大赛优秀案例分享丨李媛团队：“看-够-创”三步教学法设计 ——以《计算方法及工程应用》为例

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西浦全国大学教学创新大赛（简称“西浦大赛”，XJTLU National University Teaching Innovation Award）由西交利物浦大学主办，领导与教育前沿院（简称“西浦ILEAD”）承办，澳门同济慈善会北京办事处支持，旨在发现并奖励一批将“以学生为中心”作为教学理念的高等院校的老师，传播“以学生为中心”教学的创新举措。大赛通过帮助教师梳理个人教学创新思考、提供多重展示的机会，为教育创新者构建分享、交流、学习、成长、共创未来的平台，进而推动中国高等教育改革。2022年，中国高等教育学会将西浦全国大学教学创新大赛纳入全国普通高校教师教学发展指数的教学竞赛版块。

第九届西浦全国大学教学创新大赛报名倒计时3天，提交材料倒计时10天。欢迎热爱教学、希望加入教育创新者社群的高校任课教师们自主报名参赛和及时提交材料。

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为了更好地支持和服务所有热爱教学创新的老师，西浦全国大学教学创新大赛组委会将逐一分享第八届西浦全国大学教学创新大赛获奖选手的教学创新案例，为教育创新者们带来更多交流、学习和成长的机会。

本期分享的是第八届西浦全国大学教学创新大赛年度教学创新一等奖获得者、来自武汉华夏理工学院李媛老师团队的《“看-够-创”三步教学法设计 ——以<计算方法及工程应用>为例》。

教学创新特色

课程团队提出了“看得见、够得着、创得出”的高阶目标和创新路径，通过“汽车+”资源库建设和迁移教学，将被动学习转化为多途径主动学习跨学科知识；通过阶梯式 PBL 和分角色流程化实战，将编程训练转变为工程能力培养；通过项目设置缺陷以及课内外教学资源和形式互补，将创新意识培养融入课堂内外；通过多元考核方式落实“看够创”全过程，由评阅试题转变为评价工程问题达成度视角。

教学创新实践精彩展示

请识别以下二维码，观看李媛老师在第九届西浦全国大学教学创新大赛线上分享环节的精彩展示。

教学创新案例分享

课程简介

课程名称：《计算方法及工程应用》

学生人数：25-30人

课程性质：必修课

课程目标

知识目标

学生接触汽车行业转型期热点和前沿工程问题(设计与试验、决策与规划、自动控制、性能分析等)，掌握主动学习知识的多种途径，能运用知识迁移方法快速定位解决相应问题典型环节的计算方法和编程知识。

能力目标

学生能快速找到团队定位，运用计算方法和编程思维进行数学建模、程序设计、结果分析、模型改进，流程化解决真实工程问题的典型环节。

素质目标

培养学生振兴民族工业的责任感，树立严谨的工作态度，培养脚踏实地的信念，激发自主创新的意识。

教学创新要解决的问题

汽车行业快速转型，迫切需要先进的计算方法加以支撑。2018 年起，我校车辆工程专业在本科三年级开设了《计算方法及工程应用》，上承数学和编程类通识课，下启汽车类专业课。

课程开设初期，重点讲授程序语言。学生掌握了软件基本操作，但不能熟练利用计算方法和编程思维解决工程问题，主要原因有以下三点：

看不见：课程知识体系不能反映汽车领域工程问题

传统课程知识体系以计算方法和程序语言为主，未涉及汽车领域工程问题。应用型本科学生认为课程与专业联系不紧密，学习积极性不高。在有限 32 学时中选取哪些工程问题才能激发兴趣是“看什么”的问题；怎样引导学生吸收工程问题所涉及的知识是“怎么看”的问题。

够不着：专业能力训练不能解决复杂工程问题

学生数学和编程基础较为薄弱，面对复杂问题常有畏难心理，这是“不敢够”的问题。同时，学生在先修课程中未接触过工程问题，不知道用什么方法和步骤、怎样与同行沟通以达到解决工程问题的目的，这是“怎么够”的问题。

创不出：传统课堂不能培养全体学生创新意识

传统课堂注重理论推导、模型搭建一次成功，忽略了试错、改进和优化过程，降低了发现新问题进而实现创新的几率。如何设计“试错环节”引导学生创新是“创什么”的问题。第二课堂是创新的孵化地，如何将与本课程有效结合，培养全体学生创新意识是“怎么创”的问题。

教学创新的方法和实践

教学团队开展高阶目标设定、知识体系重构、教学内容更新、考核方式创新等系列改革，达成“看得见、够得着、创得出”的目标。

课程架构创新：基于“新工科”的三步教学创新设计

重构知识体系，让学生看见旧知、新知和途径。面向汽车行业转型，构建“汽车+多学科”的知识体系。梳理汽车典型工程问题及相关技术，在学习通平台搭建在线资源库。课前和课后学生主动在线学习及评测；课中教师讲授汽车领域成熟技术，利用智慧教室现场演示前沿技术。

面向未来多变的知识环境，教师讲授获取新技术的多元途径，供学生主动挖掘新知解决新问题。由被动学习变为主动学习，看成熟知识、新知识、获取知识的途径，解决了“看什么”的问题。

知识构建创新：建立“汽车+多学科”资源，启发迁移式思考

重构知识体系，让学生看见汽车热点和前沿工程问题。通过高路径迁移教学法，课前引导学生制作拨弦振动原理等科普小视频，讲解生活现象背后的计算方法并延伸工程知识；课程导入科普内容反哺教学。通过远迁移教学法，课内在线讨论环节启发学生将数学、汽车构造等已知知识迁移至自动驾驶等新技术领域。学生通过高路径迁移教学法联系跨学科技术，远迁移教学法关联新旧知识，为应用知识解决转型期汽车工程问题奠定基础，解决“怎么看”的问题。

PBL教学创新：搭建阶梯项目，基于职业角色进行流程化项目实战

宏观阶梯式 PBL 教学，建立责任意识和工程能力 

课程宏观层面，选取汽车热点和前沿问题中典型环节，构建“基础-中阶-高阶”案例。阶梯式 PBL 教学使学生敢于完成由简入难的项目任务，树立责任意识和自信心，解决“不敢够”的问题。

微观流程化分角色实战，团队系统化解决问题

案例微观层面，针对工程问题建立八步规范化流程。依据职业调研问卷结果，设置个性化任务。学生依据自身优势选择项目管理、研发或测试等角色进行项目实战，逐级完成三阶项目，建立工程实践能力。分角色、流程化的实战使学生快速找到团队定位，利用自身优势按流程完成项目案例，解决“怎么够”的问题。

两类课堂互动模式创新：构建缺陷式项目，两类课堂双向互补

课内案例巧设缺陷，延伸改进优化方法

项目案例中设置不完备条件或非最优结果等缺陷，课上点评环节和课后在线平台反馈中，启发学生观察、分析、改进、优化提升性能，培养创新意识，解决“创什么”的问题。

课内资源拓展课外，科创成果反哺教学

学生主动利用本课程在线资源，在第二课堂中应用计算方法和编程思维解决真实工程问题。教师主动挖掘第二课堂中典型环节更新课程案例库反哺教学。第一课堂在线资源和第二课堂实战成果双向互补，解决“怎么创”的问题 。

考核方式的转变

细化考核模块，落实“看-够-创”的全过程。过程考核可视化，考查“看”与“够”。采用学习通线上评价和线下点评的混合形式及时反馈评价意见。终结考核多样化，考查“够”与“创”。采用大作业和论文的形式，教师由批阅试题视角转变为评价工程问题达成度视角。

持续改进 

知识更新：随技术升级定期更新资源库，依学生反馈拓展在线资源。

案例更新：持续整理科创成果（如自动变速器虚拟拆装项目的零部件运动学计算方法和智能车竞赛的规划与控制算法等）融入案例库，反哺课堂教学。

教学能力提升：教师定期参加行业教学会议开拓眼界，并提升教学水平。

学生的学习活动

总学时数 32 学时。

课前：学习通在线学习 10%。

课中：计算方法推导及工程案例分析授课 20%，个人基础项目案例实践 20%，小组中阶、高阶项目案例实践 30%。 

课后：学习通拓展阅读 10%，学习效果反馈 10%。

课程的考核方式

过程考核占比 50%，包含课前在线学习、课堂表现、课中和课后测练、 课堂小组项目(PBL)和出勤等。

终结性考核占比 50%，包含计算和程序的准确性、课程论文选题创新性、解决工程问题的八步流程完整性、逻辑表达清晰度、论文格式规范性。

教学创新的效果

过程考核能清晰看到学生阶梯式成长，从最初完成基础案例到最后敢于向真实工程问题发起挑战。课程论文选题范围逐年丰富(图12)，无人驾驶路径规划、汽车制造机器人运动计算等前沿问题和科创内容逐年增多。具有汽车行业转型期所需的计算、编程和工程基础知识目标达成。

课程从学习通课程评价和调研问卷获取学生反馈。学生从最初认为工程问题遥不可及，到在小组合作中各司其职顺利完成所有项目案例，到最终选择不同领域工程问题完成大作业和课程论文，已能利用所学完成汽车领域工程问题典型环节。学生运用计算方法、现代编程工具解决工程问题典型环节的能力目标达成。

课程吸引大量学生参与科创团队，主动探索计算方法在汽车领域的工程应用，其中自动变速器虚拟拆装系统应用于其他课程。近 4 年依托本课程获得智能车竞赛、CIAC 竞赛、全国 3D 大赛等赛事国家级和省级奖项 17 项，获批湖北省大学生创新创业训练项目 4 项。120 余名学生先后进入产学研工作室完成企业实体项目 10 余项，部分设计产品进入国际市场，被多家媒体广泛报道。学生社会责任感、工程意识和创新意识的素质目标达成。

教学创新实践的普适性

“看”为数学类课程提供了知识讲授新方法，即由基础延伸专业知识，由接受知识变为知识迁移，由被动学习到多途径主动学习。“看”明确通识课在整个专业知识体系中的位置，激发学生兴趣，使其更有目的学习。

“够”为理工科专业课提供了 PBL 教学新途径，即由简单的小组讨论到基于目标的小组项目达成，由无差别任务到基于职业规划的自主选择任务，由无规划执行到流程化执行项目，由单一章节阶梯式 PBL 转变为一体化设计的阶梯式 PBL。“够”让 PBL 教学模式更系统化，让学生知道自身优势并勇于解决复杂工程问题。

 “创”为第一、二课堂提供了互动新模式，即由少数人参与的第二课堂转变为全体学生能接触的第一课堂内创新，由两课堂脱节到两课堂知识和案例相互补充。“创”让两课堂结合更加紧密，让更多学生从第一课堂走出来参与科创活动，利用两课堂知识和案例产出更多成果。

“看-够-创”为不同学科课程提供了教学创新的新框架，即基于该框架能快速制定知识、能力和素质目标，创新教学内容，设计课程考核，大大简化了教学改革的时间。

教学创新背后的故事

Q：您做教学创新的初衷是什么？

李媛：我从事车辆工程专业教学工作十余年，先后从事《汽车CAD/CAE》《智能汽车决策与控制》的教学，持续开展汽车相关课程的教学研究，主持省级和校级教研项目 7 项。之所以有持续的动力开展教学创新，是因为有“三变”:

第一，汽车行业人才需求的变化。通过对用人单位和校友调研问卷的分析，发现目前正处于汽车产业快速转型时期，行业对应用型本科毕业生提出具备跨学科知识、工程应用能力和创新素质等新要求。

第二，学生学习需求的变化。随着“智能+”教育的发展，学生获取知识的渠道多元化，传统的教学内容和方式不能完全适应学生的需求。

第三，教师教学目标的变化。教师的教学目标也在不断发生变化，从站稳讲台到站好讲台，从教好一门课到让学生从中获得最大收益。在持续的教学改革和创新中，教师也能快速发展，从而获得成就感。

由于上述变化，我校组建了智能车队和方程式赛车车队开展创新活动，建立汽车产学研工作室解决真实项目问题，整合竞赛和产学研成果融入课程案例库辐射全体学生。宏观上引导本专业建立点-线-面培养模式，从知识学习转为知识应用，有效提升学生综合能力。

本课程《计算方法与工程应用》正是以上教学创新的缩影。通过对本课程的教学创新，使学生能在未来以发展的眼光看待行业转型，应用多途径知识学习和主动学习能力解决工作和生活中的各项问题。教学改革过程也是教师成长的过程，专业技术和教学方法都能得以飞速提升。

Q：教学创新过程中您遇到的最大挑战是什么，您是如何解决的？

李媛：挑战一是，学生看不到汽车行业转型期的工程问题。课程初期，在计算方法和编程知识的教学过程中适当加入了专业问题，但终结性考核中发现论文选题同质化严重，说明学生并未看到转型期多样的工程问题。

团队课后反思认为让学生看到多样的工程问题，首先教师自己需要掌握汽车不同领域工程问题的解决方法。因此，教师团队成员在日常教学之余，积极参与自动驾驶决策与控制、新能源汽车控制、虚拟现实等新技术培训以丰富个人的知识体系和实际动手能力；参与产学研项目研究，挖掘有用案例引入课程教学。目前课程案例涉及面更为广泛，近3届终结性考核中学生论文选题日趋丰富，且完成质量逐年增高。

挑战二是，怎样的 PBL 适合全体学生。如今 PBL 已是教学创新的潮流，然而实际教改过程中发现小组 PBL 过程中仍有部分学生参与度不高。通过课后调研和教学反思了解到，这部分学生未来并不会从事计算推导和程序设计等相关工作，难以对相关任务提起兴趣。

于是，教学团队课前发放职业倾向调研问卷以了解其职业优势，课程中有意识引导学生利用自身优势选择任务完成。教学改革后，学生明确了自己在整个项目中不可或缺的位置，参与度大大提高。

Q：请简述您对教学创新本身的理解。

李媛：时代在发展，教学新技术不断涌现，教学创新并不是盲目的使用新技术进行教学改革，教学的最终目标应是培养国家需要、适应时代发展的人才。课程教学创新的目标应是学生在未来学习、生活和工作中仍能利用课程中所获的知识、能力和素质进行自主学习并高效产出，成为满足国家和自身需要的人才。  

正如我对汽车行业技术创新的理解一样，教学创新是针对教学问题进行优化的过程。而教学过程是动态发展的过程，唯有以发展的眼光观察学生成长，借助智慧教学工具进行统计分析、教学、反馈和优化，最终才能实现课程教学创新的目标。

第九届西浦大赛线上分享预告

线上分享·第10期

分享时间：11月15日 19:30-21:00

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广东石油化工学院教学创新改革与实践

分享嘉宾：广东石油化工学院副校长、第八届西浦全国大学教学创新大赛特等奖《〈石油化工工艺学〉目标问题导向式教学设计创新与实践》团队核心成员、化学工程与工艺国家一流专业负责人、《石油炼制工程》国家一流课程负责人、广东省烯基新材料和精细化学品创新中心负责人周如金教授

在线参与：请搜索关注“西浦ILEAD”微信视频号快捷观看直播，或识别以下二维码预约本期分享。

报名第九届西浦全国大学教学创新大赛

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报名通道及方式

选手报名：2023.05.21 - 2023.11.17

调研员报名：2023.05.21 - 2024.04.05

请参赛选手及调研员扫描下方二维码注册并提交信息：

选手报名

调研员报名

上传参赛材料通道及方式

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参赛选手提交材料截止日期为2023年11月24日14:00，完成材料提交才算参赛成功。请您尽快提交材料，避免最后一天因系统繁忙影响材料顺利提交。

联系大赛组委会

邮箱：Innovation@xjtlu.edu.cn
电话：王老师 0512-88161893
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