前言

实验室教学被广泛视为工程教育的基石。然而，大量研究表明，许多工程实验课程长期停留在高度结构化、按步骤操作的“菜谱式”模式中，学生的批判性思维和独立探究能力难以得到有效发展。

已有文献表明，教师对教学的理解方式——即其“教学理念”——深刻影响着课堂实践。但既有研究主要聚焦于一般大学课堂教学，极少专门考察实验室这一独特教学场景。实验室涉及动手操作、设备调试、数据分析和团队协作，其所要求的学习方式和师生互动逻辑，与理论课堂存在本质不同。而工程实验室教学长期面临“投入大、成效浅”的困境，恰恰需要从教师的认知层面寻找解释。

研究采用探索性案例研究设计，以美国中西部一所大型大学为场域，选取13位来自工程与工程技术学院的教师，涵盖机械、电气、土木、化工等多个方向，教学经验从5年到超过25年不等。数据通过半结构化访谈收集，访谈提纲围绕实验室教学中的七个核心维度展开，分别是知识的本质、实验室的作用、教学方式、学习方式、谁负责组织知识、期望的学习成果，以及教师角色。他们的学科分布和教学经验跨度如下，为后续的理念分类提供了扎实的信度基础。

研究提炼出的五种理念，从内容导向到学生导向依次排列。

第一种理念：将实验室视为课堂理论的验证场所，核心目标是帮助学生巩固书本知识。教师认为知识是外部给定的，教学就是准确传递，学生只需按步骤操作即可。

第二种理念：在重视理论的基础上，赋予实验室“连接实践”的功能。教师开始关注学生是否能够将理论用于解释实际问题，但教学仍以教师引导为主。

第三种理念标志着教学目标的转向：不再以“掌握理论”为核心，而是强调学生熟练使用行业工具和完成标准操作流程。教师角色从“讲解者”转向“训练者”。

第四种理念中，教师的关注点从操作步骤转向学生的思维过程。实验室的目标不再是验证公式，而是让学生学会独立分析、面对不完美数据并做出合理判断。教师开始有意识地让学生经历“挣扎”，而非直接给出答案。

第五种理念代表彻底的转变。教师相信知识是在试错和反复调试中建构的，学生需要独立设计实验方案、应对设备故障和歧义结果。教师退居幕后，成为观察者和引导者，其目的不再是教会学生某项具体技术，而是帮助他们形成工程师的专业判断力和职业身份。

本研究提出三个核心论断。

第一，现有的高校教师教学理念分类框架，在工程实验室情境下需要被重新定义。如下图所示，研究识别出三个实验室教学特有的信念维度——实验室的作用、学习在实验室中如何发生、以及教师角色——这些维度在原有理论中几乎未被涉及。

第二，“菜谱式实验”之所以普遍存在且难以根除，并非因为教师保守或资源匮乏，而是因为它与内容中心型信念体系高度自洽。当教师认为知识是既定不变的、实验室的任务是验证理论，那么严格管控学生操作流程、避免意外偏差，就成为一种理性而高效的教学选择。

第三，从第三种理念开始向第四、第五种理念的演进，本质上是一次从“教内容”到“育能力”的认识论跃迁。后两种理念所倡导的试错、歧义、自主判断等特征，恰恰对应了行业对工程师专业素养的真实要求。

该框架为工程教育的教学改革提供了两个可操作的方向。

一是教师发展项目可以借助这一分类工具，帮助教师识别自身信念体系与改革目标之间的内在矛盾，而不是仅仅提供新的实验手册或设备。只有当教师开始质疑“知识由谁建构”“实验室的核心价值是什么”这类深层问题时，改革才可能真正落地。

二是对承担大量实验教学任务的研究生助教而言，早期介入这类信念反思训练，有助于他们在职业生涯起点上建立更贴近专业实践的教学意识，而非简单复刻自己曾经经历过的“菜谱模式”。