1、案例 14 桑德拉海纳德和杰克斯鲍迪作者：约翰坎贝尔 1桑德拉海纳德是工程学院的新教员，被视为“超级教师” ，因为在研究生期间就获得过多项教学奖，这是她第一次做讲师，在此之前，曾当过十年的航天工程师。海纳德到工程学院后的第一项教学任务是教新生的必修课“工程方法与图形表示” 。很快，海纳德就发现这项任务并不是什么“奖励” ，而是大家都不想做的工作。“工程方法与图形表示”是一门入门课程，介绍工程设计、数据采集及可视化表示。课程的目的是为了使学生深刻理解基本工程原理，涉及流体力学、电学及力学，要求学生学会提出假设、设置实验、收集数据、并报告结果。但是实验设备非常缺乏，不能满足众多学生的需要，海纳德为
2、此十分烦恼。平均每学期这门课有 8 个班，每班有 30 个学生，海纳德找了三个研究生做助教。上学期是海纳德第一次上这门课，她感觉糟糕透了，觉得自己没有覆盖所有应讲的内容，学生也没有足够的动手机会和去真实世界实践的机会。一般上课的时候，她会先给学生一个简单的工程问题。例如，象这样一个问题：如果将一个浴盆（容量为 4加仑，直径 18英寸）中的水通过一个标准的 1英寸 PVC管排至浴盆下 2英尺的水池中，水流速度会是多少？如果浴盆直径增大，流速会怎么变化？这两者之间是什么关系？如果排水管直径增大，水流速度又会如何变化？这两者之间又是什么关系？然后，要求学生据此设置实验，搜集数据。学生经常是匆匆地完成
3、实验，以至于影响了下一段内容的开始。海纳德认为让学生基于基本工程概念进行有依据的推测，这个教学目标是对的，但是她需要找到更好的解决办法。海纳德决定去找学校的教学开发中心（IDC, Instructional Development Center） ，尽管她也很担心这样做要花费很多时间。教学开发中心设立的目的就是要帮助教师解决各种教学问题，现有 14 位专业人员，为将近 2000 位教师服务。这些工作人员背景不一，包括教学设计师、程序员、图形师、评估专家和平面设计师。杰克斯鲍迪，一位六个月前刚被聘任的教学设计师，被指定接待海纳德。虽然是新到中心，但是杰克曾在一家大型咨询公司做过两年的设计师，目前
4、正在这所大学攻读博士学位。杰克发现学会与新“客户”打交道很困难，这些教师们经常是以研究而不是教学为先。他觉得和教师们一起工作就像让“猫习惯群居”一样困难。杰克到校园另一端海纳德的办公室与她见面：“海纳德教授，教学开发中心能为您做些什么呢？”海纳德答道， “首先，请叫我桑德拉，我还不习惯被称作教授。我没有太多时间，先跟你说一个大概吧。我目前教的课程是工程方法与图形表示 ，这门课是实验课，学生需要综合运用各种工程学原理。现在刚进大学的学生对流体力学、电学和力学的基本原理缺乏深刻认识，无论这是因为教育准备不够还是因为缺乏动手实验所致，都会对以后的工程课程产生严重影响。学生们在实验室里不能区分正确答案
5、和那些根本不可能出现或者错的离谱的结果，而且也不会将课堂上学到的东西运用于产生工程设计方案。“那么问题出在哪里呢？”杰克问道。海纳德解释了向学生提供真实实例的困难。她还谈到在三小时的实验中，学生经常花费了两个多小时才完成一部分实验的安装，因为把1约翰坎贝尔（John Campbell）是普度大学信息技术的副总裁，有十五年多媒体开发和教学设计经验，曾经在宾州州立大学和公司工作过。有多篇论文发表于学术专业期刊和国内专业组织会议文集。时间都浪费在安装上了，而没有时间搜集足够的数据。 “我喜欢采用实际动手操作的方法，但是需要更有效地利用课堂时间。对于一些具体的专题，比如流体动力问题，情况就更复杂了。学
6、生们要用塑料管和 PVC 管道进行试验，但是却无法看出流体动力的其它因素。 ”她接着说， “学生们需要发展对流体系统不同成分间物理关系的猜想能力，需要学会构造模拟系统，搜集数据并对结果进行评价。最终的教学目的是帮助学生从概念上搞清楚流体系统各要素间的相互联系。而要达到这个目标，学生们就必须要能够对流体系统中尽可能多的要素进行实验。比如用不同材质不同型号的管道、不同类型的液体，这都是非常有价值的。我扯远了，时间和经费都不允许让他们达到这样的目标。 ”“这门课程的流体力学部分是不是最难教的？”杰克问道。海纳德认为流体力学部分是入手的好地方，所以两人约定再次见面。在那次会面中，杰克要求海纳德描述了理
7、想的流体动力学实验室是个什么样子。下面是杰克对其中要点的总结： 为学生提供各种真实的实验体验 允许使用多种管道组件，包括 90 度和 45 度弯管，及不同尺寸的容器 允许在系统的任何部位添加水阀及仪表以搜集数据 允许在系统的任何部位安装压力量表 允许使用多种管道材料及管道型号，特别是混凝土、铜、PVC 和钢质管道 使用多种流体，包括原油、煤油、蜜和水在谈话结束时，海纳德感到有些失望，她看不出在资源和时间都受限的情况下，阐述自己对理想流体实验室的要求能对她的教学有什么帮助。尽管如此，在离开前，海纳德又给了杰克三个她希望学生能够解决的问题。1 如果将水从一个浴缸（容积为 4加仑，直径 18英寸）通
8、过一个标准 1英寸 PVC管排至低于浴缸 2英尺的池中，水流速为每秒 7.2至 6.7英尺，那么经过多长时间整个浴缸才会排空？2 使用水泵将一个大型贮水池中的水抽至高于池底 120英尺处，泵压为 155英尺，如果出水速度为每分钟 125加仑，那么当池中还有 3英尺水时，从下列选项中选择可用的管道：（a ）150 英尺的 3英寸 PVC， （b）130 英尺的 2英寸 PVC， （c）125英尺的 3英寸钢管， （d ）130 英尺的 2英寸铜管。3 一个新设计的咖啡壶用一个小水泵将水从壶中抽入过滤器，假设你需要传输 0.25加仑的水，整个系统（管道，水泵和蓄水池）不能超过 4英寸宽，8 英寸高
9、，4 英寸深，给出你的设计平面图。注意：4 英寸4 英寸8 英寸不包括过滤器和壶的空间。要说明你的设计的（1）成本， （2）可行性，和（3）实用性。杰克越发迷惑了。由于不懂流体动力学，他通过电子邮件从海纳德那里获得了更多的信息。通过双方的交流，杰克了解到海纳德心目中理想的教学设施如表 14.1 所列。表 14.1 理想的实验设施元件 选项管道 材质：钢，混凝土，PVC，铜长度：几英寸至 10000 英尺直径：0.125 至 84 英寸流体 水，油，蜜，煤油连接设备 45 至 90 度角弯管阀门 能够设置阀门的打开值为：0，25，50，75，100泵 用户可设置泵头尺寸（英尺）或每平方英寸磅压（
10、psi）池 上下部分别有进口和出口，容量从几立方英寸至无限大的贮水池数据收集 压力表，流速表，温度表，计时器初步分析问题1 在这个案例中海纳德提出了什么问题？2 为了搞清楚问题，还需要哪些数据？你会如何收集必要的数据？3 对文中提出的问题给出可能的解决方案，注意考虑案例中对资源的要求，以及对各种解决方法的潜在限制条件。4 为你在第 3 题中给出的解决方案制定实行策略。ID 实践问题1 给出教学设计师与高校教师合作时可采用的咨询指导策略。对高校教师的咨询与对企业客户的咨询有什么不同？2 教学设计师在评估一门课程或一个项目的时候可以采用哪些数据收集方法？时间期限如何影响对数据收集方法的选择？3 讨论在教学设计师不熟悉学科内容时设计教学会出现的问题。
