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基于教育哲學(xué)創(chuàng)新水力學(xué)教學(xué)改革論文
哲學(xué)是研究世界觀和方法論的學(xué)科，是研究人怎樣生活得更有智慧的科學(xué)；哲學(xué)是智慧之學(xué)，其英文釋義"philosophy"的詞源之義即"愛(ài)智慧".一直以來(lái)，哲學(xué)和學(xué)習(xí)有著密不可分的聯(lián)系，教學(xué)和學(xué)習(xí)是一對(duì)息息相關(guān)的共生體。教育哲學(xué)是幫助教師研究教學(xué)中的方法論及其背后的哲學(xué)原理。所以，教師理應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到運(yùn)用教育哲學(xué)進(jìn)行教學(xué)改革創(chuàng)新的必要性，重視依據(jù)哲學(xué)原理解釋教學(xué)過(guò)程問(wèn)題的重要性。這對(duì)系統(tǒng)科學(xué)地、循序漸進(jìn)地改進(jìn)教學(xué)方法尤為重要。學(xué)習(xí)的直接目的是掌握知識(shí)，而掌握一項(xiàng)知識(shí)的標(biāo)志是在知識(shí)理解的基礎(chǔ)上運(yùn)用這項(xiàng)知識(shí)，并根據(jù)這項(xiàng)知識(shí)進(jìn)行拓展分析。環(huán)境工程是一門(mén)工程學(xué)科，水力學(xué)是其專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，能夠?qū)⑺W(xué)的知識(shí)技能遷移應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)中尤其重要。本文以環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)水力學(xué)教學(xué)為例，針對(duì)筆者在教學(xué)過(guò)程中的心得體會(huì)，從教育哲學(xué)的角度來(lái)探討如何進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新，以達(dá)到利于學(xué)生理解記憶并遷移運(yùn)用水力學(xué)知識(shí)技能的目的。
一、教育哲學(xué)觀點(diǎn)簡(jiǎn)介
教育哲學(xué)是綜合教育學(xué)、教育史、心理學(xué)及其他教育學(xué)科的知識(shí)，對(duì)教育中的基本問(wèn)題，用哲學(xué)觀點(diǎn)予以理論上的闡明。教育哲學(xué)可以以哲學(xué)的體系為框架論述教育問(wèn)題，也可以教育基本問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行哲學(xué)分析。本文側(cè)重應(yīng)用后者，即從水力學(xué)教學(xué)中遇到的問(wèn)題出發(fā)，思考其哲學(xué)本質(zhì)，遷移運(yùn)用到教學(xué)方法中�；谡軐W(xué)思維的教育哲學(xué)是溯本式沉思，從而使原理與實(shí)踐因果呼應(yīng)，相得益彰。
以研究教育基本問(wèn)題為主的教育哲學(xué)體系，主要以杜威的《民主主義與教育》為代表，提出"教育即生長(zhǎng)"、"教育即生活"、"學(xué)校即社會(huì)"和"教育即經(jīng)驗(yàn)的改組和改造"等主要觀點(diǎn)，全面剖析教育、社會(huì)與受教育個(gè)體發(fā)展三者之間的內(nèi)在聯(lián)系，提出"從做中學(xué)"的教學(xué)原則，并根據(jù)科學(xué)思維方式提出教學(xué)五步驟，探討道德教育問(wèn)題，從而構(gòu)建起龐大的教育理論體系。
當(dāng)然，杜威的觀點(diǎn)存在時(shí)代的局限，本文則以其被高度認(rèn)可的主要哲學(xué)觀點(diǎn)分析一些教學(xué)問(wèn)題案例，嘗試提出解決方法。
二、水力學(xué)教學(xué)改革創(chuàng)新途徑舉例
�。ㄒ唬┳⒅嘏囵B(yǎng)新型友好的師生關(guān)系
杜威認(rèn)為，教育是通過(guò)個(gè)人參與人類(lèi)的社會(huì)意識(shí)進(jìn)行的。人是社會(huì)性動(dòng)物，具有賴以相互維系的精神因素，而教育是有效聯(lián)系和溝通的渠道。他把教育看作社會(huì)的功能，看作社會(huì)生活延續(xù)的工具，而一切教育都是通過(guò)個(gè)人參與人類(lèi)的社會(huì)意識(shí)而進(jìn)行的。教師和學(xué)生的關(guān)系有其社會(huì)關(guān)系的一般屬性，即師生關(guān)系需要交往、聯(lián)系，建立心理安全距離，并且互相交流、信息互換。同時(shí)，師生關(guān)系也有社會(huì)關(guān)系的特殊性，一直以來(lái)傳統(tǒng)師生關(guān)系強(qiáng)調(diào)"唯師獨(dú)尊"、講臺(tái)界限分明等，難以實(shí)質(zhì)性地突破束縛，因此，建立和諧友好的師生關(guān)系必將對(duì)教學(xué)產(chǎn)生意義深遠(yuǎn)的影響。
筆者在課程教學(xué)一開(kāi)始就考慮到課余時(shí)間的師生互動(dòng)問(wèn)題，于是在第一堂課時(shí)就說(shuō)明將會(huì)安排固定的答疑時(shí)間，解答學(xué)生課下理解課堂內(nèi)容時(shí)產(chǎn)生的新問(wèn)題，更多地了解學(xué)生，與學(xué)生建立良好的溝通關(guān)系。
但隨著時(shí)間的推移，筆者發(fā)現(xiàn)結(jié)果并不理想。探究原因，通過(guò)與學(xué)生的溝通了解到，大家的課程較為充實(shí)，學(xué)習(xí)活動(dòng)占據(jù)他們的大部分時(shí)間，但在時(shí)間與精力上可能存在沖突。同時(shí)，隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，學(xué)生交流的主場(chǎng)早已轉(zhuǎn)移至相對(duì)便捷省時(shí)的網(wǎng)絡(luò)。因此，要做出調(diào)整，基于建立良好溝通師生關(guān)系的目標(biāo)，結(jié)合面對(duì)面交互式與網(wǎng)絡(luò)交互式的優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)為充分發(fā)揮學(xué)生的自主性，最后擬定以網(wǎng)絡(luò)-實(shí)地結(jié)合的沙龍方式，建立拉近師生距離的溝通渠道。
這種沙龍方式主要是在網(wǎng)絡(luò)上建立群組，討論普通性的問(wèn)題，安排負(fù)責(zé)人整理未解決或在網(wǎng)絡(luò)上不便解決的問(wèn)題，協(xié)調(diào)大家的時(shí)間，不定期地進(jìn)行沙龍座談，或就某一前沿問(wèn)題組織free talk,甚至鼓勵(lì)學(xué)生用英語(yǔ)表達(dá)，煅煉其表達(dá)能力和專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)運(yùn)用能力。例如，其中的一期沙龍是關(guān)于管嘴出流問(wèn)題的討論，一部分學(xué)生難以理解流體在管嘴中會(huì)出現(xiàn)c-c收縮斷面，即在此處主流與壁面脫離，形成旋渦區(qū)的問(wèn)題。還有部分學(xué)生提到，孔口變水頭出流章節(jié)中，變水頭出流容器的放空時(shí)間等于在起始水頭H作用下，流出同體積水所需時(shí)間的兩倍，這個(gè)結(jié)論推導(dǎo)會(huì)用到微積分的知識(shí)，雖嚴(yán)謹(jǐn)?shù)襟E煩瑣，難以記憶。于是，師生在群組展開(kāi)熱烈討論，但采用文字和貼圖等手段效果均不明顯�？紤]到運(yùn)用教學(xué)手段中的形象直觀法可以幫助學(xué)生理解記憶，于是筆者組織了圍繞上述兩個(gè)主題的水力學(xué)沙龍，讓學(xué)生分為演示組、推導(dǎo)組、道具組，分工協(xié)作，采用墨水標(biāo)記，借助攝影等手段，清晰地觀察到收縮斷面。此外，對(duì)變水頭和等水頭出流情境進(jìn)行計(jì)時(shí)，把現(xiàn)象和結(jié)論生動(dòng)簡(jiǎn)明地演示出來(lái)。在沙龍中，學(xué)生不僅饒有興趣地展示自己的杰作，而且就日常生活中的一些水力學(xué)現(xiàn)象展開(kāi)熱烈的討論。教師不僅是指導(dǎo)者和評(píng)價(jià)者，更是參與者，既能幫助學(xué)生解決課程難題，又可以增進(jìn)與學(xué)生的友好關(guān)系。因而，嚴(yán)肅的科學(xué)問(wèn)題在這一輕松愉快的氛圍中得到生動(dòng)詮釋。師生之間的互動(dòng)不再限于課堂點(diǎn)名提問(wèn)的方式，師生關(guān)系日益融洽，進(jìn)一步增強(qiáng)教學(xué)成效。由此可見(jiàn)，注重新型師生關(guān)系的培養(yǎng)，在協(xié)助教學(xué)的過(guò)程中發(fā)揮了重要的促進(jìn)作用。
�。ǘ┏尸F(xiàn)直觀性、整體性和社會(huì)性的知識(shí)體系
杜威曾說(shuō)，課程與教材的內(nèi)容往往缺乏整體性和社會(huì)性，以這個(gè)觀點(diǎn)衡量現(xiàn)在教學(xué)也不失為一個(gè)明智的選擇。因?yàn)榇蠖鄶?shù)教材存在局限性和滯后性的問(wèn)題，從水力學(xué)課程體系來(lái)看，目前使用的各種版本的水力學(xué)教材基本上采用蘇聯(lián)20世紀(jì)50年代的水力學(xué)課程體系，盡管做出修正補(bǔ)充，但仍無(wú)法跳出洛強(qiáng)斯基的課程體系框架。由于教材的局限和滯后，水力學(xué)的教學(xué)與學(xué)習(xí)難以實(shí)現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際，不利于了解當(dāng)今學(xué)科進(jìn)展，不便于形成完整的知識(shí)框架，不明確學(xué)科在哪些產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮作用等。例如，在課堂上講述閘門(mén)靜水壓力、水流銜接及消能、寬頂堰溢流水力計(jì)算時(shí)，學(xué)生往往會(huì)因缺乏對(duì)實(shí)際工程的感性認(rèn)識(shí)而難以吸收知識(shí)，更難以理解基礎(chǔ)理論的分析推導(dǎo)。所以，如何為學(xué)生呈現(xiàn)直觀性、整體性和社會(huì)性的知識(shí)體系，將成為幫助學(xué)生建立科學(xué)與生產(chǎn)、公理與假設(shè)之間關(guān)系的重要環(huán)節(jié)。
筆者針對(duì)上述教學(xué)過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題，部分章節(jié)采用實(shí)例教學(xué)法。工程實(shí)例教學(xué)法是將工程實(shí)例應(yīng)用于教學(xué)，通過(guò)教師講授與演示相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改善學(xué)習(xí)效果，提高解決實(shí)際問(wèn)題能力的新型教學(xué)方法。具體教學(xué)過(guò)程如下：首先，由教師提前選取目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)，將其分配學(xué)生查找工程資料，途徑可以多樣化，如咨詢相關(guān)企業(yè)、往屆在職畢業(yè)生、文獻(xiàn)專(zhuān)著等。其次，組織學(xué)生分組講解，提出問(wèn)題，做出結(jié)論。
再次，由教師匯總各組問(wèn)題，重新分配到不同組別繼續(xù)查閱資料解決問(wèn)題。最后，由教師演示講解備課教案的工程案例，統(tǒng)一對(duì)學(xué)生的案例講解情況進(jìn)行評(píng)價(jià)和總結(jié)，選取有代表性的案例輸入教學(xué)資料數(shù)據(jù)庫(kù)。
通過(guò)工程案例的教授分析，不但可以將水力學(xué)上下游的知識(shí)進(jìn)行延伸串聯(lián)，促進(jìn)體系的完整性；同時(shí)又將知識(shí)在工程中的運(yùn)用充分展現(xiàn)，增強(qiáng)知識(shí)的社會(huì)性。研究表明，人類(lèi)通過(guò)語(yǔ)言形式從聽(tīng)覺(jué)獲取的知識(shí)能記憶15%,通過(guò)視覺(jué)獲取的知識(shí)則能記憶25%,將各種形式結(jié)合起來(lái)，記憶的知識(shí)則可高達(dá)65%.由于案例教學(xué)中使用大量的視覺(jué)直觀手段，能夠幫助學(xué)生更完整地構(gòu)建知識(shí)體系，幫助學(xué)生形成清晰的記憶。通過(guò)對(duì)學(xué)生的階段測(cè)評(píng)，可以看出案例教學(xué)在很大程度上會(huì)增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。
�。ㄈ閷W(xué)生創(chuàng)造動(dòng)手實(shí)踐的情境
杜威的教育思想是以實(shí)用主義哲學(xué)為基礎(chǔ)的，人類(lèi)應(yīng)當(dāng)"從做事里面求學(xué)問(wèn)",強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活為依附，即從現(xiàn)實(shí)生活出發(fā)。杜威指出，"學(xué)校相互聯(lián)系的樞紐不是科學(xué)，不是文學(xué)，而是學(xué)生本身的社會(huì)活動(dòng)",這樣的社會(huì)活動(dòng)是"從做中學(xué)"."從做中學(xué)"充分體現(xiàn)學(xué)與做的結(jié)合，也就是知與行的結(jié)合�；谏鲜隼碚�，我們可以發(fā)現(xiàn)，水力學(xué)是服務(wù)于工程的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科，就應(yīng)該注重學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)，以利于學(xué)生進(jìn)入社會(huì)工作，充分發(fā)揮本學(xué)科的優(yōu)勢(shì)。
傳統(tǒng)的水力學(xué)教學(xué)在動(dòng)手實(shí)踐方面主要集中在實(shí)驗(yàn)課程中，實(shí)驗(yàn)裝置和條件相對(duì)固定，學(xué)生所提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告相對(duì)單一，缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后原理的挖掘。水力學(xué)的實(shí)驗(yàn)條件應(yīng)適當(dāng)?shù)亻_(kāi)放，讓學(xué)生可以進(jìn)行綜合性實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)類(lèi)別的分配上，逐漸將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的鍛煉，學(xué)生不是被動(dòng)地接受知識(shí)，而是主動(dòng)地尋求知識(shí)。而且，教師應(yīng)突破傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)，注重啟發(fā)式和開(kāi)放式的教學(xué)方式，充分發(fā)揮學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和完成實(shí)驗(yàn)的能力，在實(shí)踐的過(guò)程中靈活運(yùn)用知識(shí)，使學(xué)生通過(guò)思考與實(shí)踐的結(jié)合對(duì)水力學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備展開(kāi)良好的掌握和運(yùn)用，從而實(shí)現(xiàn)"從做中學(xué)"的哲學(xué)思想的外化。另外，學(xué)生應(yīng)該走出校門(mén)，到真正應(yīng)用水力學(xué)學(xué)科的單位參觀實(shí)習(xí)，將在實(shí)際工程中觀察的水力學(xué)現(xiàn)象還原到對(duì)課堂知識(shí)喚醒，經(jīng)過(guò)吸收、觀察、反思的途徑，完成知行合一的教學(xué)過(guò)程。如果實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)不充足，到實(shí)地考察有一定困難，教師可以組織收集制作相關(guān)的工程圖片、視頻及多種直觀化的教具模型，使學(xué)生在課堂上仍能最大程度地體會(huì)理論與實(shí)踐的聯(lián)系。
�。ㄋ模┨岣邔W(xué)生主動(dòng)思維的可能性
"好的教學(xué)必須喚起思維"是杜威關(guān)于教學(xué)法的又一個(gè)根本性指導(dǎo)思想。持久地改進(jìn)教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方法的唯一直接途徑，在于把注意力集中在嚴(yán)格要求思維、促進(jìn)思維和檢驗(yàn)思維的條件上。凡是可能阻礙學(xué)生思維的因素都具有改革創(chuàng)新的空間。例如，教師的教授內(nèi)容、教學(xué)時(shí)間、教學(xué)地點(diǎn)以及教學(xué)順序安排等。主動(dòng)思維是創(chuàng)造力的核心，特指積極而具有創(chuàng)造性的思維，通過(guò)思維不僅能揭示客觀事物的本質(zhì)和內(nèi)在聯(lián)系，而且能夠指引學(xué)生獲得新知或未知問(wèn)題的新解釋?zhuān)瑥亩a(chǎn)生新穎的、前所未有的思維成果。只有學(xué)生對(duì)課程產(chǎn)生主動(dòng)思維的意愿和動(dòng)作，這時(shí)才是傳授一切知識(shí)和技能，甚至是教學(xué)相長(zhǎng)的最佳時(shí)機(jī)。
杜威認(rèn)為，思維的過(guò)程分為五個(gè)步驟：疑難的境地、指出疑難點(diǎn)所在的位置、提出解決問(wèn)題的假設(shè)、推斷哪種假設(shè)能解決問(wèn)題及在行動(dòng)中檢驗(yàn)假設(shè)[4].下面以水力學(xué)中關(guān)于流動(dòng)阻力和能量損失的教學(xué)為例，說(shuō)明如何幫助學(xué)生完成主動(dòng)思維的五個(gè)步驟。
"為學(xué)患無(wú)疑，疑則有進(jìn)。""疑"在最大限度地發(fā)揮學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，啟迪學(xué)習(xí)者積極思維，以使學(xué)習(xí)者萌發(fā)積極主動(dòng)探索新知的欲望，起到至關(guān)重要的作用。第一步，教師應(yīng)注重對(duì)知識(shí)導(dǎo)入進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，思考如何展示知識(shí)能引發(fā)學(xué)生處于疑問(wèn)的情境，也就是激發(fā)學(xué)生內(nèi)部的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。筆者采用極限思路導(dǎo)引的方法，在上課開(kāi)始向?qū)W生提出問(wèn)題：假設(shè)一根水平管很長(zhǎng)，中間又有很多閥門(mén)和變徑，但沒(méi)有支管接出，在水管的始端有固定流量的水（非連續(xù)），請(qǐng)大家思考水管末端的流量可能是多少？對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，學(xué)生的答案大致有兩種：一種是與起始狀態(tài)一樣，因?yàn)闆](méi)有水從中間流出；另一種是比起始的流量小，因?yàn)檫^(guò)程中會(huì)有蒸發(fā)。這兩種答案都是基于物質(zhì)守恒的角度，大家思考得都有道理，不過(guò)根據(jù)這節(jié)課所涉及的新知識(shí)來(lái)解釋的話，末端流量有可能是零！課堂中會(huì)出現(xiàn)些許驚訝的聲音，此時(shí)引發(fā)好奇及疑問(wèn)的目的已經(jīng)達(dá)成。
第二步，確定疑難所在，也就是將產(chǎn)生疑難涉及的知識(shí)盲點(diǎn)定位。為什么流量是零？這個(gè)答案從感觀上很難理解，因?yàn)檫@畢竟是一個(gè)極限問(wèn)題�，F(xiàn)實(shí)生活中很難用一根幾乎無(wú)限長(zhǎng)的水管來(lái)驗(yàn)證，但如果找到理論依據(jù)，這件問(wèn)題就會(huì)演變成一個(gè)生動(dòng)有趣的現(xiàn)象，需要學(xué)生更多地從物質(zhì)守恒來(lái)直觀地考慮這個(gè)問(wèn)題。此時(shí)，教師可以建議學(xué)生從能量守恒的角度再次思考，對(duì)今天所學(xué)課程就會(huì)有一個(gè)比較合理的解釋。
至此，可以定位疑難背后存在的主要原因。
第三步，提出解決問(wèn)題的假設(shè)，即嘗試尋找解決問(wèn)題的方法。心理學(xué)把問(wèn)題解決的途徑分為：嘗試錯(cuò)誤、探試搜索、爬山法、手段目的分析法和反推法[11].這一過(guò)程對(duì)應(yīng)于水力學(xué)的教學(xué)中就體現(xiàn)在教師課件的準(zhǔn)備，應(yīng)結(jié)合學(xué)生認(rèn)知順序合理地呈現(xiàn)課件，運(yùn)用多種手段，不同途徑地演繹講解方案，包括知識(shí)架構(gòu)的梳理、公式推導(dǎo)、動(dòng)畫(huà)演示等，重點(diǎn)將流動(dòng)阻力產(chǎn)生的原因和能量損失產(chǎn)生的不同情境做出充分合理的解釋和說(shuō)明，留有提問(wèn)的時(shí)間。
第四步，推斷哪種假設(shè)能解決問(wèn)題，優(yōu)化解決疑難的方法。通過(guò)對(duì)學(xué)生的課堂回應(yīng)，以及課后與學(xué)生的溝通，進(jìn)一步了解教學(xué)中哪種方式更加使學(xué)生受益，從而對(duì)本章知識(shí)的教授方式進(jìn)行擇優(yōu)深化。對(duì)于流動(dòng)阻力和能量損失的學(xué)習(xí)，學(xué)生反應(yīng)動(dòng)畫(huà)演示和例題講解的方式更加利于理解，教師則可針對(duì)學(xué)生的反饋進(jìn)一步優(yōu)化這兩種教學(xué)方法。
第五步，在行動(dòng)中檢驗(yàn)假設(shè)，檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。通過(guò)隨堂測(cè)驗(yàn)效果、課堂上對(duì)學(xué)生和課堂中思維活躍程度的觀察，以及期末考試結(jié)果，在采用深度優(yōu)化后的動(dòng)畫(huà)演示和例題講解方式后，將學(xué)生在涉及流動(dòng)阻力和能量損失部分的錯(cuò)答率由25%降至8%.由此發(fā)現(xiàn)，動(dòng)畫(huà)演示和例題講解的教學(xué)模式在流動(dòng)阻力和能量損失的教學(xué)中會(huì)發(fā)揮積極的作用。
三、結(jié)論
在水力學(xué)的教學(xué)改革中，教師應(yīng)重視從教育哲學(xué)的視角出發(fā)，不斷反思自身教學(xué)的創(chuàng)新途徑。首先，注重培養(yǎng)新型友好的師生關(guān)系，與學(xué)生進(jìn)行有效的溝通。其次，在課堂上呈現(xiàn)直觀性、整體性和社會(huì)性的知識(shí)體系，在課下為學(xué)生創(chuàng)造動(dòng)手實(shí)踐的情境。最后，在備課中通過(guò)各種方式提高學(xué)生主動(dòng)思維的可能性，基于思維過(guò)程的本質(zhì)幫助學(xué)生掌握水力學(xué)的知識(shí)體系。
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