[摘 要] 論述了研究性教學(xué)問題設(shè)計(jì)的必要性，提出了開展研究性教學(xué)問題設(shè)計(jì)“以學(xué)生為主體、以內(nèi)容為主線，構(gòu)建覆蓋知識模塊的問題框架體系，建立體現(xiàn)知識點(diǎn)之間層次和聯(lián)系的問題集群”的思路，闡述了問題設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持的符合性原則、科學(xué)性原則、激發(fā)性原則、交叉性原則、實(shí)踐性原則、開放性原則等六個原則，分析了問題類型和層次的劃分依據(jù)與方法，設(shè)計(jì)了進(jìn)行問題設(shè)計(jì)的六步具體做法，并以德州學(xué)院《化工熱力學(xué)》為例進(jìn)行了論述，對于高校開展研究性教學(xué)具有很高的參考價值。

[關(guān)鍵詞] 研究性教學(xué)；問題設(shè)計(jì)；化工熱力學(xué)

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1005-4634（2013）02-0068-03

人才培養(yǎng)是高校的中心工作，高校應(yīng)著力培養(yǎng)信念執(zhí)著、品德優(yōu)良、知識豐富、本領(lǐng)過硬的高素質(zhì)專門人才和拔尖創(chuàng)新人才[1]。研究性教學(xué)以建構(gòu)主義知識觀為基本思想，要求教師組織提供一種有利于學(xué)生自主建構(gòu)知識的、良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，如與學(xué)習(xí)主題相關(guān)的情境創(chuàng)設(shè)、必要的信息資源的提供、合作學(xué)習(xí)的組織和探究性或研究性學(xué)習(xí)的指導(dǎo)等，其核心特征就是以問題為導(dǎo)向，通過恰當(dāng)形式的訓(xùn)練過程，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生批判性思維意識和創(chuàng)新精神、提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)及自主研究能力的目的[2]。

愛因斯坦認(rèn)為“提出一個問題往往比解決一個問題更重要”，問題是研究性教學(xué)的靈魂，要對核心問題設(shè)計(jì)精益求精。教學(xué)內(nèi)容問題化是實(shí)施有效教學(xué)的保障，是貫徹“教為主導(dǎo)、學(xué)為主體”教學(xué)思想的重要體現(xiàn)，是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的重要手段?；崃W(xué)是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的一門重要專業(yè)核心課程，其原理和應(yīng)用知識是從事化工過程研究和工業(yè)生產(chǎn)必不可少的專業(yè)理論基礎(chǔ)，開展以“問題為核心”的研究性教學(xué)具有十分重要的理論意義和實(shí)踐意義。

1 研究性教學(xué)問題設(shè)計(jì)的思路

在研究性教學(xué)過程中，要想適時、準(zhǔn)確的提出問題，必須認(rèn)真鉆研教學(xué)內(nèi)容，聯(lián)系經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展實(shí)際，了解學(xué)生的知識水平和能力，豐富自身教育學(xué)、心理學(xué)知識，認(rèn)真思考和梳理，精心設(shè)計(jì)，巧妙安排，才能設(shè)計(jì)出科學(xué)、合理的問題，才能有效的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情。研究性教學(xué)問題設(shè)計(jì)應(yīng)秉承“以學(xué)生為主體、以內(nèi)容為主線，構(gòu)建覆蓋知識模塊的問題框架體系，建立體現(xiàn)知識點(diǎn)之間層次和聯(lián)系的問題集群”思路，在教學(xué)過程的不同環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)不同類型、不同層次的問題，以提高問題的有效性。

研究性教學(xué)問題設(shè)計(jì)應(yīng)依據(jù)教學(xué)大綱的要求，理清課程的基本問題、各章節(jié)所解決的問題，羅列出課程的章節(jié)和知識點(diǎn)，梳理各章節(jié)的關(guān)系，建立課程的知識點(diǎn)地圖，標(biāo)注每一個知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)要求，明確對于每一個知識點(diǎn)的考核目標(biāo)，設(shè)計(jì)出問題，然后依據(jù)問題類型來調(diào)整問的方式，從而建立與知識點(diǎn)聯(lián)系密切的問題集群，供教師在教學(xué)中選擇使用。

在《化工熱力學(xué)》的教學(xué)中，應(yīng)牢牢把握兩大問題：一是如何利用流體的熱力學(xué)性質(zhì)來提高原料的利用率，二是如何通過能量的相互轉(zhuǎn)換來提高能量的轉(zhuǎn)化率。把教學(xué)內(nèi)容分為理論、計(jì)算、應(yīng)用三部分，其中理論是基礎(chǔ)，計(jì)算是手段，應(yīng)用是目的。理論包括“熱力學(xué)基本定律”、“純流體的熱力學(xué)性質(zhì)”和“流體混合物的熱力學(xué)性質(zhì)”等內(nèi)容，重點(diǎn)講解以偏心因子為第三參數(shù)的對比態(tài)原理、熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算方法、混合過程的性質(zhì)變化等；計(jì)算包括狀態(tài)方程、Maxwell關(guān)系式、能量平衡方程、熵平衡等內(nèi)容，重點(diǎn)講解方程的使用條件、變形和應(yīng)用范圍；應(yīng)用包括“相平衡”、“蒸汽動力循環(huán)與制冷循環(huán)”和“化學(xué)反應(yīng)平衡”等內(nèi)容，重點(diǎn)講解如何運(yùn)用熱力學(xué)理論和計(jì)算方法來解決實(shí)際問題。依據(jù)每部分教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)出問題框架體系，構(gòu)建問題集群。

2 研究性教學(xué)問題設(shè)計(jì)的原則

在教學(xué)問題的設(shè)計(jì)中，應(yīng)注重體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。Chuska指出，問題應(yīng)該設(shè)計(jì)成學(xué)習(xí)者的認(rèn)知挑戰(zhàn)，以引發(fā)學(xué)習(xí)者的興趣，促進(jìn)他們獲取知識、發(fā)展有效的問題解決和高級思維技能[3]。為設(shè)計(jì)出更好的問題，應(yīng)堅(jiān)持以下6個原則。

（1）符合性原則。問題的設(shè)計(jì)一定要做好三個符合，即符合課程教學(xué)問題設(shè)計(jì)的總體框架要求、符合本單元教學(xué)內(nèi)容、符合學(xué)生實(shí)際；（2）科學(xué)性原則。問題的設(shè)計(jì)必須要有科學(xué)性，絕不允許出現(xiàn)科學(xué)性錯誤，問題的陳述應(yīng)該完整、清晰、具體、準(zhǔn)確，不模糊、不含糊，利于學(xué)生思考和回答；（3）激發(fā)性原則。問題的設(shè)計(jì)能夠引起學(xué)生認(rèn)知上的沖突，激發(fā)學(xué)生進(jìn)行思維，從而使其體會到思考的樂趣，提高學(xué)習(xí)的興趣；（4）交叉性原則。所謂交叉是指問題類型的交叉，在一堂課的問題設(shè)計(jì)中，既含有低層次問題，又含有高層次問題；（5）實(shí)踐性原則。問題設(shè)計(jì)要從書本知識內(nèi)容走向生產(chǎn)生活實(shí)際，諾貝爾物理獎獲得者溫伯格認(rèn)為，培養(yǎng)優(yōu)秀人才的關(guān)鍵是對“現(xiàn)實(shí)世界”的學(xué)習(xí)，關(guān)注實(shí)踐理性，注重從實(shí)際生活中尋找并解決問題，而這正是學(xué)習(xí)最根本的目的；（6）開放性原則。問題的設(shè)計(jì)應(yīng)引入多種解決路徑或多個答案的問題，允許多元路徑和多元目標(biāo)的存在，建立一種不確定、開放的知識結(jié)構(gòu)。通過復(fù)雜、開放和不確定性的問題，促使學(xué)生靈活運(yùn)用知識，幫助學(xué)生深入探索世界，在求同存異中，維持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[4]。

《化工熱力學(xué)》教學(xué)中，依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)則，設(shè)計(jì)了“冰箱能當(dāng)空調(diào)用嗎”、“愛斯基摩人應(yīng)在怎樣的環(huán)境溫度下取冰”、“真實(shí)氣體混合物的非理想性表現(xiàn)在哪幾個方面”、“為什么有些物系需要加壓精餾（如甲醇生產(chǎn)工藝中甲醇-二甲醚的分離），而另一些體系需要進(jìn)行減壓精餾（如人造麝香的生產(chǎn)，甘油三醋酸酯的提純，從合成樟腦的副產(chǎn)物中分離雙戊烯）”等問題，激發(fā)了學(xué)生思維，提高了教學(xué)效果。

3 研究性教學(xué)問題設(shè)計(jì)的方法

方法是解決問題的關(guān)鍵。研究性教學(xué)問題設(shè)計(jì)的方法應(yīng)分為6步：（1）要審視課程教學(xué)內(nèi)容，提煉課程主要問題，梳理課程各主要問題之間的邏輯關(guān)系、各章節(jié)與主要問題之間的關(guān)系；（2）構(gòu)建覆蓋知識模塊的問題框架體系，也就是將課程的主要問題落實(shí)到各章節(jié)，分析各章節(jié)之間的邏輯關(guān)系和問題的層次關(guān)系；（3）分析各章節(jié)內(nèi)容知識點(diǎn)的關(guān)系，建立體現(xiàn)知識點(diǎn)之間層次和聯(lián)系的問題集群；（4）問題的選取要考慮學(xué)生的實(shí)際水平，問題難易度、知識面的拓展度、學(xué)生思維的激發(fā)度要符合學(xué)生實(shí)際；（5）問題提出的時機(jī)要符合教學(xué)過程的要求，要符合教育學(xué)、心理學(xué)規(guī)律，提高問題的設(shè)計(jì)效果；（6）問題的提出方式要符合問題的類型，同一問題使用不同的提問方式效果不同[2]。在問題的設(shè)計(jì)中，應(yīng)明晰問題的類型、層次等問題。

3.1 問題類型的劃分

依據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)，問題有不同的分類。McCarthy在4MAT模式中曾采用“四何”問題分類法：（1）是何：指以 What ，Who ，When ，Where為引導(dǎo)，指向一些表示事實(shí)性內(nèi)容的問題，它的解決通常對應(yīng)著獲取事實(shí)性的知識；（2）為何：指以 Why 為引導(dǎo)， 指向一些表示目的、理由、原理、法則、定律和邏輯推理的問題，它的解決通常對應(yīng)著獲取原理性的知識；（3）如何：指以 How 為引導(dǎo)，指向一些表示方法、途徑與狀態(tài)的問題，它的解決通常對應(yīng)著獲取策略性的知識；（4）若何：通常是以 What if 為引導(dǎo)，指向一些表示條件發(fā)生變化、可能產(chǎn)生新結(jié)果的問題[3]。Christensen Jacobson Rosmarin 提出建立問題目錄，即：探索性問題，適用于探索事實(shí)和基礎(chǔ)知識；挑戰(zhàn)性問題，檢查假設(shè)、結(jié)論和解釋；關(guān)系問題，要求對主題、觀點(diǎn)或內(nèi)容進(jìn)行比較；診斷性問題，探查動機(jī)和原因；行動性問題，要求得出結(jié)論或采取行動；因果問題，要求討論觀點(diǎn)、行動或事件之間的因果關(guān)系；擴(kuò)展性問題，擴(kuò)展討論；假設(shè)性問題，對某個事實(shí)或內(nèi)容作些改動；重點(diǎn)問題，找出重要內(nèi)容；總結(jié)性問題，綜合討論內(nèi)容[5]。

3.2 問題層次的劃分

按照布盧姆教育目標(biāo)分類，從低層次到高層次的系列思考技能為：知識技能、理解技能、應(yīng)用技能、分析技能、綜合技能、評價技能。因此，問題可以依據(jù)教育目標(biāo)的分類分為6大類型：知識技能問題、理解技能問題、應(yīng)用技能問題、分析技能問題、綜合技能問題、評價技能問題。在一門課的教學(xué)設(shè)計(jì)中，頂層設(shè)計(jì)的問題應(yīng)是高層次問題。在一堂課的教學(xué)中，問題的設(shè)計(jì)要考慮到教育目標(biāo)分類，既有低層次問題，又有高層次問題。如設(shè)計(jì)的問題僅限于低層次思考，會使學(xué)生失去求知欲，影響創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；如問題全部為高層次思考，易使學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣，降低學(xué)習(xí)熱情。

3.3 避免出現(xiàn)的問題

格拉伊塞爾指出，4類問題無任何效果，教師應(yīng)該盡量避免：（1）是與否問題。一是因?yàn)檫@類問題鼓勵學(xué)生猜測；二是分析含量低，因?yàn)榫哂胁聹y性質(zhì)，學(xué)生對這類問題的問答并不能說明他們是否真正理解了學(xué)習(xí)內(nèi)容；（2）追問。教師常常在學(xué)生回答問題停頓或回答不完全時提這類問題，但教師繼續(xù)追問引導(dǎo)學(xué)生做出更好回答的可能性比教師轉(zhuǎn)而問一些新的、更具體的問題引導(dǎo)學(xué)生做出更好回答的可能性??；（3）假設(shè)問題。這類問題要求學(xué)生對問題進(jìn)行猜測或推論，有可能導(dǎo)致學(xué)生不經(jīng)思考妄加猜測；（4）反問[6]。

3.4 《化工熱力學(xué)》案例

對設(shè)計(jì)的問題按照類型和層次劃分，在教學(xué)中選擇使用。如知識技能層面問題：偏心因子的概念是什么？理解技能層面問題：如何理解混合規(guī)則？應(yīng)用技能層面問題：純物質(zhì)達(dá)到沸點(diǎn)時會出現(xiàn)汽液兩相共存，混合物的汽液平衡也是汽液兩相共存的狀態(tài)，那么純物質(zhì)在沸點(diǎn)處（飽和態(tài)）時是否遵循相平衡的準(zhǔn)則？這兩種汽液共存有何區(qū)別與聯(lián)系？分析技能層面問題：混合物的逸度和逸度系數(shù)與它的組元逸度和逸度系數(shù)有什么關(guān)系？綜合技能層面問題：討論偏摩爾性質(zhì)、混合性質(zhì)變化和超額性質(zhì)這三個概念在化工熱力學(xué)中各起的作用。評價技能層面問題：中壓下的汽液平衡泡露點(diǎn)的計(jì)算需要進(jìn)行內(nèi)外嵌套大量迭代。試分析如果出現(xiàn)不收斂的情況，有可能是計(jì)算過程中的哪些方面需要調(diào)整或改進(jìn)？這些問題的提問方式符合McCarthy的4MAT模式要求，同時又具探索性、擴(kuò)展性等特點(diǎn)。

研究性教學(xué)問題的設(shè)計(jì)工作是一項(xiàng)長期的、復(fù)雜的工作，需要教研室集體討論、研究，群策群力，需要教師付出艱辛的勞動，認(rèn)真構(gòu)建覆蓋知識模塊的問題框架體系，積極創(chuàng)建體現(xiàn)知識點(diǎn)之間層次和聯(lián)系的問題集群，設(shè)計(jì)成教學(xué)問題、知識章節(jié)與知識點(diǎn)的圖表，列明提問方式，便于教師根據(jù)學(xué)生水平和教學(xué)實(shí)際進(jìn)行選擇。

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