基于科教融合理念的课内外深度协同教学体系改革与探索_侯德义.pdf

基于科教融合理念的课内外深度协同教学体系改革与探索*侯德义邢佳宗汶静(清华大学环境学院，北京100084)摘要在当前人才强国的时代背景和“健康中国建设”的紧迫需求下，为提升环境健康领域人才质量，基于“科教融合”理念，构建了课内外深度协同的教学模式体系。该模式通过革新教学模式、优化教学内容、创新科教实践、完善课程评估等多方面开展教学改革与探索。项目实践和课程反馈结果表明，该模式取得良好教学成效，提高了学生创新能力，实现了教学相长。以期满足国家对高素质、有情怀、有担当的新时代环境健康人才的需求。关键词科教融合;课内外深度协同;创新思维;环境健康中图分类号G642.0文献标识码ADevelopment of A Deep Teaching System combining Classroom Teaching withExperiential Teaching Based on the Concept of Integration of Science and EducationHOU Deyi，XING Jia，ZONG Wenjing(School of Environment，Tsinghua University，Beijing，100084，China)Abstract:Based on the concept of Integration of Science and Education，a deep teaching system com-bining classroom teaching with experiential teaching has been established to improve the quality of the talentsin the field of environmental health，against the backdrop of developing talent power and constructing healthyChina.By reforming teaching mode，optimizing teaching content，innovating education practice，modifyingcourse evaluation，and other aspects of exploration，this system has implemented teaching reform and explora-tion.The feedback on experiential teaching and classroom teaching has showed that this system had achievedgood teaching effects.Students innovation ability has been gradually improved and teaching has benefitedteachers as well as students.The paper is aimed to meet the countrys demand for training highquality，feel-ing，and responsible talents in the field of environmental health.Key words:integration of science and education;deep teaching system combining classroom teaching withexperiential teaching;innovative thinking skill;environmental health9基于科教融合理念的课内外深度协同教学体系改革与探索*收稿日期20220326作者简介侯德义(1980)男，湖南郴州人，副教授，博士，主要从事环境污染可持续修复相关教学与研究.一、研究概述自 1810 年德国学者威廉冯洪堡创立柏林洪堡大学，首先提出教学与研究相统一的办学理念，大学职能开始由纯粹的教学向教学科研结合演变12。经过百年的发展与完善，“科教融合”已成为世界一流大学办学的核心理念，也被证实是当代高等教育改革的关键举措3。当前，新一轮科技革命和产业革命飞速发展，全球科技创新发展态势持续变化。我国对提升高等教育质量的需求、对卓越人才的渴求，比以往都更为迫切4。在 2021 年发布的中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要 中，明确指出要“提高高等教育质量”“培养造就高水平人才队伍”。教学是人才培养的最基本形式，这在不同年龄段的教育体系中均被反复印证。不同于传统的小学、中学等基础教育，高等教育的宝贵之处在于其引领作用。大学的意义体现在对于社会的引领作用，其研究成果和学术思想需要站在时代发展的前沿。这就要求高等教育对于人才的培养应以科研作为重要载体，鼓励学生参与创新科研活动，开展以研究为基础的学习。最终构建基于研究性学习而并非信息传递的人才培养过程，提升高等教育质量。面对新时代的需求与挑战，高等院校如何统筹兼顾人才培养、科学研究等多重职能，持续高效地为社会输送优秀人才，已成为近年来高等教育领域的核心话题5。“科教融合”理念作为时下热门的教育形态，被指出为打破高等院校多重职能间的壁垒，提供了新的活力与契机6。近年来，我国有关部门不断探索，积极尝试了一系列将科技创新与人才培养模式融为一体的实践路径7。2012 年出台的 教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见 提出创新人才教育模式，明确要求“促进科研与教学互动，及时把科研成果转化为教学内容”8。2018 年，国家颁布 教育部关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见，明确指出“强化科教协同育人”9。2019 年国家出台教育部关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见，提出要“推动科研反哺教学强化科研育人功能，推动高校及时把最新科研成果转化为教学内容，激发学生专业学习兴趣”10。强化科教融合以支撑高质量人才培养，是全面提高高等教育质量的必由之路，也是我国高等教育发展的必然选择。环境与健康息息相关，污染所引发的健康问题在全球范围内被广泛关注。伴随我国工业化、城镇化的快速发展，环境污染问题屡见不鲜，由此引发的公共舆情事件时有发生，成为制约我国可持续发展、全面建设小康社会和社会和谐的重要因素之一。由于环境污染导致的健康损伤具有一定的累积性和滞后性，即便环境质量得到改善，其对民众的健康威胁仍然需要较长时间才能缓解11，因此，保护环境、保障健康成为当下社会最紧迫的需求。国家环境保护“十二五”环境与健康工作规划 明确指出，要“切实解决突出环境问题”“加强重点领域环境风险防控”“建立环境与健康风险评估体系”。美国、日本等发达国家实践证明，把健康风险评价贯彻到环境监测预警、环境监督管理、环境影响评价、污染防治和宣传教育工作中，是环保部门推行风险管理的最佳切入点12。作为当下关注度极高的社会问题，我国环境健康工作面临着巨大的压力。考虑到环境与健康二者之间既相对独立，又相互影响，具有很强的学科交叉性，因此，环境健康工作对于从业人员的职业素养要求较高。国家环境保护“十三五”环境与健康工作规划 也指出，“公民环境与健康素养水平与经济社会发展的协调性亟待增强”，“健康中国建设”工作仍然任重道远。与之相比，我国现有健康领域人才培养模式存在以下问题:(1)课程体系和教学模式相对陈旧，通常沿袭以教师课堂授课为中心的传统教学方法。(2)实践教学缺乏，多数实践教育内容陈旧、流于形式。(3)高层次人才短缺，尤其在面临实际问题时缺乏复合应用型人才。(4)价值塑造引领不足，侧重职业技能培养，缺乏对职业素养和价值体认的塑造。面对以上问题，如何推动我国高等教育课程育人与时代需求高度契合，满足当下社会经济飞01HIGHE EDUCATION OF SCIENCES2023 年第 1 期(总第 167 期)速发展对环境健康领域优秀人才的紧迫需求，成为本文研究的主要内容。基于科教融合理念，本文系统阐述了清华大学挑战性学习课程“环境健康风险分析”的教学创新与模式改革，为新时代环境领域专业课程改革提供参考和借鉴。二、教学方式创新(一)课内外深度协同，创新教学模式多数情况下，教师往往侧重于专业知识与工作技能的研修，而忽视了对教育学相关理论的深造，这导致即使高等院校明确了科教育人的教育目标，普通教师对具体的实现途径也落实不到位。基于此，本文以认知结构学习理论(cognitivestructure learning theory)及相关研究13 为核心，融合课程目标和学生需求，设计构建了课内外深度融合、协同育人的教学模式。认知结构学习理论认为学习的实质是主动形成认知结构14 68，是由美国教育学心理学家 J.Bruner 提出，他认为学习者不应该被动地接受知识或局限于形成 S联结，而应主动地获取知识，把新获得的知识与已有认知结构联系起来，从而构建新的认知结构1516。学习可划分为 3 个几乎同时发生的过程:获得(acquisition)、转换(transformation)和评价(evaluation)。新知识的获得是一个主动的认知过程，基于已有认知结构，对先前知识重新提炼或替代。获得新知识后，进一步分析处理，转换为不同形式，适用更广泛的情境和任务。转换过程的效果如何，需要通过评价过程来检验。通过评价过程对知识运用的合理性进行判断，从而进一步完善认知结构14 25。此外，J.Bruner 大力推崇发现学习，鼓励通过独立阅读、独立思考的方式获得更大的转换过程17。这种发现学习并不局限于对已知问题的思考研究，对于尚未明确的科学问题或者科学假设，发现学习可能会带来新的见解和转换，这也与科研过程有着异曲同工之妙。基于对以上学习过程的认知分析，落实科教融合教育理念，我们对传统教学模式进行改良和优化，设计构建了课内外深度协同教学模式，其结构框架图如图 1 所示。课内外深度协同教学模式注重对学生自学能图 1课内外深度协同教学模式框架力和创新能力的培养。将课内、课外学时比例由过去常见的 1 1 调至 1 3，传授知识的同时，充分发挥学生的主观灵活性。本教学模式并不是对传统教学模式的全盘否定，而是基于认知主义理论对学习内容与授课方式的重新设计，以期引导学生在学习过程中实现获得、转换、评价 3 个高阶思维目标。课内外深度协同教学模式将学习过程划分为课内环节和课外环节，课内环节即为教学的过程，课外环节为“科研”的缩影，二者深度耦合、相互促进，真正实现科教协同育人。1.课内环节将同伴教学法(peer instruction，PI)嵌入课堂教学过程中，每节课由一小组同学对教师精选文献进行讲解汇报，培养学生获得新知识、组织转换认知结构的能力，同时，教师通过引导学生思考文献重难点内容，鼓励学生参与研讨互动18。依托师生互动，强化生生互动，引导学生完善认知结构，鼓励学生不仅要“听进去”，更要“讲出来”。课堂授课时教师注重以问题为中心，避免“填鸭式”教学，启发学生深入思考19。强化案例学习，帮助学生联想日常有关现象，延伸至课外环节的转换、评价过程，从而培养专业认同感和使命感。2.课外环节习题作业是传统教学模式主要的课外环节，本课程以精选文献研读的方式代替常规习题训练。文献精读为课内学生汇报、研讨环节的顺利进行提供强有力的支撑。课前充分发挥在线教学平台优势，重视预习过程，确保课内外内容紧密衔接，使学生通过预习完成对课堂知识的基本建构，为完善课内认知结构奠定基础。此外，课外环节11基于科教融合理念的课内外深度协同教学体系改革与探索的另一重要工作为研究性/项目性学习(ProblemBasedLearning/ProjectBasedLearning，PBL)20。基于实际相关问题，辅助引导学生在已有知识的基础上开展对复杂实际问题的评价工作。为相对抽象的