工程教育認(rèn)證背景下基于信息技術(shù)的探究式教學(xué)模式研究

周惠敏 鄭 衛(wèi) 王 香 傅宇東

（哈爾濱工程大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 黑龍江·哈爾濱 150001）

在經(jīng)濟(jì)全球化的時(shí)代背景下，工程類人才的培養(yǎng)和工程教育的發(fā)展也開啟了國(guó)際化進(jìn)程。在工程教育過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛能和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力是重中之重，本文開展了針對(duì)本科生專業(yè)課程的基于信息技術(shù)的探究式教學(xué)模式的研究，借助信息技術(shù)，豐富教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式，拓寬學(xué)生自主學(xué)習(xí)的空間，針對(duì)同一問(wèn)題為學(xué)生提供不同視角的解決方案，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考、創(chuàng)新能力和合作精神，有利于在教學(xué)過(guò)程中加強(qiáng)學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)作用的發(fā)揮，改變傳統(tǒng)課程實(shí)施過(guò)程中過(guò)于強(qiáng)調(diào)接受性學(xué)習(xí)、死記硬背及機(jī)械訓(xùn)練的現(xiàn)狀。

1 探究式教學(xué)模式的特點(diǎn)

探究式教學(xué)方法是由著名的教育家施瓦布在20 世紀(jì)中葉基于多年的研究基礎(chǔ)上提出的，探究式教學(xué)方法提倡教師采用探究的方式將科學(xué)知識(shí)傳授給學(xué)生，即在講授科學(xué)知識(shí)的同時(shí)，提供相關(guān)支撐證據(jù)，有理有據(jù)，方便學(xué)生自己判斷教師所講授知識(shí)的正確性和合理性，通過(guò)自己的思考和判斷來(lái)批判性地接收新知識(shí)和新理論，而不提倡將科學(xué)知識(shí)作為絕對(duì)的真理教給學(xué)生，強(qiáng)迫學(xué)生死記硬背。這種探究式教學(xué)方法可以有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，將學(xué)生從被動(dòng)接收知識(shí)的聽課者變成主動(dòng)探究知識(shí)的參與者，有利于激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考，在探究過(guò)程中獲取知識(shí)、發(fā)展技能、培養(yǎng)能力特別是創(chuàng)新能力。

探究式教學(xué)方法提出之后，受到廣大教學(xué)工作者的普遍重視，并廣泛開展了關(guān)于探究式教學(xué)模式在課堂教學(xué)中的理論和實(shí)踐研究，對(duì)探究式教學(xué)模式的特點(diǎn)和教學(xué)效果也有了更深入的認(rèn)識(shí)。關(guān)于探究式教學(xué)方法的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)目前已經(jīng)達(dá)成了一些普遍共識(shí)，該教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的教學(xué)理念，教師作為整個(gè)探究過(guò)程的引導(dǎo)者，發(fā)揮的是如同“導(dǎo)演”一樣的作用。教師通過(guò)教學(xué)設(shè)計(jì)，創(chuàng)設(shè)合適的探究情境，引導(dǎo)學(xué)生提出探究問(wèn)題；在學(xué)生探究過(guò)程中，教師隨時(shí)把握學(xué)生的探究進(jìn)程，將偏離探究主題的學(xué)生及時(shí)引導(dǎo)回正軌；在探究結(jié)束之后，及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的歸納總結(jié)，強(qiáng)化探究效果。而學(xué)生作為整個(gè)探究過(guò)程的主導(dǎo)者，發(fā)揮的是“主演”的作用。在教師創(chuàng)設(shè)的探究情境下，學(xué)生積極參與，通過(guò)自主思考而發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從而自主提出探究問(wèn)題；在運(yùn)用已有知識(shí)體系進(jìn)行問(wèn)題探究的過(guò)程中，不斷分析問(wèn)題—解決問(wèn)題—發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，通過(guò)獨(dú)立思考和與同學(xué)老師的討論交流，批判性地接受知識(shí)，從而強(qiáng)化了知識(shí)的消化、吸收效果。整個(gè)教學(xué)過(guò)程可以更充分激發(fā)學(xué)生的求知欲、調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解性接收，從而獲得了更好的教學(xué)效果。

2 信息技術(shù)在探究式教學(xué)模式中發(fā)揮的作用

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，為了使學(xué)生更好地了解和掌握信息技術(shù)，國(guó)內(nèi)各大高校均在本科生入學(xué)之初就開設(shè)了信息技術(shù)相關(guān)課程，確保學(xué)生具備充分利用信息技術(shù)獲取并整理相關(guān)技術(shù)資料的能力，同時(shí)也為信息技術(shù)與其他課程的整合提供了良好的前提條件。我國(guó)自20 世紀(jì)80 年代開始進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的嘗試，以多媒體技術(shù)為主的信息技術(shù)逐步應(yīng)用于課堂教學(xué)。隨著網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源日益豐富，教育工作者開始嘗試采用各種手段、不同程度地將現(xiàn)代信息技術(shù)引入課堂教學(xué)，促進(jìn)了MOOC、微課和雨課堂等多種形式的教學(xué)，擴(kuò)大了學(xué)生的學(xué)習(xí)空間和時(shí)間，取得了良好的教學(xué)效果。同時(shí)，教育工作者開始關(guān)注并深入開展關(guān)于將現(xiàn)代信息技術(shù)與不同教學(xué)模式相結(jié)合來(lái)提高教學(xué)效果的理論和實(shí)踐研究，研究結(jié)果表明，信息技術(shù)在探究式教學(xué)過(guò)程中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，教師和學(xué)生掌握和運(yùn)用先進(jìn)信息技術(shù)的水平和程度對(duì)于改進(jìn)教師教學(xué)過(guò)程、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新思維具有重要意義。

由此可見，結(jié)合探究式教學(xué)模式的特點(diǎn)，借助信息技術(shù)，一方面有利于幫助教師通過(guò)動(dòng)畫模擬、動(dòng)態(tài)圖像、視頻演播等方式使教學(xué)內(nèi)容形象化、生動(dòng)化，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和好奇心，創(chuàng)設(shè)更有利于探究的教學(xué)情境；另一方面，學(xué)生可以利用信息技術(shù)和相關(guān)資源查閱、搜集資料，基于資料信息積極思考，探究、分析問(wèn)題的根源，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新性思維；同時(shí)，借助信息技術(shù)手段，學(xué)生可以形象地表達(dá)自己的學(xué)術(shù)想法和相關(guān)問(wèn)題的解決方案，有利于在學(xué)習(xí)小組內(nèi)部與其他成員進(jìn)行有效的交流、合作，促進(jìn)學(xué)生自我表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)合作精神和創(chuàng)新思維模式的培養(yǎng)。

3 基于信息技術(shù)的探究式教學(xué)模式實(shí)踐與探索

為了充分挖掘信息技術(shù)在探究式教學(xué)中的作用，提高課堂教學(xué)效果，促進(jìn)從以教師為主型的傳統(tǒng)教學(xué)模式向以學(xué)生為中心的新教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變，我們?cè)诓牧峡茖W(xué)與工程業(yè)本科生專業(yè)課堂中開展了在信息技術(shù)支撐下探究式教學(xué)模式的構(gòu)建和初步嘗試。在綜合考慮探究式教學(xué)模式的構(gòu)建要素與相關(guān)評(píng)價(jià)考核方式、材料科學(xué)與工程專業(yè)的課程體系結(jié)構(gòu)和現(xiàn)代信息技術(shù)手段的運(yùn)用方式等方面影響的情況下，選擇在本科生專業(yè)課“生物醫(yī)學(xué)材料”課堂教學(xué)中進(jìn)行了六個(gè)學(xué)時(shí)的基于信息技術(shù)的探究式教學(xué)模式的實(shí)踐研究，構(gòu)建了具體的教學(xué)步驟，即“創(chuàng)設(shè)探究情境，引出探究問(wèn)題—學(xué)生自主探究，開展合作交流—運(yùn)用信息技術(shù)，匯報(bào)探究成果—總結(jié)知識(shí)要點(diǎn)，提高教學(xué)效果”。在具體實(shí)施過(guò)程中，我們主要遵循以下四個(gè)步驟進(jìn)行。

（1）教學(xué)情境的設(shè)計(jì)。我們以本科生專業(yè)課程“生物醫(yī)學(xué)材料”為依托，首先創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，提出探究問(wèn)題。為了激發(fā)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并提出問(wèn)題，我們?cè)诮虒W(xué)內(nèi)容安排上，首先通過(guò)課堂講授的方式為學(xué)生介紹了生物醫(yī)用材料相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，包括基本概念、分類方法、性能要求、生物學(xué)測(cè)試方法和原則、各種生物醫(yī)用材料（生物醫(yī)用金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、高分子材料、復(fù)合材料）的種類、性能特點(diǎn)、要求和臨床應(yīng)用，以及常用生物醫(yī)用材料的表面改性技術(shù)、工藝及其特點(diǎn)，在教學(xué)過(guò)程中充分利用信息技術(shù)，通過(guò)動(dòng)畫演示和視頻播放的方式介紹典型生物醫(yī)用材料的臨床應(yīng)用，形象地向?qū)W生展示醫(yī)療器械的工作原理，例如形狀記憶合金在骨科固定器械領(lǐng)域中的應(yīng)用，激發(fā)了學(xué)生對(duì)生物醫(yī)用材料的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。學(xué)生掌握了這些相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，已經(jīng)初步具備了針對(duì)不同臨床應(yīng)用領(lǐng)域設(shè)計(jì)、研發(fā)滿足一定性能要求的新型生物材料以及對(duì)現(xiàn)有生物材料進(jìn)行表面改性的能力。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)教學(xué)情境，通過(guò)介紹生物醫(yī)用材料在臨床使用中存在的典型問(wèn)題，啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出問(wèn)題。

（2）探究過(guò)程的實(shí)施。在探究問(wèn)題解決方案的過(guò)程中，為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與探究的積極性，加強(qiáng)學(xué)生之間的交流與合作，培養(yǎng)學(xué)生的自我表達(dá)、溝通、團(tuán)隊(duì)合作和自主學(xué)習(xí)能力，更好地滿足工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于個(gè)人和團(tuán)隊(duì)、溝通和終身學(xué)習(xí)等非技術(shù)性能力的要求，我們?cè)谔骄窟^(guò)程中采用了分組合作探究的方式。在提出探究問(wèn)題之后，學(xué)生會(huì)有一周的時(shí)間進(jìn)行探究，在此期間，學(xué)生可以充分利用網(wǎng)絡(luò)資源自主搜集、閱讀相關(guān)資料，結(jié)合已經(jīng)具備的基礎(chǔ)理論知識(shí)進(jìn)行問(wèn)題分析，探索解決方案。學(xué)生可以先自己獨(dú)立進(jìn)行，然后在小組內(nèi)進(jìn)行交流討論，最后以小組為單位，形成一個(gè)解決方案，并派小組代表在課堂上進(jìn)行小組間的交流、討論，老師在課堂上針對(duì)小組間的交流討論進(jìn)行啟發(fā)、引導(dǎo)。在此過(guò)程中，信息技術(shù)是學(xué)生探究的工具，學(xué)生作為探究過(guò)程的主導(dǎo)者，是探究的主體，開展以問(wèn)題為導(dǎo)向的探索性學(xué)習(xí)。同時(shí)，知識(shí)來(lái)源的多渠道化有利于創(chuàng)造性思維的形成，因此在學(xué)生利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)資源獲取多方面信息的同時(shí)，可以從不同角度思考問(wèn)題，提出質(zhì)疑，并通過(guò)研討消除質(zhì)疑，內(nèi)化為自己的知識(shí)，這一過(guò)程有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，并提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和參與度。

（3）探究效果的評(píng)價(jià)。在學(xué)生分組研討過(guò)程中，教師可以觀察、監(jiān)督各組的研討過(guò)程和研討效果，評(píng)測(cè)學(xué)生探究的效果，并在分組研討結(jié)束后，對(duì)各組的探究過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)，指出探究過(guò)程中的不足，并將探究過(guò)程所涉及的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)，幫助學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)的、清晰的知識(shí)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)，及時(shí)糾正不準(zhǔn)確的知識(shí)認(rèn)知。這一階段老師也要積極引導(dǎo)學(xué)生參與知識(shí)的梳理過(guò)程，而不是讓學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí)。另外，也將學(xué)生在探究過(guò)程中的表現(xiàn)作為最終課程考核的一部分。探究效果的評(píng)價(jià)有利于對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的評(píng)價(jià)，更加全面地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

（4）探究模式的改進(jìn)。在探究式教學(xué)過(guò)程結(jié)束之后，教師需要及時(shí)總結(jié)分析該過(guò)程的優(yōu)、缺點(diǎn)，對(duì)不足之處進(jìn)行改進(jìn)，促進(jìn)下一次探究式教學(xué)效果的提高。在“生物醫(yī)學(xué)材料”課程探究式教學(xué)模式的實(shí)施過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，將探究式學(xué)習(xí)效果作為考核成績(jī)的組成部分（約占總成績(jī)15%），對(duì)于學(xué)生參與積極性的提高有很大的促進(jìn)作用，同時(shí)也避免了采用單一期末考試成績(jī)不全面的弊端。另外，探究式教學(xué)所占用學(xué)生課下精力較多，所以在課程中不宜安排太多，對(duì)于24 學(xué)時(shí)的“生物醫(yī)學(xué)材料”課程，三次探究式教學(xué)有些多，在以后的教學(xué)過(guò)程中可以改為1-2次比較適宜。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)而進(jìn)行的探究式教學(xué)模式，可以實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與本科生專業(yè)課程探究式教學(xué)模式的有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)從以教師為主型的傳統(tǒng)教學(xué)模式向以學(xué)生為中心的新教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變，提高課堂教學(xué)效果，促進(jìn)學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，有利于滿足工程教育認(rèn)證背景下學(xué)生非技術(shù)能力的達(dá)成，為本科生教學(xué)模式的改革提供了新思路。