教学过程不确定性的应对与体会
王俭+潘欣裕+王伟娜+付保川
[摘 要]面对在本科阶段尽早开展工程实践能力培养的任务，面对知识本身的不确定性以及其呈现的愈来愈强的不确定性趋势，从教学设计开始并贯穿教学实施过程的始终，教师注意利用突发的不确定情况，给学生保留充足的时间和空间，开展自主学习。教学实践显示，在客观条件具备的情况下，当满足一定的主观条件，包括前提条件、必要条件和关键条件时，往往可以使教学效果出人意料出彩。当然，经常性的“劳而无功”和“略感失望”情形从另一个侧面证实了不确定事件的特点，也需要予以清醒的认识和理性的对待。
[关键词]教学过程；不确定性；前提条件；主动学习；工程技术；回归；案例
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）06-0141-03
一 、教学中的不确定性存在
高等工程教育的本质是工程实践，工程实践能力和创新精神的培养应当贯穿于整个培养过程[1]，“卓越工程师教育培养计划”提出的高等工程教育主要改革方向之一也是强化培养学生的工程能力和创新能力。[2]如何在基础理论课阶段及时而有效地开展工程实践能力的熏陶和培养，为后续的专业理论课和实践环节打好基础，使本科阶段构成一个完整而连续的工程能力培养链，是众多高教工作者正在努力探索的一个方向，同时也是一个具有挑战性和意义的难题。
在电类专业基础课“电路分析”的理论教学环节中，选取习题-例题的设计和挖掘为切入口，积极探索回归工程技术的教学。在该过程中，遇到了若干不确定情况，引起了我们的注意，促使我们在近几年的教学和教研中围绕这个问题进行了一些探索和尝试。
现代科学技术的飞速发展，使知识本来就具有的不确定性更加凸显[3，4]。凸显新特征的知识与传统教学模式两者构成了教学过程中的一个突出矛盾。教师在当下不确定教学环境中本能的自我保护意识或者说避险的本能[5]导致的“教师方法依赖”[6]则是妨碍过程质量的一个重要原因。比如，教师可能担心某些脱离预先安排且无法预料的事件而导致教学进程进入自己不熟悉不擅长的知识领域或方向，难以驾驭，或者出于教学管理和教学纪律上的原因，而有意无意地避免甚至阻止不确定事件的发生。可以这样说，教学过程不确定性及其应对在很大程度上影响着基础理论课环节回归工程技术的效果，当然实际上也影响着整个“卓越计划”的培养效果。
本文撷取两个教学案例进行回顾，并从不确定性及其应对出发，对实践过程进行了思考和总结。我们的教学实践显示，在当今高度发达的信息社会，每当教师通过自己的努力，使教学具备一定的前提条件、保证一定的必要条件、处理好一定的关键条件，往往可以使“回归工程技术”的教学效果出人意料出彩。
必须指出，即使在上述三种条件下，教学过程也经常不如我们所愿得到令人兴奋的效果。不同的任课教师及其面临不确定情况时的应对处置、具有不同学风和学生个体的班级，等等，对实际教学过程的发展都产生着随机性的影响。甚至，偶尔还出现过脱离教师掌控能力而尴尬收场的结果。这从另一个侧面说明不确定事件本身及其后果的不确定性。
二、教学案例的回顾
（一）利用网络资源，核算工程成本
邱关源等主编的《电路》[7]中习题1-11主要内容如下：我国葛洲坝水电站发出的电由高压直流输电线送至上海。输电线每根对地耐压为500 kV，导线容许电流为1 kA。每根导线电阻为27 Ω（全长1 088 km）。试问当首端线间电压U，为1 000 kV时，可传输多少功率到上海？传输效率是多少？
该题有较明显的工程来源，但大多数解题者，都未对该题工程背景予以足够重视，因而在解答过程未揭示工程背景知识及其与理论知识的对应关系。
我们在作业批改后，设计并实施了凸显工程技术的课堂案例教学四个步骤（图1），其中第①个环节是基础，第③个环节是亮点。同学们踊跃参与，列举了很多耐压与安全方面的生活事例，教师也举出了专业性的工程实例，半数同学通过计算解答了工程铜材用量问题——总体教学效果基本达到了预期。
真正精彩的是在原定的结束环节之后，有一组学生在课后继续从电流引起发热的现象出发，在网上查得根据容许电流计算导线截面的工程口诀，求得该题目的导线实际就是铜材！当这一过程在一周以后的课堂上发布之后，引起了同学们的热议。任课教师也灵机一动，当场组织了一次通过手机上网查铜材价格（包括现货价格和期货价格）的“传输线一次投资费用估算”和招投标模拟。
（二）实验先行，感受工程与理论区别
文献[7]习题2-3（见图2a）的题意是：已知us、R1、R2、电压表量程和灵敏度，问（1）测量所得u0是多少；（2）u0的真实值是多少；（3）测量误差是多少。不难看出，题目是从实用测量技术中提炼而来的，出题者期盼着学生通过解题对电工测量的技术和方法、测量误差的概念和理论有所感受。但是，多年的教学经历说明，即使那部分能够完成解题的学生，也大都无法真正领会此题内含的实用技术，很难对电压表内阻的存在及对测量的影响留下什么印象和痕迹，仅仅是熟练了一下电路解题而已。
我们采用实验先行的策略，特别注意将实验设计成学生全自主式的，即教师只提总要求，由学生完成从上网查资料（元器件功能、规格与价格，典型电路及工作原理，注意事项等）、网购或店购、焊接、调试和测量的全过程。我们给出的实验任务书如下：
实验任务：利用集成温度传感器AD590搭建可测量温度的简单电路。
可用仪器：0-20VDC电源一台，普通万用表一台。
数据要求：给出分别用理论公式计算和普通万用表测量所得的同一环境温度数据。
完成方式：从设计、采购到制作、测量，全过程自主完成。
组织形式：3人一组，自由组合。
结果提交：电路板（实物），温度数据及其分析和结论。
经费额度：每组10元。
备注：参考实验电路见图2b；凭正规发票报销。
有一个组学生设计的实验步骤如图3。整个温度过程的实现和温度获取方法很独特，体现了学生创造性思维和较强的实验设计和实现能力。先实验后习题的顺序使学生对理论与实际测量的差别感受非常深刻。
三、应对与思考
（一）主观条件
以上回顾的两个教学过程案例均由教师“预先设计”和“未预先设计”两个阶段构成（图4）。事实上，本文限于篇幅而没有撷取的其他一些比较生动的教学案例也包含这样两个阶段组成。在第一个案例中，学生根据工程口诀倒推输电线材料的精彩片段就发生在“预先设计”的教学阶段结束之后，也就是续接的“未预先设计”阶段。在第二个案例中，学生巧妙设计并予以实现的实验则发生在“预先设计”阶段中留给学生的自主时间和空间内。在这些案例中，出乎预料的教学效果均发生在充满不确定性的学生自主的时空中。
我们的实践似乎在验证着“学生同样不再是确定性知识的被动接受者，而是在与教师的对话与合作中，通过实践与反省活动，不断获得不确定性知识的人”。[9]
仔细分析每个类似的教学实践，无一例外都表现出当满足了三个条件，往往——不是每次——可以使教学效果出人意料出彩。由于这三个条件是教师和学生努力实现的，我们称之为主观条件。
（1）前提条件——自主学习的理念和自信：教师和学生都必须坚信并坚持践行教师参与下的学生自主学习模式；（2）必要条件——自主的时间和空间：在教学案例设计阶段和案例教学执行过程，教师必须对学生持有足够的信心和耐心，注意给学生留有自主学习的充足时间，注意引导并提示学生拓展自主学习的空间；（3）关键条件——设置、捕捉、利用不确定性：在这个由学生自主发挥的时空中，整个教学过程潜在着不确定性。在面临这种不确定性时，教师应该大胆和学生一道前行探索。
（二）客观条件
信息本身、信息获取手段以及工具的无限丰富，客观上使师生们在自主时空中通过集体努力完成创造性学习的可能性大大提高了。
应该认识到，师生们从网络获取的信息、资源和知识，实际上是大时空跨度的人群集体智慧的结果。这些结果的存在形式是分散的，但科技手段使人们收集、观察、组织、提炼这些彼此分散的信息成为了可能。比如，第一例中的工程口诀的获取就是学生们分头在网上碎片式搜索的收获；第二例的温度环境创造则是受网友支招的启发而得到的。
记得几位教师曾经在一次闲聊中回忆起大学生涯中的学习感受。一位教师笑说，大学的知识好像在课堂上几乎没怎么听懂，都是靠课后复习掌握的，众人会意地对这一说法表示赞同。稍后另一位教师说，那么设想不读大学，全靠自己看书，能不能掌握那些知识呢？众人稍作思索后一致认为理工科不行。这个谈话应该说在某个侧面触及了教师与学生的相互作用、课堂与课后的时空关系的问题。
（三）消极的方面
总共的约近十个案例中，另一个显著的事实是，这些案例不是总发生的，或者说我们的努力不总是有效的。在一个教学班效果一般，在另一个平行班很可能效果特别好。某一位教师运用有效，另一位教师照搬则可能无效。似乎各种不可预知的偶然因素都会影响效果，给人以较强烈的不可控的感受。
本文探索尝试的设计、利用并发挥“不确定情况”效益的教学模式，“可能使教师感到无能”。[10]在实践中也真实发生过教师被这种感觉所控制，感到“无助”而要求调离教学岗位的情况。这就要求教师在修正知识观和面对不确定知识时，重视自身的提高和成长。这种倒逼的要求无疑是令教师感到不同程度的压力和紧张的。
（四）认识与应对
要真正使教师乐于积极地创造、利用、发挥教学过程中不确定性的作用，根本上要不断深刻认识教学的复杂性。也就是说，除了不确定性之外，还要充分了解和认识教学的非线性、自组织性和不可逆性[11]，对探索可能带来的效果预留充分的全方位准备。
除此之外，还要帮助教师重新定位自身在教学活动中的角色，积极推动教师在新时代教学活动中的角色转换。比如，教师角色由“主演”转换为“导演”、学生角色由“观众”和“听众”转换为“演员”，教师的行为由“教导”向“指导”进而“引导”转化，学生则由教学活动的“客体”向“主体”转化。[12]实际上，在本文例举的教学实践过程中，我们甚至体验到教师的行为带有些许“放任”的味道，获得了意外的“无为而治”的效果。
一旦认识得到一定程度的更新，教师方能既从正确应对教学过程不确定事件中得到满足和乐趣，甚至对由“教育者”常常变为“受教育者”[13]而得到收益，又能在面对种种“不理想”、“不如意”、“无能”、“无助”时保持内心强大，泰然处之、不为所动。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 曾永卫，刘国荣.“卓越计划”背景下科学构建实践教学体系探析[J].中国大学教学，2011（7）：75-78.
[2] 林健.注重卓越工程教育本质创新工程人才培养模式[J].中国高等教育，2011（6）：19-21.
[3] 周艳.从确定到不确定[J].高等教育研究，2007（9）：66-70.
[4] 周守军，郑忠梅.现代大学教学改革：面向不确定性知识[J].中国高教研究，2014（26）：7-11.
[5] 杜威.确定性寻求——关于知行关系的研究，傅统先译[M].上海：上海人民出版社，2005.
[6] 张良，李宝敏.论教师方法依赖的误区及其超越[J].教师教育研究，2014（26）：7-11.
[7] 邱关源（原著），罗先觉（修订）.电路（第5版）[M].北京：高等教育出版社，2006.
[8] 李忠.知识变迁视野下的教师角色转换[J].教育理论与实践，2011（31）：29-32.
[9] 徐彦辉.论教学的“不确定性”[J].全球教育展望，2008（36）：10-12.
[10] 王俊.试论教学的复杂性及实践策略[J].课程·教材·教法，2011（31）：36-41.
[11] 戴健.课堂教学中的角色转换与能力培养[J].江苏高教，2011（3）：107-108.
[12] 蔡伟.建构以角色转换为核心的“全动型”教师培训模式[J].课程·教材·教法，2011（31）：87-92.
[责任编辑：张 雷]
[摘 要]面对在本科阶段尽早开展工程实践能力培养的任务，面对知识本身的不确定性以及其呈现的愈来愈强的不确定性趋势，从教学设计开始并贯穿教学实施过程的始终，教师注意利用突发的不确定情况，给学生保留充足的时间和空间，开展自主学习。教学实践显示，在客观条件具备的情况下，当满足一定的主观条件，包括前提条件、必要条件和关键条件时，往往可以使教学效果出人意料出彩。当然，经常性的“劳而无功”和“略感失望”情形从另一个侧面证实了不确定事件的特点，也需要予以清醒的认识和理性的对待。
[关键词]教学过程；不确定性；前提条件；主动学习；工程技术；回归；案例
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）06-0141-03
一 、教学中的不确定性存在
高等工程教育的本质是工程实践，工程实践能力和创新精神的培养应当贯穿于整个培养过程[1]，“卓越工程师教育培养计划”提出的高等工程教育主要改革方向之一也是强化培养学生的工程能力和创新能力。[2]如何在基础理论课阶段及时而有效地开展工程实践能力的熏陶和培养，为后续的专业理论课和实践环节打好基础，使本科阶段构成一个完整而连续的工程能力培养链，是众多高教工作者正在努力探索的一个方向，同时也是一个具有挑战性和意义的难题。
在电类专业基础课“电路分析”的理论教学环节中，选取习题-例题的设计和挖掘为切入口，积极探索回归工程技术的教学。在该过程中，遇到了若干不确定情况，引起了我们的注意，促使我们在近几年的教学和教研中围绕这个问题进行了一些探索和尝试。
现代科学技术的飞速发展，使知识本来就具有的不确定性更加凸显[3，4]。凸显新特征的知识与传统教学模式两者构成了教学过程中的一个突出矛盾。教师在当下不确定教学环境中本能的自我保护意识或者说避险的本能[5]导致的“教师方法依赖”[6]则是妨碍过程质量的一个重要原因。比如，教师可能担心某些脱离预先安排且无法预料的事件而导致教学进程进入自己不熟悉不擅长的知识领域或方向，难以驾驭，或者出于教学管理和教学纪律上的原因，而有意无意地避免甚至阻止不确定事件的发生。可以这样说，教学过程不确定性及其应对在很大程度上影响着基础理论课环节回归工程技术的效果，当然实际上也影响着整个“卓越计划”的培养效果。
本文撷取两个教学案例进行回顾，并从不确定性及其应对出发，对实践过程进行了思考和总结。我们的教学实践显示，在当今高度发达的信息社会，每当教师通过自己的努力，使教学具备一定的前提条件、保证一定的必要条件、处理好一定的关键条件，往往可以使“回归工程技术”的教学效果出人意料出彩。
必须指出，即使在上述三种条件下，教学过程也经常不如我们所愿得到令人兴奋的效果。不同的任课教师及其面临不确定情况时的应对处置、具有不同学风和学生个体的班级，等等，对实际教学过程的发展都产生着随机性的影响。甚至，偶尔还出现过脱离教师掌控能力而尴尬收场的结果。这从另一个侧面说明不确定事件本身及其后果的不确定性。
二、教学案例的回顾
（一）利用网络资源，核算工程成本
邱关源等主编的《电路》[7]中习题1-11主要内容如下：我国葛洲坝水电站发出的电由高压直流输电线送至上海。输电线每根对地耐压为500 kV，导线容许电流为1 kA。每根导线电阻为27 Ω（全长1 088 km）。试问当首端线间电压U，为1 000 kV时，可传输多少功率到上海？传输效率是多少？
该题有较明显的工程来源，但大多数解题者，都未对该题工程背景予以足够重视，因而在解答过程未揭示工程背景知识及其与理论知识的对应关系。
我们在作业批改后，设计并实施了凸显工程技术的课堂案例教学四个步骤（图1），其中第①个环节是基础，第③个环节是亮点。同学们踊跃参与，列举了很多耐压与安全方面的生活事例，教师也举出了专业性的工程实例，半数同学通过计算解答了工程铜材用量问题——总体教学效果基本达到了预期。
真正精彩的是在原定的结束环节之后，有一组学生在课后继续从电流引起发热的现象出发，在网上查得根据容许电流计算导线截面的工程口诀，求得该题目的导线实际就是铜材！当这一过程在一周以后的课堂上发布之后，引起了同学们的热议。任课教师也灵机一动，当场组织了一次通过手机上网查铜材价格（包括现货价格和期货价格）的“传输线一次投资费用估算”和招投标模拟。
（二）实验先行，感受工程与理论区别
文献[7]习题2-3（见图2a）的题意是：已知us、R1、R2、电压表量程和灵敏度，问（1）测量所得u0是多少；（2）u0的真实值是多少；（3）测量误差是多少。不难看出，题目是从实用测量技术中提炼而来的，出题者期盼着学生通过解题对电工测量的技术和方法、测量误差的概念和理论有所感受。但是，多年的教学经历说明，即使那部分能够完成解题的学生，也大都无法真正领会此题内含的实用技术，很难对电压表内阻的存在及对测量的影响留下什么印象和痕迹，仅仅是熟练了一下电路解题而已。
我们采用实验先行的策略，特别注意将实验设计成学生全自主式的，即教师只提总要求，由学生完成从上网查资料（元器件功能、规格与价格，典型电路及工作原理，注意事项等）、网购或店购、焊接、调试和测量的全过程。我们给出的实验任务书如下：
实验任务：利用集成温度传感器AD590搭建可测量温度的简单电路。
可用仪器：0-20VDC电源一台，普通万用表一台。
数据要求：给出分别用理论公式计算和普通万用表测量所得的同一环境温度数据。
完成方式：从设计、采购到制作、测量，全过程自主完成。
组织形式：3人一组，自由组合。
结果提交：电路板（实物），温度数据及其分析和结论。
经费额度：每组10元。
备注：参考实验电路见图2b；凭正规发票报销。
有一个组学生设计的实验步骤如图3。整个温度过程的实现和温度获取方法很独特，体现了学生创造性思维和较强的实验设计和实现能力。先实验后习题的顺序使学生对理论与实际测量的差别感受非常深刻。
三、应对与思考
（一）主观条件
以上回顾的两个教学过程案例均由教师“预先设计”和“未预先设计”两个阶段构成（图4）。事实上，本文限于篇幅而没有撷取的其他一些比较生动的教学案例也包含这样两个阶段组成。在第一个案例中，学生根据工程口诀倒推输电线材料的精彩片段就发生在“预先设计”的教学阶段结束之后，也就是续接的“未预先设计”阶段。在第二个案例中，学生巧妙设计并予以实现的实验则发生在“预先设计”阶段中留给学生的自主时间和空间内。在这些案例中，出乎预料的教学效果均发生在充满不确定性的学生自主的时空中。
我们的实践似乎在验证着“学生同样不再是确定性知识的被动接受者，而是在与教师的对话与合作中，通过实践与反省活动，不断获得不确定性知识的人”。[9]
仔细分析每个类似的教学实践，无一例外都表现出当满足了三个条件，往往——不是每次——可以使教学效果出人意料出彩。由于这三个条件是教师和学生努力实现的，我们称之为主观条件。
（1）前提条件——自主学习的理念和自信：教师和学生都必须坚信并坚持践行教师参与下的学生自主学习模式；（2）必要条件——自主的时间和空间：在教学案例设计阶段和案例教学执行过程，教师必须对学生持有足够的信心和耐心，注意给学生留有自主学习的充足时间，注意引导并提示学生拓展自主学习的空间；（3）关键条件——设置、捕捉、利用不确定性：在这个由学生自主发挥的时空中，整个教学过程潜在着不确定性。在面临这种不确定性时，教师应该大胆和学生一道前行探索。
（二）客观条件
信息本身、信息获取手段以及工具的无限丰富，客观上使师生们在自主时空中通过集体努力完成创造性学习的可能性大大提高了。
应该认识到，师生们从网络获取的信息、资源和知识，实际上是大时空跨度的人群集体智慧的结果。这些结果的存在形式是分散的，但科技手段使人们收集、观察、组织、提炼这些彼此分散的信息成为了可能。比如，第一例中的工程口诀的获取就是学生们分头在网上碎片式搜索的收获；第二例的温度环境创造则是受网友支招的启发而得到的。
记得几位教师曾经在一次闲聊中回忆起大学生涯中的学习感受。一位教师笑说，大学的知识好像在课堂上几乎没怎么听懂，都是靠课后复习掌握的，众人会意地对这一说法表示赞同。稍后另一位教师说，那么设想不读大学，全靠自己看书，能不能掌握那些知识呢？众人稍作思索后一致认为理工科不行。这个谈话应该说在某个侧面触及了教师与学生的相互作用、课堂与课后的时空关系的问题。
（三）消极的方面
总共的约近十个案例中，另一个显著的事实是，这些案例不是总发生的，或者说我们的努力不总是有效的。在一个教学班效果一般，在另一个平行班很可能效果特别好。某一位教师运用有效，另一位教师照搬则可能无效。似乎各种不可预知的偶然因素都会影响效果，给人以较强烈的不可控的感受。
本文探索尝试的设计、利用并发挥“不确定情况”效益的教学模式，“可能使教师感到无能”。[10]在实践中也真实发生过教师被这种感觉所控制，感到“无助”而要求调离教学岗位的情况。这就要求教师在修正知识观和面对不确定知识时，重视自身的提高和成长。这种倒逼的要求无疑是令教师感到不同程度的压力和紧张的。
（四）认识与应对
要真正使教师乐于积极地创造、利用、发挥教学过程中不确定性的作用，根本上要不断深刻认识教学的复杂性。也就是说，除了不确定性之外，还要充分了解和认识教学的非线性、自组织性和不可逆性[11]，对探索可能带来的效果预留充分的全方位准备。
除此之外，还要帮助教师重新定位自身在教学活动中的角色，积极推动教师在新时代教学活动中的角色转换。比如，教师角色由“主演”转换为“导演”、学生角色由“观众”和“听众”转换为“演员”，教师的行为由“教导”向“指导”进而“引导”转化，学生则由教学活动的“客体”向“主体”转化。[12]实际上，在本文例举的教学实践过程中，我们甚至体验到教师的行为带有些许“放任”的味道，获得了意外的“无为而治”的效果。
一旦认识得到一定程度的更新，教师方能既从正确应对教学过程不确定事件中得到满足和乐趣，甚至对由“教育者”常常变为“受教育者”[13]而得到收益，又能在面对种种“不理想”、“不如意”、“无能”、“无助”时保持内心强大，泰然处之、不为所动。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 曾永卫，刘国荣.“卓越计划”背景下科学构建实践教学体系探析[J].中国大学教学，2011（7）：75-78.
[2] 林健.注重卓越工程教育本质创新工程人才培养模式[J].中国高等教育，2011（6）：19-21.
[3] 周艳.从确定到不确定[J].高等教育研究，2007（9）：66-70.
[4] 周守军，郑忠梅.现代大学教学改革：面向不确定性知识[J].中国高教研究，2014（26）：7-11.
[5] 杜威.确定性寻求——关于知行关系的研究，傅统先译[M].上海：上海人民出版社，2005.
[6] 张良，李宝敏.论教师方法依赖的误区及其超越[J].教师教育研究，2014（26）：7-11.
[7] 邱关源（原著），罗先觉（修订）.电路（第5版）[M].北京：高等教育出版社，2006.
[8] 李忠.知识变迁视野下的教师角色转换[J].教育理论与实践，2011（31）：29-32.
[9] 徐彦辉.论教学的“不确定性”[J].全球教育展望，2008（36）：10-12.
[10] 王俊.试论教学的复杂性及实践策略[J].课程·教材·教法，2011（31）：36-41.
[11] 戴健.课堂教学中的角色转换与能力培养[J].江苏高教，2011（3）：107-108.
[12] 蔡伟.建构以角色转换为核心的“全动型”教师培训模式[J].课程·教材·教法，2011（31）：87-92.
[责任编辑：张 雷]
