問題探究式教學法在材料成型工藝基礎課中的應用

林紅旗+魏飛

前蘇聯著名心理學家魯賓斯坦的“問題思維理論”指出，思維的核心是創新，思維起始于問題，是由問題情景產生，而且總是以解決問題為目的。問題探究式教學法就是教師在教學過程中以問題為教學研究對象，組織教學內容，使學生通過對問題的了解、資料查詢、閱讀、思考、研究、探討、交流和聽講，學會獲取知識和應用知識，辯論和收集有效數據，系統的分析和解釋問題，獲得解決問題的答案，并進行交流、評價的一種教學方法[1]。

材料成型工藝基礎是機械設計制造及其自動化專業的一門專業方向模塊限定選修課，包括鑄造、鍛造、沖壓、焊接、非金屬材料成型、成型工藝選擇等內容，集成型理論與工藝于一體，涉及面寬，應用性廣，實踐性強。在傳統教學中，采用“滿堂灌”、“填鴨式”教學方法，只能對理論知識進行簡單講解和局部應用，學生缺乏實際工程能力的系統練習；另外，由于課堂教學時間短、學時少等限制，老師對知識的傳授只是蜻蜓點水或一個個散亂的知識點，內容連接性、系統性不強，學生普遍感覺知識雜亂、枯燥、難學、不會應用，學習熱情不高，學習效果較差。因此，根據我校地方性、應用型的辦學定位，為使學生掌握基礎理論，加強應用練習，提升工程實踐能力，在材料成型工藝基礎課程的教學過程中進行了問題探究式教學法的探索。

一問題探究式教學法在材料成型工藝基礎課程中的應用

1尋找、選取問題

尋找問題既要以課程教學大綱主要知識點為依據，又要結合我校應用型本科畢業生面向地方企業、面向生產第一線的目標定位，選取企業實際生產中難易程度合適的具體問題，使問題具有很強的實用性、具體性和可操作性。

問題可以是短時間內解決的，如僅需要一次課或幾次課時間能夠解決的單一問題、單一學科的問題，例如針對鑄造內容，從企業尋找、選取了不同材料、不同結構、不同用途的多品種鑄造零件，既有防爆電機上的中小型灰鐵鑄件，又有汽車、摩托車上的薄壁、復雜的鋁鎂合金、鋁硅合金鑄件，還有高壓電器開關上使用的厚壁、較簡單的鋁硅合金鑄件等。然后提出問題：這些零件選用什么方法成型、生產過程如何、工藝參數如何選擇、毛坯圖如何繪制、結構工藝性好壞等。從這些問題的逐個解決，將整個鑄造部分的知識貫穿起來，形成系統性、連續性、完整性的知識鏈。問題還可以是需要花費多個學期去解決的多學科的問題，例如針對上述鑄造零件，可以繼續提出問題，成型中使用的模具如何設計、如何制造。為保證裝配精度要求如何進行機械加工和裝配等，這些問題可通過后續課程模具設計、機械制造技術、特種加工等解決，這樣就將本課程與機械工程材料、材料成型工藝基礎、互換性與技術測量、模具設計、機械制造技術、特種加工等多門課程有機的聯系在一起，激發學生學習后續課程的好奇和興趣。

2布置問題

將設置好的問題按組分配給學生，根據問題難易程度規定每一組學生的人數。然后提出明確的短期目標和較長期目標：按照企業規范，根據零件的材料、結構、生產批量等要求完成成型方法選擇（需要一次課能解決問題）、鑄造工藝參數選取、工藝設計（需要一次課+課余時間查閱資料、收集、分析、討論能解決問題）、毛坯圖繪制、結構工藝性分析（需要課堂+課余時間+成果匯報等完成）等。

3組內分工

學生根據自己的興趣選擇問題，具有共同興趣、脾氣相投的同學組成問題探究小組。每個小組對問題進行初步探討并進行任務分工，例如一些同學測繪零件圖，一些同學分析材料、確定牌號、了解成份組成，一些同學查找材料力學性能及工藝性能，一些同學繪制毛坯圖，一些同學利用PPT制作匯報材料，對于涉及課程知識的成型方法選擇、鑄造工藝參數選取、鑄造工藝圖繪制、結構工藝性分析等內容，則要求每個同學都要自己做，使每個學生明確要探討研究的重點問題以及與組內其他同學的合作關系。

4教師引導、串講各個知識點

根據企業實際解決問題的步驟及每步所需的理論支撐知識順序，運用展示圖片、播放生產錄像、動畫等多媒體教學手段，結合現場教學，簡要、系統、直觀的講授解決問題所需的理論知識，打破了以往按照教材順序講授知識點的習慣。例如傳統教學方法講授鑄造時，按照教材“鑄造工藝基礎→砂型鑄造工藝過程→鑄造工藝設計→鑄件的結構工藝性→特種鑄造”的順序講解，一章講完布置一次作業；采用問題探究式教學法后，調整課程順序為“鑄造概念、特點、分類→砂型鑄造、壓力鑄造、金屬型鑄造、低壓鑄造等工藝過程→學生根據給定零件選擇成型工藝方法、討論→鑄造工藝性能→鑄件的結構工藝性→給定零件的結構工藝性分析→鑄造工藝設計→給定零件的鑄造工藝參數選擇、鑄造工藝圖設計→匯報、點評”。

5文獻檢索

教師指出解決問題所需要查閱的相關技術資料、國家標準和獲取相關信息資源的渠道，鼓勵、誘導學生利用課余時間到圖書館或網絡上獨立地進行相關技術資料和國家標準的查詢、收集、分析、整理、探索，在此基礎上對所布置的問題進行初步分析。

6初步探究

學生根據查閱的相關技術資料，對所布置問題的解決方法進行探索、研究，提出解決問題的初步方案和建議。

7集中討論

每組學生將各自探究的結果匯總，采取小組集中討論的方式，讓每位學生重點闡述自己對問題的探究結果，以獲得同學的認可和批評，同時對同學的探究結果自由地發表自己的意見，例如鑄造分型面選擇位置、脫模斜度選擇方向、鑄造圓角位置、收縮率大小等工藝參數，每人結果都不一樣。經小組交流、辯論、討論后，形成盡可能合理的小組意見，并在老師指導下找出不足或需要補充的內容。

8深入研究

學生根據小組討論交流的意見，分頭繼續對各自分工的問題進行深入探究、補充和完善，時刻保持與教師的互動、溝通和與同學的討論，最終形成小組的探究成果，并制作成PPT文件。

9課堂交流、匯報

在教師主持下，各組選出代表在多媒體教室用PPT文件將本組的探究成果進行匯報。利用PPT匯報的過程，可以清楚的反應學生查閱資料的過程，查閱了哪些資料，對資料、理論知識的綜合應用情況，解決實際問題的能力，繪制圖紙的規范性、工藝正確性等，例如圖形表達不完整，脫模斜度、鑄造圓角表達不正確、展示的CAD圖粗細實線不分、用彩色顯示導致的圖形不清、標注不按新標準等問題一目了然。一人匯報后，組內其他學生可以補充，同時要求各個小組對其他小組交流的內容批判性地提出自己的不同意見，從而形成組內合作、組間競爭的局面。這時學生不甘落后的心理將充分調動他們投入學習的積極性，且有利于小組間的相互比較、借鑒和學習，加深學生對知識的理解和重復應用，達到事半功倍的效果。endprint

10教師點評

教師根據課堂上學生的現場匯報，對各組解決問題的思路和方案、結果進行一一點評，就共性問題及時進行現場評講和糾正，加深學生對問題的理解，同時肯定成績、指出不足、提出希望。

與傳統教學方法相比，材料成形工藝基礎課程在進行問題探究式教學法探索、實踐后，發現學生在學習主動性、理論知識掌握程度、工程實踐能力的培養、真實工作崗位體驗、成就感和成功感的體驗、交流溝通和協調能力的培養、自學能力培養等方面有了明顯提高，效果比較詳見表1所示[2]。

二問題探究式教學法在實施中存在的問題

1教師工程實踐能力的欠缺削弱了實施效果

問題探究式教學是以源于企業的實際問題為驅動，以尋找解決問題的方法獲取知識和培養工程實踐能力的新型教學方法，實際問題的解決方案和結果，都沒有標準答案，更沒有唯一答案，也找不到現成的答案，因此對于教師的工程實踐經歷和能力提出了較高的要求，教師自身工程實踐能力的欠缺削弱了新型教學方法的實施效果。

另外，由于材料成型方法種類繁多，每一種方法有其各自特點和獨立環境，即使有企業工作經歷的老師通常只是擅長、精通其中的一種，沒有哪位教師具有鑄造、鍛造、沖壓、焊接等全部的企業經歷，因此制約了新型教學方法在全部課程中的探索實施，削弱了新型教學方法的實施效果。因此對于過去具有工程經歷的教師，也要定期到企業輪訓，以更新工程知識、掌握新的實踐技能、豐富工程實踐經驗，不斷強化工程實踐能力，以便提高實施效果。

2課后占用時間較多，學生負擔較重

由于材料成型工藝基礎課程的學時（24學時）較少，分配到鑄造、鍛造、沖壓、焊接各部分的學時更少，僅為6學時左右，因此學生文獻檢索、資料查詢、收集、加工、處理信息、獨立思考探索、討論交流、繪圖等活動大多需要利用課余時間完成，這些事務又需耗費一定的時間，因此學生感覺負擔相對較重。

總之，問題探究式教學法以源于企業的實際問題為載體，教師圍繞問題進行講解、指導、點評，學生圍繞問題進行文獻檢索、資料查詢、收集、加工、處理信息、獨立思考探索、討論交流、匯報等活動，找出解決問題的方法和步驟，得出問題結論，獲取新知識的一種新型教學方法。通過在成型工藝基礎課程中的探索實踐，發現教師由傳統的知識傳授者、講解者變為問題的創設者、學法的指導者、討論的組織者，學生由知識的被動接收者、灌輸對象轉變為信息加工的主體、獲取知識的主動構建者。這種教學方法，加強了學生自覺學習、獨立學習、學會學習的主體地位和自主能力，培養了學生解決實際問題的工程能力，提升了學生人際交往、團隊協作方面的綜合素質，達到了較好的教學效果。

參考文獻

[1]林健.卓越工程師培養———工程教育系統性改革研究[M].北京：清華大學出版社，2013：195-197.

[2]金彩善.項目教學法在“模具設計與制造”課程教學中的應用[J].青島職業技術學院學報，2010（6）：48–51.

[3]李敏.問題探究式教學法閱讀教學中教師角色定位及作用分析[J].廣東教育，2012（11）：29-30.endprint