实践能力的综合培养相结合，既重视理论教学，又强化实践教学，既注重传授知识，又强调能力培养与素质提高。麻省理工学院为新生提供形式多样的研讨课，目的在于通过实际操作和参与实验室的项目让学生掌握从基础课程中获得的理论知识。当学生在枯燥的入门级的科学和数学课上苦读时，它可以使学生保持基本的兴趣。学生通过基础课程，奠定了实践所需的理论基础;实践加深了学生对所学知识的理解。基础课程与实践课程的渗透融合，极大提升了教学的效果，保证了教学的质量，使学生成为真正的受益者。

三、MIT实践教学对我国的启示

MIT实践教学本着知识传授与能力培养相结合，理论教学与实践教学相结合的原则，合理分配基础课程和实践课程的比重。一方面，做到两者教学内容的渗透融合，使得理论教学的内容在实践过程中得以验证，实践教学的内容又受科学理论的指导，理论知识支撑实践操作，实践操作服务于理论知识，在强化学生对理论知识掌握的同时，又培养了学生分析问题、 解决问题以及综合运用学科知识的能力。另一方面，实现基础课程与实践课程教学功能的优势互补。基础课程侧重知识点的积累和记忆，突出理论知识的传授;实践教学侧重理论知识的应用与综合能力的提升，有助于学生真正学会知识，学会应用。基础课程与实践课程的有机结合，遵循“实践—认识—再实践—再认识”这一基本规律，使两者的教学效果协同增效。

目前，我国为了提升基础课和实践课的教学效果，采取了一系列措施，包括实践课程比重的增加、慕课等各种教学手段的丰富、多种教学模式的构建，但是将实践课程与基础课程有机融合的尝试还没有。通过对麻省理工学院实践教学的特点分析，笔者针对当前我国高校基础课程吸引力不强、学生掌握知识的程度不够、实践课程脱离理论、“走过场”现象严重等短板，对实践课与基础课教学效果的协同增效有如下思考。

首先，构建科学合理的课程体系。在保证有扎实的理论教学基础的前提下，改革现有的课程体系，合理分配实践课程与基础课程的比重，使学生能够有充分的机会将所学的理论知识应用于实践中，实践教学要在教学大纲中得以体现，并在学习环节及学时上给予保证，這样才能使理论与实践紧密结合。

其次，改变教学模式。我国高校本科教学应向研究型教学模式转变，改变长期以来“教师中心、教材中心和课堂中心”[11]的教学模式，应以学生为中心、以活动为中心，为学生营造能够独自思考、自由创新、自主学习的环境，让学生在基础课程中有效锻炼理论思维能力，在实践中加强对理论的掌握，做到在做中学，提高学生的综合素养。并且相应的考核方式应由结果导向型向过程导向型转变[11]，学生成绩不能仅仅只靠期末成绩一锤定音，应由各教学环节标准和学生实践能力考核标准决定。

最后，做好基础课程与实践课程的交叉、衔接和融合，促进理论与实践相互渗透。一方面，应加强实践课程与理论课程之间的整合，加强两者的联系。在整个教学过程中，实践课程教师与基础课程教师要有充分的沟通，保证教学内容的融合，充分发挥实践课程对理论知识点的印证和深化作用，让学生在实践中反复巩固已学理论知识，避免理论与实践教学内容的脱节。另一方面，要加强实践与理论教学学段的衔接。基于教学的连续性、顺序性原则[12]，应合理安排实践与理论教学课程的开设顺序与开设时间。在教学中坚持既重视理论基础教学，又强化实践教学;既注重系统知识的传授，又强调实践能力的培养与综合素质的提高。

四、总结

基础课程和实践课程是教学体系中至关重要的部分，如何协同提升实践课程和基础课程的教学效果，实现知识向能力的有效转化，国内院校可以充分借鉴麻省理工学院实践教学的先进教学理念，优化课程体系，转换教学模式，加强过程考核，强调学生在课程中的主体地位，为提高课程教学效果、培养综合素质型人才奠定坚实的基础。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 龙天渝，安强，谢安.“双一流”建设下的本科《流体力学》教学改革[J].教育教学论坛，2019（49）：64-66.

[2] 姚友明，郑州，李立新.基于慕课的线上线下混合式教学课程建设、应用与效果评价研究[J].中国教育信息化，2020（8）：86-89.

[3] 周怡琳，孔志刚，姚燕，等.基于线上教学平台的《精密机械与仪器》混合教学模式的改革探索[J].高教学刊，2020（20）：84-86，89.

[4] 李清廉，孙明波.MIT“推进”系列课程设置方案的研究与启示[J].高等教育研究学报，2010（1）：65-67.

[5] 尤翔程.国内外流体力学课程实践教学内容的对比分析[J].教育教学论坛，2019（38）：148-149.

[6] 李明金，郄海霞，杨秋波.国外一流工科高校实践教学体系的特征分析及启示[J].现代教育科学，2016（3）：109-114.

[7] 杨广雪.工科大学生综合实践能力的培养：以北京交通大学“轨道车辆综合实践”课程为例[J].北京教育（高教），2017（Z1）：79-81.

[8] 董清风.本科高校实践教学现状及改革策略研究[J].当代教育实践与教学研究，2020（10）：159-160.

[9] 蔡朝宇，万远英.新时代高校思想政治理论课实践教学提升路径研究[J].科教文汇（中旬刊），2020（6）：55-56.

[10] T. R. Consi， D. Fan and G. Jodin， “Fishbots： Bio-Inspir?

ed Marine Robots Give Students a Hands-On Introduction

to Fluid Mechanics，” OCEANS 2019 MTS/IEEE SEATTLE， Seattle， WA， USA， 2019， pp. 1-8， doi： 10.23919/OCEANS40490.2019.8962580.

[11] 李培根，許晓东，陈国松.我国本科工程教育实践教学问题与原因探析[J].高等工程教育研究，2012（3）：1-6.

[12] 黄嫦娥，魏德强，廖维奇，等.新工科背景下工程训练实验课程改革初探[J].教育教学论坛，2020（34）：389-390.

[责任编辑：陈 明]