燕山大学副校长赵永生：高阶思维能力培养与项目式教学

作者：cedu 浏览：13357

时间：2019-12-10 12:09

9月20-21日，2019（首届）中国高校教学管理创新峰会在京盛大召开。本次峰会由教育部在线教育研究中心指导，中教全媒体主办，Blackboard中国协办。燕山大学副校长赵永生以“高阶思维能力培养与项目式教学”为题作了演讲。

燕山大学副校长赵永生

现场精彩演讲：

各位老师、各位嘉宾，在这里借这个机会把这些年本人在能力导向人才培养模式（OBE）方面的一些思考、研究以及实践给大家做一个汇报。

一、高阶思维能力及高阶学习教学模式。

现在正处在由第三次工业革命向第四次工业革命转变的阶段，互联网、大数据、云计算、虚拟现实、人工智能等信息技术正在飞速发展，推动以信息物理技术（CPS技术）为核心的智能物联网、智能制造、智能机器人等智能产品和智能系统的快速发展，人类社会很快就会从信息时代进入智能时代。

以新技术、新业态、新模式为特点的新经济蓬勃发展，催生了国家高等教育的新工科建设。所谓新工科建设就是以能力为导向的，适应和引领科技、经济和社会快速发展需求的一种人才培养模式。新工科建设归根到底就是为社会培养更多的更高水平的能力更强的人才，人才的竞争是所有经济社会竞争的最根本。

新时代对人才的能力要求中，创新创业能力是最核心的能力，这个时代也是高等教育大发展的一个时代，创新创业型人才培养是高等教育面临的最大挑战。创新创业教育以培养学生的创新精神、创业意识和创新创业能力为目标，已成为世界高等教育发展的主流趋势。创新创业（创造）能力是高阶思维能力，是高阶能力中的最高阶能力。

高阶思维能力是发生在较高认知水平层次上的心智活动或较高层次的认知能力。看一个最经典的分类，左边是BLOOM在1956年提出的学习能力与认知分类，右边是他的学生在2001年重新梳理的学习与认知能力分类，由下到上就是从低阶到高阶的能力，分别是记忆、理解、应用、分析、评价和创造，下面的三阶是低阶能力，上面的三阶是高阶能力。创造能力是在所有能力的最高阶，这个分阶向下包容，最高阶是包容所有下面的能力。Bloom分类法对教育界影响最大，但是对工程教育而言，其能力分阶主要应用是在专业技术能力领域，非专业技术能力一般不用分阶，是按照要素进行分解。

哈佛大学珀金斯讨论了高阶能力和高阶学习以及高阶知识之间的关系。知识是人类思维活动的基础，高阶能力一定要和高阶学习和高阶知识有关。他认为高阶学习和高阶知识是一物的两个方面，高阶学习是学习者在完成新任务、解决新问题过程中，认知策略、元认知和非策略性知识相互作用的活动。高阶的知识一定要通过高阶学习来获得，高阶的学习一定是要涉及到新问题或者是完成新任务，这种情况下高阶知识就是一种高度结构化的知识，具有复杂性、建构性、情境性等基本特点。通过高阶学习获得的高阶知识也不再是一般意义上的事实性、陈述性的知识，实际已经变成一种能力，也就是变成一种获取新知识的能力、水平和方式，这是一种复杂的思维过程。

能力是人类在学习和运用知识过程中的心智活动，高阶能力是学习者学习高阶知识，发展高阶思维和实现知识远迁移的能力，主要解决的是劣构问题，具有（问题）求解能力、决策能力，分析评价及创造力等。高阶能力的培养一定是要在新问题、新环境下来实现。什么样的学习的方式能够使学习者得到高阶能力的培养？我们首先要看高阶能力的教学模式应该具有什么样特征。

第一，学生主体。学生是学会的，不是教会的。从教与学的关系上看，学是本原性和本体性存在，是学生学习的内因和根本，学生是知识加工的主体，是知识的主动构建者，而不是外部刺激的被动接受者和被灌输的对象，从教与学的关系来讲学生一定是主体。

从能力的属性和能力的培养方面来讲，高阶学习是培养高阶能力的，而能力是和人完成一定的活动相联系在一起，离开了具体活动（情境）既不能表现人的能力，也不能发展人的能力。能力必须要通过（学习者的）主动实践来培养，也只能通过具体的实践活动来表现和衡量。

第二，教师主导。教师是学习过程的设计者、指导者和帮助者。学生为主体的高阶学习教学模式下，教师的角色不再是传递知识的权威，而是学生构建知识、提升能力的帮助者和促进者。教师要通过学习环境的设计，通过引导激发学生的学习兴趣，促进学生自主学习，培养学生的综合能力。

教师的指导决定着学生的学习方向、内容、进程、结果和质量，起引导、规范、评价和纠正的作用。教师的行为规范也影响着学生的学习方式，学习动力和学习效果，影响学生的世界观、人生观和价值观和个性的形成。

第三，充满挑战性。高阶能力的培养要在真实环境下解决复杂问题，因此一定是充满挑战性。劣构问题一般是指真实环境下的复杂问题，因此高阶学习必须为学生提供更加接近真实情景、开放环境下的具有挑战性的任务。例如，通过具有相当难度的课程项目、案例分析、研讨辩论、社会调研等来培养和考核他们的能力和素质。

第四，探究与创新（创新性），也就是充满着活力的课程教学。高阶学习是学习者在完成新任务、解决新问题的过程中完成的，因此学习的过程中一定具有发现性的特点，即具有问题逻辑和创新的功能。通过问题引导学生的学习、理解与领会进而掌握科学探究的方法。另外很重要的一点，通过问题让学生洞悉学科的前沿，以及各种未知的领域，完成新任务解决新问题的过程就是创新过程，通过高阶学习学生的创新意识和创新思维能力都会得到发展。

发现性的特点让高阶的学习转化为教师和学生针对教学内容开展的知识的交流、探讨、论证、解决问题以及经验结果分享的学术探究和交流的过程。多向互动和自主学习成为高阶学习的主要的学习的方式，采用讲座、座谈、讨论、演讲、展示、实验、制作等方式进行。我个人认为学术性是高阶学习的本质属性，如果教学模式离开了学术性，肯定不是高阶能力培养的学习方式，顶多是一个职业技术培训。

从学术性这一点来讲，可以把科研和教学打通。高等教育离开学术性什么都不是，也谈不上高水平教学、高水平科研、高水平学科建设。学术是高等教育的本质属性，高等教育应当以学术为本，学术活动是大学发展的原动力和生命力所在，持续不断的高水平的学术活动是大学人才培养和科学研究高水平产出的强劲推动力。

第五，教学相长，教师和学生相互依存、相互促进。高阶学习的教学模式下，教师要不断提高自己的教学学术和科研学术水平，这样可以为学生提供更好的教学的内容。在高阶学习的教学模式下，教学内容更加开放，内涵更加丰富，问题更加复杂，教师和学生共同面对复杂问题，相互探讨、迎接挑战，共同进步。

第六，开放性，是全过程、全生态、多维度的课程教学。形态的开放性是以发现性为主线的批判性思维，课无定式，空间多维、时间多维、方式多维、考核多维，这是颠覆传统课堂教学的教学方式。

二、项目式教学—高阶学习的最佳教学模式。

怎么实现高阶学习教学模式？经过多年的探索和研究，我认为项目式教学是高阶学习的最佳的教学模式。项目式教学就是结合课程教学内容，在老师的指导下,将一个相对独立的开放性项目交由学生自主实施，包括信息的收集、方案的设计、项目实施等。老师通过项目给学生提出新问题、新任务，项目式教学变成人人参与的创造实践活动，注重的不是结果而是完成项目的过程。

在项目的实践过程中，学生要理解和把握课程要求的知识的技能，体验创新的乐趣，培养问题分析、探究能力、信息交流演绎推导能力、概念化能力等等，这些都是高阶思维能力。

通过项目可以把最先进的科技和技术成果引进来，跟踪科技前沿，学科交叉，有利于科研与教学的融合，师生共同完成项目，共同取得进步，学生主体教师主导。

项目式教学既是一种体验式教学，也是一种研究性教学，也是一种问题导向式教学。高水平的项目式教学具有高阶学习教学模式的所有主要特征。

MIT最近提出的NEET计划就是更加强调项目式教学，学生选择一个明确的跨院系课程和项目的学科串，若干学生围绕一个共同项目组成团队，评估以主题和项目为基础，学生从大二开始每年参加一个项目，项目随着学生的进步不断提高深度和专业性，一直到大四，构建一系列的跨专业、跨学科的这么一个学科串，包括相关课程和项目。NEET更注重对学生思维能力的培养，使学生在工程实践中面临各种未知与复杂问题时能够运用恰当的思维方式去解决问题、做出决策。这是我们国家在学生培养过程中欠缺的。MIT提出了十二个思维能力的培养，即学习如何学习、制造、发现、人际交往技能、个体技能与态度、创造性思维、系统性思维、批判与元认知、分析性思维、计算性思维、实验性思维及人本主义思维。这12种思维能力均属高阶思维能力。

欧林工学院完全是项目式教学，对过去的传统工程教育做了颠覆性改革，没有专业基础课、专业课的概念，也没有学科的概念，大学四年，从一年级就开始实施以项目为主线的学习方式。

三、项目式教学—燕山大学案例。

下面简单介绍燕山大学的项目式教学。燕山大学从2007年开始引入了CDIO工程教育理念，2012年在全校推广CDIO项目式教学模式并开始引入OBE工程教育理念，2013年加入了CDIO国际组织， 2016年承办了CDIO亚洲区域会议，同年学校的2个工程专业的认证接受了《华盛顿》协议国际组织国际专家组的现场观摩考察，2019年承办全国CDIO联盟大会。

燕山大学构建了以“通识+专业”为框架，项目式教学为主线的工程教育模式。每个理工类专业都构建了三级课程项目体系，专业课和专业基础课设有课程项目，核心专业课程组设立联合项目，所有的项目都是围绕着学生解决复杂工程问题能力的培养，也就是高阶能力的培养。

比如在材料成形及控制工程专业核心课程组设立的联合项目中，4 门相关课程联合设置一个基于学生团队的项目，项目实施有五个阶段，学生要设计一套模具和工艺来压制出一个现实生产中正在使用的金属零件。学生以团队的方式进行方案的制定、综合设计、工艺仿真以及方案论证，论证通过后要进行模具加工制造，加工制造之后在实验室调试，最后在压机上压制出来成品的零件。

在机设专业基于课程项目群的项目教学体系构建中，学生在老师的指导下，或者结合老师的科研课题或者由学生根据自己的爱好自主选题，学生们一边上课学习一边做项目。学习中学生们真正的充满兴趣，学习效果特别好。只要给学生机会学生就会回馈给你一个惊喜，这些孩子的能力在有些方面比老师都要强，就看用什么方式给他们提供机会。

机电专业的核心课程组项目是让学生们研发一套智能灭火和救援机器人集群系统，这个系统由十几个各种各样的具有不同功能或形态的机器人组成，学生用半年的时间，来设计和研发样机，最后形成一个灭火和救援机器人集群，完成一定复杂情况下的灭火和救援模拟演练。

燕山大学其他专业的项目式教学情况，由于时间关系就不多讲了，谢谢大家。