张执南

第八届卓越教学奖得主

上海交通大学机械与动力工程学院副教授，博士生导师。主要从事摩擦信息学、设计创新思维与方法研究。主持国家自然科学基金青年/面上项目4项，装备预研以及航空航天企业合作项目10余项。教授“工程学导论（荣誉）”“创新思维与现代设计”“毕业设计”“复杂机电系统的设计与实践”等课程，主持上海市本科重点课程、上海市本科重点教学改革项目以及上海市青少年科学创新实践工作站项目，发表教研论文10余篇。获得上海市育才奖、上海交通大学卓越教学奖、十佳班主任、优异学士学位论文指导教师、晨星优秀青年学者奖励计划A类等奖项。

如何转变大学新生的学习模式并激发学生的内生动力？如何通过项目实践培养学生的深度学习能力？张执南老师及其教学团队围绕现实的教学难题，结合《工程学导论》的课程特征进行教学模式的探索与变革，积极开展“追求理解与协同的教学设计”，并将之付诸实践，以取得预期成效。

一、《工程学导论》课程的定位是什么

“怎么教”取决于“教什么”，课程方向和定位的问题是老师首要思考的。《工程学导论》是工科平台的新生进入大学以来必修的入门课程，它是一门“应用科学”，将大学生的目光从知识的象牙塔引导至与专业实践相关的思考上来，在这门课程的学习中，学生将在探索“如何用理论指导实践”的过程中迈出开拓性的一步。

《工程学导论》课程的整体定位是通过了解工程实际问题与现实需求，帮助学生明确为什么而学，进而提升专业学习的方向感与使命感。课程整体定位指引了教学的大方向，仍需要具体的教学目标支撑总目标的实现，《工程学导论》课程的教学目标聚焦在四个方面：帮助学生了解工程基础、培养学生的职业素养、引导学生进行技术交流、让学生学会实施课程项目。

二、为什么要追求“理解与协同的教学设计”

1. 传统教学设计理念的不足

教师作为教学设计的主体，往往会依据教材内容、自身知识结构及偏好来设计教学活动，即惯常地以自己作为参照系来决定“如何教”，容易忽略学习主体的实际需求、学习兴趣、学习特点等，从而导致教与学割裂，影响教学的有效性。

2. 教学是一种双边活动，需要“理解”与“协同”

教学不是以教师或学生为中心的单边活动，而是师生间的双边活动。师生之间的双向交流应贯穿于教学始终，尤其是在进行教学的顶层设计时，教师更应综合考虑各个因素的作用，使之发挥整体效应。这需要教学设计者跳出自己的主观框架，站在学习者、社会环境、教学实践等视角去理解“需求”是什么，协同考虑各类因素，进而决策怎样组织教学活动才能促进教学效果的最大化。

三、何为追求“理解与协同的教学设计”

１、关于“理解”与“协同”的辨析

以《工程学导论》课程为例，“理解”的出发点有两个，一是教师理解时代需要以及学生实际的学习需求。例如，在课前通过介绍性的问答互动来了解学生，拉近与学生之间的距离。二是引导学生理解课程的意义与专业方向的重要性。为使学生对课程意义与重要性有一定的认知，在授课时指导学生了解工程实际问题与现实需求，使学生明确为什么学这门课，进而明确他们专业学习的方向感与提升使命感。

“协同”在横向层面是指教师、教学、环境三者的协同寻优，让学习者获益最大化。《工程学导论》课程遵循基于OBE（Outcome-Based Education）理念的教学设计原则，围绕学生毕业知识、能力、素质需达到的指标全面构建课程体系，实际上是整合了社会发展需要、专业人才培养目标、教学目标，并以此综合目标为导向来设计教学，旨在促进学生综合素质与能力的发展。

“协同”在纵向层面则是强调从认知到方法到实践的学习过程，促使系统思维（商业）、工程思维（技术）、设计思维（人本）的共同发展，这需要多样化的教学方式来支撑与实现。例如，在项目式教学的实践中，注重选题的适应性与挑战度并存，引导学生自主寻找生活化的选题进行学习与钻研，侧重于发现问题，多维度思考，注重价值引领，突破认知局限。重要的是，不论是在认知、方法还是实践环节，都让学生有获得感，这样才能让这一教学设计模式发挥真正的作用。

２、“理解与协同”体现对变化的一种动态适应

第一，需要应对大环境的变化。在现今高速发展的信息时代，单一学科知识、计算和记忆能力无法满足科创、科研的需求，学生更需要构建完备的知识体系、整合多方面资源、提升工程实践与应用能力。教师做教学设计需要动态适应环境的变化，匹配学生的学习需求，而理解与协同的设计理念恰能满足于此。

第二，需要应对教学形式的变化。网络信息技术的迭代更新推动了教学形式的变化。如今，涉及人工智能、IoT、“互联网+”的多种新技术正在尝试与教学融合，创造了线上线下结合的教学新形态。理解与协同的教学设计能够促进虚实结合的“教育元宇宙”的创建，鼓励与提倡去中心化的高效学习方式。

第三，需要应对学生需求的变化。“00后”已成为大学校园的主力军，他们的成长环境与接受的基础教育的背景与以往学生相比有所不同，大多数学生有较强的自主性，较多的个性化学习诉求。理解与协同的教学设计主张去中心化的学习过程，可以灵活地适应不同的学生需求，着重培养学生的自主学习能力。

第四，需要应对课程目标的变化。在传统的教学模式中，教师授课以知识传授、解答习题为主，学生的创造力培养环节有所缺失。传统的工程教育与当代技术结合度不足，使得学生缺乏解决实际工程问题的能力。理解与协同的教学设计在注重培养学生扎实理论基础的同时，致力于提升学生的工程思维能力和创造力，动手实践、团队合作、交流与沟通等综合能力，这即是对课程目标变化的一种积极适应。

四、如何开展追求理解与协同的教学设计

1. 深度理解学生

要达到“理解与协同”，首先需要全面深入地了解学生。工科学生的认知发展水平是制约其工程能力和工程思维发展的重要因素。在工程人才的培养过程中，学生认知发展水平的不断提升意味着他们更能够突破各种思维模式的限制，以开放、批判的态度，自主学习，博取众长，以创新方式发现、分析和解决问题。因此，了解学生的认知发展状况是必要的，主要目的是对学生的思维特点、认知差异有所了解，才能在教学设计的过程中，考虑学生的特点，尽可能兼顾到不同学生的需求，实现既能促进处于高阶认知发展阶段学生的潜能发挥，又能让基础相对薄弱的同学也能尽快补上短板，真正做到因材施教。

了解学生应当是全面的，并不局限于认知发展水平，也可以借助一些问卷或量表工具来了解学生的学习风格、性格特征等，例如使用大五人格量表、创造性行为评估等方式。教学设计的过程好比产品设计，二者都是基于“用户”需求来设计“产品”。在教学设计中，学生即“用户”，因此需要以学生为点，班级为面，点面结合，采用共情设计的教学内容和形式。

2. 优化教学设计

工科教学设计的基本逻辑是“理论+案例+项目实践”，使学生领略到工程之美，真正认识和热爱工程，使得学生的工程能力素养螺旋上升。对教学设计的优化可采用案例教学、游戏化教学、项目式教学、体验式教学等新形式。对于枯燥晦涩的内容而言，可采用故事化的教学法讲解一些核心概念，通过导入易于理解的真实场景来辅助理论教学。此外，多元化的考评方式对教学设计的效果来说也很重要。《工程学导论》课程实行个人成绩和团队成绩相区分、自我评价和同行评价相结合的考评方式，尽可能保证考评结果的科学性、公正性与客观性。

3. 教师助教协同

在理解与协同的教学设计中，注重教师与助教的协同作用，尽可能让助教充分发挥协助作用。以《工程学导论》课程为例，助教协同教师教学主要体现在下述几个方面：（1）教师与助教会将学生课程作业进行归档整理，提炼共性问题，并及时给予学生反馈。（2）将挑选往届项目成果应用于以后的《工程学导论》案例教学中，帮助学生掌握项目流程与方法。（3）助教需要在课前及课后对学生项目提供必要的答疑和指导，帮助学生明确技术路线。（4）教师与助教共同筹备《工程学导论》项目展，为学生搭建展示风采的平台。助教协同模式大大提高了教学组织效率，更利于全面覆盖学生的学习需求。

4. 构建线上资源

线上的学习资源能为线下的课堂提供补充与完善，有利于自学能力强的学生进一步地探索，也有利于学生之间的课后相互学习。理解与协同的教学设计鼓励创建线上课程，以方便学生自主学习；同时鼓励积极利用canvas平台、腾讯会议、微信群等方式构建班级内部学习平台，营造良好的学习氛围。

追求理解与协同的教学设计需要依赖教师与学生两端的努力，只有在充分理解的基础上，教师与学生的视域才能渐趋融合，教的过程与学的过程才能同频共振，从而真正促进学生能力的发展，促进教师教学智慧的提升。

整理：冯冉

编辑：张兴旭