《聚合物基復合材料》課程中的“問題式”學習探析

施敏杰 華匯慧

江蘇科技大學，江蘇 鎮江 212000

科技和社會的不斷進步對我國的高等教育提出了新的要求，但是本科階段的教育教學現狀卻不容樂觀。學生對于本科階段的基礎知識，甚至是專業課知識興趣度不夠，不主動學習，效率低下，與任課老師溝通較少，課后很少復習課堂知識，不能“溫故而知新”。因此，課后習題和期末測評則成為了學生的“噩夢”。此狀況與教學模式的單一有直接的關系，因此，本科階段的教育模式迫切需要改革。

從高分子材料學科人才培養現狀看，存在一些明顯的問題。

首先，在本科階段教育教學過程中，理論講授占比較大。更為關鍵的是在課堂理論知識的教學中，教師則扮演了主要的角色，即教師主“講”，學生主“聽”，且大學高等教育的教學模式多半為PPT形式教授，學生幾乎沒有做課堂筆記的習慣，形成了課堂教學效率低下的“雙負面”效應。高分子學科在通識教育之外還需明確其工程教育的核心要義，即以學生為中心，圍繞培養目標和人才培養要求去進行資源配置和教學安排，并將學生和行業人才滿意度作為專業評價的重要參考依據。由此可見，以學生為中心更需要教師改變傳統的教育教學方式，最大限度地發揮學生的主觀能動性，使學生作為獲取知識的主體，提高學生的自主學習能力和問題分析能力。與學生在實驗室遇到的問題不同，高分子材料專業畢業的同學在就業中遇到的問題往往是傳統的，而非行業內最前沿的知識。由于學生未能養成主動學習、思考的習慣，面對與實驗室設備原理相通的企業應用設備時，則顯得力不從心，從側面反映本科階段教學的缺陷。

其次，對于教師而言，教學實踐體系的設計往往是單一、片面，甚至是重復性的實踐。在高分子材料學科的教學體系中，在師資上還未實現通識和實踐一比一的資源配置，大多數時間是由基礎課程教師兼任實踐課程教師，或配置較少的實踐課程教師，在逐年擴招的大背景下，師資配置趕不上學生增長的速度。且在師資隊伍中具備“雙師”能力的教師數量較少，加之實踐設計的單一，教師甚至扮演了實踐設計的主要角色，學生則無法通過實踐了解本學科的相關實踐技能和相關加工設備。

再次，對于就讀于無碩士/博士點授權高校的學生而言，本科階段教學實踐體系設計更加欠缺，無配套的產學研和實踐創新體系等。在課程的設置和教學計劃上，實踐課程受硬件和軟件環境的影響，未能讓學生具備充足的動手實操機會，加之教師作為實踐課程的教授主體，課程設計的單一，設備的缺乏和學生“看”，教師“做”的教學方式，使得學生難于獲取所需的實踐知識。

最后，“問題式”學習（Problem-Based Learning）是一種變革的學習方式，與新課程改革的重點相一致，強調把學生的學習方式由被動，轉變為“自主、合作、探究”。“問題式”學習適合各個年齡階段的教學。例如，年齡較小的學生群體，“問題式”學習方法強調引起和保護學生興趣，以“興趣”促學，難度設置適中，教師同時給予適當的幫助和引導。本科階段的學生已經具有了較強的思維能力和判斷能力，教師應該根據學科特點，有目的、有針對性地設置難度大、具有發散性和較強邏輯性的問題，引導學生了解本課程本學科的知識，提升學生的思維和創造能力。

根據“問題式”學習教學的具體方法。

一、“問題式”學習的學習特點

“問題式”學習是針對課程教學過程中，使學生成為課程學習的主人。有目的地讓學生去發現問題，分析問題，學習解決問題所需要的專業知識。教師則根據章節知識和相關科研文章給出引導，并采用提問或者無領導小組討論等方式，激發學生思考，探索方法并最終解決問題。教師在設置相關問題時，應該緊扣章節基本內容，引導學生通過問題熟悉本章節的相關知識脈絡和知識點，從而達到以“問”促學，以“問”促知。

此外，教師還應該通過設置復雜和邏輯性強的綜合性問題，引導學生通過“問題式”學習，了解本章節的所有知識內容，并且進行知識歸納。如在學習完增強材料章節后，教師可以給出問題：學生總結高性能增強材料結構和生產工藝中的共同點。由于增強體的材料類型眾多，包含無機材料和高分子材料等，兩種材料不同的物理屬性將導致截然不同的生產工藝。因此，學生需要整合本章節的所有知識內容，歸納分類，才能理解增強材料結構與性能的關系。此時，學生可能面臨無法找到增強材料與性能的問題，需要教師循序漸進，有目的地設置問題，如增強體結構的分類是什么？增強體材料的取向度與結構分類的關系？加工工藝對增強體材料取向度的影響是什么？通過設置此類問題，形成章節的知識點主線。由此學生就通過“問題式”學習，獨立歸納總結章節知識，串聯章節知識點，最終提高學生的歸納分析能力和自我學習能力。

從以上例子看出，“問題式”學習中設置得好的問題，最大限度地串聯本章節的所有內容，最大限度地提高學生的歸納分析能力。學生在解決教師提出的問題的同時，需要大量的知識儲備，需要整合章節知識點并謹慎推理，而非單獨從書本獲得答案，才能使學生通過“問題式”學習把被動學習轉變為主動學習。

二、聚合物基復合材料的教學問題

聚合物基復合材料是一門誕生于20世紀50年代的新興工程學科方向。相對于傳統學科，其理論、方法及相關技術都處于發展更新的階段。與此同時，聚合物基復合材料涉及的材料知識是跨領域的，如無機增強體材料，金屬導電材料等。此外，聚合物基復合材料也需要整合本專業知識，如高分子化學、物理化學、高分子物理、有機化學及聚合物表征與測試等，具有學科知識交叉融合，知識點更新迅速，應用整合性強的特點。

根據以往的教學方式，教師針對教學大綱設計相關知識點PPT，僅通過PPT的形式了解知識點，僅注重章節的某一個基本概念，基本理論的講解和分析，而后無法針對整個章節內容乃至整個學科體系歸納總結。單一的閉卷考試，對于學生的知識系統性考察和在實踐中運用所學知識的引導不足，不利于培養學生的獨立思考和多維度思考的能力。最終導致畢業學生知識點單一，分析和解決問題能力低下，無法運用專業知識整合思考，對行業內的問題給出自己的判斷。

三、“問題式”教學解決問題的構建

為了建立基于“問題式”學習教學體系，需從構建的目標及方法上展開工作，明確“問題式”學習的主要目標是發揮學生的主觀能動性，提高學生獨立自主學習知識的能力。

（一）構建的目標

《聚合物基復合材料》的主體知識框架為聚合物復合材料的概念、增強材料、基體材料、復合材料界面、復合材料的加工工藝及性能等。教師通過知識的主體框架，通過“問題式”學習，設置相關“問題”式網絡，串聯相關知識點。

首先，針對材料類學生生源少，基本理論知識欠缺的問題，教師應該加強基礎知識的教育和引導。知識大樓起源于一磚一瓦，相關高校在招生前需要適當提高學生入門門檻。例如，高校在學生入學后應該考察學生高中階段的基本物理和化學知識，根據考查結果對學生專業分流，分類培養。

其次，通過“問題式”學習，實現學生和教師的角色互換，提高學生的自我學習能力和自我管理能力。本科生教學是一個教師和學生互動的過程。由于《聚合物基復合材料》的知識點分散，任課教師在開始上課前應該熟悉整本書的知識脈絡和相關知識架構，明確課程知識點分布。通過“問題式”學習設置問題，通過問題構建章節知識和知識網絡，并且在章節知識教授完成后，設計邏輯性和綜合性較強的問題串聯整章和整本書的知識點，舉例如下（見圖1）。

圖1 “問題式”學習的問題設計思路

（二）構建的方法

1．對教師的要求

“問題式”學習強調發揮學生的主觀能動性，強調學生作為知識的獲取主體。因此，教師在教學過程中設計的問題則至關重要。教師需要不斷提高自己的教育理論知識水平和專業素質，才能把更綜合的知識傳授給學生，把更好的教育理念貫徹在專業教學過程中。另外，教師要靈活運用現代化的教育教學工具，從各個方面吸取有用的專業知識點信息，開闊自己的眼界，加深自己對于知識的了解。只有教師的知識脈絡先豐富起來，才可能提出更具有綜合性和邏輯性的問題，也就能最大限度引發學生的思考。在學生回答教師提出的問題時，教師需注意教學方法，創造良好的課堂學習氛圍，營造輕松愉快的課堂學習環境，對相關復雜問題給予必要的引導，循序漸進構建章節知識網絡。才能使得“問題式”學習教學模式取得最大的成果。

2．增強互動交流

“問題式”學習強調問題意識，啟發學生在課堂的思維和發現以及分析問題的能力。在教師上課過程中，教師應該結合章節知識點，提出問題。在上課過程中提問，通過提問集中學生的課堂注意力，引導學生通過“問題”思考章節知識，發揮學生的主觀能動性，培養學生主動學習能力。在學生回答問題過程中，對存在疑問和爭議性的問題做出明確的解釋和相關補充。通過教師與學生的互動交流，活躍課堂氣氛，從而激發學生的學習興趣，了解和掌握專業知識。

3．重視學生課堂反饋和學生“反問”

“問題式”學習教師需要格外注意學生的課堂反饋。教師在提出相關問題時，由于學生知識水平參差不齊，對于知識的獲取需求也不盡相同。除了基礎的課本知識外，一些學生可能想通過章節了解更多的專業知識。因此，教師需要格外注意這部分的學生提出的課堂問題，教師通過學生的課堂反饋及興趣點，靈活調整和補充上課內容，最大限度地通過課堂反饋滿足學生的知識需求。課程結束后，針對教學方式和教學內容，發送問卷給學生，了解問題設置方面和提問方面存在的問題，為接下來的教學提供改進意見，提高教學質量。

4．教師針對學生“反問”的“反思”

結合當前互聯網技術和多媒體技術，課程教授模式逐漸呈現多樣化，且教學方式不僅限于書本知識的講授，還引入了多媒體教學的概念。全方位，多維度的教學方式能夠幫助學生對高分子材料專業產生多維度的了解，有助于擴大學生獲取知識的途徑，同時也會增加學生對本專業知識的“疑問”。如導熱材料中環氧樹脂和六方氮化硼共混獲得的高導熱系數復合材料部分，學生則會對環氧樹脂和六方氮化硼基體中兩部分的不同作用提出自己的疑問。教師對待這種問題則需要從多維度，全方位的解答，見圖2。

圖2 問題設計圖

教師以“問題式”學習作為教學方法，通過學生課堂反“問”結合教師反“思”，在學生提出導熱材料中基體和導熱材料的不同作用時，教師針對氮化硼和環氧樹脂的物理屬性設置問題，使得學生在解決問題的同時了解基體和導熱材料的概念。同時，教師針對學生的回答進行梳理，將會大大提高課堂效率。這種“問題式”教學方法，不但可以提高學生主動學習的能力和問題分析能力，對于提高高分子材料學科的教學質量也具有重要作用。