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(guān)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)習有著(zhù)密不可分的聯(lián)系，教學(xué)和學(xué)習是一對息息相關(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，教師理應充分認識到運用教育哲學(xué)進(jìn)行教學(xué)改革創(chuàng )新的必要性，重視依據哲學(xué)原理解釋教學(xué)過(guò)程問(wèn)題的重要性。這對系統科學(xué)地、循序漸進(jìn)地改進(jìn)教學(xué)方法尤為重要。學(xué)習的直接目的是掌握知識，而掌握一項知識的標志是在知識理解的基礎上運用這項知識，并根據這項知識進(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)基礎課程，能夠將水力學(xué)的知識技能遷移應用于工程設計中尤其重要。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，以達到利于學(xué)生理解記憶并遷移運用水力學(xué)知識技能的目的。
一、教育哲學(xué)觀(guān)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，對教育中的基本問(wèn)題，用哲學(xué)觀(guān)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。本文側重應用后者，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，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(cháng)"、"教育即生活"、"學(xué)校即社會(huì )"和"教育即經(jīng)驗的改組和改造"等主要觀(guān)點(diǎn)，全面剖析教育、社會(huì )與受教育個(gè)體發(fā)展三者之間的內在聯(lián)系，提出"從做中學(xué)"的教學(xué)原則，并根據科學(xué)思維方式提出教學(xué)五步驟，探討道德教育問(wèn)題，從而構建起龐大的教育理論體系。
當然，杜威的觀(guān)點(diǎn)存在時(shí)代的局限，本文則以其被高度認可的主要哲學(xué)觀(guān)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新型友好的師生關(guān)系
杜威認為，教育是通過(guò)個(gè)人參與人類(lèi)的社會(huì )意識進(jìn)行的。人是社會(huì )性動(dòng)物，具有賴(lài)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)傳統師生關(guān)系強調"唯師獨尊"、講臺界限分明等，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)系必將對教學(xué)產(chǎn)生意義深遠的影響。
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(zhù)時(shí)間的推移，筆者發(fā)現結果并不理想。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)習活動(dòng)占據他們的大部分時(shí)間，但在時(shí)間與精力上可能存在沖突。同時(shí)，隨著(zhù)多媒體技術(shù)的發(fā)展，學(xué)生交流的主場(chǎng)早已轉移至相對便捷省時(shí)的網(wǎng)絡(luò )。因此，要做出調整，基于建立良好溝通師生關(guān)系的目標，結合面對面交互式與網(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，安排負責人整理未解決或在網(wǎng)絡(luò )上不便解決的問(wèn)題，協(xié)調大家的時(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,甚至鼓勵學(xué)生用英語(yǔ)表達，煅煉其表達能力和專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)運用能力。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c-c收縮斷面，即在此處主流與壁面脫離，形成旋渦區的問(wèn)題。還有部分學(xué)生提到，孔口變水頭出流章節中，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)結論推導會(huì )用到微積分的知識，雖嚴謹但步驟煩瑣，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]到運用教學(xué)手段中的形象直觀(guān)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、推導組、道具組，分工協(xié)作，采用墨水標記，借助攝影等手段，清晰地觀(guān)察到收縮斷面。此外，對變水頭和等水頭出流情境進(jìn)行計時(shí)，把現象和結論生動(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)現象展開(kāi)熱烈的討論。教師不僅是指導者和評價(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)一步增強教學(xué)成效。由此可見(jiàn)，注重新型師生關(guān)系的培養，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直觀(guān)性、整體性和社會(huì )性的知識體系
杜威曾說(shuō)，課程與教材的內容往往缺乏整體性和社會(huì )性，以這個(gè)觀(guān)點(diǎn)衡量現在教學(xué)也不失為一個(gè)明智的選擇。因為大多數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50年代的水力學(xué)課程體系，盡管做出修正補充，但仍無(wú)法跳出洛強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)習難以實(shí)現理論聯(lián)系實(shí)際，不利于了解當今學(xué)科進(jìn)展，不便于形成完整的知識框架，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、寬頂堰溢流水力計算時(shí)，學(xué)生往往會(huì )因缺乏對實(shí)際工程的感性認識而難以吸收知識，更難以理解基礎理論的分析推導。所以，如何為學(xué)生呈現直觀(guān)性、整體性和社會(huì )性的知識體系，將成為幫助學(xué)生建立科學(xué)與生產(chǎn)、公理與假設之間關(guān)系的重要環(huán)節。
筆者針對上述教學(xué)過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題，部分章節采用實(shí)例教學(xué)法。工程實(shí)例教學(xué)法是將工程實(shí)例應用于教學(xué)，通過(guò)教師講授與演示相結合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，改善學(xué)習效果，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知識點(diǎn)，將其分配學(xué)生查找工程資料，途徑可以多樣化，如咨詢(xún)相關(guān)企業(yè)、往屆在職畢業(yè)生、文獻專(zhuān)著(zhù)等。其次，組織學(xué)生分組講解，提出問(wèn)題，做出結論。
再次，由教師匯總各組問(wèn)題，重新分配到不同組別繼續查閱資料解決問(wèn)題。最后，由教師演示講解備課教案的工程案例，統一對學(xué)生的案例講解情況進(jìn)行評價(jià)和總結，選取有代表性的案例輸入教學(xué)資料數據庫。
通過(guò)工程案例的教授分析，不但可以將水力學(xué)上下游的知識進(jìn)行延伸串聯(lián)，促進(jìn)體系的完整性；同時(shí)又將知識在工程中的運用充分展現，增強知識的社會(huì )性。研究表明，人類(lèi)通過(guò)語(yǔ)言形式從聽(tīng)覺(jué)獲取的知識能記憶15%,通過(guò)視覺(jué)獲取的知識則能記憶25%,將各種形式結合起來(lái)，記憶的知識則可高達65%.由于案例教學(xué)中使用大量的視覺(jué)直觀(guān)手段，能夠幫助學(xué)生更完整地構建知識體系，幫助學(xué)生形成清晰的記憶。通過(guò)對學(xué)生的階段測評，可以看出案例教學(xué)在很大程度上會(huì )增強學(xué)生的學(xué)習效果。
�。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)為基礎的，人類(lèi)應當"從做事里面求學(xué)問(wèn)",強調以學(xué)生的現實(shí)生活為依附，即從現實(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)"充分體現學(xué)與做的結合，也就是知與行的結合�；谏鲜隼碚�，我們可以發(fā)現，水力學(xué)是服務(wù)于工程的專(zhuān)業(yè)基礎學(xué)科，就應該注重學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的培養，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。
傳統的水力學(xué)教學(xué)在動(dòng)手實(shí)踐方面主要集中在實(shí)驗課程中，實(shí)驗裝置和條件相對固定，學(xué)生所提交的實(shí)驗報告相對單一，缺乏對實(shí)驗現象背后原理的挖掘。水力學(xué)的實(shí)驗條件應適當地開(kāi)放，讓學(xué)生可以進(jìn)行綜合性實(shí)驗。在實(shí)驗類(lèi)別的分配上，逐漸將驗證性實(shí)驗改為設計性實(shí)驗。經(jīng)過(guò)設計性實(shí)驗的鍛煉，學(xué)生不是被動(dòng)地接受知識，而是主動(dòng)地尋求知識。而且，教師應突破傳統的灌輸式教學(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)生設計實(shí)驗和完成實(shí)驗的能力，在實(shí)踐的過(guò)程中靈活運用知識，使學(xué)生通過(guò)思考與實(shí)踐的結合對水力學(xué)知識和實(shí)驗設備展開(kāi)良好的掌握和運用，從而實(shí)現"從做中學(xué)"的哲學(xué)思想的外化。另外，學(xué)生應該走出校門(mén)，到真正應用水力學(xué)學(xué)科的單位參觀(guān)實(shí)習，將在實(shí)際工程中觀(guān)察的水力學(xué)現象還原到對課堂知識喚醒，經(jīng)過(guò)吸收、觀(guān)察、反思的途徑，完成知行合一的教學(xué)過(guò)程。如果實(shí)習經(jīng)費不充足，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(guān)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)根本性指導思想。持久地改進(jìn)教學(xué)方法和學(xué)習方法的唯一直接途徑，在于把注意力集中在嚴格要求思維、促進(jìn)思維和檢驗思維的條件上。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(guān)事物的本質(zhì)和內在聯(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)才是傳授一切知識和技能，甚至是教學(xué)相長(cháng)的最佳時(shí)機。
杜威認為，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、推斷哪種假設能解決問(wèn)題及在行動(dòng)中檢驗假設[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)習者學(xué)習的主動(dòng)性和積極性，啟迪學(xué)習者積極思維，以使學(xué)習者萌發(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，教師應注重對知識導入進(jìn)行教學(xué)設計，思考如何展示知識能引發(fā)學(xué)生處于疑問(wèn)的情境，也就是激發(fā)學(xué)生內部的學(xué)習動(dòng)機。筆者采用極限思路導引的方法，在上課開(kāi)始向學(xué)生提出問(wèn)題：假設一根水平管很長(cháng)，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），請大家思考水管末端的流量可能是多少？對于這個(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，因為沒(méi)有水從中間流出；另一種是比起始的流量小，因為過(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)根據這節課所涉及的新知識來(lái)解釋的話(huà)，末端流量有可能是零！課堂中會(huì )出現些許驚訝的聲音，此時(shí)引發(fā)好奇及疑問(wèn)的目的已經(jīng)達成。
第二步，確定疑難所在，也就是將產(chǎn)生疑難涉及的知識盲點(diǎn)定位。為什么流量是零？這個(gè)答案從感觀(guān)上很難理解，因為這畢竟是一個(gè)極限問(wèn)題�，F實(shí)生活中很難用一根幾乎無(wú)限長(cháng)的水管來(lái)驗證，但如果找到理論依據，這件問(wèn)題就會(huì )演變成一個(gè)生動(dòng)有趣的現象，需要學(xué)生更多地從物質(zhì)守恒來(lái)直觀(guān)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，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)程對應于水力學(xué)的教學(xué)中就體現在教師課件的準備，應結合學(xué)生認知順序合理地呈現課件，運用多種手段，不同途徑地演繹講解方案，包括知識架構的梳理、公式推導、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，推斷哪種假設能解決問(wèn)題，優(yōu)化解決疑難的方法。通過(guò)對學(xué)生的課堂回應，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，從而對本章知識的教授方式進(jìn)行擇優(yōu)深化。對于流動(dòng)阻力和能量損失的學(xué)習，學(xué)生反應動(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)中檢驗假設，檢驗學(xué)生的學(xué)習效果。通過(guò)隨堂測驗效果、課堂上對學(xué)生和課堂中思維活躍程度的觀(guān)察，以及期末考試結果，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答率由25%降至8%.由此發(fā)現，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、結論
在水力學(xué)的教學(xué)改革中，教師應重視從教育哲學(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，在課堂上呈現直觀(guān)性、整體性和社會(huì )性的知識體系，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)的知識體系。
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