發現式教學法在航空自動控制基礎課程中的應用與探索

高艷麗 曲志剛 鄒明峰 王子健

摘? 要? 發現式教學法強調學員發現學習，讓學員自己探索、思考、發現知識。針對發現式教學的內涵、教學理念以及實施流程進行深入研究，并將其運用于航空自動控制基礎課程，對實施過程以及實施效果進行反思總結。

關鍵詞? 發現式教學法；航空自動控制基礎；教學目標；教學評價

中圖分類號：E251.3? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）16-0112-04

0? 引言

航空自動控制基礎課程是士官職業技術教育的專業基礎課程，將為后期專業課程的學習提供理論依據。如何提高學員的學習興趣，突出學員的主體地位，提升學習效率，一直是本課程教學法改革探索的方向。發現式教學就是在一定的學習情境中引導學員自己去探索，從而求得問題的解答，這正是課程所追求的教學實效。

1? 發現式教學法的基本內涵

發現式教學是以培養學員獨立學習、獨立思考，從而自己發現問題、解決問題并得出結論的能力為取向的教學方法。在實施過程中，教員引導學員圍繞具體問題，通過再現的情景或者相關材料[1]，積極思考、探索和發現相應的原理和結論，培養學員獨立思考、鉆研、探索的學習態度以及追求科學的精神。

2? 發現式教學法的教學理念

發現式教學主要依據建構主義理論、有意義學習理論和元認知理論等思維理念。

2.1? 建構主義理論

建構主義教學觀認為，學生學習是在特定環境下進行有意義的知識建構[2-3]。因此，知識傳授的主要途徑是營造有利于充分激發學員學習興趣的教學環境，引導學員主動學習。它強調學員在學習中和在知識呈現過程中的主體性、主動性，這也正是發現式教學的出發點。實施發現式教學可以克服傳統教學模式的弊端，通過提升學員的學習參與度，使學員獲得主動求知的思維方式和學習方法。

2.2? 有意義學習理論

有意義學習理論的核心是溫故知新，即強調舊知識與新知識的互動融合。學員在學習過程中運用認知結構中已有的、與新知識相關的概念、知識和經驗去理解新知識，并將新知識納入原有的認知結構，實現新舊知識同化融合，由此彰顯學習的意義。發現式教學通過情境創設，引導學員主動發現問題，利用原有知識，設置假設條件，進行驗證解決，所體現的正是有意義學習理論的要求。

2.3? 元認知理論

元認知又稱反省認知、監控認知或超認知，是指人對自身認知過程的認知。學員可以通過認知來了解、檢驗、評估和調整自己的認知活動。發現式教學注重學員對自我的理解和認知，以及對自己學習方法和行為的自我認知、自我檢驗、自我調整，這正是元認知理論在教學中的具體實踐。

3? 發現式教學法實施流程

發現式教學模式強調學員的發現過程，在這一發現過程中，學員的思維是相對獨立的，要讓學員積極參與探究過程[4]，培養其學習能力，增強其學習動力。

3.1? 教學準備

3.1.1? 分析學情

對學員層次、學習特點、學習方法以及學習興趣進行分析，精準定位學員的實際需求，進而確定教學目標，整合教學內容，實現高效精確教學。

3.1.2? 明確目標

結合實際的學員情況，制定具體、明確、可測量的教學目標，為教學過程起到指導的作用。

3.1.3? 精選內容

教學內容的挑選和設計要符合發現式教學的特點，以學員為主體。最重要的是處理好內容上的環環相扣，恰當設置合適的問題情境，進而引導學員從創設的情境到提出假設，最后再到驗證結果，突出重點內容，解決難點部分。

3.1.4? 講究方式

設計教學組織方式，讓學員能夠主動地參與知識的發現和探究過程，學會自主探究、獨立思考、小組合作等學習方法，培養學員的思維及創新能力。

3.2? 教學實施

整個教學過程圍繞探索發現—提出假設—驗證假設—得出結論—理解應用進行，如圖1所示。

第一步：探索發現。教員創造問題情境，引導學員探索發現、提出問題。在這個過程中要著重引導學員剖析自己提出的問題。

第二步：提出假設。學員分析觀察到的事物現象，并針對現象提出許多可能的假設。在這一過程中要去激發學員的興趣，并且能夠引導學員利用之前學習的理論提出合理的假設，要注重因果關系。

第三步：驗證假設。在論證假設時，學員提出的某些假設可能會不成立，而某些假設可能會部分成立，進行分析修正。在這個過程中，最重要的是總結結論以形成概念。

第四步：得出結論。在假設通過驗證后，教員發揮自身的主導性，對結論進行標準化、規范化。

第五步：理解應用。最后，教員要及時地對新知識進行鞏固。通過布置習題以及設置拓展練習等方式，鞏固新知，同時鍛煉學員的思維能力。

3.3? 教學總結

教學實施結束后最重要的環節就是對本課程教學過程的總結，進而為后面的教學提供改革和完善的依據。教學總結既要包括主觀條件方面，如PPT的設計、教學環節的設計、教學方法的運用、學員的參與度等，也要包括客觀條件方面，如教學設施條件、學員接受程度等；既要總結好的經驗，也要總結存在的不足，從而揚長避短，達到最佳的教學效果。

4? 發現式教學法關鍵環節

發現式教學法與傳統的傳授式教學法相比，突出了學員的主體性，調動了學員的積極性和主動性，符合學員發展的需要，但是在實施過程中一定要抓住其關鍵環節。

4.1? 創設情境，問題導入

問題情境設置是整個發現式教學實施過程中的關節環節之一。只有恰當合適的問題情境，才能保證課程的正常進行，才能讓學員帶著問題意識，激發其好奇心和興趣。因此，教員要吃透教學內容，能夠根據學員的實際認知情況設置有新穎性、挑戰性的問題情境。創設的情境要有新理論和舊知識之間的聯系線索，這是最關鍵的一個環節，因為它能夠幫助學員建構新知識的意義。

4.2? 提出假設，合理分析

假設是發現式教學的必備過程之一。在設計時要引導學員明確因果關系，正確推理，通過逐次限定應用條件，進而逐步縮小范圍，推出最終結論。同時，要引導學員借助已學知識分析原理，提出合理的假設，進而為后期驗證進行鋪墊。假設的提出與分析直接決定了最終結論的形成。

4.3? 總結鞏固，拓展提升

在發現式教學中，學員圍繞特定的問題，提出假設、驗證假設、得出結論。在這個過程中，學員的認知和探索能力有了很好的訓練，但是對于新理論、新知識的運用還需要進行鞏固。因此，相關學習習題的設置以及實際運用需要系統開展，逐步拓展學員的知識面，提升實際運用能力。

5? 發現式教學法在航空自動控制基礎課程中的應用

在航空自動控制基礎課程中，線性系統時域分析法章節中的系統穩態誤差，穩態誤差的大小直接體現系統輸出的準確性。因此，掌握穩態誤差的求解與分析方法至關重要，它在內容上既承接了前面章節中對一階、二階系統的性能分析，也為后面根軌跡的學習提供了分析依據，起到承上啟下的作用。

5.1? 教學目標

通過本堂課的教學，使學員理解穩態誤差的概念，掌握分析穩態誤差的方法，運用本節課所學的知識分析實際的航空自動控制系統的準確性，解決實際問題。其中穩態誤差的求解是本節課的重點，掌握求解的步驟與方法才能得到系統最終的穩態誤差；難點是實際系統穩態誤差的分析，掌握求解的方法后，要運用于實際航空裝備系統的穩態誤差分析中，分析各個參數對準確性的影響。對于難點部分，在引導分析的基礎上采用加強訓練的形式，并進行歸納總結。

5.2? 教學實施

第一步：探索發現。以艦載飛機自動著艦過程進行情境創建。通過艦載機著艦視頻的播放，引導學員探索發現艦載機著艦過程中需要保持精確的飛行姿態，從而使飛機尾鉤準確地掛上攔阻索。引導學員提出問題：如何保證系統輸出的準確性？

第二步：提出假設。引導學員利用前期所學的系統穩定性分析方法來分析系統的準確性，進而提出假設：準確性與系統的內部結構參數有關，與外部輸入無關。

第三步：驗證假設。通過穩態誤差的求解與分析來驗證之前的假設，在這個過程中要注意總結穩態誤差的概念以及求解步驟。

第四步：得出結論。系統準確性與外部輸入、系統參數和結構有關，同時總結分析的步驟與要點。

第五步：理解運用。利用所得出的分析方法分析實際艦載機著艦過程中的飛行姿態控制系統，理論運用于實際。

5.3? 教學評價

發現式教學的最終效果要通過相應的評價方式進行判斷，該課程主要的評價方式包括課堂評價和課程評價。

5.3.1? 課堂評價

課堂教學評價主要是課程教學實施過程中的評價，其中包括學員對教員的評價以及教員對學員的評價，同時包括專家對教員的評價。

1）學員對教員的評價。采用問卷調查以及座談的形式，對教員教學實施過程中是否合理創設情境、是否正確引導學員利用前期知識進行假設、是否注重學員的認知能力等方面進行評價并提出改進建議。

2）教員對學員的評價。針對學員的課堂表現以及課外作業等情況進行評價，主要圍繞學員的知識迭代情況、知識發現的能力、探索發現的主動性等方面通過評分的形式進行評價。

3）專家對教員的評價。專家對教員實施發現式教學法的過程進行評價，包括課堂教學內容是否合適采用發現式教學、設計的各個教學環節是否合理等。

5.3.2? 課程評價

最終課程結束后，對整個課程進行評價分析，包括教員對學員的評價、學員的自我評價、學員對教員的教學評價、教員的自我評價。

1）教員對學員的評價。學員最終的評定成績包括結課考試成績以及教員對學員課堂評價的總結結果，可以參考40%平日成績+60%考試成績來決定。

2）學員對教員的評價。課程結束后，學員對教員運用的教學法是否能夠接受、傳授的知識是否全面以及課程內容的安排上是否合理等方面通過問卷調查和座談的形式進行評價。

3）學員的自我評價。通過問卷調查形式由學員進行自我評價，包括學習態度、知識點的掌握、課堂表現以及課后的學習等多方面評價。

4）教員自我評價。根據最后的教學效果，以及在教學過程中遇到的問題進行分析，找出問題，如所教內容是否合適運用發現式教學法等。同樣，對于課程實施中好的方面要進行總結，為后期課程的實施提供依據。

6? 教學反思

6.1? 學員積極性的調動

發現式教學的主體是學員，因而學員的參與度直接決定了該教學的實施成效。如何能夠讓學員積極參與教學，發揮主動性，是課程實施的關鍵點。這就需要教員充分了解學員情況，完善教學設計，提升課堂的把控能力。

6.2? 教員具有扎實的專業知識和過硬的組織能力

創設令學員感興趣的發現式教學情境是實現預期教學效果的重要因素。這就需要從學員思考的角度、課程內容以及教員教學能力等多方面考慮。因此，教員要不斷地學習相關理論，在實施教學過程中總結成功經驗和優秀的教學方法，提高教學能力，進而組織好發現式教學的實施。

6.3? 運用發現式教學的同時結合使用多種教學方法

由于發現式教學法的自身特點和要求并不適合所有的課堂，因此不能一味追求采用這一種教學方法。要根據實際的教學內容需求、學員的學習特點，綜合性地進行考慮，將多種教學法綜合并靈活地運用到課堂中，進而提高教學質量。

7? 結束語

通過一個學期的教學實施，發現式教學法可以突出學員的主體地位，激發學員的學習興趣。特別是應用在航空自動控制基礎課程中，可以將抽象問題形象化，幫助學員對原理的理解。這也需要教員熟悉課程內容，能夠根據發現式教學法的運用要求選擇合適的教學內容，精心布置規劃。

參考文獻

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[3] 陳亮，百里清風，王紅娟.試論布魯納的發現式教學[J].科技信息（科學教研），2008（18）：157．

[4] 盧麟，朱勇，李建華.發現式教學法在工科專業課程中的探索與實踐[J].高教論壇，2012（4）：81-83．

作者：高艷麗、曲志剛，海軍航空大學青島校區，副教授；鄒明峰，海軍航空大學青島校區，助教；王子健，海軍航空大學青島校區，講師（266000）。