“問題式”教學模式在過程控制專業課程教學改革中的應用

李 晶，杜 鋒，高 藝，曾麗娜

（1.長春理工大學機電工程學院，吉林長春，130022；2.裝甲兵技術學院機械工程系，吉林長春，130117）

“問題式”教學模式在過程控制專業課程教學改革中的應用

李 晶1，杜 鋒2，高 藝1，曾麗娜1

（1.長春理工大學機電工程學院，吉林長春，130022；2.裝甲兵技術學院機械工程系，吉林長春，130117）

“問題式”教學模式作為一種教育理論新思潮，將其恰當的引入枯燥而又難理解的過程控制專業課程建設和改革，必然有助于促進學生形成發散性思維和解決實際問題能力，同時豐富專業課教學方法。基于“過程檢測技術”和“過程控制系統”課程，闡述了“問題式”教學模式在課程內容學習和教學方法的應用，同時探究了過程控制專業課程教學中應用“問題式”教學模式要注意的相關問題，展望了這種教學方法的應用效果。

“問題式”教學模式；過程控制專業；教學方法

本科生教育和教學一直是各高等院校建設的主流。不同時期、不同大學、不同學科、以及不同傳授者都會在其自身特定的環境因素影響下形成不同的本科教學特色，展示不同的變式。在建設本科生課程中為突出專業特色、體現學科特點，各高校時時進行專業課程的建設和改革，探索新的教學模式和方法［1］。“問題式”教學模式即基于“問題”學習，是美國神經病學教授Howard Barrows于1969年首創的以問題解決為中心的教學方法。目前這種教學方法已在不同國家的教育領域得到廣泛應用［1］。對“問題式”教學模式在過程控制專業課程教學中的應用和相關問題進行了初步探究。

一、“問題式”教學模式的認識

對于這種教學方法的認識［2］，可以從其教學目標上進行考察：Barrows等（1995）和Hmlo等（1997）都認為，基于“問題”學習的目標包括：幫助學生建構發散而靈活的知識基礎；開展有效的終身學習和獨立解決問題的技能；最終成為有效的合作者、內在的自我促進者。基于“問題”學習對學與教兩個方面的作用和價值是不同的。從學習方式的角度來看，它使學習者通過小組協商合作、自主學習等形式獲取了知識；從教學的角度去理解，通過提出問題，讓學習者在問題解決的過程中獲取相關的知識，實現教與學的互動。

這種模式的典型教學過程可用如圖1表示：

圖1 典型教學過程

學生或學生小組通過已獲取的知識，對“問題”展開討論，在討論過程中為促進問題的解決需要不斷的補充新知識，甚至可能產生新議題；學生們就需要再次獲取知識、展開討論，直到問題得到解決。

“問題式教學”模式作為一種教育理論新思潮，其教學模式是直接從問題入手來組織教學，將專業知識隱含在解決問題的過程中，讓學科知識服務于學生解決實際問題能力的培養。問題是“問題式”教學模式的核心，所有學習活動都是圍繞問題而展開的，知識是解決問題的工具和手段，因具體問題不同而產生變異，學生的解決問題能力、創新能力和自主學習能力將在學生獲取知識并應用知識解決問題的過程而得到發展。將其恰當的引入枯燥而又難理解的專業課程建設和改革［3］，必然有助于促進學生形成發散性思維和解決實際問題、發展合作與自主學習能力。特別對當前重實踐能力和創新能力為核心的素質教育改革背景下，以問題為基礎展開學習和教學過程已經成為專業課程建設和改革的一條基本思路。這種教學方法能夠促進這一改革的發展和目標的實現，當然需要考慮在哪個時期、哪所大學、哪門學科，以及哪些傳授者的自身特定的環境因素影響［4］。

二、過程控制專業課程教學現狀

過程控制專業課程涉及的專業基礎知識廣、與工程實際結合緊密，元器件的工作原理較難理解。其相關的專業課程設置中，包括多個課程體系：“控制工程基礎”、“過程檢測技術及儀表”、“過程控制系統”等。當前，各高校專業課程教學都面臨即要有效地完成有限的學時的教學內容，又要保證學生學習和領會與運用的教學效果的境況。那么，對這些課程進行教學內容的優化和教學方法的改進顯得尤為重要和緊迫。“過程控制系統”是過程控制專業的一門：過程控制系統的建模方法、調節規律、串級控制、特殊控制、補償控制、模糊控制、先進控制以及計算機過程控制等，針對不同控制對象實施的控制方案和控制結構。且在教學方法上要豐富、要融合各種現代教學手段。這就要求教育者要不斷地學習和引用新的教學手段和教學思維。“問題式”教學模式作為被多個國家的教育領域廣泛應用的一種教學模式和思維，為過程控制專業課程的教學內容的優化和教學方法的改進提供一種很好的選擇［5］。

三、“問題式”教學模式在過程控制專業課程中的應用

基于“過程檢測技術”和“過程控制系統”兩門課程，分析“問題式”教學模式在單門課程和兩門課程之間的應用。

（一）將“問題式”教學模式應用于“過程控制系統”課程的教學中

首先教師從教學大綱出發，精心組織教學，使學生在課堂上對課程的理論知識有了一定的初步認識，再結合實踐教學加深學生對所學知識的理解；教師注重理論與實踐結合，制造教學興奮點，創設具有現實意義且有針對性的問題。“過程控制系統”課程設置在大四的第一學期，學生的外廠實習教學環節也在這個學期之內，因此學生可以帶著教師創設的問題去企業場地進行實物參觀和思考。比如，熱處理爐是企業對焊接設備進行焊后消除殘余應力處理的一種設備，它是如何實現對溫度的調控的？他采用哪種控制規律和控制回路結構？學生將理解所學的理論知識和實際設備聯系起來，形成一系列的問題，并在實踐過程中找到答案和思考差異。這樣使得學生的注意力會更集中，并且還能注意到課堂上由于時間關系沒有深入的一些細節。最后根據教師的“問題”，讓學生各抒己見，展開討論，找出最佳的解決問題的方法，既加深了對理論知識的理解，又成功地聯系了實踐。

（二）將“問題式”教學模式應用于“過程檢測技術及儀表”和“過程控制系統”課程教學中

“過程控制系統”課程解決的問題或目標是對某工業過程實施控制。在對某工業過程進行控制時，需要對某個或某些參數進行某種形式的控制。比如：某鍋爐供熱過程的控制，基于不同的目標需要對其入口和出口流量、爐內壓力、溫度和液位等參數進行控制；在實施控制過程中可能采用多種控制方案，比如：單回路控制、復雜回路控制、或先進控制，這是過程控制系統要解決的問題。而在實施不同控制方案時，對參數的檢測要求是可能不同的。這就可以產生議題：這種方案的這個參數是如何實現檢測的？由此可以討論某種參數的檢測原理、方法及實現的儀器儀表等相關知識。對控制參數相關知識的討論就可以追溯到“過程檢測技術及儀表”課程中重點介紹的關于幾大參數檢測的原理、方法等知識的論述。同樣，在“過程檢測技術及儀表”課程教學過程中可以設下問題：這種參數的檢測主要應用于哪些過程工業的控制過程，為什么要學習一個參數的多種檢測原理和方法等知識。這樣，兩門課程互為設問，又互為解答，通過“問題式教學”模式將兩門課程的內容學習緊密聯系，同時豐富了教學方法。

四、應用“問題式”教學模式要掌握的原則

以問題為基礎來展開學習和教學過程是過程控制課程改革的基本思路。它的應用使教師授課內容和方法不拘泥于現象的羅列、知識的灌輸。但任何教育理念都有其適應性、偶然性、協調性、科學性等特征，其應用過程應包括辯證性、整合性和時代性［6］。所以應用“問題式”教學模式要適度掌握以下一些原則：

1.要立足于靈活的基礎知識建立學習目標：教與學都要強化課程的基礎知識，做到內容清晰，這樣應用時才能思維活躍，得心應手。

2.發散與收斂思維相結合：針對“問題”，思維不能僅拘謹于書面內容，而要結合生產實際形成發散問題，同樣要適時收斂思維—解決“問題”。

3.要正確處理問題與課程知識之間的辯證關系：在學習兩門課程時，教師在教授時應明確兩門課程內容之間關系。比如，在教授“過程檢測技術”課程時應設下問題：對幾大參數檢測的多重目的、采用不同原理對參數檢測的多重意義等，引導學生對現代過程控制的實現的理解和應用價值的認識。

4.要切實發揮學生的自主性和教師的促進作用，啟發學生去主動尋求知識，獲取信息，發現真理，并能運用已有的知識和能力去分析問題并解決問題。

總之，“問題式”教學模式的應用豐富了過程控制專業課程教學方法，可以調動學生學習的積極性與主動性，培養學生自學能力和積極探索精神，進而提高實踐創新能力。

在當前特色教育改革背景下，“問題式”教學模式將具有嶄新的活力。結合不斷更新和優化的專業課程知識，進行教師、學生、教材、教學技術手段、教學制度等多要素的建設，這種模式會展現其與時俱進性、時時反饋性和整體歸一性的特點。“問題式”教學模式應用于過程控制課程建設應該是整體建設，要有整體的、全局的觀念和視野。這樣才能對促進學生主動學習、終生學習和提高教師的教學效果起到積極的作用和導向。當然這種模式本身也存在一些不足［7］，在應用過程中一定要從實際出發，在特定背景下，批判繼承和學習，使其發揮更加有效的作用。作為這種模式的實施者的教師要廣泛吸收先進的教學經驗，積極整合優秀教改成果，同時也要不斷進行自我反思和評價，總結所獲得的知識和思維技能，以適應新時期社會、政治、經濟、科技的發展對人才培養提出的新要求。

［1］ 任英杰.在中華文化背景下開展基于問題式學習的探究［J］.現代教育技術，2005，15（2）：45-48.

［2］ 曲洪美.關于問題教學的再認識［J］.臨沂師范學院學報，2005，27（4）：124-127.

［3］ 葉取源，等.創新人才培養的思考與實踐［J］.中國大學教育，2002（1）：48.

［4］ 韓德.談問題教學的藝術［J］.科教創新，2007（14）：60-61.

［5］ 金以慧，王詩宓.過程控制的發展與展望［J］.控制理論與應用，1997，14（2）：39.

［6］ 王作權.課程體系創新與哈佛大學的課程改革［J］.現代教育科學，2003（5）.

［7］ 宋麗娟，郭芳.有關問題解決教學的研究［J］.教育學，2004（10）：31-35.

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李晶（1975-），女，碩士研究生，講師，研究方向為工程仿生學。