探究式課堂教學設計

張鵬

[關 鍵 詞] 探究式課堂；教學設計；自主學習

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2019）03-0001-03

【背景與主題】

化工儀表自動化課堂上，專業教師在講臺上滔滔不絕、慷慨激昂，學生則在講臺下茫然目視，有的昏昏欲睡，有的思緒在放飛，有的一臉“懵懂”……這樣師生狀態的鮮明對比如果形成常態，那么課堂效率、教學效果、學生的培養質量都無從談起。

課后，專業教師和班主任都去找了幾位學生溝通談心。

教師：老師上課所講的都是我們專業很重要的專業知識，都是以后大家走上工作崗位后很多技術的知識鋪墊，為什么都提不起興趣呢？

學生A：其實我們也很想了解和吃透這些專業知識，但是老師您講的理論性太強，感覺都是您在講，沒我們什么事兒，我們在課堂中沒有融入感和參與感，聽著聽著就疲勞了，興趣越來越小……

學生B：純理論教學，照本宣科，課堂氣氛沉悶，不犯困才怪呢……

學生C：老師，我們也想好好學習和掌握這些專業知識，可是這些高深理論我們無法真正吃透，僅僅聽懂些膚淺的表面，越聽越沒勁，無法真正理解……

這個場景映射出當前中職專業課教學實踐中的一些令人疑惑的“怪圈”，教師賣力地講，學生卻并不“領情”，教師覺得學生學習態度不夠認真，學生認為教師上課太枯燥，課堂上無事可做，教學實踐中形式大于實效，久而久之進入一個惡性循環的“怪圈”中，學生逆反心理逐漸失去學習興趣甚至厭煩，得不到學生的良性呼應，教師也可能漸漸對教學失去熱情。這種“怪圈”的模式一旦形成，是對教學質量極大的傷害，想擺脫扭轉局面十分困難。

最好的辦法是從一開始就不要形成這種“怪圈”模式，教師要著力設計和打造以學生動手參與并且自主學習為主體、活力和實效并重的探究式課堂教學模式，努力營造“教”與“學”互動向長的熱情和諧氛圍，讓學生按照教師課前設計好的劇本去參與、展示自我和體驗成果，這樣才能演繹出一部精彩華麗引人入勝的教學大片。

2013年我校化學工藝專業啟動了國際水平專業教學標準的試點工作，借鑒德國雙元制職業教育先進理念：創新教學模式、工學結合、深化產教融合，學生在校學習和企業實習交替結合，教師教學和企業技術人員上課互相輔助，努力調動學生學習的積極性和提高其自主探索學習的能力，加快推進構建現代職業教育體系。在此以控制與調節技術課程中“數字邏輯電路在聯鎖保護系統中的應用”兩節課的探究式課堂教學設計為例跟大家分享一下自己在教學實踐中的一些做法。

【過程與結果】

（一）探究式教學設計思路

探究式教學設計的主題思想是“做中學”，教師只是給學生一些簡單的理論鋪墊，主要通過事例或者問題引導學生自己閱讀、觀察、思考、實驗、討論、總結，自主地去研究和領會事物的內在聯系，建立認知體系。在此教學模式中學生是“演員”，教師是“導演”，在共同演繹的過程中激發學生的探索興趣，鍛煉和提升學生的自主學習能力。

教師在教學過程中看似不是“主角”，但是作用極其關鍵，因為教師是整部大片的設計者和導演者，課前的準備工作是否充分是課堂能否實現良好效果的保證，做好探究式教學設計可以重點從以下幾個方面著手：

1.必須正確處理教師“引導”和學生“探究”的關系，努力做到不能讓學生放任自流漫無目的去探究，也不能牽引過多，導致學生束手束腳失去探究的興趣。

2.設計好一堂課的各個環節，創設一個開放性的課堂教學氛圍，層層遞進，保證新知識產生的連貫性和邏輯性。

3.教師要及時發現學生的典型問題和“閃光點”，作為點評總結環節的重要素材，適時調整和鼓勵。

（二）本次課要突出解決的問題

在以前的教學過程中，學生一直有這樣的困惑：“電路基礎理論我學了，化工儀表自動化控制理論我也學了，感覺兩者之間關聯度不大，不知道學習的電路相關知識如何在化工儀表自動化系統的相關知識中體現？”如何解決這個問題，我們教師也動了很多腦筋。對電工技術的教學和化工儀表自動化的教學如何更好地銜接起來，尋找結合點，讓學生理解他所學習的一些電路知識在化工自動化控制系統中是真實在使用的，通過實例讓學生去動手設計、嘗試和感受，以期望取得更好的教學效果。

（三）探究式教學過程設計思路

（四）教學過程描述

本次課的內容是“數字邏輯電路在聯鎖保護系統中的應用”，由于電信號“看不見，摸不著”，對學生來講是很“虛”的東西，因此在教學中不能只是純理論的去講解，而要讓學生真正動手去操作，去真實的使用這些門電路，體會它的邏輯效果，這樣教學效果才會好。

首先，“熱身任務”是要求利用門電路芯片CD4011（四輸入與非門）、5V電源、多路選擇開關、LED燈（邏輯1燈亮，邏輯0燈滅）構建電路，驗證之前學習過的與非門的邏輯功能，學生有了真實的操作體驗之后，馬上激發了興趣，課堂氛圍頓時活躍起來。

經過前面的熱身，學生只是體驗了一種門電路獨立的邏輯功能，接下來教師給出一個設計性的任務，目的是將所學習的邏輯門電路知識綜合應用于化工自動化控制，實現知識的串聯和實際應用。生產中各個參數相互關聯，很多情況下需要滿足各個參數之間達到一定的邏輯關系才會輸出觸發聯鎖的開關信號，因此，需要不同邏輯門的組合才能達到預期的效果。在化工生產中，當某一個或者某幾個參數達到安全警戒值的時候，需要報警并且啟動聯鎖，以保證設備和工作人員的安全。而這樣一套由報警信號觸發聯鎖系統啟動的電路就非常適合用邏輯門電路來搭建。通過邏輯門電路設計構建一個電路，控制化工自動化系統中的聯鎖保護開關，啟用聯鎖保護回路，保證生產安全。

任務描述：乙烯加氫脫炔的反應工段的工藝流程圖（見附圖）所示，在正常生產過程中會遇到反應釜溫度過高或者壓力過高的不安全狀況，因此我們給學生的工藝要求是在主反應釜溫度過高時，溫度報警信號通過邏輯電路去觸發聯鎖保護開關閉合，從而啟動聯鎖保護系統，以保證設備的安全。要求學生根據工藝要求利用CD4011（四輸入與非門）芯片自己設計電路，實現相應的邏輯功能（其工藝流程圖如附圖所示）。

基本控制原理：塔R101的底部、中部和頂部各有三個溫度測量點TISA1003C、TISA1003B和TISA1003A（都屬于聯鎖高值報警的溫度控制點），在滿足一定條件時會產生邏輯1的觸發信號，啟動帶聯鎖功能的氣動薄膜調節閥PV1001全開（放空，去火炬系統），用于裝置降壓，保護設備和操作人員的安全。具體要求如下。

（1）TISA1003A超過溫度上限值（產生邏輯1），另外兩個TISA1003B和TISA1003C中任何一個超過溫度上限值（產生邏輯1），或者都同時超過溫度上限值，那么輸出觸發信號啟動聯鎖。

（2）TISA1003A沒有超過溫度上限值（產生邏輯1），另外兩個TISA1003B和TISA1003C中任何一個超過溫度上限值（產生邏輯1），或者都同時超過溫度上限值，那么也不會輸出觸發信號啟動聯鎖。

（3）在TISA1003A、TISA1003B、和TISA1003C都不超過溫度上限值時，不會輸出觸發信號啟動聯鎖。

（4）如果只有TISA1003A超過溫度上限值（產生邏輯1），不會輸出觸發信號啟動聯鎖。

向學生解釋和明確了工藝過程和要求之后，要求學生設計一個邏輯門電路，能夠按照工藝要求在滿足條件時輸出邏輯1的觸發信號，這樣再連接到PV1001的信號輸入端就可以聯鎖保護系統啟動了。

此任務達成的過程比較復雜，但是結果具有可驗證性，學生可以真實看到自己的“勞動成果”。在教學設計時，為了充分調動學生的積極性，教師采用了探究式分步走的教學設計方法，同時采用分組教學，培養學生的溝通和團隊協作能力。教師將該任務分解成層層遞進環環相扣的五個小任務讓學生分步完成，逐層達成小目標最終匯總成大目標的完成。具體小任務如下。

任務1：分析工藝要求。

根據三個溫度信號之間的邏輯關系先寫出真值表（設TISA1003A為變量A，TISA1003B為變量B、TISA1003C為變量C，Y等于邏輯1表示溫度超上限，Y等于邏輯0表示溫度沒有超上限）。

任務2：列出真值表。

任務3：寫出邏輯表達式：Y=。

任務4：畫出邏輯電路圖。

學生分組展示，教師點評總結，并布置課后作業。

由組長闡明自己組的設計思路和方案，結合自己設計的邏輯電路和工藝生產要求進行闡述，其他組的學生共同討論點評。

【反思與啟示】

（1）把握探究式教學的關鍵點：學生是主體，教師是引導者，努力提升學生的自主學習能力，但是整節課的情境創設和問題設計教師需要在課前做足準備工作，利用任務的布置或者環環相扣的問題來引領學生去自主探究和發現新知識，教師在此過程中適時引導、鼓勵、輔導、點評，讓每位學生都帶著任務和問題參與到教學活動中，構建一個師生學習共同體。雖然表面上看學生是課堂上的主角，教師是課堂上的配角，但實際上教師在課前的準備工作和課堂上的串聯工作是探究式教學效果好壞的關鍵要素。

（2）探究式教學模式的成功采用可以有效地改善傳統灌輸式教學模式的弊端，極大地提升學生的學習積極性，活躍課堂氛圍，特別是可驗證的成果讓學生更有實實在在的成就感。

（3）學生的興趣需要我們去激發，學生的自信心需要我們去保護。師生之間融洽的互動是課堂教學成敗的關鍵。一堂課，師生若能在輕松活潑中自由交流，激熱討論，邊學邊做，學習積極性高了，教學效果自然就好了。

（4）化工專業教學在學生的思想和行為中必須始終貫穿“安全第一，預防為主”的理念，同時學生的識圖能力和畫圖能力需要用心去培養。拿到一張陌生的化工PID圖，如何快速理解它的工藝流程，了解它的測量點和控制點以及要實現的控制目的；拿到一張陌生的芯片引腳圖，如何快速明白各個引腳的功能；針對一個邏輯表達式，如何能快速準確地畫出相應的邏輯電路圖等，都需要有相關扎實的理論基礎和敏捷的邏輯思維作為支撐，方法和思路是關鍵，這些能力的培養，才能真正提高學生的綜合能力，促進其終身發展。

面對新形勢和新挑戰，我校以化學工藝國際水平專業教學標準試點為契機，不斷改革整合教學資源，不斷創新教學方法，不斷總結推廣經驗，探索恰當實用的新路子，大力激發課堂中學生的學習興趣，挖掘他們學習和動手能力的潛質，從而努力帶動整個專業的發展和提升。

編輯 武生智