问题探究式教学在工科专业基础课中的应用

孙可为+金丹+孙昱艳+汤云

【摘 要】 本文阐述了问题探究式教学模式理论基础，以磁性物理学课程为例，探讨了其在工科专业基础课程的应用策略与实施过程，以期提高教学效果。

【关键词】 工科专业；基础课程；磁性物理学；问题探究式；应用

知识经济时代的到来，使全球化的文化知识与经济相结合，为我们确立了以创新能力为本位的社会人才观和以创造性应变能力为本位的个体人才观。如何培养创新型人才已经成为我们必须关心的问题。大学阶段是人的一生中发展的重要时期，而课堂教学是学校教育的基本形式。因此课堂教学在学生的培养中占据着至关重要的地位。传统的教师“一言堂”、学生被动接收的课堂教学模式抑制了学生创新思维的发展，课堂教学模式的改革势在必行。创新源于思维，思维起始于问题。[1]问题探究式教学就是教师围绕着教学目标，设置问题链，创设问题情境，通过学生自主、合作探究，在教师的引导下启发学生思考，帮助学生学会分析问题，解决问题的教学过程。学生创新思维在其主动探究过程中得到提高。

专业基础课指在专业教育过程中设置的为专业课学习奠定必要基础的知识类课程，其内容和知识范围介于基础课和专业课之间，是在基础课学习的基础上为专业课学习打基础的课程，起着承前启后的作用。专业基础课具有概念多、公式多、与实际联系紧密的特点。将相关概念与相应的公式及相应的现象以及在实际中应用相互贯穿形成问题，让学生针对问题进行探究，极大地提高了学生自主学习的兴趣，使学生在自主解决问题的过程中，思维得到充分锻炼，创新能力得到提高。

磁性物理学是西安建筑科技大学功能材料专业的一门重要的专业基础课，对其采用问题探究式教学模式，有益于提高学生的创新思维能力、更好的掌握专业知识，同时对其它专业基础课的课堂教学也具有一定的借鉴意义。

一、理论基础

1、人本主义学习和教学观

人本主义心理学家认为，教育的目标、学习的结果应该是使学生成为具有高度适应性和内在自由性的人。他们反对传统的无意义学习，倡导有意义学习，认为教育的目标要以学习者为中心，以促进学生个性的发展和潜能的开发。人本主义的教学观是建立在其学习观的基础之上的。罗杰斯认为能够影响个体行为的知识，只能是他自己发现并加以同化的知识。教师的任务不是教学生学习知识（这是行为主义者所强调的），也不是教学生如何学习（这是认知主义者所重视的），而是为学生提供各种学习的资源，提供一种促进学习的气氛，让学生自己决定如何学习。

2、建构主义学习和教学观

建构主义者强调学习的主动性和社会性，对学习和教学提出了许多新的见解。当代建构主义者主张，世界是客观存在的，但是对于世界的理解和赋予意义却是由每个人自己决定的。学习不是由教师把知识简单地传递给学生，而是由学生自己建构知识的过程。学生是学习信息加工的主体，是意义建构的主动者。由于事物的意义并非完全独立于我们而存在，而是源于我们的建构，每个人都以自己的方式理解事物的某些方面，教学要增进学生之间的合作，使学生看到那些与他不同的观点，通过学习者的合作使理解更加丰富和全面。教师是教学的引导者，是意义建构的帮助者、促进者。教师应该重视学生自己对各种现象的理解，倾听他们时下的看法，思考他们这些想法的由来，并以此为据，引导学生丰富或调整自己的建构。教师的作用从传统的传递知识的权威转变为学生学习的辅导者，成为学生学习的高级伙伴或合作者。[2]

二、问题探究式教学模式的实施过程

问题探究式教学模式的过程如图1所示，在整个过程中讨论小组的建立、问题的设计、及课堂的组织极为重要，直接关系到教学模式实施的成败。

1、合理的讨论小组建立

小组讨论离不开小组成员之间的相互合作，如果简单地讲学生安排在一个小组，并不能显现出小组讨论的优势和效力。可根据学生的智力、能力、喜好、性格、性别等情况对学生分组，采取“组内异质，组间同质”的模式。在培养学生团结合作的集体意识时，使得学生的个人能力得以充分发展。通过对辅导员，班主任，及部分代课教师和学生的走访，对学生前面学习成绩的研究，将功能材料专业46名分成9组，每组5～6人。

2、问题的设计

讨论的内容直接关系到课堂讨论的质量，所以一定要精心设计问题。问题的设计遵循普适性、逻辑性和开放性的原则。

（1）普适性。教师的问题设计应该涉及到不同的学习水平要求，满足不同层次学生的需求，使每一位学生都能参与到课堂思考与讨论中。在设计问题的时候可以一题多问，由浅入深，也可以包含隐藏的问题。

案例：由磁化曲线图，生成三个问题，磁感应强度B和M二者有何关系？为什么B-H磁化曲线上，B随着H的增加持续增加而增加，而M-H磁化曲线上，M随著H的增加到一定值后会趋于不变。隐藏问题，M趋于不变的值就是饱和磁化强度Ms，那么在B-H磁化曲线上图上哪个值是Bs？

第一问比较基础，学生通过查找教材或者沟通交流都可以很快得到答案。第二问稍微难一些，对于基础较扎实、善于思考的学生也可以找出答案，底子弱一点的学生通过探讨也能够发现问题的所在。隐藏问题难度较高，对于一部分很快得到答案的讨论小组，可以单独问他们隐藏的问题，进一步激发他们的探究兴趣。

（2）逻辑性。根据教学大纲的知识点，知识点之间的内在逻辑关系设计问题。学生的自我知识的构建是一个由易到难，由简单到复杂的过程，因此设计的问题要有梯度，逐步提升思维的含量，同时要注意问题之间的衔接。

案例：给出布洛赫壁和奈尔壁的结构示意图，问二者的不同之处，二者的剩余磁极会出现在什么地方，二者通常出现在哪类材料里。

三个问题涉及不同的知识点，三个知识点逐步递进，有机的联系在一起。

（3）开放性。设计一些没有标准答案的开放性问题，让学生的思维无限发散，有利于培养学生的创造能力及参与互动的积极性。

案例：磁致伸缩效应可能有哪些潜在的应用？

学生的讨论情况：除了已经有的应用，如测速仪、液位计、位移传感器等已有的应用外，学生们提出了很多新的思路。

例1矫正牙套，利用磁致伸缩材料做矫正牙套，这样牙套的取放可以通过磁致伸缩效应来实现。

例2地板发电，在屋子里人员活动频繁的区域铺上含有磁致伸缩材料的地板，当人走过的时候有压力，磁性发生改变，地板附近的磁场改变，产生电场，实现发电。发的电可以用来日常生活。

虽然有些应用在实现上存在一定的问题，但是学生们的丰富想象力为我们已有材料的新应用提供了非常好的思路。同学们在探讨过程中也实现了自我的肯定和创新思维的拓展。

3、课堂教学的组织

考虑到教学目标和课堂时间有限，在课堂教学时，对于涉及单一知识点的问题，直接在课堂上进行小组讨论。对于涉及多知识点的复杂问题，讨论小组课后完成分析探讨，在课堂上给出探讨结果，教师全程给予引导和指导。

案例：电子在原子核周围排布，需遵循哪些原则法则，先后顺序是什么？该问题涉及的知识点是洪德法则。

案例：过渡族和稀土金属的自由原子磁矩和在物质中原子磁矩一样吗？该问题涉及的知识点是轨道角动量冻结。

上面两个问题只涉及单一的知识点，学生通过互相探讨很快能得到答案。这类较简单，探讨需要的时间短，适合当堂讨论。

案例：静磁学的观点和分子电流的观点各有何优势和局限。

该问题涉及静磁学观点和分子电流观点两个较难的知识点，需要深刻理解二者并进行对比分析才能得到二者的優势和局限性。对于这样的问题先布置下去，让学生在课后查阅资料、相互探讨，然后在课堂上陈述探讨结果，老师进行归纳总结。

三、结语

知识点凝练成问题，针对问题学生自主探究，问题探究式教学模式可以激发学生学习热情，有利于提高学生的创新能力和团队协作意识。但进无止境，可以在问题探究教学模式基础上，根据课程的特点，融合其它教学模式，以达到更好的教学效果。

【参考文献】

[1] 林红旗，魏飞.教书育人.高教论坛，2014.4.110-112.

[2] 王广，郭黎萍，王春雷.“情境-问题-探究”式高师分析化学教学模式探索.大学教育，2013.2.98-101.

【作者简介】

孙可为（1979-）女，吉林榆树人，西安建筑科技大学材料与矿资学院讲师，博士.