閆來洪　安慧

摘 要 論述了高校工程類教學的主要特點，提出了工程課程“立象以盡意”的重要性，指出高校教育提升工程生轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ處煹年P(guān)鍵節(jié)點所在，最終指出在高速網(wǎng)絡時代工程生教育的大方向是采用大量的虛擬現(xiàn)實動畫來提升教學效果，只有借助虛擬現(xiàn)實動畫技術(shù)才能真正實現(xiàn)“立象”，達到“盡意”的出神境界，加快學校階段工程生能力的快速成長。

關(guān)鍵詞 工程教育 工程生 虛擬現(xiàn)實動畫

中圖分類號：G623.9 文獻標識碼：A

不論是哪一個層級的教學活動如小學、中學、大學等，其目的無非是要求教師最大程度地把知識傳遞給學生的過程，這是教學活動的最基礎(chǔ)部分。古今中外，概莫能外，不論人類的文明進展到何種程度，這個過程的目標要求始終不會變的。作為中國古代最偉大的教育家孔子，在注解周易的”易大傳”的系辭中有一段話，很好地描述了教學互動過程中信息傳遞過程的特點。子曰：“書不盡言，言不盡意，然則圣人之意其不可見乎？”子曰：“圣人立象以盡意，設卦以盡情偽，系辭焉以盡其言，變而通之以盡利，鼓之舞之以盡神。”在下文中會針對工程教學過程作詳細解讀。

中國古人對復雜事物描述是借助易經(jīng)所創(chuàng)立的“數(shù)象”來說解的。之所以中國文字以象形文字獨立于世，在表達事物時，漢語用詞最簡潔，也最精悍，與易象體系的描述是分不開的。易經(jīng)的象思維和漢字的象形化，很好地培養(yǎng)了國人的形象思維模式，這是我們應當珍惜傳承的。工程類教育中所涉及到的各種結(jié)構(gòu)形式，其實是大量的象形化因素，國人先天的象思維優(yōu)勢，如何結(jié)合到現(xiàn)代工程教育中，提升教學效果，是本文啟動的最主要出發(fā)點。

本人作為一個從事工程類課程教育30來年的一線教師，對所執(zhí)教的工程課程內(nèi)容講解及傳教自然有很多思考及想法，多年觀察到學生接受工程類課程的能力及程度也有較深的認識。加之本人從年輕時代喜歡鉆研“易經(jīng)”等中國古代經(jīng)典，覺得很有必要把經(jīng)典中的精彩用于指導現(xiàn)代的工程教育過程，開啟大家經(jīng)典永恒精神對當代的啟迪作用。保持傳統(tǒng)，發(fā)揚光大。

1“易傳”所述教學活動的過程永遠不變的規(guī)律

教育過程的目的不論到了什么時代，其終極目標是不會變的，變化了的只是知識傳播的形式。教學的終極目的就是把人類知識借助各種手段傳承下去。這種傳承過程能做到傳遞過程高度完整、不走樣、不失真為最好。改用現(xiàn)代科學語境下的語言描述，就是教學過程中“信息保真度越高越好”。各個教學主體及具體教學過程的實施者-教師，為達成這樣的目標，千百年來一直不斷地努力著，花樣百出，形式多變，無不是為了達到信息傳遞保真度的最大化。前文提到的“易傳”中有一段精彩的文字描述，竊以為這段文字放在任何時代背景下，其指出的信息傳遞方式及過程核心提示都是不過時的。以下對這段文字簡單解說，以便作為本文工程類課程網(wǎng)絡時代教學發(fā)展方向的宗旨貫穿全文。

孔圣這段文字用現(xiàn)代語境解釋，其實就是描述了教學過程信息傳遞形式對保真度影響的問題?！皶槐M言”，單純采用文字來傳遞信息的保真度不如采用言語，也就是說言語描述一件事物時，接收方理解意會的更全；“言不盡意”，言語描述傳遞信息時，就不如意念傳遞的保真度更高，當教和學之間能采用意念傳輸時，保真度最高！這樣的說法對一般人聽來有點玄，但是對于古代實踐道學并獲得成功的人士，這是很容易做到的事情，要不然古人也不會有“心有靈犀一點通”的精彩句子出現(xiàn)?！叭粍t圣人之意其不可見乎？”，如果不能做到保真度最高的傳遞形式，圣人的本意就難以讓后人明見洞悉了嗎？圣人就是圣人，其境界絕對不是凡夫俗子的淺解所能體會。但是圣人的證量如何才能傳承下去，讓一般凡夫也能進入并體會圣人證量的境界呢？孔圣一定是預見并認識到了這個問題，才會有這樣明確的詰問！那么怎么辦呢？接下來，圣人以那個時代的信息傳播形式，指出了具體的方式方法。

“圣人立象以盡意”，圣人采用象為手段，來傳遞其真實意想。易經(jīng)通篇就是采用象數(shù)思維方式來解釋說明易經(jīng)的整個體系的，從而能把易經(jīng)揭示“簡易、變易、不易”的真意傳遞給后來的讀者。中國文字象形化也是和這個一脈相承的。漢字不僅僅是一種語言符號，每個漢字本身的形象本身就表達了其所表現(xiàn)事物的概貌。例如“意”表示的是心的上邊有個音字，表示的是心內(nèi)的波動表達為意。如“辣”字是“辛的集束化”，所以辣一定比辛的程度重。這樣能見字識意的作用只有漢字有這個功能。可惜漢字的簡化，把這個功能大大弱化了。不能不為此一嘆。

“設卦以盡情偽”，易經(jīng)把世間萬物分類成各種屬性的卦象，用一簡單的符號卦來展示，卦的意思就是掛出來，用形象化的描述，讓受教者充分理解其中含義。也就是那時的卦象描述能把要表達事物的“情偽”詳盡描述清楚?！扒閭巍卑船F(xiàn)代語境可以理解為真假，或者虛實。

“系辭焉以盡其言”，如果通過圖示卦象還不能表清的部分，再附加上文辭以盡可能完善表達言語本意。

“變而通之以盡利，鼓之舞之以盡神?！保ㄟ^各種變通的方式以極其所能利，伴以擊鼓鼓動，豐富的肢體語言進而達到傳神的目的。最終的結(jié)果不但能盡意，還能傳神。試想這樣的的信息傳遞過程，多么完善細致。到了現(xiàn)在也不會超出這個框架，只是傳播手段有了很大變化而已。

這樣一番表述下來，圣人的真實之意也一定會在歷代的傳承者的傳承下，不失真地保真下去。通觀這篇文字是多么形象而有生命力的信息傳遞過程形式呀！我們現(xiàn)在的教學過程不論怎么變，總體也沒有跑出上面文字所呈現(xiàn)的框架模式吧。

網(wǎng)絡信息化時代的到來，方便高效的技術(shù)手段，可以使得以上描述過程高度集約化、明了化、形象化來傳遞教學過程的信息。并盡可能短時間內(nèi)達到傳神的效果。這是我們當今所慶幸，也是本文著力想要表明的方向。體現(xiàn)在工程類課程教學中尤其獨特的高效性所在。

2工程教育的特殊性定位及教學形式

我國目前高考生源分文理科兩大類錄取。這樣的分科決定了學生在高中階段接受教育內(nèi)容的性質(zhì)。學生所受到的教育內(nèi)容也決定了學生的思維模式，而進入大學所學課程要分文、理、工、管、農(nóng)、醫(yī)等多個學科，進入大學后學生接受不同科系的培養(yǎng)，其實也是建立相應科系思維模式的過程。本文這里只討論理、工科的思維模式轉(zhuǎn)變和建立期間的變化過程。endprint

進入大學的理科考生形成的思維模式只是純理科的思維模式。原因有二：一是高中階段所學課程講的都是純原理方面的知識，純原理方面的知識都是純理想化的狀態(tài)的情況；二是，我國現(xiàn)行的高中教師的主流組成由師范院校培養(yǎng)，而這些教師在大學階段所培養(yǎng)成就的思維模式也是純理科的思維模式，他們沒有接受過大量工程實踐鍛煉，所以他們教給學生的也只能停留在理科思維模式階段。

純理科思維模式有什么特點？嚴格給理科思維模式下個定義，不是很好概括，但在這里可以歸納幾個特點：理想化，單純化，精確化，僵固化。這里不展開說明，因為這不是本文的重點，只舉一個例子說明。我和我愛人和一個理科出身的好朋友一起用膠帶紙往墻上粘貼固定字畫，膠帶紙使用中需要不斷裁斷，我妻子有時嫌麻煩會用牙咬斷膠帶紙，而我理科出身的那朋友，會大喊不能咬，膠帶紙的膠是什么化學成分，對人體有害！其實這個理科生忽視一個量的問題，膠的成分一定有害，但是微量情況下，能傷害多少呢？這就是思維模式影響生活觀念的例子，到工程實際過程中理科生往往也會這樣思考問題。純理科思維的典型問題是模糊了原理和應用過程是兩種境界，原理是抽象的理論，停留在想象中的，應用時現(xiàn)實，每個環(huán)節(jié)都是真實的感受存在。

工科生的主要培養(yǎng)目標是將各種原理應用實際現(xiàn)實生產(chǎn)生活中，解決各類問題。而工程生是本文從工科生中又細分出來的一類生群。工程生的思維方式與其接受的工程課程內(nèi)容或?qū)韽氖碌墓ぷ魉茉煨纬?。那么什么是工程生？這里也不下定義，只需理解工程課程的性質(zhì)特點也自然會理解工程生的思維特點。

工程類課程是一些什么樣的課程？我們以具體例子說明。本文要討論的工程：一個跨越上千公里的鐵路，一個縱貫城市地下的地鐵工程，一個城市的上下水管網(wǎng)系統(tǒng)，跨越上百千米大流域的水利工程，方圓上百平方公里油氣田開發(fā)工程，占地一平方千米的石油化工廠區(qū)，如此等等。其特點是，范圍廣，涉及因素多，涉及專業(yè)配合多，工程藍圖描繪人員在現(xiàn)場不能在站在一點不動的情況下直觀其全貌。所謂對工程的具體認識一定是了解藍圖的各個細部的基礎(chǔ)上，在頭腦中想象出來的一種框架。工程現(xiàn)實中很復雜，而觀察者頭腦中永遠是虛擬出來的框架。而當工程人員脫離了工程現(xiàn)場環(huán)境時，頭腦中的虛擬景象會隨著時空變化失真或變形，對于每個觀察者失真或變形的程度有所不同。簡而言之，一個地鐵建設者，對地鐵的認識，永遠是在頭腦中想象出來的框架，不能現(xiàn)場直見全貌。所以工程生的空間想象力非常重要。

以上關(guān)于工程特點的描述以及工程人員對工程認知的表現(xiàn)方式，對我們工程課程教育是有直接影響的。工程生在校期間，要培養(yǎng)很好的空間思維模式，能準確理解把握各個工程細節(jié)的組成結(jié)構(gòu)構(gòu)型，各部分組合方式等。但是接受這樣教育的生源是高中形成而大學一二年級還保持理科思維方式的學生，有些學生因固定化了的理科思維方式，對改變?yōu)楣こ趟季S有時是很大的障礙。有的學生直到畢業(yè)也難以轉(zhuǎn)變，能否將來走向社會實踐時做一個好的工程師，難以評判，但至少對其快速進入專業(yè)思維模式是有一段時間阻礙的。接受工程類課程培訓，并盡快形成工程思維方式，是承擔此類課程教師的任務。如何盡快完成轉(zhuǎn)變，探索采用什么方式提升學生轉(zhuǎn)變速度是工程教育形式的研究方向。

工程生應該形成的思維模式特點：空間想象力（良好的繪圖識圖能力），多因素組織的層序性，人員配合能力，與其它專業(yè)協(xié)調(diào)能力（獲取輔助專業(yè)基本知識的理解能力）等。所有這些能力如何在學校教育階段打好基礎(chǔ)，加速提升呢？

3工程高等教育形式的終極模式

3.1現(xiàn)行紙版教材的不足

目前流行的各種工程課程教材，盡管改版很多次，但是有關(guān)工程構(gòu)筑物形式的繪圖表達遠遠不夠。一是本身繪制的原理圖減少了很多因素，即便是繪制詳圖，限于理科思維方式堅固的同學理解能力也有限。如下圖1所示一個改版三次的通行教材上水解酸化池的構(gòu)造圖，老師僅憑這個圖難以說明水解池真實構(gòu)造，同學也不容易看懂各細部組成。類似的各種教材上的例子還有很多，一版一版地改進教材中，這些圖示并沒有多大變化。類似例子在現(xiàn)行各種工程類教材中還有很多。

3.2自發(fā)性教學開展的改進與不足

隨著電化教學手段的改進，工程課程教師普遍使用POWERPOINT制作課程課件，極大地方便了教學。一些抽象的概念可以用圖示展開，同學們會很容易理解，如有關(guān)反應器關(guān)系描述的概念：串聯(lián)的連續(xù)流攪拌反應器數(shù)目越多，效果就越接近于總?cè)莘e和停留時間與之相同的推流反應器。轉(zhuǎn)化成如下圖2示，同學看一眼就理解，因圖像顯示，還容易記住主題。這是轉(zhuǎn)抽象為具象的過程，一定程度上達到“立象以盡言”的目標。

但是這樣的改進對于概念描述有其方便性，但是對于大量的工程構(gòu)筑物構(gòu)造演示，還是遠遠不夠的。POWERPOINT對于工程構(gòu)造的表現(xiàn)能力有限，而且制作一個動畫的工作量相當大。而能做到虛擬現(xiàn)實效果的軟件，非一般專業(yè)人士能夠熟練運用，并創(chuàng)造性表現(xiàn)工程構(gòu)造內(nèi)容。

3.3現(xiàn)行工程類視頻公開課的形式存在問題

在教育主管部門推動下，各高校錄制編輯了很多視頻公開課資源，在網(wǎng)絡上共享，這是很好的一個進步。但是很多課程的表現(xiàn)方式，只不過是現(xiàn)實中原有課堂教學過程的視頻化，并沒有根本改變工程類課程教學的形式。不能突出學生自主性學習，學生不能隨意調(diào)出某個工程構(gòu)造，隨意查看各部分組成，更不用說各細部環(huán)節(jié)。

3.4集中優(yōu)勢資源，實現(xiàn)真正的“立象以盡意”

工程課程教學發(fā)展的方向應該是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的普遍應用。應用效果是把課程內(nèi)容普遍變抽象為具象的過程。抽象一詞在易經(jīng)中的原意是，很多事物及過程是由很多具體的象組成的，但是我們描述時，不可能全面，往往自覺不自覺地抽掉一些細節(jié)“象”，所以稱之為抽象。我們的現(xiàn)行工程教育形式，很多課堂講授過程都是在重復抽象的形式，而不利于學生工程思維形式的成長。而計算機虛擬現(xiàn)實的技術(shù)發(fā)展使得無論多么復雜的構(gòu)造，都可以借助計算機技術(shù)逼真再現(xiàn)。各個細部組成可以具象化，不再抽象。達成易傳中“圣人立象以盡意”的境界，這是計算機技術(shù)能做到的。endprint

但是難度在于工程課程執(zhí)教者，對相關(guān)軟件掌握有難度，創(chuàng)制這樣的課件也不是輕易能做成的。要做到這方面應用的良好發(fā)展，需要人員資源，財力資源。需要教學管理部門出面整合各種資源，起碼引導方向，不需要每個課程執(zhí)教者普遍做這樣的事情，只需集中優(yōu)勢資源，做好一個，全校乃至全國共享就好。我校一個工業(yè)設計老師做的電除塵過程虛擬現(xiàn)實動畫，我看后，覺得我們工程專業(yè)教師費勁講了半天的內(nèi)容，這個動畫10分鐘就表達的清清楚楚了。只是這樣的動畫價格不菲，所以需要管理部門整合資源，多元參與，集中開發(fā)。如果這樣的課程教育形式普遍應用后，會極大提高教學效果，解放老師的課堂“鼓噪”過程。

3.5工程類教學形式的終極模式

所有有關(guān)工程構(gòu)造實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實，這是未來不久完全可以達到的目標?，F(xiàn)在大型設計院的工程設計成果逐漸趨于提交三維的設計圖，而很多高校教學過程實際上是落后社會需求的。只有學校工程教育過程建立大量的虛擬現(xiàn)實的教學資源，才能引領(lǐng)工程教育過程，也是工程類教學的終極模式。這種模式能極大提升本文3標題中工程能力層次成長環(huán)節(jié)中第二個階段的工程生質(zhì)量，加快工程生到工程師的轉(zhuǎn)變。

高速網(wǎng)絡時代給這種資源廣大范圍地傳播帶來極大方便，便捷，高速，可互動，自主學習都可以輕易實現(xiàn)。我覺得我國高等教育，在我國經(jīng)濟形勢良好的充足基礎(chǔ)上，有機會有能力做的更好，引領(lǐng)潮頭。工程課程的電算虛擬現(xiàn)實化教學是解決上面各節(jié)所提問題的根本出路。

4工程類教師自我定位及成長

一旦虛擬現(xiàn)實技術(shù)在課程教育中廣泛應用，勢必會對現(xiàn)有承擔課程的教師的工作內(nèi)容和方式帶來較大沖擊。以前需要啰啰嗦嗦講很多次的內(nèi)容，學生很快就掌握了。由此帶來的問題可能因資源集中開發(fā)，按目前的教師考評機制，工作量的核定也會要相應改變。這需要各方面做出相應變化調(diào)整。那么工程類教師面對變化了的形式，該如何調(diào)整與應對？以下從三個方面簡要說明：

4.1加強工程能力自我成長

工程類教師應積極參與大量的工程實踐中，提升自身工程師的能力，才會很好輔導工程生的提升成長?，F(xiàn)有有些高校把從學校到學校招來的年輕教師送到設計院，工業(yè)企業(yè)中鍛煉一段時間，就是較好的方式。還有很多教師自己做工程公司，平時完成教學任務的同時，就接觸大量的工程實際，使得課堂內(nèi)容因自身工程實踐而廣闊豐富起來。

4.2積極轉(zhuǎn)變“鼓之舞之”的角色

“系辭焉以盡其言，變而通之以盡利，鼓之舞之以盡神?！币讉髦忻枋龅倪@些環(huán)節(jié)，在虛擬現(xiàn)實教學形勢下，教師們可以有很好的發(fā)揮余地。系辭焉以盡其言—對虛擬現(xiàn)實動畫的輔助說明還是不能缺少真實工程經(jīng)歷的教師的；變而通之以盡利—教學資料畢竟是死的，而工程實際是活的，變而通之的功夫還需老師來完成。鼓之舞之以盡神—老師教學的鼓動臨場各種發(fā)揮，最終能達到傳神的效果。

4.3真正突出以學生為主體的學習

虛擬現(xiàn)實技術(shù)完全可以做到以學生為主學習的方式，界面設計讓同學隨意調(diào)取想關(guān)注的某個工程構(gòu)造的局部，從各個角度進行觀察了解，讓學生有身臨其境的感覺，對感官刺激效果，快速理解并掌握工程構(gòu)造，有著革命性的提升。提升學生學習興趣，達到非常理想的教學效果，必然對工程教學帶來革命性變化。這是一種趨勢，就像習慣了看手機屏幕的人，不樂意看紙面，因為手機屏是自發(fā)光媒體，而紙面是被動發(fā)光。自發(fā)光媒體在任何光照條件下都可以看。而紙面媒體只能在有光照充足的情況下才可以看。盡管大家都說手機屏幕對眼睛不好，但是誰也不能拒絕這種方式閱讀學習了！這是潮流，只能改進屏幕顯示技術(shù)，難以限制大家使用手機閱讀學習！這樣時代下，教師的職能會是更好地服務教學，服務學生。

5結(jié)語

虛擬現(xiàn)實技術(shù)借助高速網(wǎng)絡真正實現(xiàn)易傳中所說“立象以盡言”，使得工程課程講授告別“書不盡言，言不盡意”的無奈。廣大教師迎來專心于“系辭焉以盡其言，變而通之以盡利，鼓之舞之以盡神。”的時代，在教學的道路上“變而通之以盡利，鼓之舞之以盡神?！笔怯肋h沒有止境的。工程生成長最需要的重復訓練，廣大教師“鼓之舞之以盡神。”可以不停的“鼓舞”下去，傳神的境界是工程生教學效果的最大期望，是教師教學目標永遠的追求。

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