提前体验——工程教育中的法则

【摘要与导读】从学校教育“应该做而且只做两件事：打开人的经验世界，发展抽象能力”出发，对目前的教学设计做出反思，提出应该重视让学生获得“提前体验”，以改善学习效果。文章讲的是教师如何做好课程的设计，对学生读者而言，应该思考的问题是：即使没有遇到用心地为你设计教学的教师（比如那种念课本的），如何依靠自己的努力，有意识地走上提前体验的道路。在我的实践中，有一批我拉也拉不动的同学，也有给一点提示，就超前到让人不可思议的家伙。人和人不一样。你如何看待学习，学习就是什么样，你如何看待大学，大学就是什么样。我相信，本文最大的受益者，是自觉地实施提前体验的同学。这件事，每个人，都能做。

（一）

　　近日阅读黄武雄先生的两本著作《童年与解放》与《学校在窗外》。《童年与解放》关注人的自然能力，对儿童原始的创造能力做出了深刻的剖析，让人不由得对儿童与生俱来的学习能力产生敬意，即使步入成年，追寻自己原本曾经拥有，但无意中双失去的特质，想来都是一件令人振奋的事。《学校在窗外》着重人的文明能力，生活在文明世界中，依托教育体系，让每一个人都能按人之特质去发展，是学校教育的永远追求。
　　《学校在窗外》还没有读完，但读的中间不由得常常联系起自己的实际工作，每每陷入沉思而无法将阅读继续下去。我认可学校的教育应该做而且只做两件事：打开人的经验世界，发展抽象能力（P50）。当借助套装知识实施教育成为文明社会的必然选择（P58），我所关注工程教育中的实践环节的模式，以及对正在实施的教学活动的概括跃然在脑中出现，那就是——提前体验。

（二）　　伊里奇的非学校化忽略了抽象能力的培养（P58）。我们当前的教育，包括大、中、小学，正在承受着批评，并且这些批评并不全是冤屈。批评是因为抽象过度，这就是一贯的实践不足，与实际无法很好的结合起来。如果目前的体系能够发展出抽象能力的话，也只能是空中楼阁。好的教育系统“能一方面打开人的经验世界，另一方面又能发展人的抽象能力”（P59），这二者缺一不可。
　　目前，我们工程的教学体系和模式一般是这样进行。从教学环节上，由讲课、作业、实验、课程设计、实习实训、毕业设计构成；从教学模式上，重视先讲后练，或者可以称为先学后习，讲究用理论指导实践，是先抽象后经验的一个过程。这在社会文明传承角度似乎有道理，先吸收先人成果的再追求在此基础上的发展，但是这不符合人的认知过程中，抽象知识和个体经验之间的血肉联系，对学习者而言，任何的抽象都会因其之前的体验不同，产生不同的印象。最让人恐惧的，青少年的好奇心、创造性由些被扼杀。所以，总结饱受批评的各种现象，集中的表现无非有二：（1）理论学习效果差；（2）实践能力没法提。
　　针对这样的弊端，前人已经有所动作。就我所关注的，有茅以升先生提出并实践的“习而学”，还有在工业化、标准化思维指导下的CDIO。源于本土的“习而学”需要有更大的动作（目前，我有一项学校资助的，关于习而学研究与实践的教研项目）；CDIO建立在一套严格的文档和规程上，且已经得到官方的认可，但据我所知，在一些试点学校，由于教师的不理解（或不愿理解，或不能理解），甚至负责人只图赶时髦报成果，走形式的情况也是有的。立起来一个改革项目，轰轰烈烈地干一场固然痛快，但在我的实践中，对教育的改革，需要的是逐步深入，需要的是依托一线教师个体去实施，需要的是走一走看一看调一调，务必讲究实效。效果评价不在乎考试分数高低，而在于学生的学习观念、学习能力、个人境界的提高。不得不承认教育中传统的威力，对教师，对学生，都需要有一个过程。

（三）　　所以，当前的理论教学和实践环节都有毛病（治了这个病再患那个病是必然的，所以改变就是过程，过程就是改变）。看到了这些毛病，不必一味批评，只要看到其局限，然后平心静气地革除即可。在宏观的办学机制改变异常缓慢的前提下，我们这些一线教师，需要在理论教学中，设计好学生的同步实践，后所谓同步不只是要做好目前以“后置体验”为目的的实践环节，更应该注重本文提及的——提前体验。
　　目前只注重后置体验的教学是：理论学习-->实践；理论学习-->实践；……
　　给提前体验充分重视的教学是：提前体验-->理论学习-->实践深化；提前体验-->理论学习-->实践深化；……
　　理论学习是我们以套装知识实施教育的核心，但无疑，提前体验使其真正成为核心。由于有了提前体验中的感受（尽管可能很模糊），理论学习中却能够让其思维发散开来，一定程度上破解目前很多老师在理论教学中“深不得”的苦恼。再者，如果能在持续性上下些功夫， 中间的分号“；”更容易变为箭头“-->”，将前一段的实践深化，发展为后一段的提前体验，教学效果将更优。
　　以我看来，依然起着重要作用的原有教学设计不必大动，只是在理论教学中，注重设计好提前体验环节的方案，为学生创建建立直接经验的情境，服务于学生获得抽象知识与提高抽象能力的需要。经验世界需要借助抽象打开，提前体验就是在创建直接经验的。否则，“打开经验世界”一定是个伪命题：经验世界尚无法建立，谈何打开？
　　提前体验分作为两个层次。
　　第一个层次体现在一门课程内（课程可以视为是套装知识体系中的基本单元）。不少老师讲课的一个好风格是先讲出一个问题，再引出理论。提前体验可以更前、更深一步：提前让学生试水做一下，这样印象更深一些（我们该结束上课、讲课不分的时代了）。提前做的形式可以是：提出新问题，学生可能会用老方法解决，等到学习新方法，将更加明确新方法的价值和意义；提前将理论所涉及的内容编排成应用题交给学生，后续上课时，学生可以达到熟悉背景的程度；提前将实际的模型或案例交给学生观察（如一些涉及结构、传动等有形的知识，以及工程组织等形成文字的材料）；我的实践中，常把后面要讲的例题，作为前面的习题（或实验题目，可以适当修改，使其符合学生在前面知识基础上就可以完成），很多学生会发现旧方法中的局限，在后续课堂上用到这个例题时，理解更加深刻，额外的回报是，背景、知识过渡可以快速pass，直接进入问题和理论结合的核心部分。
　　第二个层次体现在课程之间，前续课程中将后继课程中要解决的问题提出来。这些问题可以在前续课程中尝试一些简单的解决办法，如果条件不具备，至少通过提前体验，让学生清楚问题本身。这种提前体验尤其对于专业基础课而言显得更加重要，提前体验使前后课程之间，通过学生自己获得的经验，建立起有机的联系。
　　对计算机相关学科而言，无论硬件领域，还是软件领域，比其他的工程学科都更为抽象：软件是无形的，硬件尽管有形，但太小了。但提前的体验也有方可使，有了程序设计的基础，很多课程中涉及的问题是可以提前通过做而进行体验的。例如，理解操作系统中的调度，提前做一个交通灯的模拟程序；学习编译系统，先做简单的文本分析；学习单片机，先做一个纯软件的跑马灯模拟……即使对于最基础的程序设计，也总是可以找出一个体验-学习的序列进行安排。学生在不知所以然的情况下，“照猫画虎”地解决了一个问题，随后的课堂讲解和引导带领学生发现在数据表示以及算法方面的局限，再用更好的方法解决。只要经过几周的适应，学生将收获学习的兴趣，以及不断以这种方式往前走一走的意识，直至养成一直走在课程前面的习惯。
　　至于我个人，作为想在培养专业学生学习兴趣与帮助菜鸟起步方面做些事情的教师，在提前体验环节上可以投入更多，这对于改善大学生学习，让大学生成为学习的主人方面意义重大。小目标，就在C++课程中兴风作浪，将学生四平八稳的那种学习搅动起来；大目标，发动可以利用的力量，建一个支撑提前体验的网络平台。
　　不必大的动作，但改变由此发生。

PS（2016.5.1）：记录一些“提前体验”的理论根据
学习对象的难易程度不仅表现在学习内容的深浅，而且表现在学习材料的抽象程度和结构化程度等方面，这些都与学习效率有密切关系。

美国著名教育心理学家奥苏伯尔提出了“先行组织者”的教学策略。
所谓“先行组织者”，是指在学生学习新内容之前，先给学生提供一种引导性材料，它要比要学的新内容更加抽象、概括和综合，并且能清晰地反映学习者认知结构中原有的基础与新内容、新学习任务之间的联系，这样的“先行组织者”可以使学习者一开始就对所学内容有一个整体、概括性的了解和把握。