董麗君

(湖南工程學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院， 湖南 湘潭 411101)

“機(jī)械工程材料”課程探究式教學(xué)的研究與實(shí)踐

董麗君

(湖南工程學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院， 湖南 湘潭 411101)

摘要：通過在機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的“機(jī)械工程材料”課程開設(shè)“獨(dú)立研究”知識(shí)模塊、進(jìn)行“基于問題與項(xiàng)目”的學(xué)習(xí)、開展“本科生科研計(jì)劃”和推廣“項(xiàng)目教學(xué)法”等方式培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題、解決問題的能力，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)造性思維能力，提升個(gè)人價(jià)值與魅力。

關(guān)鍵詞：“機(jī)械工程材料”；探究式教學(xué)；教學(xué)模式

“提高自主創(chuàng)新能力，建設(shè)人才強(qiáng)國(guó)”是黨的十七大提出的一項(xiàng)基本國(guó)策，教育部在2005年提出高等教育教學(xué)工作要堅(jiān)持傳授知識(shí)、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，更加注重能力培養(yǎng)，著力提高大學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。我國(guó)傳統(tǒng)的教學(xué)注重“教”的傳授，忽視“學(xué)”的認(rèn)知，忽視對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主探究能力的培養(yǎng)，學(xué)生被動(dòng)教育成為常態(tài)，不能滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)高素質(zhì)人才的需求。[1-2]

探究式教學(xué)是著名教育家施瓦布于20世紀(jì)中葉提出的一種全新的教學(xué)方法，它強(qiáng)調(diào)以學(xué)習(xí)者為中心，在教師指導(dǎo)下，通過以“自主、探究、合作”為特征的學(xué)習(xí)方式對(duì)教學(xué)目標(biāo)中的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)以獲得知識(shí)，培養(yǎng)能力，發(fā)展情感與態(tài)度，特別是發(fā)展探索精神與創(chuàng)新能力。目前探究式教學(xué)已被國(guó)內(nèi)外廣泛認(rèn)可，但在我國(guó)現(xiàn)階段，探究式教學(xué)的實(shí)際運(yùn)用多在基礎(chǔ)教育階段，且用于科學(xué)教育居多，高等教育階段有少量的研究，探究式教學(xué)在我國(guó)還處在起步和探索階段。國(guó)內(nèi)有關(guān)高等教育探究式教學(xué)的研究文獻(xiàn)表明，[3-7]將“自主性學(xué)習(xí)、探究式教學(xué)”的教學(xué)模式運(yùn)用于現(xiàn)代本科課程教學(xué)中，有助于提高學(xué)生在探究知識(shí)過程中的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力，學(xué)生在掌握了知識(shí)的同時(shí)主要是掌握了獲取知識(shí)的途徑和方法，提高了分析問題、解決問題的能力，從而達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、促進(jìn)學(xué)生人格全面發(fā)展的目的。

《機(jī)械工程材料》課程是機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)本科學(xué)生的一門重要的學(xué)科基礎(chǔ)課，在課程體系中占有重要地位，對(duì)學(xué)生培養(yǎng)工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)、后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及從事機(jī)械工程方面的工作非常重要。通過對(duì)《機(jī)械工程材料》課程進(jìn)行探究式教學(xué)的研究與實(shí)踐，為探索適應(yīng)應(yīng)用型本科教學(xué)新的教學(xué)模式來(lái)提供一定的實(shí)踐依據(jù)，達(dá)到培養(yǎng)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高素質(zhì)創(chuàng)新人才的目的。

一教學(xué)模式的構(gòu)建

教學(xué)模式是為達(dá)到一定教學(xué)目標(biāo)，在一定教學(xué)思想或理論指導(dǎo)下，建立起來(lái)的較為穩(wěn)定的教學(xué)活動(dòng)結(jié)構(gòu)框架和活動(dòng)程序。[8-10]為構(gòu)建適合機(jī)械工程材料課程的探究式教學(xué)模式，項(xiàng)目側(cè)重對(duì)以下幾個(gè)方面的研究：

(一)研究探究式教學(xué)的教學(xué)理論，確立“以人為本，以發(fā)展為本”的教學(xué)理念

任何教學(xué)模式都包含一定的理論依據(jù)，探究式教學(xué)模式以認(rèn)知主義、建構(gòu)主義以及人本主義為理論基礎(chǔ)。[11]以皮亞杰和布魯納為代表的認(rèn)知主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)要通過主體的主觀作用來(lái)實(shí)現(xiàn)，認(rèn)識(shí)是主體轉(zhuǎn)變客體過程中形成的結(jié)構(gòu)性動(dòng)作和活動(dòng)，強(qiáng)調(diào)認(rèn)識(shí)過程中主體的能動(dòng)作用，強(qiáng)調(diào)新知識(shí)與以前形成的知識(shí)結(jié)構(gòu)相聯(lián)系的過程，教學(xué)的任務(wù)就是促進(jìn)學(xué)習(xí)這個(gè)過程的順利完成。以羅杰斯、馬斯洛為代表的人本主義則認(rèn)為教學(xué)的本質(zhì)是促進(jìn)學(xué)生“自我完善”，幫助學(xué)生成為一個(gè)完善的人。建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者自主建構(gòu)知識(shí)的過程，教師是意義建構(gòu)的幫助者、促進(jìn)者，而不是知識(shí)的傳授者與灌輸者。[12]

基于探究式教學(xué)模式的理論基礎(chǔ)，在“機(jī)械工程材料” 課程探究式教學(xué)的研究與實(shí)踐中，確立“以人為本，以發(fā)展為本”的教學(xué)理念，構(gòu)建以培養(yǎng)學(xué)生的探究精神和創(chuàng)新能力為基本價(jià)值取向的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法體系，形成“以學(xué)生為中心，由教師組織并在教師的指導(dǎo)幫助下，利用情境、協(xié)作、交流等充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和首創(chuàng)精神，最終達(dá)到使學(xué)生有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)知識(shí)的意義建構(gòu)”的教學(xué)形式。探究的中心在學(xué)生，探究是學(xué)生的探究，教是為學(xué)服務(wù)。

(二)確立“培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力、自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力為主”的教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)模式的核心，教學(xué)目標(biāo)的制定應(yīng)遵循課堂教學(xué)目標(biāo)服務(wù)于課程目標(biāo)，課程目標(biāo)服務(wù)于高素質(zhì)人才培養(yǎng)目標(biāo)。[13]以我校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)“機(jī)械工程材料”課程為例，將其教學(xué)目標(biāo)分解為知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)三個(gè)層次，具體見圖1。

圖1　機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在探究式教學(xué)實(shí)踐中，既重探究過程又重探究結(jié)果，通過探究培養(yǎng)學(xué)生能力素質(zhì)，同時(shí)又使學(xué)生獲得真理(結(jié)果)。知識(shí)目標(biāo)不是終極目標(biāo)，培養(yǎng)高素質(zhì)人才才是探究式教學(xué)的終極目標(biāo)。教師通過創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生自主探究并自主建構(gòu)知識(shí)的過程，著重培養(yǎng)學(xué)生的能力與工程師的職業(yè)素養(yǎng)，同時(shí)不斷促進(jìn)學(xué)生的自我完善，能力方面主要培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和自主學(xué)習(xí)能力，發(fā)現(xiàn)問題與解決問題能力，創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力，團(tuán)隊(duì)意識(shí)和合作精神等，職業(yè)素養(yǎng)方面主要培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、實(shí)踐精神和職業(yè)道德精神。明確了教學(xué)目標(biāo)，才能確定探究式教學(xué)模式的操作程序、師生的參與程度和教學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

(三)明確探究式教學(xué)的結(jié)構(gòu)框架和基本類型

在“機(jī)械工程材料”課程探究式教學(xué)實(shí)踐中采用的教學(xué)程序的基本框架如圖2所示，該框架并不是固定不變的，教學(xué)目標(biāo)不同，教師和學(xué)生雙方參與程度不同、探究水平不同，實(shí)施程序也會(huì)有差異。

圖2　“機(jī)械工程材料”課程探究式教學(xué)程序

根據(jù)探究水平的高低，在“機(jī)械工程材料”課程探究式教學(xué)實(shí)踐中，主要采用了驗(yàn)證性探究、結(jié)構(gòu)性探究、指導(dǎo)性探究和開放性探究四種基本類型。

驗(yàn)證性探究中學(xué)生探究水平較低，教學(xué)目標(biāo)側(cè)重知識(shí)目標(biāo)，能力素質(zhì)目標(biāo)要求不高，課堂為其主要探究場(chǎng)所。

結(jié)構(gòu)性探究要求學(xué)生按照規(guī)定的程序來(lái)解決探究問題，教學(xué)目標(biāo)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題的能力，探究場(chǎng)所采取課堂和課外相結(jié)合的方式。

指導(dǎo)性探究要求學(xué)生自主設(shè)計(jì)方案來(lái)解決探究項(xiàng)目(或問題)，在教學(xué)中開設(shè)“獨(dú)立研究”知識(shí)模塊，展開基于項(xiàng)目和問題的學(xué)習(xí)，推廣項(xiàng)目教學(xué)法，知識(shí)目標(biāo)強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主建構(gòu)，能力目標(biāo)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，分析問題、解決問題的能力，素質(zhì)目標(biāo)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)、工程意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)，探究場(chǎng)所采取課堂和課外相結(jié)合的方式，但以課外為主。

開放性探究要求學(xué)生自行確定與課程知識(shí)體系相關(guān)的探究項(xiàng)目，自主設(shè)計(jì)方案來(lái)解決探究項(xiàng)目。目前，教改團(tuán)隊(duì)結(jié)合校級(jí)科技創(chuàng)新、省級(jí)大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、國(guó)家級(jí)大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃等積極開展“本科生科研計(jì)劃”，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力以及獨(dú)立解決問題的綜合能力，探究場(chǎng)所在課外。

(四)研究探究式教學(xué)的考核評(píng)價(jià)機(jī)制，促進(jìn)探究式教學(xué)的良性循環(huán)

教學(xué)評(píng)價(jià)是根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，運(yùn)用合適的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)教學(xué)過程和預(yù)期效果做出價(jià)值判定的過程，是提高教學(xué)有效性、促進(jìn)教學(xué)良性發(fā)展的有效手段。[14]傳統(tǒng)的課堂教學(xué)評(píng)價(jià)重教師輕學(xué)生，重教法輕學(xué)法?！敖處熤鲗?dǎo)—學(xué)生主體”是探究式教學(xué)模式的基本特征，教育家陶行知先生指出，學(xué)的法子決定教的法子，教的法子要服從學(xué)的法子，探究式教學(xué)的本質(zhì)是學(xué)生學(xué)習(xí)方式的改變需要教師對(duì)教學(xué)方式進(jìn)行根本變革并與之相適用。因此對(duì)探究式教學(xué)的教學(xué)評(píng)價(jià)主要關(guān)注兩個(gè)方面：一是探究過程中學(xué)生學(xué)習(xí)行為的評(píng)價(jià)；二是探究過程中教師教學(xué)行為的評(píng)價(jià)。[15]評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以學(xué)生學(xué)習(xí)行為有效性和教師教學(xué)行為有效性的定性評(píng)價(jià)為主，以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果、認(rèn)知水平的定量評(píng)價(jià)為輔。學(xué)生學(xué)習(xí)行為有效性評(píng)價(jià)強(qiáng)調(diào)探究過程重于學(xué)習(xí)結(jié)果，注重學(xué)生的能力培養(yǎng)，注重學(xué)生的自我完善，將過去單一成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)評(píng)價(jià)、成長(zhǎng)評(píng)價(jià)和發(fā)展?jié)撃艿亩嘟嵌?、綜合性評(píng)價(jià)方式。教師教學(xué)行為有效性評(píng)價(jià)強(qiáng)調(diào)在探究活動(dòng)中教師教學(xué)行為對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)行為的影響力，教師是探究情境的構(gòu)建者，探究課題的設(shè)計(jì)者，探究過程的引導(dǎo)者，科學(xué)精神、探索精神倡導(dǎo)者，探究結(jié)果評(píng)價(jià)者，教師是否扮演好上面的角色對(duì)教師教學(xué)行為有效性十分重要?？傊虒W(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)注重教學(xué)相長(zhǎng)，注重師生協(xié)調(diào)發(fā)展，形成教學(xué)的良性循環(huán)。

(五)利用與開發(fā)各類教學(xué)資源，創(chuàng)建和優(yōu)化探究教學(xué)環(huán)境

教學(xué)資源是為教學(xué)的有效開展提供的素材等各種可被利用的條件，教學(xué)環(huán)境是學(xué)習(xí)者運(yùn)用資源開展學(xué)習(xí)的具體情境。目前“機(jī)械工程材料”課程建設(shè)為省級(jí)精品課程，承擔(dān)該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)室為省級(jí)示范實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用全開放的教學(xué)模式，學(xué)校圖書館能提供豐富的紙質(zhì)學(xué)習(xí)資源和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源，為創(chuàng)建良好的探究教學(xué)環(huán)境提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在信息化大數(shù)據(jù)時(shí)代，教師要引導(dǎo)學(xué)生形成基于網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)方式。[16]

二探究式教學(xué)的實(shí)例

“機(jī)械工程材料”課程中有一個(gè)必做實(shí)驗(yàn)“碳鋼的熱處理工藝及其對(duì)性能的影響”，該實(shí)踐教學(xué)在改革前的教學(xué)設(shè)計(jì)及教學(xué)設(shè)計(jì)分析如圖3所示。

圖3　實(shí)驗(yàn)“碳鋼的熱處理工藝及其對(duì)性能的影響”改革前的教學(xué)設(shè)計(jì)

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對(duì)該環(huán)節(jié)進(jìn)行了探究式教學(xué)改革與實(shí)踐，改革的具體程序如圖4所示。

圖4　該實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革思路與程序

(1)教師重構(gòu)教學(xué)目標(biāo)：知識(shí)目標(biāo)增加合金元素對(duì)熱處理的影響，明確能力素質(zhì)目標(biāo)要求；(2)教師創(chuàng)設(shè)探究情境：首先將知識(shí)目標(biāo)轉(zhuǎn)化為學(xué)生要探究的問題，其次要豐富教學(xué)資源，如增加合金鋼材料，構(gòu)建和諧寬松的探究環(huán)境；(3)引導(dǎo)學(xué)生自主探究：引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)探究主題并結(jié)合現(xiàn)有教學(xué)資源自主設(shè)計(jì)比較合理的實(shí)驗(yàn)方案，方案設(shè)計(jì)主要在課外進(jìn)行，提前2周布置，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作，班上分6組進(jìn)行；(4)引導(dǎo)學(xué)生協(xié)作交流：一是小組內(nèi)部的協(xié)作交流；二是班級(jí)成果分享，每個(gè)小組制作PPT在班上答辯匯報(bào)，加強(qiáng)小組之間的交流，三是引導(dǎo)學(xué)生觀點(diǎn)碰撞，學(xué)生共同進(jìn)步；(5)教學(xué)評(píng)價(jià)：教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)達(dá)成與否決定是否進(jìn)行進(jìn)一步的探究，關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)行為有效性、教師教學(xué)行為有效性；(6)總結(jié)提高：師生深度交流，幫助學(xué)生對(duì)目標(biāo)知識(shí)深化、遷移，促進(jìn)學(xué)生自我發(fā)展，師生共同提高。改革后的教學(xué)設(shè)計(jì)如圖5所示。

圖5　該實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革后的教學(xué)設(shè)計(jì)

三結(jié)語(yǔ)

其一，構(gòu)建了適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的高素質(zhì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的探究式教學(xué)模式，“學(xué)生主體，教師主導(dǎo)”為基本特征，確立了有效的教學(xué)組織形式。

其二，通過在“機(jī)械工程材料”課程開設(shè)“獨(dú)立研究”知識(shí)模塊、進(jìn)行“基于問題與項(xiàng)目”的學(xué)習(xí)、開展“本科生科研計(jì)劃”和推廣“項(xiàng)目教學(xué)法”等方式培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題、解決問題的能力，創(chuàng)造性思維能力，實(shí)踐動(dòng)手能力，勇于挑戰(zhàn)的品格，促進(jìn)學(xué)生的自我完善，提升個(gè)人價(jià)值與魅力。

其三，兩年的探究式教學(xué)改革與實(shí)踐表明：探究式教學(xué)能促進(jìn)教學(xué)相長(zhǎng)，師生協(xié)調(diào)發(fā)展。

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Research and Practice of Exploratory Teaching for the Course of “Mechanical Engineering Materials”

DONG Lijun

(College of Mechanical Engineering, Hunan Institute of Engineering, Xiangtan 411101, China)

Abstract：In the major of Mechanical Design and Automation in the College of Mechanical Engineering, many advanced teaching methods have been adopted for the course of “Mechanical Engieering Materials”, including the module of “research individually”, the study based on “question and program”, the advocation of “research plan in the stage of undergraduate”, and the promotion of “project-based teaching”. These methods aim at the cultivation of students’ ability to analyze and solve problems independently, the training of students’ practice and creative thinking, and the promotion of students’ value and charm.

Key words：“Mechanical Engineering Materials”; exploratory teaching; teaching mode

收稿日期：2015-10-10

基金項(xiàng)目：湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項(xiàng)目“‘機(jī)械工程材料’課程探究式教學(xué)的研究與實(shí)踐”(湘教通[2014]247號(hào)，序號(hào)413)。

作者簡(jiǎn)介：董麗君(1970-), 女，湖南湘潭人，碩士，副教授，研究方向：高等教育、金屬材料強(qiáng)韌化。

中圖分類號(hào)：G 642.0

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-1181(2016)02-0095-05