工科本科生問題解決能力及其影響因素研究

1、    工科本科生問題解決能力及其影響因素研究    在專業(yè)差異方面，不同專業(yè)工科生問題解決能力存在顯著差異（p0.01）。方差分析及事后檢驗的結果顯示，在所有調查專業(yè)中，僅食品類工科生與電氣類存在顯著差異，食品類工科生的問題解決能力顯著低于電氣類（p0.05），其他各工科專業(yè)本科生問題解決能力僅存在數值上的微弱差異。結合國內食品類專業(yè)與電氣類本科教學研究現狀，可以推測食品類專業(yè)教學改革可能滯后于電氣類專業(yè)。（二）工科生問題解決能力影響因素分析為便于計算，本研究對教學方法數據進行了清理，剔除所有教學方法中存在“未出現”的樣本，得到包含所有教學方法的有效數

2、據2213份。依據前述層次回歸模型對工科生問題解決能力影響因素進行層次回歸分析，得到如表4所示的層次回歸分析結果。從結果來看，模型的整體解釋力為0.367，六個預測變量的影響均達到了顯著水平（p0.01）。隨著納入變量的增多，模型的解釋力也穩(wěn)步提高。表4工科生問題解決能力影響因素層次回歸分析（n=2 213）階層預測變量模型1模型2模型3模型4模型5模型6背景因素女（參照男）-0.037-0.0020.0050.004-0.011-0.018一流大學高校（參照普通高校）0.0500.060*0.050*0.049*0.0410.020一流學科高校（參照普通高校）-0.0150.003-0.00

3、1-0.001-0.004-0.002深層動機求知欲望 0.101*0.057*0.0460.0430.027學習興趣 0.0510.0030.0000.000-0.014解決困難 0.346*0.265*0.256*0.245*0.186*深層策略學習遷移  0.054*0.0410.026-0.004問題學習  0.146*0.146*0.131*0.095*理解學習  0.091*0.082*0.074*0.047*主動學習主動參與   0.058*0.052*0.03

4、5主動提問   -0.054*-0.033-0.048主動響應   0.075*0.074*0.046*教學方法講授    0.103*0.056*討論    -0.006-0.018小組項目    -0.022-0.019課堂匯報    0.009-0.017實地調研    -0.0020.004實驗操作  

5、0; 0.071*0.020教學滿意度師生互動     0.102*學習支持     0.196*校園文化     0.163*f4.340*94.183*78.187*60.78*60.78*62.182*r20.0050.2020.2390.2450.2570.367r20.0060.1980.0380.0070.0140.110注：*p0.05，*p0.01，*p0.001。雖然不同性別、不同學校層次的工科生問題解決能力存在顯著差

6、異，但回歸分析結果說明性別與學校層次對工科生問題解決能力的影響并不顯著，證偽了假設1.1與假設1.2。逐次加入深層學習與學習方法后，學校層次對工科生問題解決能力的影響呈現出顯著特征（p0.05），加入教學方法后學校層次變量對工科生問題解決能力的影響不再顯著，說明教學方法能夠解釋學校層次產生的變異，意即不同高校工科生問題解決能力不同的本質原因是不同層次高校工科教師的教學方法存在差異。在模型2中，納入深層學習動機變量后，模型對問題解決能力的解釋力大大增加（r2=0.198），解釋變異達到20.2%，學習動機變量對工科生問題解決能力影響最大。盡管如此，學習興趣子變量對問題解決能力影響并不顯著。求知欲

7、望動機與解決困難動機對問題解決能力影響顯著（p0.05），工科生求知欲望動機與解決困難動機越大，其問題解決能力越強。從回歸系數來看，解決困難動機對問題解決能力的影響要高于求知欲望動機，部分證實了假設2.1。模型3納入深層學習策略后，深層學習策略各子變量對工科生問題解決能力影響顯著（p0.001），問題學習策略對工科生問題解決能力影響最大，學習遷移對工科生問題解決能力影響次之，理解學習對工科生問題解決能力影響相對較弱；加入主動學習變量后，學習遷移對問題解決能力的影響不再顯著，說明主動學習能夠解釋學習遷移產生的變異，部分證實了假設2.2。結合模型2與模型3不難發(fā)現，深層學習動機對工科生問題解決能力

8、的影響大于深層學習策略，這一結果與王靖和崔鑫的研究結論不同，究其原因可能是深層學習動機主導了工科生深層學習策略的使用26。模型4顯示，主動學習各子變量對工科生問題解決能力影響均達到了顯著（p0.05）。工科生主動參與和主動響應頻率越高，其問題解決能力越強；主動提問對工科生問題解決能力有微弱的負向影響（回歸系數為-0.054），部分證實了假設3。工科生主動提問頻率越高，問題解決能力越差，可能的解釋是現階段工科生提問能力不足，導致其提問質量低下，不能有效提高問題解決能力。加入教學方法變量后，主動提問對工科生問題解決能力的影響趨于消失，從側面揭示了當前我國工科教學可能存在著未能積極引導學生提出高質量

9、問題的弊端。綜合模型5與模型6可以看出，教學滿意度對工科生問題解決能力的影響（r2=0.110）要大于教學方法的影響（r2=0.014）。六種常見教學方法中僅講授與實驗操作能夠顯著影響工科生問題解決能力，部分證實了假設4.1；教學滿意度各子變量都能顯著影響工科生問題解決能力，證實了假設4.2。加入教學滿意度后，講授對工科生問題解決能力的影響減弱，實驗操作對工科生問題解決能力的影響消失，證明工科生對實驗操作教學的滿意度不高，可能的原因是工科生在實驗操作教學中缺乏有效指導。結合回歸系數可知，教學滿意度對工科生問題解決能力的影響僅次于深層學習動機。四、結論與建議（一）結論1.工科生問題解決能力整體得

10、分情況較好，多數工科專業(yè)本科生問題解決能力差異不大。75.2%的工科生認為自身的問題解決能力有了較大及以上程度提高，男性工科生的問題解決能力顯著高于女性工科生，一流學科建設高校工科生問題解決能力顯著低于一流大學建設高校與普通高校。食品類工科生的問題解決能力顯著低于電氣類，其他專業(yè)工科生問題解決能力無顯著差異。2.深層學習是影響工科生問題解決能力的關鍵因素，深層學習動機與深層學習策略都能顯著影響工科生問題解決能力。深層學習動機對工科生問題解決能力的影響大于深層學習策略，工科生深層學習動機越高、深層學習策略使用越頻繁，其問題解決能力越強。3.教學方法與學習方法對工科生問題解決能力的影響有限。教學方

11、法與學習方法雖然能夠顯著影響工科生問題解決能力，但并非所有教學方法與學習方法子變量對工科生問題解決能力的影響都達到了顯著水平?？紤]教學滿意度因素后，僅主動響應和講授能夠略微影響工科生的問題解決能力。4.教學滿意度對工科生問題解決能力有重要影響。教學滿意度對工科生問題解決能力的影響僅次于深層學習動機，工科生師生互動滿意度、學業(yè)支持滿意度、校園文化滿意度越高，其問題解決能力越強。（二）相關建議本研究最重要的發(fā)現是深層學習與教學滿意度是影響工科生問題解決能力的核心因素，而教學方法與學習方法對工科生問題解決能力的影響有限。前述發(fā)現有助于工科教師和工科教學研究者進一步改進教學工作，具體可從3個方面開展相

12、關工作。1.以內生動機為導向，強化問題解決能力。研究結果顯示，深層學習動機對工科生問題解決能力的影響最大。在工科教學實踐中，應積極引導工科生重視學習任務本身的意義，采取多元化、差異化教學方法，激發(fā)工科生內在學習興趣，滿足工科生的求知欲望。與此同時，工科教師在教學中，還應注重學業(yè)任務的挑戰(zhàn)性，適當安排高挑戰(zhàn)度學業(yè)任務，并對完成高挑戰(zhàn)度學業(yè)任務的學生進行適當獎勵，激勵工科生養(yǎng)成努力解決學習困難的意志品質，為工科生問題解決能力的習得夯實基礎。2.以教學滿意為準繩，提升工科教與學質量。隨著我國工程教育規(guī)模的不斷擴張，工科課堂規(guī)模也隨之不斷擴大，加之工科知識體系復雜，理論教學任務較重，工科教師在教學中經

13、常有意或無意地忽略了師生互動、課堂氛圍、校園文化等學習環(huán)境因素對學生學習的影響。研究結果表明，學習環(huán)境因素對工科生問題解決能力的影響不容小覷，教學滿意度對工科生問題解決能力的影響明顯高于教學方法和學習方法。因此，工科教師在教學過程中，應以教學滿意為準繩，鼓勵學生主動參與課堂內外的教與學活動，積極響應學生遇到的疑難和困惑，著力營造良好的學習環(huán)境，切實提高工科生學習質量。3.以教學質量為依據，強化工科教學研究。在工科教學研究領域，長期存在著唯方法論傾向，即主要關注教與學方法的創(chuàng)新（如基于問題教學、基于項目教學、探究式教學等），較少關注既有教與學方法的質量，對特定教與學所處的師生互動環(huán)境、學業(yè)支持環(huán)

14、境、校園文化環(huán)境的研究更是鳳毛麟角。本研究發(fā)現多樣化的教學方法（如討論、小組項目等）并不能促進工科生問題解決能力的提高，傳統的講授法反而能夠顯著提高工科生的問題解決能力。在今后工科教學研究中，應適當減少教學方法研究，轉而走向以教學質量為依據的高水平研究，對工科教學質量評價標準、工科教學質量提升路徑進行系統研究。參考文獻：1楊衛(wèi)，顧秉林，朱清時，等.關于科學與工程教育創(chuàng)新的建議j.中國科學院院刊，2009（4）.2林健.高?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計劃”實施進展評析（2010-2012）（上）j.高等工程教育研究，2013（4）.3余天佐，劉少雪.工程教育學生通用學習成果鑒別：基于工業(yè)界視角j.高等

15、工程教育研究，2018（2）.4dewey j. how we thinkm. boston: d. c. heath & co. publishers, 1910: 68-115.5newell a, shaw j c, simon h a. elements of a theory of human problem solvingj. psychological review, 1958, 65（3）: 151-166.6crawley e f, malmqvist j, brodeur d r, et al. rethinking engineering education: t

16、he cdio approachm. switzerland: springer international publishing, 2014: 1-45.7abet. criteria for accrediting engineering programs, 2020-2021eb/ol. 2020-03-20. 8eur-ace. eur-ace framework standards and guidelineseb/ol. 2020-03-20. 9中國工程教育專業(yè)認證協會.工程教育認證標準eb/ol.2020-03-20.10grasso d, burkins m. holisti

17、c engineering education: beyond technologym. new york: springer international publishing, 2010: 17-36.11obertson s i. problem solving: perspectives from cognition and neurosciencem. hove east sussex psychology press, 2016: 1-26.12chormeyko d m. what is problem solving?j. chemical engineering educati

18、on, 1979, 13（3）: 132-137.13milton g a. the effects of sex-role identification upon problem-solving skillj. the journal of abnormal and social psychology, 1957, 55（2）: 208-212.14chachre d, kilgore d. exploring gender and self-confidence in engineering students: a multi-method approachr. center for th

19、e advancement of engineering education （nj1）, 2009.15史靜寰，涂冬波，王紓，等.基于學習過程的本科教育學情調查報告2009j.清華大學教育研究，2011（4）.16高桂娟，蘇洋.學校教育與大學生創(chuàng)業(yè)能力的關系研究j.復旦教育論壇，2014（1）.17陸根書.大學生感知的課堂學習環(huán)境對其學習方式的影響j.復旦教育論壇，2010（4）.18卜彩麗，馮曉曉，張寶輝.深度學習的概念、策略、效果及其啟示美國深度學習項目（sdl）的解讀與分析j.遠程教育雜志，2016（5）.19young m r. reflection fosters deep learning: the reflection page & relevant to you interventionj. journal of instructional pedagogies, 2018, 20: 1-17.20丁飛己.工科本科生主動學習特征及其影響因素分析j.江蘇高教，2020（3）.21prince m. does active learning work? a review of the researchj. journal of engineering education, 2004, 93（3）