基于“探究式—多元化”时空二维拓展的教学探索——以“电路原理”课程为例

李维娜，马晓玉，见伟平，薛慧君

（空军军医大学 a.基础医学院；b.军事生物医学工程学系，陕西 西安 710032）

一、介绍

在“互联网+”和新工科背景下，受学生学习特点、课程阶段、知识类型等因素的影响，学生对于课堂教学的内在需求和期待已经发生变化，我们一直在思考如何在新形势下调整教学思路与教学模式，培养适应新世纪的专业能力有深度、学科思维有广度的高素质科技人才［1-3］。本文以空军军医大学生物医学工程专业本科“电路原理”课程教学为研究对象，以小班“探究式—多元化”课堂教学为突破口，实施问题探究式深度课堂与要素多元化广度教学相结合的时空二维拓展教学改革，在“问题导向、知识探究”的深度课堂开展过程中，穿插多元化的社会热点、教学模式、虚拟现实信息辅助技术手段、师生互动交流平台等要素，打造高阶性互动课堂［4-6］。以“开放性考核+标准化答案考试”为牵引，开展关注学生自主学习的全过程学业评价；通过问题导入、组队探究、虚实结合、24小时在线交流，全方位推进个性化培养；通过对教师严把关、听查课、重反馈等，保证教师育人水平；牢固树立立德树人根本要求，全方位提升教学质量，探索适应新时代学生个性、促进新时代学生发展的教学改革新模式［7-8］。

二、方法

（一）问题探究式引领深度课堂

问题探究式深度教学一般是在教师的指导下，以学生为主体开展，教师通过课前提出学生认知范围内感兴趣的事例和问题，学生通过阅读、观察、实验、思考、讨论、听讲等途径主动探究，逐渐将问题变成“私有财产”，将问题带到课堂；教师讲授重点、难点知识和搭建知识框架后，组织、引导、规范学生的探索过程，学生将课前工作内容进行对比、梳理，形成自己的结论和解释；在此基础上，教师逐个提出层层深入的问题，鼓励、引导学生主动发现和探索，并适当点拨、引导探索方向，带领学生超越表层的知识学习，深入知识内在的逻辑思维，挖掘知识内涵的丰富价值，使学生建立个人认知模型和学习方法架构［9］，如图1所示。

图1 探究式教学法概述图

（二）要素多元化保障深度教学

以多元化案例，多元化教学模式，多元化虚拟现实技术，多元化网络交流平台，多元化发展和多元学业评价机制促进学生专业素质的提升，如图2所示。

图2 要素多元化助力深度教学概述图

1.多元化学科前沿社会热点进课堂。课堂教学改革过程中，教师从课堂教学的主导者转变成经典文献阅读的组织者、学科前沿发展的追踪者。“电路原理”教学中为了课堂教学有良好的开端，教师会引入多元化社会热点和学科前沿问题，创设情境，激发学生好奇心和求知欲。

2.多元化教学模式。我校生物医学工程专业（近5年）招录本科学生人数每年小于20人，采用小班授课方式。根据“电路原理”内容特点，灵活采用讲授式、线上线下混合式、翻转课堂等教学模式［10］，例如：较为抽象、难度较大的内容，以教师讲授为主；难度适中的内容鼓励学生课前观看MOOC等优质教学资源，课堂教师针对重点、难点问题进行解答或师生共同探究；贴近生活、与教研相关的问题，多采用翻转课堂形式，鼓励学生全程参与。

3.多元化虚拟现实技术。“电路原理”课程具有概念多、难点多、枯燥、抽象等特征，学生很难在接触该课程初期快速形成工程思维模式。为及时解决这一问题并为后续课程奠定良好基础，教学过程中巧妙使用在线资源包、NI MyDAQ、Multisim等虚拟现实技术［11］，将抽象的问题直观化、具体化，提升学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

4.多元化网络交流平台。当代大学生是21世纪的网络“原住民”，学生喜欢的学习方式不局限于传统的板书与讲授。为了最大限度调动学生的课堂参与度，“电路原理”教学除了采用板书、PPT、电路模型教具辅助课堂教学外，还借助雨课堂、超星学习通、微信群等多种线上资源，方便教师与学生实时交流互动、辅导答疑［12］。

5.鼓励学生多元化发展。教师对于学生的期望与热情关注是影响学生成绩和人格品质的重要因素，教师通过学情分析了解学生爱好、性格、特长等，适当将对学生的期待与关注表达出来，有效激发学生学习动机；针对不同类型学生制订多元化应对及激励预案，推进个性化培养。

6.“过程考核+期末考试”多元化学业评价机制。考核方式分为形成性考核和终结性考核两部分。形成性考核即非标准答案过程考核，分布于教学全过程，形式灵活多样，主要考查学生的学习参与度、真实能力和创新精神，设置开放性命题，鼓励学生搜集资料、激活想象力，参与创作型考试。

三、教学实施

为了清楚地诠释本文提出的“探究式—多元化”二维拓展式“电路原理”小班教学理念，我们以“电路原理”课程中“功率因数的提高”主题为例，展示该教学理念的实施过程。

（一）创设情境、导入课题

课前通过节能减排、新能源建设及东北限电等背景，引入两个问题：（1）用电企业和住户如何节省电能；（2）网络上出售的节电器是否真的省电。

（二）引导探究、投放目标

将两个问题布置给不同的学习小组，而后学生进行课前资料查询、MOOC学习、个人思考、小组讨论、电路仿真验证等，逐步对问题形成自己的见解，带着问题及个人见解进课堂。

（三）组织讨论、精讲点拨

课上教师首先讲授功率因数、为什么提高功率因数和如何提高功率因数等重点和难点问题，搭建知识框架后，组织学生结合课堂上了解和掌握的内容，对课前问题开展讨论、互动，回答教师课前提出的问题，待教师点评和总结后，师生共同得出第一个结论：用电器并联电容能够提高功率因数进而节省电能，由此便回答了课前的第一个问题。

（四）系列总结、引导归纳

教师进行一次追问：是否并联多大电容都能够达到节省电能目的？第二次追问：欠补偿过程中功率因数从0.6提高到0.9，应该并联大多电容？第三次追问：回归到课前涉及的另一个问题，节电器能省电吗？通过问题抽丝剥茧式的层层探究，实现学生知识迁移的目的。

在整个教学过程中采用了要素多元化的教学改革，包括多元化案例，为课堂开好头，通过案例的引入开阔学生的眼界。针对教学内容特点，采用多元化的教学模式，此次课程采用的教学模式为讲授式和线上线下混合式，其中，鼓励学生使用Multisim仿真软件对并联电容前后用电器消耗的有功功率进行对比验证，教案和幻灯片等教学资料上传至雨课堂班级，方便学生复习回顾知识点。为及时得到学生的反馈，教师可使用雨课堂、学堂在线、微信群等网络交流方式。此外，根据学生个性、特点、爱好等推进个性化培养，并采取多元化的学业评价机制。

四、教学效果评价

通过两年的真抓实干，“电路原理”课堂教学初步实现了两方面转变：一是，教师自觉践行“教师是第一身份、上好课是第一要务、关爱学生是第一责任”，积极参与教学培训，开展教学研究，主动进行课程和专业建设，乐于担任学生学术活动指导教师，教学文章、课题、授课比赛奖项成绩颇丰。二是，课堂活跃度和学业挑战度显著提升，学生独立思考能力和竞争力全面增强。师生的互动探讨增强了课堂吸引力，学生上课气氛活跃，精力集中。全过程学业评价增强了学业挑战度，虚拟现实仿真极大地提高了学生的学习参与度，遇到感兴趣的电路就会仿真追踪过程结果。“非标准答案考试”激发了学生的创新智慧，学生可自由发挥优秀创意。

结语

本文以“40分钟课堂”为牵引，推动人才培养创新，从教学内容、教学模式、学业评价、教学激励、条件保障的全要素推进课堂教学改革。首次提出“纵向—问题探究式”教学与“横向—要素多元化”辅助教学手段相结合的二维拓展式小班教学。时间上，通过对知识的抽丝剥茧式问题探究，在学生理解和掌握知识的同时，引导学生深度思考知识的内在属性及规律，达到举一反三、升华创新的目的；空间上，采用多元化全要素课堂教学改革、全过程学业评价、全方式推进个性化培养等举措，促进课堂教学改革理念、方法、技术、评价的全新设计与实践，扎实知识根基、形式开枝散叶，使课堂真正成为思维与灵感绽放的舞台，探索出了课堂教学改革新思路。