1. 新工科的新视角：面向可持续竞争力的敏捷教学体系
2.问题式教学法对工科大学生批判性思维倾向影响的实证研究
3.适变能力、工程认知与敏捷教改
4.新生工程教育问题与引导方式创新
新工科的新视角：面向可持续竞争力的敏捷教学体系
摘要：随着新一代信息技术等新技术带动新经济与新产业的迅猛发展，全球化经济与社会正在发生巨大变革，高等工程教育也在不断改革，新工科应运而生。为了支持我国在新时代的创新能力和社会经济的可持续发展，我们必须培养一大批具有可持续竞争力的创新人才。随着我国新工科建设的不断深化，当前的高校教育体系与教学模式在进行着深刻变革。本文从面向可持续竞争力的人才培养目标的角度，探讨实现新工科建设与创新人才培养的新视角，提出了可持续竞争力概念和面向可持续竞争力的敏捷教学体系及新模式，阐述了构建敏捷教学体系的相关关键要素、实现途径与开放教育生态，为高等工程教育改革与新工科建设提供了一条可参考的发展道路。
关键词：新工科，可持续竞争力，敏捷教学，开放教育生态，高等工程教育
一、新时代的新工科建设及人才培养
当今世界正在从工业化社会向信息化社会转变，以人工智能、区块链、云计算、大数据、物联网、移动计算等为代表的新一代信息技术与智能制造、生物医学工程、新材料、新能源、纳米技术、量子物理等新技术的深度交叉融合与创新，引发了新经济、新产业、新业态和新模式的蓬勃兴起与发展，也在快速改变着我们的社会，改变着高等教育。经济全球化与人才竞争国际化正在信息技术与互联网的助推下不断加剧，掌握新技术的创新人才备受世界各国的重视。
对于我国而言，中国的社会与经济发展阶段已进入新时代。党的十九大报告提出，我国到2035年要基本实现社会主义现代化；到本世纪中叶，要全面建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国。一个国家的强大要其创新能力与经济实力做支撑，但“硬实力，软实力，归根结底要靠人才实力”。未来的技术之争必然汇聚到人才之争，必然会表现在教育体系的重大变革。
新技术创新和新兴产业发展需要大批的新型创新人才和卓越工程技术人才支撑。2017年，教育部推动了“新工科”发展战略[1]。新工科是相对于传统工科而言的，是以新经济与新产业为背景的一个动态的概念。新工科的建设，一方面要设置和发展一批新兴工科专业，并加强建设和提升质量；另一方面要推动现有工科专业的改革创新，探索符合工程教育规律和时代特征的新培养模式[2]。国务院提出，要“适应新一轮科技革命和产业变革及新经济发展，促进学科专业交叉融合，加快推进新工科建设”[3]。新工科建设掀起了我国高等工程教育的新一轮改革热潮，在工业界和国际上也产生了巨大反响。人们热烈地探讨着新工科的新内涵与新特征、人才培养新模式及新途径，一批与新工科密切相关的新专业应运而生。笔者在2017年提出，可以从六个方面来描述“新工科”的新特点，即新理念、新特征、新知识、新模式、新机会、新人才[4]。
为了支持我国长期的创新能力和社会经济的可持续发展，我们必须培养一大批具有可持续竞争力的创新人才，这也是新工科建设与人才培养的目的。为此，还需要对当前的高校教育体系与教学模式进行变革与再造。本文将从面向可持续竞争力的人才培养目标的角度，探讨实现新工科建设与创新人才培养的新视角，提出面向可持续竞争力的敏捷教学体系及新模式，阐述实现敏捷教学体系的相关要素与开放教育生态，为新工科建设提出一条可借鉴的途径。
二、适应未来变革的可持续竞争力与新工科教育
国家实力的竞争，归根结底是人才的竞争。中国正在实现几百年来国家强盛和民族复兴的世纪伟业，为提升我国核心技术和关键产业的竞争力，我们应该培养具备远大志向、强烈使命感、可持续竞争力的新时代人才。这应当成为未来我国高校教育教学改革的重要驱动力，也应成为我国高校与教育界所承担的历史使命。
我们认为，“可持续竞争力”是指面对未来社会变化和竞争的适应能力、基于使命和技术的创新能力、推动社会发展与科技进步的行动能力。人才的综合素质和创新能力反映了可持续竞争力的核心价值，反映了个人在未来职业发展与创新工作中能够发挥重要作用的潜质。新经济发展的跨界性与快速变化特征要求工程科技人才具备更高的创新创业能力和跨界整合能力。可持续竞争力能够体现和覆盖未来人才培养的时代要求和总体质量观，有可持续竞争力的创新人才将成为未来社会与新经济发展不可或缺的人才。可以说，“可持续竞争力”是高校面向未来人才培养的重要目标，自然也是新工科建设的重要内容。
近年来，工科各领域都取得了迅猛发展。它的知识形态、学科内容、领域结构、应用模式等都在进行全新的重组。为使高校培养的人才能够适应未来社会需要，教育部提出并实施新工科建设，强化了适应未来新技术与新经济发展、有可持续竞争力的创新人才培养。同时，教育部推动实施了创新创业教育与产学合作协同育人，着力培养学生的创新精神、创业意识、创造能力与实践能力。在我国许多高校，“厚基础、重素质、强实践、增能力、跨学科、长见识、创机会、善协同、快应变、求创新”等教育理念及相关行动已成为创新人才培养的共识。
展望未来10～15年，为了培养适应未来新技术与新经济发展要求、具有可持续竞争力的创新人才，我们需要建立更加多样化和个性化的工程教育培养模式，需要对现有的高校教育体系、模式、方法及生态进行再思考与改革再造，构建一种全新的面向未来可持续竞争力的高校教育体系与教学模式。
三、面向可持续竞争力的敏捷教学体系
为了探索新工科建设新途径，培养面向未来的可持续竞争力人才，本文借鉴近年来我国高等工程教育改革与国际主流工程教育发展经验，提出了面向可持续竞争力的敏捷教学的新概念、新模式与新体系。
关于敏捷教学(Agile Education)概念的提出，受到了制造领域和软件工程领域相关概念的启发。20世纪90年代，美国为了提振本国的制造竞争力，提出了敏捷制造(Agile Manufacturing)的概念，旨在通过动态灵活的敏捷虚拟企业组织的动态联盟、先进的生产技术和高素质人才的综合集成，形成新的制造模式和生产体系。这为美国近年来新兴制造业和经济发展提供了有力的技术与组织支撑[5-6]。同是在20世纪90年代，软件工程领域兴起了一种全新的敏捷软件开发方法(Agile Software Development)[7]，以用户的需求进化为核心，采用迭代、循序渐进的方法进行软件开发，大大提高了软件开发效率，近年来得到了广泛应用。这些都是业界为了适应快速发展变化的新技术、新产品与新需求而创造的产品开发与制造新模式。
展望未来教育的发展趋势，面向可持续竞争力的大规模个性化创新人才培养将是高校教育的基本形态。这种形态将以大学培养目标与学生个人志趣相结合为特征，针对每个学生形成定制化培养方案，不断加强教学过程中教师学生之间的互动研讨，通过教学资源快速和灵活的组织，促进教学内容与环节的快速交替迭代和精准协同优化，实现个性化创新人才培养的目标。我们把这种全新的、主动响应社会需求变化、以学生发展为中心、实行目标不断进化的教学形态称为“敏捷教学”，这将是未来大学教育发展的一种新形态。
“敏捷教学”是应对新时代教学目标多元化和人才需求个性化的特征，以学生发展为中心，通过理论、技术、实践教学的交叉并行与快速重构，以及跨校跨界教育资源的高效协同，实现知识学习与能力提升的多轮迭代，具有高度灵活性和动态适应性的一种教学形态。
敏捷教学面向大规模个性化学生培养目标，实施针对培养目标与要求的精准教学，充分利用网络化平台和智能教育等先进信息技术汇聚各类跨域跨界跨校的优质教学资源，动态分解教学内容、课程与环节，对教学内容实行非线性组合及混合式并行编排与多轮迭代，通过校内与跨校教学团队和学生之间交互式协作、校企合作协同育人、高校与社会之间的深度融合，实现精准优化的协同教学与培养进程，实现学生的探究式、主动式、渐进式学习过程和能力的逐步增强。敏捷教学是一种理论、知识、能力、素质等全方位全过程深度融合的教学体系、一种不断激发增长学生潜能优势的教学过程。敏捷教学终将导致面向学生终身可持续竞争力与职业发展的开放式服务型教育形态的产生。
敏捷教学体系应遵循以下四个原则：
(1)进化性原则。敏捷教学的培养目标充分考虑学生个体发展的差异，考虑学生接受教育不同阶段的变化。开始可制订简略目标，通过迭代和重组及反馈过程，使学生逐步清晰自己的潜质优势、个人志趣与发展目标，完成相应学业。
(2)灵活性原则。敏捷教学关注“学生不同阶段需要什么知识”，使学生有更多课程选择权；从刚性课程体系转变为可动态调整的柔性课程体系，从一元化选择到多元化选择，从固定学制教学过程转变为弹性学制教学过程。
(3)迭代性原则。敏捷教学体系强调目标演进与学习过程的迭代，通过理论、技术、实践教学的交叉并行与快速重构，实现知识学习与能力提升的多轮迭代。这种演进和迭代应建立在大数据分析与量化评估的基础上。
(4)协同性原则。敏捷教学需要借助高校和社会优质教学资源，实现跨校跨界教育资源的高效协同，包括多校教学资源协同、多学科教师教学协同、产学合作教学协同、网络化教学资源协同等，促进知识快速更新和交叉协同教学。大规模在线开放课程为跨校跨界教学提供了便利。
敏捷教学不是主观臆断的空中楼阁。它是在分析和总结国内外大学的最新教学改革创新和实践经验基础上，经过提炼归纳而提出的一种新的教学形态。国内外有些知名大学已经对教学做了一些重大的甚至是颠覆性的改革，例如开环大学与未来教育、联通主义网络学习方法、基于慕课的线上线下教学、翻转课堂与混合式教学法、学做并行性学习、基于项目的学习方法、产学合作协同育人、创新创业教育实践，等等。其中一些具有敏捷教学特点的教学方式已经取得初步成效。我们也借鉴了“敏捷制造”“敏捷软件开发”的思想。
斯坦福大学在其“2025计划(Stanford 2025)”中提出了“开环大学(Open Loop University)”的概念，采用自定节奏的教育，将本科四年级学制转换为三个阶段的教育：校准阶段(6～18个月)、提升阶段(12～24个月)和激活阶段(12～18个月)[8]。这种目标进化、渐进式能力培养和开放式教育理念与本文提出的敏捷教学有相似之处。
四、构建敏捷教学体系的关键因素
教学体系是由课程体系和教学过程、活动、评价等构成的系统。敏捷教学体系必须对其关键要素进行改造与重构，建立多元化培养目标、分类化与灵活化课程体系、迭代化教学过程、协同化教学支持等。一般而言，要重点考虑以下几点：
(1)培养目标的多元化。敏捷教学根据学生发展的个性化建立多元化的培养目标，强调因材施教和按需培养，把专业标准化与学生个性化相结合。对学生的培养可实现由简略化向精准化的目标进化。高校应支持人才培养目标与专业教育目标的多元化。
(2)课程模块的分类化。敏捷教学应根据所有学生的需求、大类专业学生的需求、细分专业/方向学生的需求和学生个性化需求等合理划分课程模块，涉及通识教育类课程模块、专业基础类课程模块、专业技术类课程模块、跨学科拓展类课程模块、实践类模块等，为学生提供不同侧面的知识学习与能力培养。在课程模块内部可以有多种选择的课程与微课程灵活组合方式。学生根据学习和认知规律，不断反复学习，交叉并行，多轮迭代，递次提升。
(3)核心课程的体系化。实施敏捷教学，应对传统核心课程进行重构并使之更加体系化与灵活化，以实现迭代式能力培养与跨学科跨知识领域重构。应面对各种新兴技术和应用，结合能力“迭代”培养需求进行课程重构，对教学内容与方法进行优化设计，更易于学生学习和理解。以计算机专业为例，计算思维和系统能力培养并不是一两门课就能解决的，需要从整个教学过程来考虑。例如，对于计算机专业而言，三阶段迭代式能力培养模式，从认识计算系统概念与特征(一年级课程)，到理解计算系统各种要素(二年级课程)，再到设计与构造计算系统(三四年级课程)，针对计算系统进行三轮认知学习与能力培养的交错并行和迭代。
(4)理论与实践的融合化。课程教学与项目实践的有机结合可为学生个性化发展创造更多机会。能力培养不仅是理论课程学习，还需要项目实践。除了关注知识传授与专业能力培养外，还应为学生创造各种成长与发展的机会及环境。为学生创造机会与教育学生同等重要！每所高校都应当努力为学生创造学习名师名课、跨专业选修、按志趣转专业、开展创新创业、到实验室科研开发、到名企名所实习实训、到社会场所实践锻炼、到国外名校深造交流、高端高质量就业等机会，使学生在各类实践中拓展视野与增长能力，实践出真知。
(5)教学过程的敏捷化。敏捷教学强调教学过程的灵活性和敏捷性。应最大限度地允许学生根据自身能力和兴趣安排个人修习计划、自定学习节奏、课程选修，实现个性化教育。完全学分制、弹性教学计划、跨专业自由选课、累加式学习与考试、创新学分制等都是积极探索。这需要教学过程能够重组与优化，实现个性化学习和教学并行迭代。这对现有教学资源组织与教学管理都是挑战。
(6)教学资源的协同化。以学生为中心，协同多方优质教学资源是实现敏捷教学的一种途径，涉及多学科教学团队、多学院教学资源、多校合作协同教学资源、产学合作协同教学资源与社会优质教育资源等。通过跨院跨校跨界教学资源的协同化，可形成所谓的“虚拟教学中心”(这有些类似敏捷虚拟企业的动态联盟[6])，以实现敏捷教学。近年来，我国的慕课教学实践展示了一种协同教学模式。中国高校计算机教育联盟(CMOOC联盟)提出并践行了一种“1+M+N”的跨地域跨校慕课协同教学模式——“建好1门慕课，带动M所学校，教好N个学生”，利用优质慕课资源有效完成了全国范围各高校的协同教学，使我国500多所高校数百万学生受益。
为了实现敏捷教学体系中培养方案与课程体系灵活化、教学过程敏捷化和教学资源的协同化，高校教师与教学管理者的教育观念需要更新，要深刻理解敏捷教学的本质与内涵。教师教学能力需要提升和转变，教学方法需要变革，以适应敏捷教学。
五、支持新工科的敏捷教学实现途径及生态环境
为了实现敏捷教学和支持新工科建设，我们不仅要构建先进的敏捷教学体系，还要对大学的教学管理体系、服务支撑体系进行改革与重构，也要建立面向可持续竞争力的开放教育生态。
教学管理的目标是通过对教学及其过程的一系列管理活动，促进人才培养目标的达成。敏捷教学要求教学管理对象从班级细化到学生个体，学制从学年制转向更加灵活的完全学分制，教学资源配置由面向大中规模转而面向中小规模。例如，通过建立灵活学制来实现教学过程的迭代和能力的螺旋式提升；通过本科生导师制或指导小组制来实现针对学生个体的教学管理；通过增加微课程和教学内容精细化可提高课程体系的灵活性；以课程为基本单元的管理模式将逐步转化成为以能力达成为单元的管理模式；通过建立适应多校和产学合作协同教学的教学管理模式，可有利于整合各种优质教学资源，提高教学质量。敏捷教学对于教学资源建设要求更高，需要更加丰富的课程资源、优质教学资源、网络化教学管理资源、新型在线慕课教学资源、各种创新实验室与创业基地、适应能力培养的学生书院及其他基础教学设施等。敏捷教学在教学质量评价方面要求建立能力水平评价体系，并充分利用教学过程与学生学习状态大数据进行过程评价、阶段评价和综合评价，形成全面、系统、科学、准确的评价结果，以改善各教学环节。
适应敏捷教学的高校服务支撑体系应是建立在信息化基础上的全方位、全时段、协同、高效、精准、智能的服务支撑体系，这需要强大的信息系统支撑。例如，教学管理信息系统应能支持学生的个性化课程选择与安排，实现跨学科选课、跨年级选课、跨本硕选课等；要支持新机制下灵活的学习成绩计算与学分认定；要有学生自主学习支援系统，给予学生选课指导和咨询。基于物联网的学生行为数据采集与分析系统可帮助及时掌握学生的学习生活状态。通过对大数据的有效分析，可形成对学生的全面、智能、便捷的服务。高校应当加强资源整合能力建设和服务型治理结构建设，协调校内外各类服务资源，为学生成长提供个性化服务。
为了建立面向可持续竞争力的敏捷教学体系，还需要建立一个开放的教育生态。以学生为中心的“教育生态”是，以学生发展为中心，由教育系统内外部相关要素组成的多元环境体系。它对教育的产生、存在和发展起推动、制约和调控作用。为了支持敏捷教学与可持续竞争力培养，高校需要建立一个“开放教育生态”，即能够充分建立与外部乃至国际教育相关要素多渠道多元化联系与合作的教育体系，并能够调动与整合校内外资源用于敏捷教学与可持续竞争力培养的教育生态。对新工科建设与人才培养来说，教育生态建设主要涉及通识教育和多学科融合育人、产学合作协同育人、国际合作开放育人、创新创业教育实践育人、校园文化环境育人等。
面向可持续竞争力的人才培养不仅仅是专业知识和能力的培养，更需要综合素质和高尚人格的养成。要开展有效的理想信念思想政治教育，努力培养信念执着、品德优良、知识丰富、本领过硬、具有国际视野、引领未来发展的创新人才。高校应加强包括人文和社会科学在内的通识教育，建立课上课下无处不在的通识教育体系。目前许多高校都在积极探索现代书院制，强化学生综合素质培养与养成，非常有意义。产学合作协同育人是新工科人才培养不可或缺的重要环节，可渗透于专业教学、校内外实践、创新创业教育中，提高学生的创新能力与综合素质，也为敏捷教学实施提供了更为丰富的教学内容和资源保障。通过与世界知名大学合作建立各类国际交流与联合培养计划，构建国际合作开放育人体系，可使学生在不同文化与风格的环境中接受知识、能力、素质和人格的全面学习体验，以培养其全球视野、综合素质和国际竞争力。加强校园文化建设，以文化人，以环境育人，是学生成长与人格养成的重要方面。高校要以开放的姿态，积极汇聚和协调校内外各类资源和要素，构建以学生为中心的开放教育生态，为敏捷教学的成功实施提供资源、组织与政策保障。
六、结语
本文从新时代的可持续竞争力培养目标出发，为了探索新工科建设，创新性地提出了面向可持续竞争力的敏捷教学的概念与内涵，并重点探讨了敏捷教学的教学体系、适应敏捷教学的大学管理与服务支撑体系、面向可持续竞争力的开放教育生态等方面，以期望对大学教育教学改革的未来发展趋势与形态及做法给出前瞻性描述与刻画，并对新工科建设及人才培养提出了自己的视角、思考与建议，也为我国未来高等工程教育及计算机教育发展指出一条途径。
诚然，由于面向可持续竞争力的敏捷教学是一种全新的教学形态，还有许多方面需要人们进一步探索。敏捷教学体系也不可能一蹴而就，需在实践中加以完善。我们相信，随着新技术、新经济、新工科的快速发展，国内外许多高校一直在进行着有益的努力和尝试，面向可持续竞争力的敏捷教学体系将很快在我们的实践中创造出来。
本文的主要观点及内容在“中国计算机教育20人论坛”发布的《计算机教育与可持续竞争力》中将有更加详细的论述。由于我们的认知与经验问题，加上篇幅有限，难免有些偏颇或不全面之处，愿与同行及读者深入探讨交流。
作者简介：徐晓飞，哈尔滨工业大学副校长、教授，教育部高等学校软件工程专业教学指导委员会副主任委员；李廉，合肥工业大学原党委书记、教授，教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会主任委员；战德臣，哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院教授，教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会委员；何钦铭，浙江大学本科生院原副院长、教授，教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会副主任委员；刘卫东，清华大学计算机科学与技术系教学委员会副主任、教授，教育部教育管理信息化专家委员会委员；张龙，高等教育出版社理工事业部副主任、副编审，信息技术新工科产学研联盟执行秘书长。
作者： 哈尔滨工业大学 徐晓飞 合肥工业大学 李廉 哈尔滨工业大学 战德臣 浙江大学 何钦铭 清华大学 刘卫东 高等教育出版社 张龙
来源： 《中国大学教学》2018年第10
问题式教学法对工科大学生批判性思维倾向影响的实证研究
摘要：采用不相等实验组对照组前后测准实验研究，并辅以行为观察数据和质性资料分析，探究在“基本电路理论”课程教学中采取问题式教学法促进工科大学生批判性思维倾向的发展。研究表明，问题式教学对工科大学生的批判性思维倾向有显著的促进作用。作者认为，为有效开展问题式教学以促进学生批判性思维发展，应注意：①教师需具备良好的批判性思维精神；②积极营造良好的思考情境和氛围，鼓励与引导学生发现和解决问题；③应根据学生基础设置难易适当的问题，营造问题讨论的安全教学氛围；④积极引导讨论小组确定合适的讨论问题和组内讨论规则，充分利用信息技术辅助教学。
关键词：批判性思维，批判性思维倾向，问题式教学，小组讨论
基金项目：国家社科基金十三五规划教育学一般项目（BEA170012）；教育部高等学校仪器类专业新工科建设立项项目（2018C052）；上海交通大学教学发展中心研究项目（CTLD17B0043）
一、引言
批判性思维是学生智能素质和创造力的重要构成部分。[1]培养批判性思维能力是世界高等教育改革的共同目标。在实践中，可通过单独设课、学科课程教学以及发展隐性课程训练学生的批判性思维。[2]其中学科课程教学有助于批判性思维的长期培养，但采取何种方式将学科教学与批判性思维培养有效结合值得探究。国内外大量研究证明，协作学习、研究性学习、基于网络的在线交流、基于问题的学习、基于项目的学习、学术性对话等“教”与“学”的模式对发展学生的批判性思维具有促进作用[3]，但国内在工科课程中就大学生批判性思维培养开展的实证研究非常少。为此，我们根据已有研究，以“基本电路理论”课程为依托，探索问题式教学法对工科大学生批判性思维倾向的影响。
二、概念界定与研究假设
1.批判性思维倾向。
批判性思维指“针对相信什么或做什么的决定而进行的合理的反省思维”“是你在思考的时候，考虑自己的想法，以使自己更好地思考”“是熟练的、可靠的思考，因它对背景很敏感，依赖标准，并且是自动调整的，所以有助于形成有效判断”。[4]它由倾向和技能两方面构成。Facione等将批判性思维倾向分为7个方面的特质：寻找真相、思想开放性、分析能力、系统化能力、批判性思维自信心、求知欲和认知成熟度。[5]
2.问题式教学。
问题式教学就是激励学生去“疑”去“问”，以提出问题、分析问题、解决问题为线索，它可采用如课堂内的集体式讨论、课堂外的伙伴式（小组式）讨论等形式。[6]以教师设置问题或学生提问为出发点，通过学生思考解决问题，教师重点讲解与点拨，达到掌握新知识的目的。问题式教学鼓励学生尽可能找到更多的方法，注重知识的探索过程。它从问题出发，通过对问题的分析，发现新的问题，再分析，最后达到解决问题的目的，其中涉及材料收集，观点分析与综合、推断与推理、质疑与辨析等过程。
3.研究假设。
问题式教学对大学生批判性思维倾向的发展具有促进作用。
三、研究过程
1.研究设计。
选取2016级三个本科班级的学生作为研究对象。三个班级由不同教师授课，采用的教材、教学内容、教学进度基本一致，但在教学方法上，一个班级（实验班）采用问题式教学法，另外两个班级（对照班）采用传统的讲授式教学法。授课教师均为课程组成员，讲授“基本电路理论”课程均超过20轮，对课程内容具有较深入的理解。
为检验教学方法对学生批判性思维倾向的影响，采用中国版批判性思维倾向量表（CTDI-CV）在课程教学开始前和结束后分别对三个班的学生进行前后测。其他数据和资料包括：由自行设计的《课堂学生行为观察表》对实验班课堂教学观察而得的数据、学生访谈、师生交流反馈、教师观察等。研究的自变量为不同的教学方法，即问题式教学法和传统讲授教学法，因变量为学生的批判性思维倾向。
2.研究工具。
（1）中国版批判性思维倾向量表。国际上应用较普遍、信效度较高的批判性思维倾向量表为Facione等人开发的加利福尼亚批判性思维倾向量表（CCTDI）。彭美慈等对CCTDI进行本土化修订[7]，得到CTDI-CV。CTDI-CV保留了批判性思维倾向的7个维度，每一维度包含10个题项，共70个题项，其中正性题项30个，负性题项40个。整个量表的α值为0.90，各维度的α值分别是0.57、0.54、0.62、0.64、0.76、0.77、0.57，量表的内部一致性信度较高。CTDI-CV的信效度较CCTDI中译版高。因此，本研究采用CTDI-CV作为测量工具。
（2）自编课堂学生行为观察表。自编《学生课堂行为观察表》以考察实验班教学行为，包括：学生主动提问人次、学生主动回答老师提问人次、学生被点名回答老师提问人次、学生无法回答老师提问人次、上课玩手机的人次、上课睡觉的人次、课间学生提问人次、出勤人数这八个方面，外加教师上课提问的次数这一教师行为。由经过培训的助教随堂记录。
（3）各种线上、线下师生、生生互动质性材料。实验班师生之间通过QQ群、微信群、Email等工具进行线上互动的记录可以反映出学生学习的投入程度及学生对学习问题思考的深入程度。
3.实验班的教学设计。
（1）教学过程。实验班教学形式包括：课堂讲授、课堂问题讨论、课外小组讨论。在教学第1周向学生公布本学期的问题式教学安排，取得学生的同意，同时完成CTDI-CV前测。整个学期教师在课堂内实施问题式教学，由助教跟班测量教学行为；课后开展学生小组讨论，教师与学生面对面交流或通过QQ群、微信群、Email等进行线上活动。教学第16周完成CTDI-CV后测。
（2）课堂讲授及问题讨论。整个学期课堂讲授与问题讨论交替进行，所占时间比约为7∶3。基本过程为：教师先讲授基本概念、原理、方法和应用，然后开展问题讨论。讲授阶段教师也会不断设问并鼓励学生提问，同时引导学生对问题进行讨论。问题讨论阶段则针对知识点给出典型问题，要求学生按照工程问题解决的六个步骤（简称六步法）进行思考和讨论。六步法包括：①明确所要解决的问题；②表述你对该问题的全部理解；③确定问题的可选解集，并且从中找出成功可能性最大的一种方案；④尝试寻求问题的解；⑤评价所得到的答案并检验其准确性；⑥对结果是否满意？如果满意，则提交结果。否则，再返回步骤③重新执行这一过程。[8]
六步法的问题解决过程很好地契合了董毓对批判性思维本质的界定[9]，它本身就是一种很好的批判性思维技巧。
在问题设置方面，教师刻意将约20%的问题用来检验学生的理解程度，约80%的问题用来检验学生的应用、分析和评估等高层次的认知能力。提问的例子包括：“…包括哪几个方面？”“…在应用时应注意什么？”“这道题目如何分析？”“大家对这一结果如何看待？”
（3）课外小组讨论。课外小组讨论教学安排包括：第3周完成6人一组的分组，第8周各组根据教师提供的选题或自选题目确定本组讨论题目，到第14周按要求各小组开展若干次课外讨论，形成问题解决方案的书面报告，第16周完成小组成果展示、答辩、成果评定。实验班共分10个小组，每组设1名组长。教师加入每组的QQ群或微信群，并保证至少参加一次每组的线下讨论活动，以观察各组的讨论过程，引导和促进小组的活动成效。
教师始终鼓励学生在提出问题之前先审慎思考、注意倾听他人的意见和观点。对学生提出的问题，教师鼓励其他学生予以回答，或引导学生自己分析解决。自始至终，教师都将自己定位于观察者、发现者、引导者和促进者的角色，而不仅仅是知识传授者的角色。
4.数据分析处理。
采用Matlab（R2016a）对数据进行分析处理。
四、研究结果与讨论
1.问卷调查数据分析处理结果。
（1）问卷回收及处理对象。采用纸质的CTDI-CV问卷进行调查，见表1，前后测问卷中登记的学号相同即为有效配对问卷。
表1 问卷回收情况
（2）前后测配对样本t检验结果。三个班前后测配对样本均值及标准差见表2，经检验，配对样本均服从正态分布。配对样本t检验结果见表3。可见，实验班批判性思维倾向后测分显著高于前测分，而对照班前后测差异不显著，说明问题式教学能够显著促进学生批判性思维倾向的发展。
表2 实验班和对照班配对样本得分平均值及标准差
表3 前、后测配对t检验结果（显著性水平α=0.01）
（3）实验班批判性思维倾向各特质分的配对t检验结果。由表4可见，只有寻找真相、思想开放性和认知成熟度3个维度的前后测差异不显著，其他4个维度都存在显著差异。可能原因是：①探寻真相的精神、思想的开放性和认知成熟度都属于个体认知发展的较高阶段，它们与个体的年龄、受教育经历、抽象思维发展水平、自尊发展水平[10]等有关。较高级的认知发展水平均非一朝一夕就能达到。②分析能力、系统化能力、批判性思维自信心和求知欲这四种特质通过短时间的培养和训练可以让人快速拥有。特别是六步法本身就是一种提高分析能力和问题解决系统化能力的思维技能，一旦掌握，对待工程问题按照这些步骤来解决，自然会增加个体的分析能力、系统化能力、创造性问题表
4 实验班批判性思维倾向前后测差异比较（显著性水平α=0.01）
2.课堂观测数据处理结果。
（1）实验班学生出勤率显著提高。整个学期实验班学生的上课出勤率一直保持在90%以上，如果考虑到重修生上课时间的冲突，则出勤率超过95%。笔者讲授这门课多年，即使在没有重修生的情况下，出勤率也一直都保持在80%左右。说明实验班学生学习的积极性明显提高。
（2）实验班学生上课注意力集中。根据对实验班学生上课过程中不良行为（玩手机游戏、睡觉等行为）的统计（见图1），发现整个学期随着教学进程的推进，学生的不良行为持续减少，然后保持在零水平上。这与笔者历年同样课程的上课情况相比，学生上课注意力有很大进步。
图1 上课不良行为统计
（3）实验班学生回答问题的主动性显著增强。通过对实验班回答问题的情况统计（见图2）发现，在每个教学单元（2学时）平均约10个问题的教学设计下，学生主动回答问题的数量逐渐增加，被教师点名才回答问题的学生人数逐渐减少。表明学生回答问题的主动性、思考问题的积极性得到提高。
图2 学生回答提问情况统计
3.线上互动的质性分析。
通过对线上互动信息进行质性分析，研究者发现，班级QQ群主要围绕课堂教学和学生学习过程中遇到的问题，如某个概念如何理解、某个题目如何求解等进行生生间讨论和解决。小组QQ群和微信群主要针对该小组的讨论活动展开，如问题选择、资料查阅、活动协调、报告撰写等。学生向教师发送的Email主要涉及对课程教学的建议，学习中的困惑、感悟等。
总体看，生生、师生线上互动活跃，互动效果比较好。最后的线上课程感受调查显示，绝大多数学生感觉在这门课上收获大，学习效果好。如有的学生说“小组讨论收获比较大，把老师拉进微信群，有不懂的问老师。”“大家线上、线下讨论的活跃度高，收获很大，拓展了眼界，加深了学习的厚度。”“…对创新性、综合能力是一种培养；老师认真负责跟进每个项目。”“跟小组成员交流多，团队合作有提升，也提升了与人沟通的能力。”“虽然我常常感觉这门课程内容多，压力大，但老师总能给我们很多思考和启发。”“小组讨论不仅锻炼了我们的表达和理解能力，还让我们收获了友谊。”
4.线下互动的质性分析。
师生线下互动积极。教师观察到，课间学生讨论、提问踊跃；小组讨论气氛热烈，在讨论方案、推导、结论时，组员交流深入，不乏激烈争论的场景。下面对小组讨论成果举例说明。
教师发现一组学生讨论的“理想运放的应用研究”问题很有创新性，该问题也是教师没有思考过的。为此，教师鼓励该小组成员进一步深入思考，给出严密的推理和演算。经过数次讨论后，该组形成具有相当的学术水平的结论。通过教师的指导，该组以六位组员为作者，完成一篇学术论文。该组继续开展深入探究，在最后的成果展示环节，又提出了新的观点和研究结果。在教师的鼓励、指导下，该组又将结果整理为一篇学术论文。两篇论文都已得到相关期刊的录用。
另一组学生在讨论“可任意步进衰减的可编程增益放大电路”时，提出了不同的解决方案。特别是他们从“步进衰减”出发，想到能否实现“步进放大”，并提出了实现“步进放大”的电路方案，体现出学生的创新性思考能力和探究能力。虽然“步进放大”的电路方案工程应用价值不大，但作为一个科学问题，它还是有意义的。
还有一学生在查阅文献时发现一篇公开发表的论文[11]内容与课程所学的基本原理相悖，为此该生发Email给教师，提出自己的疑惑。经过分析，教师发现该论文的观点是错误的。教师鼓励学生不迷信权威，独立、深入思考问题出现的原因，最后对所谓的“相悖现象”给出正确解释。
五、研究结论与反思
通过对研究数据的分析得出：问题式教学对大学生的批判性思维倾向有显著的促进作用。
本研究中问题式教学是核心，为真正达到促进学生批判性思维发展的目的，研究者认为应注意：
（1）教师是实施有效问题式教学的关键。教师需具备良好的批判性思维精神，要在所有教学环节尤其是课堂教学和课外小组讨论中，鼓励与引导学生发现问题，解决问题，并能根据问题的背景，运用逻辑推理，依据理论作出解释和判断。
（2）将问题式教学有机融入课堂教学。在课堂教学的设问环节，教师应注意合理而自然地提问，为学生提供良好的思考情境和氛围，切忌为问而问。鼓励学生发言，学生的任何发言都有价值，即使回答错误，对其他同学也是一种启发。
（3）问题的难易程度要适当。过易的提问让学生无法产生兴趣，过难的提问会挫伤学生回答问题的积极性。教师应根据学生基础，使所提问题保持在对学生来说有挑战但又不至于无法回答的水平。
（4）营造问题讨论的安全教学氛围。当学生开展问题讨论的积极性不高时，教师要善于发现班级中的积极分子，鼓励他们积极发言和讨论，形成示范，以带动整个班级的积极发言氛围。教师带头尊重彼此的差异和观念，绝不容忍任何贬低行为和言语，营造安全的学习氛围。
（5）及时干预讨论不投入的小组。在进行小组讨论时，并非所有的小组都能高效投入。教师需细心观察，对于效率不高的小组及时干预，引导小组制定合适的讨论问题和组内规则，以保证每一位学生都能得到锻炼，有所收获。
（6）充分利用信息技术辅助教学，以提高教学的效率和效果。QQ、微信、Email是最常见也最容易被学生接受的辅助工具。充分利用这些工具，可以弥补教学过程中师生互动不足的缺陷。
作者： 上海交通大学电子信息与电气工程学院副教授、工学博士 田社平 上海交通大学教学发展中心副研究员、博士 王力娟 上海交通大学教学发展中心副教授、博士 邱意弘
来源： 《高等工程教育研究》2018年第06期