探究式教學(xué)在“機(jī)械工程材料”課程中的應(yīng)用

陳水生

【摘 要】為了適應(yīng)高等教育改革目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新能力，在“機(jī)械工程材料”課程中實(shí)施探究式教學(xué)方法。分析了“機(jī)械工程材料”課程特點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。建立了探究式教學(xué)結(jié)構(gòu)框架，探討了探究式教學(xué)存在的問題并提出相應(yīng)的措施。人才培養(yǎng)目標(biāo)和課程特點(diǎn)都說明探究式教學(xué)模式是適合“機(jī)械工程材料”課程教學(xué)方法，能有效提升教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】探究式教學(xué)；機(jī)械工程材料；教學(xué)模式

【Abstract】to meet the aim of higher education reform，developing the ability of students to explore and innovative spirit，the problem-inquiry teaching method is employed in the course of Mechanical Engineering Material. The course features were analyzed， which is strongly practical. The teaching objectives are to cultivate talents with innovative ideas and practical abilities. The teaching framework was constructed， during whose execution the possible challenges were presented based on the course features， with proposition of the corresponding solving methods. Problem-inquiry teaching method is suited to the characteristics of the course of Mechanical Engineering Material， also meets the current talent cultivation objectives. This method improves the teaching quality.

【Key words】Inquiry teaching； Mechanical Engineering Material； Teaching model

探究式教學(xué)自上世紀(jì)60年代問世以來，在教育界獲得廣泛關(guān)注。施瓦布（Joesph Schwab）的生物科學(xué)探究模式、理查德·薩其曼（Richard Suchman）的“探究訓(xùn)練模式”、羅伯特的“學(xué)習(xí)環(huán)境式”、拜倫·馬希爾斯的“社會(huì)探究模式”是美國探究式教學(xué)的代表理論[1]。

隨著我國人才培養(yǎng)目標(biāo)改革，探究式教學(xué)在我國發(fā)展迅速，其積極意義得到廣泛認(rèn)識(shí)且付諸實(shí)踐，特別是在基礎(chǔ)教育階段[2-3]。探究式教學(xué)的特點(diǎn)是以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，通過主體的主動(dòng)探索，完成知識(shí)體系構(gòu)建，強(qiáng)調(diào)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新能力培養(yǎng)[4]。培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力和解決實(shí)際問題能力是高等教育的特點(diǎn)之一[5]。探究式教學(xué)正迎合了高等教育特點(diǎn)，更能發(fā)揮出它的內(nèi)在優(yōu)勢。但由于探究式教學(xué)要依據(jù)課程目標(biāo)及受眾特點(diǎn)來制定，沒有固定模式和既得經(jīng)驗(yàn)，正處在探索階段?！皺C(jī)械工程材料”課程是機(jī)械類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的重要課程，也是后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，具有十分重要的地位。通過分析課程教學(xué)目標(biāo)和特點(diǎn)，探索相適應(yīng)的探究式教學(xué)模式，提出實(shí)施過程中存在的問題及應(yīng)對(duì)措施，為機(jī)械類專業(yè)課程普及探究式教學(xué)提供必要的依據(jù)。

1 “機(jī)械工程材料”課程特點(diǎn)

“機(jī)械工程材料”課程綜合性強(qiáng)，內(nèi)容與實(shí)際生產(chǎn)生活緊密相關(guān)，知識(shí)點(diǎn)覆蓋基本理論和應(yīng)用實(shí)踐，是一門先有實(shí)踐后有理論的課程。具有抽象性、推理性、實(shí)踐性等特點(diǎn)。以文九巴主編的教材《機(jī)械工程材料》進(jìn)行討論[6]。抽象性，在“第一章 材料的結(jié)構(gòu)和金屬的結(jié)晶”中知識(shí)點(diǎn)“金屬中常見的三種晶體結(jié)構(gòu)”，將晶體結(jié)構(gòu)抽象為空間點(diǎn)陣，且按某種預(yù)定的結(jié)構(gòu)排列，具有很強(qiáng)的抽象性。推理性，第5章中知識(shí)點(diǎn)“杠桿定律的應(yīng)用”，通過杠桿定律計(jì)算碳含量與平衡組織的關(guān)系。實(shí)踐性，是課程的主要特征，從第6章后的內(nèi)容均為實(shí)踐性問題，涉及材料、工藝等多個(gè)方面。教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，具體為能將知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用到工程實(shí)際，能獨(dú)立完成各種零件材料選擇及加工工藝確定。所以，教學(xué)上除了要掌握知識(shí)點(diǎn)外，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新能力。教學(xué)過程中必須結(jié)合工程應(yīng)用實(shí)際，讓學(xué)習(xí)對(duì)象具體化、形象化及可操作性強(qiáng)。

2 探究式教學(xué)結(jié)構(gòu)框架

探究式教學(xué)是將各項(xiàng)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行科學(xué)合理規(guī)劃，是一個(gè)系統(tǒng)工程，必須遵循一定的原設(shè)計(jì)則。一是，系統(tǒng)性原則。探究式教學(xué)涉及學(xué)生、教師、學(xué)習(xí)材料及教學(xué)條件等多方面因素，設(shè)計(jì)中要充分考慮各種因素對(duì)教學(xué)效果的影響，進(jìn)行系統(tǒng)性考慮。二是，主體性原則。探究式教學(xué)的主要特點(diǎn)是學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體，在設(shè)計(jì)中必須保證學(xué)生的主體作用能得到充分發(fā)揮，探究精神及創(chuàng)新能力得以培養(yǎng)。三是，整體性原則。探究式教學(xué)是面向全體學(xué)生，學(xué)習(xí)過程中要能確保每一位學(xué)生全面參與，充分發(fā)揮個(gè)體優(yōu)勢，互為補(bǔ)充，使集體智慧集約式發(fā)揮。四是，服務(wù)性原則。探究式教學(xué)的重點(diǎn)是自主探究學(xué)習(xí)，要根據(jù)學(xué)生探究需要的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)安排，而不能從教師教的角度出發(fā)，確定教師指導(dǎo)是為學(xué)生探究服務(wù)。

探究式教學(xué)重點(diǎn)是解決問題，前提是調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，目標(biāo)是培養(yǎng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。美國教育學(xué)家認(rèn)為，一個(gè)人要使現(xiàn)有知識(shí)成為他自己的知識(shí)，必須親自從事“發(fā)現(xiàn)的行為”。提出問題是探究式教學(xué)的前提和基礎(chǔ)，分析、解決問題是關(guān)鍵，歸納總結(jié)是升華。所以，探究式教學(xué)的總體思路是問題創(chuàng)設(shè)、分析解決問題及歸納總結(jié)。

2.1 情境創(chuàng)設(shè)，提出問題

根據(jù)教學(xué)目標(biāo)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，讓學(xué)生在熟悉的情境中探究科學(xué)問題，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和要求引導(dǎo)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)并提出問題。緒論部分，情境：時(shí)代的發(fā)展以材料發(fā)展為標(biāo)志，石器時(shí)代—青銅時(shí)代—鐵器時(shí)代—新材料時(shí)代。引導(dǎo)學(xué)生討論材料分類，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)和日常生活了解的材料，提出問題即材料分類及特性。延伸問題，金屬材料要實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用，要進(jìn)過怎樣的加工，激發(fā)他們學(xué)習(xí)課程的積極性。

2.2 分組探究、解決問題

探究式教學(xué)是面向全體，發(fā)揮每一個(gè)體的聰明才智，使每一位學(xué)生得到發(fā)展。為此，將一個(gè)班分為若干小組，每一小組以5-6人為宜。先了解學(xué)生的認(rèn)知水平和個(gè)性特點(diǎn)，讓小組內(nèi)部實(shí)現(xiàn)科學(xué)搭配。比如，將學(xué)生按照個(gè)性分類，比較外向的、思路清楚、善于表達(dá)的同學(xué)挑出來，每一組分配一名，將思維縝密、善于觀察分析問題的同學(xué)挑出來各組配一名?？偟膩碚f，就是分組要具有公平性。分組后，每一小組由組長負(fù)責(zé)，統(tǒng)籌安排組內(nèi)探究活動(dòng)。探究過程中，當(dāng)學(xué)生遇到困難時(shí)，教師不要急于給出正確的方向，要求學(xué)生給出方案，評(píng)估方案的效果，不合理后再次探討，以此循環(huán)多次。這一過程是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。

2.3 歸納總結(jié)，內(nèi)化提升

歸納總結(jié)是探究教學(xué)的重要環(huán)節(jié)之一，通過歸納總結(jié)，把新的知識(shí)納入自我知識(shí)框架，鍛煉了知識(shí)吸收能力和整合能力。如第五章第二節(jié)中，討論了知識(shí)點(diǎn)：鐵-碳相圖中點(diǎn)、線、區(qū)的意義，典型合金的平衡結(jié)晶過程及室溫平衡組織。討論后大家對(duì)知識(shí)點(diǎn)都有所理解，但感覺概念多，比較抽象，系統(tǒng)性差。這里就要進(jìn)行重點(diǎn)歸納總結(jié)，引導(dǎo)同學(xué)們根據(jù)前期討論結(jié)果，在鐵-碳相圖中標(biāo)出不同含碳量的鋼在各個(gè)溫度區(qū)的組織組成物。通過總結(jié)，可將相圖中各符號(hào)的意義、合金分類、組織組成物成份及不同含碳量合金的結(jié)晶過程全部固化到相圖上。只要提到其中任一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，在腦海中都能像在地圖上找一個(gè)位置一樣去理解知識(shí)點(diǎn)，這就將目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)納入到自己的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)。

2.4 評(píng)價(jià)反饋，實(shí)時(shí)修正

評(píng)價(jià)的目的是反饋，修正過程中出現(xiàn)的偏差。教師的評(píng)價(jià)指導(dǎo)應(yīng)貫穿整個(gè)探究過程。及時(shí)反饋一方面能調(diào)整學(xué)習(xí)行為，改進(jìn)學(xué)習(xí)方法；另一方面激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力和興趣，提高學(xué)習(xí)效率。心理學(xué)家赫洛克說過，有效的反饋機(jī)制是活動(dòng)目標(biāo)達(dá)成的必要條件[7]。探究式教學(xué)中，學(xué)生探究學(xué)習(xí)有一定的即時(shí)性，所以要在每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行評(píng)價(jià)，教師和學(xué)生自我評(píng)價(jià)和相互評(píng)價(jià)，獲得相應(yīng)的信息，并隨時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)行為。教學(xué)中教師不僅要按照教學(xué)目標(biāo)創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，也要全程捕捉學(xué)生在探究過程中出現(xiàn)的問題點(diǎn)，經(jīng)提煉后進(jìn)一步作為探究的問題，提高問題探究的針對(duì)性和有效性。

3 探究式教學(xué)存在的問題及措施

3.1 教學(xué)資源缺乏限制了探究式教學(xué)實(shí)施

作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，“機(jī)械工程材料”課堂學(xué)生數(shù)高達(dá)150人，導(dǎo)致分組數(shù)太多，無法實(shí)現(xiàn)充分討論。小組過多也容易使課堂秩序陷入混亂，達(dá)不到探究教學(xué)效果。為了緩解這一矛盾，可采取多級(jí)管理，5名學(xué)生組成一個(gè)組，分為30個(gè)小組，然后找10名同學(xué)，每人負(fù)責(zé)3個(gè)小組，并組織組間協(xié)作討論，最后向老師負(fù)責(zé)。多級(jí)負(fù)責(zé)制可緩解學(xué)生人數(shù)較多帶來的問題。分級(jí)數(shù)可根據(jù)人數(shù)多少、教學(xué)資源及組長管理能力來確定。

3.2 學(xué)生很難突破教師“掌控”

在教師主導(dǎo)下，作為學(xué)習(xí)主體的學(xué)生只能在教師設(shè)計(jì)的問題下探究，其創(chuàng)新能力受到限制。針對(duì)這一問題，可以適度控制教師“掌控程度”，將探究問題更加開放，也就是教師要根據(jù)學(xué)生探究過程實(shí)施調(diào)整主導(dǎo)方案，以多角度、多維度引向教學(xué)目標(biāo)，不能根據(jù)原有固定設(shè)計(jì)進(jìn)行引導(dǎo)。這更加考驗(yàn)教師的“導(dǎo)演”水平。

3.3 泛化探究式教學(xué)費(fèi)時(shí)與課時(shí)限制的矛盾

機(jī)械工程材料學(xué)時(shí)僅有32學(xué)時(shí)，其中還包括4學(xué)時(shí)試驗(yàn)課。傳統(tǒng)教學(xué)模式下，學(xué)時(shí)已近非常緊張，更不用說更加費(fèi)時(shí)的探究式教學(xué)，成了一個(gè)不可完成的任務(wù)。從意義上說，探究式教學(xué)效果是傳統(tǒng)教學(xué)無法達(dá)到的。課時(shí)上，單一知識(shí)點(diǎn)確實(shí)需要更多學(xué)時(shí)?！笆谥贼~不如授之于漁”。探究式教學(xué)恰是“授之于漁”，教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)的方法。這樣，課堂上可以選擇代表性的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行探究學(xué)習(xí)，其它以課外自學(xué)完成探究學(xué)習(xí)，課內(nèi)進(jìn)行歸納總結(jié)，達(dá)到預(yù)期效果。通過課內(nèi)課外結(jié)合，可有效解決課時(shí)緊張問題。

4 結(jié)語

探究式教學(xué)體現(xiàn)了人本主義思想，以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，充分發(fā)揮了學(xué)習(xí)主體的積極主動(dòng)性，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)了發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。通過探索，將目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)整合到自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)中，加深了對(duì)知識(shí)的理解掌握，更重要的是提升了創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，這符合新形勢下人才培養(yǎng)目標(biāo)要求。此外，教師與學(xué)生的關(guān)系由傳統(tǒng)主輔關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)槠降汝P(guān)系，有利于學(xué)生和教師自我完善與提升。

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]