陈水生
【摘 要】为了适应高等教育改革目标，培养学生探索精神和创新能力，在“机械工程材料”课程中实施探究式教学方法。分析了“机械工程材料”课程特点和教学目标，具有很强的实践性，目标是培养学生创新精神和实践能力。建立了探究式教学结构框架，探讨了探究式教学存在的问题并提出相应的措施。人才培养目标和课程特点都说明探究式教学模式是适合“机械工程材料”课程教学方法，能有效提升教学效果。
【关键词】探究式教学；机械工程材料；教学模式
【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
探究式教学自上世纪60年代问世以来，在教育界获得广泛关注。施瓦布（Joesph Schwab）的生物科學探究模式、理查德·萨其曼（Richard Suchman）的“探究训练模式”、罗伯特的“学习环境式”、拜伦·马希尔斯的“社会探究模式”是美国探究式教学的代表理论[1]。
随着我国人才培养目标改革，探究式教学在我国发展迅速，其积极意义得到广泛认识且付诸实践，特别是在基础教育阶段[2-3]。探究式教学的特点是以学生为主体，教师为主导，通过主体的主动探索，完成知识体系构建，强调学生探索精神和创新能力培养[4]。培养学习能力和解决实际问题能力是高等教育的特点之一[5]。探究式教学正迎合了高等教育特点，更能发挥出它的内在优势。但由于探究式教学要依据课程目标及受众特点来制定，没有固定模式和既得经验，正处在探索阶段。“机械工程材料”课程是机械类专业的一门专业基础课，是培养学生实践能力和创新精神的重要课程，也是后续专业课程学习的基础，具有十分重要的地位。通过分析课程教学目标和特点，探索相适应的探究式教学模式，提出实施过程中存在的问题及应对措施，为机械类专业课程普及探究式教学提供必要的依据。
1 “机械工程材料”课程特点
“机械工程材料”课程综合性强，内容与实际生产生活紧密相关，知识点覆盖基本理论和应用实践，是一门先有实践后有理论的课程。具有抽象性、推理性、实践性等特点。以文九巴主编的教材《机械工程材料》进行讨论[6]。抽象性，在“第一章 材料的结构和金属的结晶”中知识点“金属中常见的三种晶体结构”，将晶体结构抽象为空间点阵，且按某种预定的结构排列，具有很强的抽象性。推理性，第5章中知识点“杠杆定律的应用”，通过杠杆定律计算碳含量与平衡组织的关系。实践性，是课程的主要特征，从第6章后的内容均为实践性问题，涉及材料、工艺等多个方面。教学目标是培养学生发现问题、解决问题的能力，具体为能将知识点应用到工程实际，能独立完成各种零件材料选择及加工工艺确定。所以，教学上除了要掌握知识点外，更重要的是培养学生的探索精神和创新能力。教学过程中必须结合工程应用实际，让学习对象具体化、形象化及可操作性强。
2 探究式教学结构框架
探究式教学是将各项教学活动进行科学合理规划，是一个系统工程，必须遵循一定的原设计则。一是，系统性原则。探究式教学涉及学生、教师、学习材料及教学条件等多方面因素，设计中要充分考虑各种因素对教学效果的影响，进行系统性考虑。二是，主体性原则。探究式教学的主要特点是学生作为学习主体，在设计中必须保证学生的主体作用能得到充分发挥，探究精神及创新能力得以培养。三是，整体性原则。探究式教学是面向全体学生，学习过程中要能确保每一位学生全面参与，充分发挥个体优势，互为补充，使集体智慧集约式发挥。四是，服务性原则。探究式教学的重点是自主探究学习，要根据学生探究需要的知识点进行设计安排，而不能从教师教的角度出发，确定教师指导是为学生探究服务。
探究式教学重点是解决问题，前提是调动学生学习的主动性，目标是培养实践能力和创新精神，充分体现学生的主体地位。美国教育学家认为，一个人要使现有知识成为他自己的知识，必须亲自从事“发现的行为”。提出问题是探究式教学的前提和基础，分析、解决问题是关键，归纳总结是升华。所以，探究式教学的总体思路是问题创设、分析解决问题及归纳总结。
2.1 情境创设，提出问题
根据教学目标创设教学情境，让学生在熟悉的情境中探究科学问题，根据教学目标和要求引导学生自己发现并提出问题。绪论部分，情境：时代的发展以材料发展为标志，石器时代—青铜时代—铁器时代—新材料时代。引导学生讨论材料分类，结合工业生产和日常生活了解的材料，提出问题即材料分类及特性。延伸问题，金属材料要实现各种应用，要进过怎样的加工，激发他们学习课程的积极性。
2.2 分组探究、解决问题
探究式教学是面向全体，发挥每一个体的聪明才智，使每一位学生得到发展。为此，将一个班分为若干小组，每一小组以5-6人为宜。先了解学生的认知水平和个性特点，让小组内部实现科学搭配。比如，将学生按照个性分类，比较外向的、思路清楚、善于表达的同学挑出来，每一组分配一名，将思维缜密、善于观察分析问题的同学挑出来各组配一名。总的来说，就是分组要具有公平性。分组后，每一小组由组长负责，统筹安排组内探究活动。探究过程中，当学生遇到困难时，教师不要急于给出正确的方向，要求学生给出方案，评估方案的效果，不合理后再次探讨，以此循环多次。这一过程是培养学生的创新意识和创新能力的重要环节。
2.3 归纳总结，内化提升
归纳总结是探究教学的重要环节之一，通过归纳总结，把新的知识纳入自我知识框架，锻炼了知识吸收能力和整合能力。如第五章第二节中，讨论了知识点：铁-碳相图中点、线、区的意义，典型合金的平衡结晶过程及室温平衡组织。讨论后大家对知识点都有所理解，但感觉概念多，比较抽象，系统性差。这里就要进行重点归纳总结，引导同学们根据前期讨论结果，在铁-碳相图中标出不同含碳量的钢在各个温度区的组织组成物。通过总结，可将相图中各符号的意义、合金分类、组织组成物成份及不同含碳量合金的结晶过程全部固化到相图上。只要提到其中任一个知识点，在脑海中都能像在地图上找一个位置一样去理解知识点，这就将目标知识点纳入到自己的知识体系结构。
2.4 评价反馈，实时修正
评价的目的是反馈，修正过程中出现的偏差。教师的评价指导应贯穿整个探究过程。及时反馈一方面能调整学习行为，改进学习方法；另一方面激发学习动力和兴趣，提高学习效率。心理学家赫洛克说过，有效的反馈机制是活动目标达成的必要条件[7]。探究式教学中，学生探究学习有一定的即时性，所以要在每一个环节进行评价，教师和学生自我评价和相互评价，获得相应的信息，并随时调整学习行为。教学中教师不仅要按照教学目标创设情境，让学生发现问题、提出问题，也要全程捕捉学生在探究过程中出现的问题点，经提炼后进一步作为探究的问题，提高问题探究的针对性和有效性。
3 探究式教學存在的问题及措施
3.1 教学资源缺乏限制了探究式教学实施
作为一门专业基础课，“机械工程材料”课堂学生数高达150人，导致分组数太多，无法实现充分讨论。小组过多也容易使课堂秩序陷入混乱，达不到探究教学效果。为了缓解这一矛盾，可采取多级管理，5名学生组成一个组，分为30个小组，然后找10名同学，每人负责3个小组，并组织组间协作讨论，最后向老师负责。多级负责制可缓解学生人数较多带来的问题。分级数可根据人数多少、教学资源及组长管理能力来确定。
3.2 学生很难突破教师“掌控”
在教师主导下，作为学习主体的学生只能在教师设计的问题下探究，其创新能力受到限制。针对这一问题，可以适度控制教师“掌控程度”，将探究问题更加开放，也就是教师要根据学生探究过程实施调整主导方案，以多角度、多维度引向教学目标，不能根据原有固定设计进行引导。这更加考验教师的“导演”水平。
3.3 泛化探究式教学费时与课时限制的矛盾
机械工程材料学时仅有32学时，其中还包括4学时试验课。传统教学模式下，学时已近非常紧张，更不用说更加费时的探究式教学，成了一个不可完成的任务。从意义上说，探究式教学效果是传统教学无法达到的。课时上，单一知识点确实需要更多学时。“授之以鱼不如授之于渔”。探究式教学恰是“授之于渔”，教会学生学习的方法。这样，课堂上可以选择代表性的知识点进行探究学习，其它以课外自学完成探究学习，课内进行归纳总结，达到预期效果。通过课内课外结合，可有效解决课时紧张问题。
4 结语
探究式教学体现了人本主义思想，以学生为主体，教师为主导，充分发挥了学习主体的积极主动性，激发了学生学习热情，培养了发现问题、分析问题和解决问题的能力。通过探索，将目标知识点整合到自己的知识结构中，加深了对知识的理解掌握，更重要的是提升了创新意识和实践能力，这符合新形势下人才培养目标要求。此外，教师与学生的关系由传统主辅关系转变为平等关系，有利于学生和教师自我完善与提升。
【参考文献】
[1]周存军.化学探究性教学的适切性研究[J].教学月刊：中学版，2011，33（8）：46-48.
[2]徐连荣，谭伟，崔光佐.游戏在中学物理探究式教学中的应用—以“斜抛运动”为例[J].现代教育技术，2015，25（6）：58-64.
[3]郑天莉.初中数学自主探究式教学的策略[J].教育与教学研究，2014，28（8）： 109-111.
[4]董丽君.“机械工程材料”课程探究式教学的研究与实践[J].湖南工程学院学报（社会科学版），2016，26（2）：95-99.
[5]刘岚，赵矫，曾永秋，等.研究型教学与合作学习模式的创建与实践[J].重庆医学，2015，44（21）：3011-3013.
[6]文九巴.机械工程材料（第2版）[M].北京，机械工业出版社，2013.
[7]顾亚红.新课程背景下初中数学教学中课堂反馈信息的收集与利用[J].考试周刊，2014，8（26）：77.
[责任编辑：朱丽娜]
