問題探究式教學(xué)在工科專業(yè)基礎(chǔ)課中的應(yīng)用

孫可為+金丹+孫昱艷+湯云

【摘 要】 本文闡述了問題探究式教學(xué)模式理論基礎(chǔ)，以磁性物理學(xué)課程為例，探討了其在工科專業(yè)基礎(chǔ)課程的應(yīng)用策略與實(shí)施過程，以期提高教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】 工科專業(yè)；基礎(chǔ)課程；磁性物理學(xué)；問題探究式；應(yīng)用

知識經(jīng)濟(jì)時代的到來，使全球化的文化知識與經(jīng)濟(jì)相結(jié)合，為我們確立了以創(chuàng)新能力為本位的社會人才觀和以創(chuàng)造性應(yīng)變能力為本位的個體人才觀。如何培養(yǎng)創(chuàng)新型人才已經(jīng)成為我們必須關(guān)心的問題。大學(xué)階段是人的一生中發(fā)展的重要時期，而課堂教學(xué)是學(xué)校教育的基本形式。因此課堂教學(xué)在學(xué)生的培養(yǎng)中占據(jù)著至關(guān)重要的地位。傳統(tǒng)的教師“一言堂”、學(xué)生被動接收的課堂教學(xué)模式抑制了學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展，課堂教學(xué)模式的改革勢在必行。創(chuàng)新源于思維，思維起始于問題。[1]問題探究式教學(xué)就是教師圍繞著教學(xué)目標(biāo)，設(shè)置問題鏈，創(chuàng)設(shè)問題情境，通過學(xué)生自主、合作探究，在教師的引導(dǎo)下啟發(fā)學(xué)生思考，幫助學(xué)生學(xué)會分析問題，解決問題的教學(xué)過程。學(xué)生創(chuàng)新思維在其主動探究過程中得到提高。

專業(yè)基礎(chǔ)課指在專業(yè)教育過程中設(shè)置的為專業(yè)課學(xué)習(xí)奠定必要基礎(chǔ)的知識類課程，其內(nèi)容和知識范圍介于基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間，是在基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上為專業(yè)課學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)的課程，起著承前啟后的作用。專業(yè)基礎(chǔ)課具有概念多、公式多、與實(shí)際聯(lián)系緊密的特點(diǎn)。將相關(guān)概念與相應(yīng)的公式及相應(yīng)的現(xiàn)象以及在實(shí)際中應(yīng)用相互貫穿形成問題，讓學(xué)生針對問題進(jìn)行探究，極大地提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生在自主解決問題的過程中，思維得到充分鍛煉，創(chuàng)新能力得到提高。

磁性物理學(xué)是西安建筑科技大學(xué)功能材料專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，對其采用問題探究式教學(xué)模式，有益于提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、更好的掌握專業(yè)知識，同時對其它專業(yè)基礎(chǔ)課的課堂教學(xué)也具有一定的借鑒意義。

一、理論基礎(chǔ)

1、人本主義學(xué)習(xí)和教學(xué)觀

人本主義心理學(xué)家認(rèn)為，教育的目標(biāo)、學(xué)習(xí)的結(jié)果應(yīng)該是使學(xué)生成為具有高度適應(yīng)性和內(nèi)在自由性的人。他們反對傳統(tǒng)的無意義學(xué)習(xí)，倡導(dǎo)有意義學(xué)習(xí)，認(rèn)為教育的目標(biāo)要以學(xué)習(xí)者為中心，以促進(jìn)學(xué)生個性的發(fā)展和潛能的開發(fā)。人本主義的教學(xué)觀是建立在其學(xué)習(xí)觀的基礎(chǔ)之上的。羅杰斯認(rèn)為能夠影響個體行為的知識，只能是他自己發(fā)現(xiàn)并加以同化的知識。教師的任務(wù)不是教學(xué)生學(xué)習(xí)知識（這是行為主義者所強(qiáng)調(diào)的），也不是教學(xué)生如何學(xué)習(xí)（這是認(rèn)知主義者所重視的），而是為學(xué)生提供各種學(xué)習(xí)的資源，提供一種促進(jìn)學(xué)習(xí)的氣氛，讓學(xué)生自己決定如何學(xué)習(xí)。

2、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)和教學(xué)觀

建構(gòu)主義者強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的主動性和社會性，對學(xué)習(xí)和教學(xué)提出了許多新的見解。當(dāng)代建構(gòu)主義者主張，世界是客觀存在的，但是對于世界的理解和賦予意義卻是由每個人自己決定的。學(xué)習(xí)不是由教師把知識簡單地傳遞給學(xué)生，而是由學(xué)生自己建構(gòu)知識的過程。學(xué)生是學(xué)習(xí)信息加工的主體，是意義建構(gòu)的主動者。由于事物的意義并非完全獨(dú)立于我們而存在，而是源于我們的建構(gòu)，每個人都以自己的方式理解事物的某些方面，教學(xué)要增進(jìn)學(xué)生之間的合作，使學(xué)生看到那些與他不同的觀點(diǎn)，通過學(xué)習(xí)者的合作使理解更加豐富和全面。教師是教學(xué)的引導(dǎo)者，是意義建構(gòu)的幫助者、促進(jìn)者。教師應(yīng)該重視學(xué)生自己對各種現(xiàn)象的理解，傾聽他們時下的看法，思考他們這些想法的由來，并以此為據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生豐富或調(diào)整自己的建構(gòu)。教師的作用從傳統(tǒng)的傳遞知識的權(quán)威轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的輔導(dǎo)者，成為學(xué)生學(xué)習(xí)的高級伙伴或合作者。[2]

二、問題探究式教學(xué)模式的實(shí)施過程

問題探究式教學(xué)模式的過程如圖1所示，在整個過程中討論小組的建立、問題的設(shè)計(jì)、及課堂的組織極為重要，直接關(guān)系到教學(xué)模式實(shí)施的成敗。

1、合理的討論小組建立

小組討論離不開小組成員之間的相互合作，如果簡單地講學(xué)生安排在一個小組，并不能顯現(xiàn)出小組討論的優(yōu)勢和效力?？筛鶕?jù)學(xué)生的智力、能力、喜好、性格、性別等情況對學(xué)生分組，采取“組內(nèi)異質(zhì)，組間同質(zhì)”的模式。在培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)合作的集體意識時，使得學(xué)生的個人能力得以充分發(fā)展。通過對輔導(dǎo)員，班主任，及部分代課教師和學(xué)生的走訪，對學(xué)生前面學(xué)習(xí)成績的研究，將功能材料專業(yè)46名分成9組，每組5～6人。

2、問題的設(shè)計(jì)

討論的內(nèi)容直接關(guān)系到課堂討論的質(zhì)量，所以一定要精心設(shè)計(jì)問題。問題的設(shè)計(jì)遵循普適性、邏輯性和開放性的原則。

（1）普適性。教師的問題設(shè)計(jì)應(yīng)該涉及到不同的學(xué)習(xí)水平要求，滿足不同層次學(xué)生的需求，使每一位學(xué)生都能參與到課堂思考與討論中。在設(shè)計(jì)問題的時候可以一題多問，由淺入深，也可以包含隱藏的問題。

案例：由磁化曲線圖，生成三個問題，磁感應(yīng)強(qiáng)度B和M二者有何關(guān)系？為什么B-H磁化曲線上，B隨著H的增加持續(xù)增加而增加，而M-H磁化曲線上，M隨著H的增加到一定值后會趨于不變。隱藏問題，M趨于不變的值就是飽和磁化強(qiáng)度Ms，那么在B-H磁化曲線上圖上哪個值是Bs？

第一問比較基礎(chǔ)，學(xué)生通過查找教材或者溝通交流都可以很快得到答案。第二問稍微難一些，對于基礎(chǔ)較扎實(shí)、善于思考的學(xué)生也可以找出答案，底子弱一點(diǎn)的學(xué)生通過探討也能夠發(fā)現(xiàn)問題的所在。隱藏問題難度較高，對于一部分很快得到答案的討論小組，可以單獨(dú)問他們隱藏的問題，進(jìn)一步激發(fā)他們的探究興趣。

（2）邏輯性。根據(jù)教學(xué)大綱的知識點(diǎn)，知識點(diǎn)之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系設(shè)計(jì)問題。學(xué)生的自我知識的構(gòu)建是一個由易到難，由簡單到復(fù)雜的過程，因此設(shè)計(jì)的問題要有梯度，逐步提升思維的含量，同時要注意問題之間的銜接。

案例：給出布洛赫壁和奈爾壁的結(jié)構(gòu)示意圖，問二者的不同之處，二者的剩余磁極會出現(xiàn)在什么地方，二者通常出現(xiàn)在哪類材料里。

三個問題涉及不同的知識點(diǎn)，三個知識點(diǎn)逐步遞進(jìn)，有機(jī)的聯(lián)系在一起。

（3）開放性。設(shè)計(jì)一些沒有標(biāo)準(zhǔn)答案的開放性問題，讓學(xué)生的思維無限發(fā)散，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力及參與互動的積極性。

案例：磁致伸縮效應(yīng)可能有哪些潛在的應(yīng)用？

學(xué)生的討論情況：除了已經(jīng)有的應(yīng)用，如測速儀、液位計(jì)、位移傳感器等已有的應(yīng)用外，學(xué)生們提出了很多新的思路。

例1矯正牙套，利用磁致伸縮材料做矯正牙套，這樣牙套的取放可以通過磁致伸縮效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。

例2地板發(fā)電，在屋子里人員活動頻繁的區(qū)域鋪上含有磁致伸縮材料的地板，當(dāng)人走過的時候有壓力，磁性發(fā)生改變，地板附近的磁場改變，產(chǎn)生電場，實(shí)現(xiàn)發(fā)電。發(fā)的電可以用來日常生活。

雖然有些應(yīng)用在實(shí)現(xiàn)上存在一定的問題，但是學(xué)生們的豐富想象力為我們已有材料的新應(yīng)用提供了非常好的思路。同學(xué)們在探討過程中也實(shí)現(xiàn)了自我的肯定和創(chuàng)新思維的拓展。

3、課堂教學(xué)的組織

考慮到教學(xué)目標(biāo)和課堂時間有限，在課堂教學(xué)時，對于涉及單一知識點(diǎn)的問題，直接在課堂上進(jìn)行小組討論。對于涉及多知識點(diǎn)的復(fù)雜問題，討論小組課后完成分析探討，在課堂上給出探討結(jié)果，教師全程給予引導(dǎo)和指導(dǎo)。

案例：電子在原子核周圍排布，需遵循哪些原則法則，先后順序是什么？該問題涉及的知識點(diǎn)是洪德法則。

案例：過渡族和稀土金屬的自由原子磁矩和在物質(zhì)中原子磁矩一樣嗎？該問題涉及的知識點(diǎn)是軌道角動量凍結(jié)。

上面兩個問題只涉及單一的知識點(diǎn)，學(xué)生通過互相探討很快能得到答案。這類較簡單，探討需要的時間短，適合當(dāng)堂討論。

案例：靜磁學(xué)的觀點(diǎn)和分子電流的觀點(diǎn)各有何優(yōu)勢和局限。

該問題涉及靜磁學(xué)觀點(diǎn)和分子電流觀點(diǎn)兩個較難的知識點(diǎn)，需要深刻理解二者并進(jìn)行對比分析才能得到二者的優(yōu)勢和局限性。對于這樣的問題先布置下去，讓學(xué)生在課后查閱資料、相互探討，然后在課堂上陳述探討結(jié)果，老師進(jìn)行歸納總結(jié)。

三、結(jié)語

知識點(diǎn)凝練成問題，針對問題學(xué)生自主探究，問題探究式教學(xué)模式可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，有利于提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識。但進(jìn)無止境，可以在問題探究教學(xué)模式基礎(chǔ)上，根據(jù)課程的特點(diǎn)，融合其它教學(xué)模式，以達(dá)到更好的教學(xué)效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 林紅旗，魏飛.教書育人.高教論壇，2014.4.110-112.

[2] 王廣，郭黎萍，王春雷.“情境-問題-探究”式高師分析化學(xué)教學(xué)模式探索.大學(xué)教育，2013.2.98-101.

【作者簡介】

孫可為（1979-）女，吉林榆樹人，西安建筑科技大學(xué)材料與礦資學(xué)院講師，博士.