工程教育認證背景下基于信息技術的探究式教學模式研究

周惠敏 鄭 衛 王 香 傅宇東

（哈爾濱工程大學材料科學與工程學院 黑龍江·哈爾濱 150001）

在經濟全球化的時代背景下，工程類人才的培養和工程教育的發展也開啟了國際化進程。在工程教育過程中，培養學生的創新思維，挖掘學生的創新潛能和提高學生的創新能力是重中之重，本文開展了針對本科生專業課程的基于信息技術的探究式教學模式的研究，借助信息技術，豐富教學內容和教學形式，拓寬學生自主學習的空間，針對同一問題為學生提供不同視角的解決方案，培養學生的獨立思考、創新能力和合作精神，有利于在教學過程中加強學生的主體地位和教師的主導作用的發揮，改變傳統課程實施過程中過于強調接受性學習、死記硬背及機械訓練的現狀。

1 探究式教學模式的特點

探究式教學方法是由著名的教育家施瓦布在20 世紀中葉基于多年的研究基礎上提出的，探究式教學方法提倡教師采用探究的方式將科學知識傳授給學生，即在講授科學知識的同時，提供相關支撐證據，有理有據，方便學生自己判斷教師所講授知識的正確性和合理性，通過自己的思考和判斷來批判性地接收新知識和新理論，而不提倡將科學知識作為絕對的真理教給學生，強迫學生死記硬背。這種探究式教學方法可以有效調動學生學習的積極性，將學生從被動接收知識的聽課者變成主動探究知識的參與者，有利于激發學生獨立思考，在探究過程中獲取知識、發展技能、培養能力特別是創新能力。

探究式教學方法提出之后，受到廣大教學工作者的普遍重視，并廣泛開展了關于探究式教學模式在課堂教學中的理論和實踐研究，對探究式教學模式的特點和教學效果也有了更深入的認識。關于探究式教學方法的特點和優勢目前已經達成了一些普遍共識，該教學方法強調以教師為主導、學生為主體的教學理念，教師作為整個探究過程的引導者，發揮的是如同“導演”一樣的作用。教師通過教學設計，創設合適的探究情境，引導學生提出探究問題；在學生探究過程中，教師隨時把握學生的探究進程，將偏離探究主題的學生及時引導回正軌；在探究結束之后，及時引導學生進行相關知識點的歸納總結，強化探究效果。而學生作為整個探究過程的主導者，發揮的是“主演”的作用。在教師創設的探究情境下，學生積極參與，通過自主思考而發現問題，從而自主提出探究問題；在運用已有知識體系進行問題探究的過程中，不斷分析問題—解決問題—發現問題，通過獨立思考和與同學老師的討論交流，批判性地接受知識，從而強化了知識的消化、吸收效果。整個教學過程可以更充分激發學生的求知欲、調動學生學習的積極性，強化學生對知識的理解性接收，從而獲得了更好的教學效果。

2 信息技術在探究式教學模式中發揮的作用

隨著信息技術的迅猛發展，為了使學生更好地了解和掌握信息技術，國內各大高校均在本科生入學之初就開設了信息技術相關課程，確保學生具備充分利用信息技術獲取并整理相關技術資料的能力，同時也為信息技術與其他課程的整合提供了良好的前提條件。我國自20 世紀80 年代開始進行計算機輔助教學的嘗試，以多媒體技術為主的信息技術逐步應用于課堂教學。隨著網絡教學資源日益豐富，教育工作者開始嘗試采用各種手段、不同程度地將現代信息技術引入課堂教學，促進了MOOC、微課和雨課堂等多種形式的教學，擴大了學生的學習空間和時間，取得了良好的教學效果。同時，教育工作者開始關注并深入開展關于將現代信息技術與不同教學模式相結合來提高教學效果的理論和實踐研究，研究結果表明，信息技術在探究式教學過程中發揮著越來越大的作用，教師和學生掌握和運用先進信息技術的水平和程度對于改進教師教學過程、提高學生的學習效果，培養學生自主學習能力、創新思維具有重要意義。

由此可見，結合探究式教學模式的特點，借助信息技術，一方面有利于幫助教師通過動畫模擬、動態圖像、視頻演播等方式使教學內容形象化、生動化，激發學生學習興趣和好奇心，創設更有利于探究的教學情境；另一方面，學生可以利用信息技術和相關資源查閱、搜集資料，基于資料信息積極思考，探究、分析問題的根源，培養學生自主學習、獨立思考能力和創新性思維；同時，借助信息技術手段，學生可以形象地表達自己的學術想法和相關問題的解決方案，有利于在學習小組內部與其他成員進行有效的交流、合作，促進學生自我表達能力、團隊合作精神和創新思維模式的培養。

3 基于信息技術的探究式教學模式實踐與探索

為了充分挖掘信息技術在探究式教學中的作用，提高課堂教學效果，促進從以教師為主型的傳統教學模式向以學生為中心的新教學理念的轉變，我們在材料科學與工程業本科生專業課堂中開展了在信息技術支撐下探究式教學模式的構建和初步嘗試。在綜合考慮探究式教學模式的構建要素與相關評價考核方式、材料科學與工程專業的課程體系結構和現代信息技術手段的運用方式等方面影響的情況下，選擇在本科生專業課“生物醫學材料”課堂教學中進行了六個學時的基于信息技術的探究式教學模式的實踐研究，構建了具體的教學步驟，即“創設探究情境，引出探究問題—學生自主探究，開展合作交流—運用信息技術，匯報探究成果—總結知識要點，提高教學效果”。在具體實施過程中，我們主要遵循以下四個步驟進行。

（1）教學情境的設計。我們以本科生專業課程“生物醫學材料”為依托，首先創設教學情境，提出探究問題。為了激發學生自主發現問題并提出問題，我們在教學內容安排上，首先通過課堂講授的方式為學生介紹了生物醫用材料相關的基礎知識，包括基本概念、分類方法、性能要求、生物學測試方法和原則、各種生物醫用材料（生物醫用金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、復合材料）的種類、性能特點、要求和臨床應用，以及常用生物醫用材料的表面改性技術、工藝及其特點，在教學過程中充分利用信息技術，通過動畫演示和視頻播放的方式介紹典型生物醫用材料的臨床應用，形象地向學生展示醫療器械的工作原理，例如形狀記憶合金在骨科固定器械領域中的應用，激發了學生對生物醫用材料的學習興趣和求知欲。學生掌握了這些相關基礎知識的基礎上，已經初步具備了針對不同臨床應用領域設計、研發滿足一定性能要求的新型生物材料以及對現有生物材料進行表面改性的能力。在此基礎上，設計教學情境，通過介紹生物醫用材料在臨床使用中存在的典型問題，啟發、引導學生自主發現問題，提出問題。

（2）探究過程的實施。在探究問題解決方案的過程中，為了充分調動學生參與探究的積極性，加強學生之間的交流與合作，培養學生的自我表達、溝通、團隊合作和自主學習能力，更好地滿足工程教育認證標準中關于個人和團隊、溝通和終身學習等非技術性能力的要求，我們在探究過程中采用了分組合作探究的方式。在提出探究問題之后，學生會有一周的時間進行探究，在此期間，學生可以充分利用網絡資源自主搜集、閱讀相關資料，結合已經具備的基礎理論知識進行問題分析，探索解決方案。學生可以先自己獨立進行，然后在小組內進行交流討論，最后以小組為單位，形成一個解決方案，并派小組代表在課堂上進行小組間的交流、討論，老師在課堂上針對小組間的交流討論進行啟發、引導。在此過程中，信息技術是學生探究的工具，學生作為探究過程的主導者，是探究的主體，開展以問題為導向的探索性學習。同時，知識來源的多渠道化有利于創造性思維的形成，因此在學生利用現代網絡資源獲取多方面信息的同時，可以從不同角度思考問題，提出質疑，并通過研討消除質疑，內化為自己的知識，這一過程有利于培養學生的創新思維，并提高學生學習的積極性和參與度。

（3）探究效果的評價。在學生分組研討過程中，教師可以觀察、監督各組的研討過程和研討效果，評測學生探究的效果，并在分組研討結束后，對各組的探究過程進行評價，指出探究過程中的不足，并將探究過程所涉及的知識點進行歸納總結，幫助學生構建系統的、清晰的知識結構和網絡，及時糾正不準確的知識認知。這一階段老師也要積極引導學生參與知識的梳理過程，而不是讓學生被動地接受知識。另外，也將學生在探究過程中的表現作為最終課程考核的一部分。探究效果的評價有利于對學生學習過程的評價，更加全面地評價學生的學習能力。

（4）探究模式的改進。在探究式教學過程結束之后，教師需要及時總結分析該過程的優、缺點，對不足之處進行改進，促進下一次探究式教學效果的提高。在“生物醫學材料”課程探究式教學模式的實施過程中發現，將探究式學習效果作為考核成績的組成部分（約占總成績15%），對于學生參與積極性的提高有很大的促進作用，同時也避免了采用單一期末考試成績不全面的弊端。另外，探究式教學所占用學生課下精力較多，所以在課程中不宜安排太多，對于24 學時的“生物醫學材料”課程，三次探究式教學有些多，在以后的教學過程中可以改為1-2次比較適宜。

4 結語

結合現代信息技術而進行的探究式教學模式，可以實現信息技術與本科生專業課程探究式教學模式的有機結合，促進從以教師為主型的傳統教學模式向以學生為中心的新教學理念的轉變，提高課堂教學效果，促進學生綜合能力和創新思維的培養，有利于滿足工程教育認證背景下學生非技術能力的達成，為本科生教學模式的改革提供了新思路。