張麗雷，張靜曉

(洛陽師范學(xué)院，河南 洛陽 471934)

新工科建設(shè)和轉(zhuǎn)型是主動應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的必然要求[1]。高等學(xué)校新工科建設(shè)的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生的個人能力、團(tuán)隊(duì)能力和大局意識，這就必然需要對傳統(tǒng)的教育教學(xué)方式進(jìn)行改革。問題導(dǎo)向式教學(xué)是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論在以學(xué)生為中心的教學(xué)過程中的一種重要實(shí)現(xiàn)方式，目前，在國內(nèi)外的本科教育中，被眾多學(xué)校的多個專業(yè)領(lǐng)域所采用[2-5]?；し蛛x工程是化學(xué)工程與工藝相關(guān)專業(yè)的核心課程，主要針對化工生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的多組分非理想性物系的分離問題，討論各種分離方法和單元操作的原理和特征，達(dá)到將原料或產(chǎn)品濃縮純化的目的，具有理論性和實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。為適應(yīng)化工專業(yè)新工科建設(shè)要求，本論文以化工分離工程課程為例，構(gòu)建問題導(dǎo)向式教學(xué)模式，用以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題、和創(chuàng)新思維的能力，提高團(tuán)隊(duì)意識和大局意識，并探討此教學(xué)模式中存在的優(yōu)缺點(diǎn)。

1 教學(xué)過程的實(shí)現(xiàn)方式

典型的問題導(dǎo)向式教學(xué)過程是讓學(xué)生參與扮演專業(yè)人員，教師提出一個問題，組織學(xué)生進(jìn)行討論并解決問題。在教師的引導(dǎo)下學(xué)生參與解決問題的過程，從而使學(xué)生學(xué)習(xí)到新的知識和技能，并培養(yǎng)和提高相關(guān)能力[6]?；し蛛x工程的課程涉及吸收、精餾和萃取等多種單元操作，學(xué)生需要理解其基本原理、特點(diǎn)、和應(yīng)用方式，要求具有扎實(shí)的數(shù)學(xué)和其他化學(xué)工程課程的基礎(chǔ)知識。根據(jù)問題導(dǎo)向式教學(xué)的指導(dǎo)思想和化工分離工程課程的特點(diǎn)，將整個教學(xué)過程分為三個階段。

第一階段為課堂教學(xué)階段。根據(jù)教學(xué)目的，將教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)閱栴}形式，引導(dǎo)學(xué)生如何提出問題，又如何用新的知識去解決問題。這一階段主要針對還沒有接觸過問題導(dǎo)向式教學(xué)模式的學(xué)生，使其快速適應(yīng)問題導(dǎo)向式教學(xué)的方式和方法，明晰學(xué)習(xí)的目的，理解所學(xué)知識的原理和應(yīng)用場景。

第二階段為研究報告階段。教師提出一個實(shí)際應(yīng)用場景中的問題，要求學(xué)生以團(tuán)隊(duì)形式，綜合本課程學(xué)習(xí)過的知識，對各個方案進(jìn)行對比分析，論證問題的解決方案，并提交研究報告。這一階段的關(guān)鍵是學(xué)生需要在教師的引導(dǎo)下，對所學(xué)的各種單元操作用于解決同一問題的可行性進(jìn)行論證，提出各個操作方式的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選出最優(yōu)解決方案。

第三階段為工程設(shè)計階段。本階段結(jié)合全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽，要求學(xué)生結(jié)合其他基礎(chǔ)課程和化工專業(yè)課程的知識，以團(tuán)隊(duì)形式完成比賽的規(guī)定內(nèi)容。鼓勵學(xué)生采用新工藝和新手段完成一個工程設(shè)計，解決設(shè)計過程中遇到的各種困難和問題。

三個階段的學(xué)習(xí)層層遞進(jìn)，一方面解決了沒有接觸過問題導(dǎo)向式教學(xué)模式的學(xué)生的適應(yīng)性問題，另一方面，可全面培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，以便能夠更好地將解決問題的方式方法應(yīng)用于其他工作場景中。

2 教學(xué)效果的評價

采用成績分析和問卷調(diào)查的方法對教學(xué)的效果進(jìn)行評價，主要考察與傳統(tǒng)講授型教學(xué)效果的對比，以及學(xué)生對這種教學(xué)模式優(yōu)缺點(diǎn)的反饋。

首先將60名學(xué)生隨機(jī)分為兩組，并使兩組學(xué)生的學(xué)習(xí)成績沒有明顯性差異。第一組使用傳統(tǒng)教學(xué)方法，第二組使用問題導(dǎo)向式教學(xué)方法。對兩組學(xué)生的期末成績進(jìn)行樣本分析，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)學(xué)生的成績。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，第二組學(xué)生的平均成績?yōu)?8.6分，高于第一組學(xué)生的70.3分，具有顯著性差異。另外，采用Pearson參數(shù)對學(xué)生參與教學(xué)過程的活躍程度進(jìn)行打分，將打分和期末成績進(jìn)行了相關(guān)性分析，結(jié)果表明它們之間具有正相關(guān)性，相關(guān)性參數(shù)為0.21，顯著性為0.104，說明問題導(dǎo)向式教學(xué)的參與程度會明顯影響學(xué)生的學(xué)習(xí)成績。

眾多研究表明，問題導(dǎo)向式教學(xué)可有效地提高學(xué)習(xí)成績[7-9]。這是由于經(jīng)過問題導(dǎo)向式學(xué)習(xí)的學(xué)生能夠更好地運(yùn)用知識，促進(jìn)其深度學(xué)習(xí)和解決問題的能力，從而提高參與解決問題的積極性。在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，這些學(xué)生也更具有學(xué)習(xí)的興趣和動力。

通過調(diào)查問卷的方法研究了學(xué)生對問題導(dǎo)向式教學(xué)模式的看法，并確定是否有助于提高其他學(xué)習(xí)能力。結(jié)果表明學(xué)生普遍能夠接受問題導(dǎo)向式教學(xué)方式，并表明通過這種教學(xué)方式學(xué)到了更多的知識和技能，并建議其他課程也采用相似的方法。主要的優(yōu)點(diǎn)包括以下幾個方面：(1)問題導(dǎo)向式教學(xué)模式改變了傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)，使學(xué)生更容易理解知識的應(yīng)用方式。(2)問題導(dǎo)向式教學(xué)模式使學(xué)習(xí)內(nèi)容更有趣，學(xué)生喜歡絞盡腦汁解決問題的挑戰(zhàn)，并非常欣喜所獲得的知識。(3)為了能夠更好地參與課程，學(xué)生會主動地在課前做充分的預(yù)習(xí)。(4)通過與小組其他成員的對話、商討和爭論，有助于更好地理解知識點(diǎn)。(5)此學(xué)習(xí)方式提升了學(xué)習(xí)的動機(jī)，學(xué)生為了解決問題，會積極地填補(bǔ)自己知識中的空白，而不僅僅是為了考試。

3 討論

世界工程教育的發(fā)展表明工科人才培養(yǎng)與工業(yè)未來的發(fā)展趨勢會保持高度一致[10]?，F(xiàn)今是傳統(tǒng)工業(yè)化與信息化相互交織形成新工業(yè)的轉(zhuǎn)換期，這也為新工科建設(shè)和工程人才的培養(yǎng)提出了新的要求，包括培養(yǎng)學(xué)生的個人能力、團(tuán)隊(duì)能力和大局意識。

根據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，學(xué)習(xí)是學(xué)生根據(jù)先前的知識和經(jīng)驗(yàn)來建構(gòu)自己的新知識和信息[7]。問題導(dǎo)向式教學(xué)方法鼓勵學(xué)生根據(jù)所遇到的問題進(jìn)行自我指導(dǎo)和知識建構(gòu)。因此，問題導(dǎo)向式教學(xué)可看作是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的一種實(shí)現(xiàn)方式。這種教學(xué)方式的核心是提高學(xué)生解決問題的能力，從而培養(yǎng)知識的學(xué)習(xí)和應(yīng)用能力，分析問題和解決問題的能力，工程設(shè)計與創(chuàng)新能力；經(jīng)過團(tuán)隊(duì)合作，學(xué)生在小組討論中會積極努力捍衛(wèi)自己的觀點(diǎn)，并與不同的人交流，提高自信心，從而培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)能力。經(jīng)過綜合性的工程設(shè)計訓(xùn)練，培養(yǎng)大局意識，包括跨學(xué)科思維能力，系統(tǒng)思考能力和領(lǐng)導(dǎo)力等多個方面。

然而，結(jié)合相關(guān)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，問題導(dǎo)向式教學(xué)模式在使用過程中還存在以下幾個問題。

(1) 大部分學(xué)生不能很快地融入這種教學(xué)模式。這是由于大部分學(xué)生接受的還是傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，這就需要在教學(xué)的初始階段，對參與的學(xué)生進(jìn)行更多積極的引導(dǎo)，從而接受這種教學(xué)方法。

(2) 問題導(dǎo)向式教學(xué)使學(xué)生增加了更多的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。為了積極參與到課堂和綜合訓(xùn)練中來，學(xué)生需要花更多的準(zhǔn)備時間。為了應(yīng)對這個問題，需要教師更加細(xì)致和具有針對性地進(jìn)行問題的設(shè)計和引導(dǎo)，從而更高效地完成培養(yǎng)目標(biāo)。

(3) 問題導(dǎo)向式教學(xué)需要多個課程的密切配合。學(xué)生解決一個綜合性問題時，往往需要多學(xué)科知識，若其他課程沒有采用相關(guān)方法進(jìn)行教學(xué)，或者未重視相關(guān)知識應(yīng)用場景的講授，會使學(xué)生在解決這些問題時更加困難。這就需要對教學(xué)的理念進(jìn)行更新，重視知識的應(yīng)用場景，推廣應(yīng)用問題導(dǎo)向式的教學(xué)模式。

4 結(jié)語

我國教育部積極推進(jìn)的新工科建設(shè)與世界工程教育的趨勢契合，也為傳統(tǒng)化工專業(yè)的轉(zhuǎn)型和人才培養(yǎng)提出了新的要求。問題導(dǎo)向式教學(xué)方法為教學(xué)模式的改革提供了借鑒，為全面培養(yǎng)工程類人才的個人能力，團(tuán)隊(duì)意識和大局意識提供了思路。化工分離工程課程是一門理論性與應(yīng)用性并重的課程，采用問題導(dǎo)向式教學(xué)模式提高了學(xué)生的成績，同時提升了工程能力與創(chuàng)新意識，以及合作意識，對新工科課程教學(xué)的改革具有一定的借鑒意義。