問題探究式教學在工科專業基礎課中的應用

孫可為+金丹+孫昱艷+湯云

【摘 要】 本文闡述了問題探究式教學模式理論基礎，以磁性物理學課程為例，探討了其在工科專業基礎課程的應用策略與實施過程，以期提高教學效果。

【關鍵詞】 工科專業；基礎課程；磁性物理學；問題探究式；應用

知識經濟時代的到來，使全球化的文化知識與經濟相結合，為我們確立了以創新能力為本位的社會人才觀和以創造性應變能力為本位的個體人才觀。如何培養創新型人才已經成為我們必須關心的問題。大學階段是人的一生中發展的重要時期，而課堂教學是學校教育的基本形式。因此課堂教學在學生的培養中占據著至關重要的地位。傳統的教師“一言堂”、學生被動接收的課堂教學模式抑制了學生創新思維的發展，課堂教學模式的改革勢在必行。創新源于思維，思維起始于問題。[1]問題探究式教學就是教師圍繞著教學目標，設置問題鏈，創設問題情境，通過學生自主、合作探究，在教師的引導下啟發學生思考，幫助學生學會分析問題，解決問題的教學過程。學生創新思維在其主動探究過程中得到提高。

專業基礎課指在專業教育過程中設置的為專業課學習奠定必要基礎的知識類課程，其內容和知識范圍介于基礎課和專業課之間，是在基礎課學習的基礎上為專業課學習打基礎的課程，起著承前啟后的作用。專業基礎課具有概念多、公式多、與實際聯系緊密的特點。將相關概念與相應的公式及相應的現象以及在實際中應用相互貫穿形成問題，讓學生針對問題進行探究，極大地提高了學生自主學習的興趣，使學生在自主解決問題的過程中，思維得到充分鍛煉，創新能力得到提高。

磁性物理學是西安建筑科技大學功能材料專業的一門重要的專業基礎課，對其采用問題探究式教學模式，有益于提高學生的創新思維能力、更好的掌握專業知識，同時對其它專業基礎課的課堂教學也具有一定的借鑒意義。

一、理論基礎

1、人本主義學習和教學觀

人本主義心理學家認為，教育的目標、學習的結果應該是使學生成為具有高度適應性和內在自由性的人。他們反對傳統的無意義學習，倡導有意義學習，認為教育的目標要以學習者為中心，以促進學生個性的發展和潛能的開發。人本主義的教學觀是建立在其學習觀的基礎之上的。羅杰斯認為能夠影響個體行為的知識，只能是他自己發現并加以同化的知識。教師的任務不是教學生學習知識（這是行為主義者所強調的），也不是教學生如何學習（這是認知主義者所重視的），而是為學生提供各種學習的資源，提供一種促進學習的氣氛，讓學生自己決定如何學習。

2、建構主義學習和教學觀

建構主義者強調學習的主動性和社會性，對學習和教學提出了許多新的見解。當代建構主義者主張，世界是客觀存在的，但是對于世界的理解和賦予意義卻是由每個人自己決定的。學習不是由教師把知識簡單地傳遞給學生，而是由學生自己建構知識的過程。學生是學習信息加工的主體，是意義建構的主動者。由于事物的意義并非完全獨立于我們而存在，而是源于我們的建構，每個人都以自己的方式理解事物的某些方面，教學要增進學生之間的合作，使學生看到那些與他不同的觀點，通過學習者的合作使理解更加豐富和全面。教師是教學的引導者，是意義建構的幫助者、促進者。教師應該重視學生自己對各種現象的理解，傾聽他們時下的看法，思考他們這些想法的由來，并以此為據，引導學生豐富或調整自己的建構。教師的作用從傳統的傳遞知識的權威轉變為學生學習的輔導者，成為學生學習的高級伙伴或合作者。[2]

二、問題探究式教學模式的實施過程

問題探究式教學模式的過程如圖1所示，在整個過程中討論小組的建立、問題的設計、及課堂的組織極為重要，直接關系到教學模式實施的成敗。

1、合理的討論小組建立

小組討論離不開小組成員之間的相互合作，如果簡單地講學生安排在一個小組，并不能顯現出小組討論的優勢和效力?？筛鶕W生的智力、能力、喜好、性格、性別等情況對學生分組，采取“組內異質，組間同質”的模式。在培養學生團結合作的集體意識時，使得學生的個人能力得以充分發展。通過對輔導員，班主任，及部分代課教師和學生的走訪，對學生前面學習成績的研究，將功能材料專業46名分成9組，每組5～6人。

2、問題的設計

討論的內容直接關系到課堂討論的質量，所以一定要精心設計問題。問題的設計遵循普適性、邏輯性和開放性的原則。

（1）普適性。教師的問題設計應該涉及到不同的學習水平要求，滿足不同層次學生的需求，使每一位學生都能參與到課堂思考與討論中。在設計問題的時候可以一題多問，由淺入深，也可以包含隱藏的問題。

案例：由磁化曲線圖，生成三個問題，磁感應強度B和M二者有何關系？為什么B-H磁化曲線上，B隨著H的增加持續增加而增加，而M-H磁化曲線上，M隨著H的增加到一定值后會趨于不變。隱藏問題，M趨于不變的值就是飽和磁化強度Ms，那么在B-H磁化曲線上圖上哪個值是Bs？

第一問比較基礎，學生通過查找教材或者溝通交流都可以很快得到答案。第二問稍微難一些，對于基礎較扎實、善于思考的學生也可以找出答案，底子弱一點的學生通過探討也能夠發現問題的所在。隱藏問題難度較高，對于一部分很快得到答案的討論小組，可以單獨問他們隱藏的問題，進一步激發他們的探究興趣。

（2）邏輯性。根據教學大綱的知識點，知識點之間的內在邏輯關系設計問題。學生的自我知識的構建是一個由易到難，由簡單到復雜的過程，因此設計的問題要有梯度，逐步提升思維的含量，同時要注意問題之間的銜接。

案例：給出布洛赫壁和奈爾壁的結構示意圖，問二者的不同之處，二者的剩余磁極會出現在什么地方，二者通常出現在哪類材料里。

三個問題涉及不同的知識點，三個知識點逐步遞進，有機的聯系在一起。

（3）開放性。設計一些沒有標準答案的開放性問題，讓學生的思維無限發散，有利于培養學生的創造能力及參與互動的積極性。

案例：磁致伸縮效應可能有哪些潛在的應用？

學生的討論情況：除了已經有的應用，如測速儀、液位計、位移傳感器等已有的應用外，學生們提出了很多新的思路。

例1矯正牙套，利用磁致伸縮材料做矯正牙套，這樣牙套的取放可以通過磁致伸縮效應來實現。

例2地板發電，在屋子里人員活動頻繁的區域鋪上含有磁致伸縮材料的地板，當人走過的時候有壓力，磁性發生改變，地板附近的磁場改變，產生電場，實現發電。發的電可以用來日常生活。

雖然有些應用在實現上存在一定的問題，但是學生們的豐富想象力為我們已有材料的新應用提供了非常好的思路。同學們在探討過程中也實現了自我的肯定和創新思維的拓展。

3、課堂教學的組織

考慮到教學目標和課堂時間有限，在課堂教學時，對于涉及單一知識點的問題，直接在課堂上進行小組討論。對于涉及多知識點的復雜問題，討論小組課后完成分析探討，在課堂上給出探討結果，教師全程給予引導和指導。

案例：電子在原子核周圍排布，需遵循哪些原則法則，先后順序是什么？該問題涉及的知識點是洪德法則。

案例：過渡族和稀土金屬的自由原子磁矩和在物質中原子磁矩一樣嗎？該問題涉及的知識點是軌道角動量凍結。

上面兩個問題只涉及單一的知識點，學生通過互相探討很快能得到答案。這類較簡單，探討需要的時間短，適合當堂討論。

案例：靜磁學的觀點和分子電流的觀點各有何優勢和局限。

該問題涉及靜磁學觀點和分子電流觀點兩個較難的知識點，需要深刻理解二者并進行對比分析才能得到二者的優勢和局限性。對于這樣的問題先布置下去，讓學生在課后查閱資料、相互探討，然后在課堂上陳述探討結果，老師進行歸納總結。

三、結語

知識點凝練成問題，針對問題學生自主探究，問題探究式教學模式可以激發學生學習熱情，有利于提高學生的創新能力和團隊協作意識。但進無止境，可以在問題探究教學模式基礎上，根據課程的特點，融合其它教學模式，以達到更好的教學效果。

【參考文獻】

[1] 林紅旗，魏飛.教書育人.高教論壇，2014.4.110-112.

[2] 王廣，郭黎萍，王春雷.“情境-問題-探究”式高師分析化學教學模式探索.大學教育，2013.2.98-101.

【作者簡介】

孫可為（1979-）女，吉林榆樹人，西安建筑科技大學材料與礦資學院講師，博士.