《聚合物基復(fù)合材料》課程中的“問題式”學(xué)習(xí)探析

施敏杰 華匯慧

江蘇科技大學(xué)，江蘇 鎮(zhèn)江 212000

科技和社會(huì)的不斷進(jìn)步對(duì)我國的高等教育提出了新的要求，但是本科階段的教育教學(xué)現(xiàn)狀卻不容樂觀。學(xué)生對(duì)于本科階段的基礎(chǔ)知識(shí)，甚至是專業(yè)課知識(shí)興趣度不夠，不主動(dòng)學(xué)習(xí)，效率低下，與任課老師溝通較少，課后很少復(fù)習(xí)課堂知識(shí)，不能“溫故而知新”。因此，課后習(xí)題和期末測評(píng)則成為了學(xué)生的“噩夢”。此狀況與教學(xué)模式的單一有直接的關(guān)系，因此，本科階段的教育模式迫切需要改革。

從高分子材料學(xué)科人才培養(yǎng)現(xiàn)狀看，存在一些明顯的問題。

首先，在本科階段教育教學(xué)過程中，理論講授占比較大。更為關(guān)鍵的是在課堂理論知識(shí)的教學(xué)中，教師則扮演了主要的角色，即教師主“講”，學(xué)生主“聽”，且大學(xué)高等教育的教學(xué)模式多半為PPT形式教授，學(xué)生幾乎沒有做課堂筆記的習(xí)慣，形成了課堂教學(xué)效率低下的“雙負(fù)面”效應(yīng)。高分子學(xué)科在通識(shí)教育之外還需明確其工程教育的核心要義，即以學(xué)生為中心，圍繞培養(yǎng)目標(biāo)和人才培養(yǎng)要求去進(jìn)行資源配置和教學(xué)安排，并將學(xué)生和行業(yè)人才滿意度作為專業(yè)評(píng)價(jià)的重要參考依據(jù)。由此可見，以學(xué)生為中心更需要教師改變傳統(tǒng)的教育教學(xué)方式，最大限度地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，使學(xué)生作為獲取知識(shí)的主體，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和問題分析能力。與學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室遇到的問題不同，高分子材料專業(yè)畢業(yè)的同學(xué)在就業(yè)中遇到的問題往往是傳統(tǒng)的，而非行業(yè)內(nèi)最前沿的知識(shí)。由于學(xué)生未能養(yǎng)成主動(dòng)學(xué)習(xí)、思考的習(xí)慣，面對(duì)與實(shí)驗(yàn)室設(shè)備原理相通的企業(yè)應(yīng)用設(shè)備時(shí)，則顯得力不從心，從側(cè)面反映本科階段教學(xué)的缺陷。

其次，對(duì)于教師而言，教學(xué)實(shí)踐體系的設(shè)計(jì)往往是單一、片面，甚至是重復(fù)性的實(shí)踐。在高分子材料學(xué)科的教學(xué)體系中，在師資上還未實(shí)現(xiàn)通識(shí)和實(shí)踐一比一的資源配置，大多數(shù)時(shí)間是由基礎(chǔ)課程教師兼任實(shí)踐課程教師，或配置較少的實(shí)踐課程教師，在逐年擴(kuò)招的大背景下，師資配置趕不上學(xué)生增長的速度。且在師資隊(duì)伍中具備“雙師”能力的教師數(shù)量較少，加之實(shí)踐設(shè)計(jì)的單一，教師甚至扮演了實(shí)踐設(shè)計(jì)的主要角色，學(xué)生則無法通過實(shí)踐了解本學(xué)科的相關(guān)實(shí)踐技能和相關(guān)加工設(shè)備。

再次，對(duì)于就讀于無碩士/博士點(diǎn)授權(quán)高校的學(xué)生而言，本科階段教學(xué)實(shí)踐體系設(shè)計(jì)更加欠缺，無配套的產(chǎn)學(xué)研和實(shí)踐創(chuàng)新體系等。在課程的設(shè)置和教學(xué)計(jì)劃上，實(shí)踐課程受硬件和軟件環(huán)境的影響，未能讓學(xué)生具備充足的動(dòng)手實(shí)操機(jī)會(huì)，加之教師作為實(shí)踐課程的教授主體，課程設(shè)計(jì)的單一，設(shè)備的缺乏和學(xué)生“看”，教師“做”的教學(xué)方式，使得學(xué)生難于獲取所需的實(shí)踐知識(shí)。

最后，“問題式”學(xué)習(xí)（Problem-Based Learning）是一種變革的學(xué)習(xí)方式，與新課程改革的重點(diǎn)相一致，強(qiáng)調(diào)把學(xué)生的學(xué)習(xí)方式由被動(dòng)，轉(zhuǎn)變?yōu)椤白灾?、合作、探究”。“問題式”學(xué)習(xí)適合各個(gè)年齡階段的教學(xué)。例如，年齡較小的學(xué)生群體，“問題式”學(xué)習(xí)方法強(qiáng)調(diào)引起和保護(hù)學(xué)生興趣，以“興趣”促學(xué)，難度設(shè)置適中，教師同時(shí)給予適當(dāng)?shù)膸椭鸵龑?dǎo)。本科階段的學(xué)生已經(jīng)具有了較強(qiáng)的思維能力和判斷能力，教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)，有目的、有針對(duì)性地設(shè)置難度大、具有發(fā)散性和較強(qiáng)邏輯性的問題，引導(dǎo)學(xué)生了解本課程本學(xué)科的知識(shí)，提升學(xué)生的思維和創(chuàng)造能力。

根據(jù)“問題式”學(xué)習(xí)教學(xué)的具體方法。

一、“問題式”學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)特點(diǎn)

“問題式”學(xué)習(xí)是針對(duì)課程教學(xué)過程中，使學(xué)生成為課程學(xué)習(xí)的主人。有目的地讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，學(xué)習(xí)解決問題所需要的專業(yè)知識(shí)。教師則根據(jù)章節(jié)知識(shí)和相關(guān)科研文章給出引導(dǎo)，并采用提問或者無領(lǐng)導(dǎo)小組討論等方式，激發(fā)學(xué)生思考，探索方法并最終解決問題。教師在設(shè)置相關(guān)問題時(shí)，應(yīng)該緊扣章節(jié)基本內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生通過問題熟悉本章節(jié)的相關(guān)知識(shí)脈絡(luò)和知識(shí)點(diǎn)，從而達(dá)到以“問”促學(xué)，以“問”促知。

此外，教師還應(yīng)該通過設(shè)置復(fù)雜和邏輯性強(qiáng)的綜合性問題，引導(dǎo)學(xué)生通過“問題式”學(xué)習(xí)，了解本章節(jié)的所有知識(shí)內(nèi)容，并且進(jìn)行知識(shí)歸納。如在學(xué)習(xí)完增強(qiáng)材料章節(jié)后，教師可以給出問題：學(xué)生總結(jié)高性能增強(qiáng)材料結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝中的共同點(diǎn)。由于增強(qiáng)體的材料類型眾多，包含無機(jī)材料和高分子材料等，兩種材料不同的物理屬性將導(dǎo)致截然不同的生產(chǎn)工藝。因此，學(xué)生需要整合本章節(jié)的所有知識(shí)內(nèi)容，歸納分類，才能理解增強(qiáng)材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。此時(shí)，學(xué)生可能面臨無法找到增強(qiáng)材料與性能的問題，需要教師循序漸進(jìn)，有目的地設(shè)置問題，如增強(qiáng)體結(jié)構(gòu)的分類是什么？增強(qiáng)體材料的取向度與結(jié)構(gòu)分類的關(guān)系？加工工藝對(duì)增強(qiáng)體材料取向度的影響是什么？通過設(shè)置此類問題，形成章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)主線。由此學(xué)生就通過“問題式”學(xué)習(xí)，獨(dú)立歸納總結(jié)章節(jié)知識(shí)，串聯(lián)章節(jié)知識(shí)點(diǎn)，最終提高學(xué)生的歸納分析能力和自我學(xué)習(xí)能力。

從以上例子看出，“問題式”學(xué)習(xí)中設(shè)置得好的問題，最大限度地串聯(lián)本章節(jié)的所有內(nèi)容，最大限度地提高學(xué)生的歸納分析能力。學(xué)生在解決教師提出的問題的同時(shí)，需要大量的知識(shí)儲(chǔ)備，需要整合章節(jié)知識(shí)點(diǎn)并謹(jǐn)慎推理，而非單獨(dú)從書本獲得答案，才能使學(xué)生通過“問題式”學(xué)習(xí)把被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)。

二、聚合物基復(fù)合材料的教學(xué)問題

聚合物基復(fù)合材料是一門誕生于20世紀(jì)50年代的新興工程學(xué)科方向。相對(duì)于傳統(tǒng)學(xué)科，其理論、方法及相關(guān)技術(shù)都處于發(fā)展更新的階段。與此同時(shí)，聚合物基復(fù)合材料涉及的材料知識(shí)是跨領(lǐng)域的，如無機(jī)增強(qiáng)體材料，金屬導(dǎo)電材料等。此外，聚合物基復(fù)合材料也需要整合本專業(yè)知識(shí)，如高分子化學(xué)、物理化學(xué)、高分子物理、有機(jī)化學(xué)及聚合物表征與測試等，具有學(xué)科知識(shí)交叉融合，知識(shí)點(diǎn)更新迅速，應(yīng)用整合性強(qiáng)的特點(diǎn)。

根據(jù)以往的教學(xué)方式，教師針對(duì)教學(xué)大綱設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)PPT，僅通過PPT的形式了解知識(shí)點(diǎn)，僅注重章節(jié)的某一個(gè)基本概念，基本理論的講解和分析，而后無法針對(duì)整個(gè)章節(jié)內(nèi)容乃至整個(gè)學(xué)科體系歸納總結(jié)。單一的閉卷考試，對(duì)于學(xué)生的知識(shí)系統(tǒng)性考察和在實(shí)踐中運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的引導(dǎo)不足，不利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考和多維度思考的能力。最終導(dǎo)致畢業(yè)學(xué)生知識(shí)點(diǎn)單一，分析和解決問題能力低下，無法運(yùn)用專業(yè)知識(shí)整合思考，對(duì)行業(yè)內(nèi)的問題給出自己的判斷。

三、“問題式”教學(xué)解決問題的構(gòu)建

為了建立基于“問題式”學(xué)習(xí)教學(xué)體系，需從構(gòu)建的目標(biāo)及方法上展開工作，明確“問題式”學(xué)習(xí)的主要目標(biāo)是發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高學(xué)生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)知識(shí)的能力。

（一）構(gòu)建的目標(biāo)

《聚合物基復(fù)合材料》的主體知識(shí)框架為聚合物復(fù)合材料的概念、增強(qiáng)材料、基體材料、復(fù)合材料界面、復(fù)合材料的加工工藝及性能等。教師通過知識(shí)的主體框架，通過“問題式”學(xué)習(xí)，設(shè)置相關(guān)“問題”式網(wǎng)絡(luò)，串聯(lián)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。

首先，針對(duì)材料類學(xué)生生源少，基本理論知識(shí)欠缺的問題，教師應(yīng)該加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的教育和引導(dǎo)。知識(shí)大樓起源于一磚一瓦，相關(guān)高校在招生前需要適當(dāng)提高學(xué)生入門門檻。例如，高校在學(xué)生入學(xué)后應(yīng)該考察學(xué)生高中階段的基本物理和化學(xué)知識(shí)，根據(jù)考查結(jié)果對(duì)學(xué)生專業(yè)分流，分類培養(yǎng)。

其次，通過“問題式”學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生和教師的角色互換，提高學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力和自我管理能力。本科生教學(xué)是一個(gè)教師和學(xué)生互動(dòng)的過程。由于《聚合物基復(fù)合材料》的知識(shí)點(diǎn)分散，任課教師在開始上課前應(yīng)該熟悉整本書的知識(shí)脈絡(luò)和相關(guān)知識(shí)架構(gòu)，明確課程知識(shí)點(diǎn)分布。通過“問題式”學(xué)習(xí)設(shè)置問題，通過問題構(gòu)建章節(jié)知識(shí)和知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，并且在章節(jié)知識(shí)教授完成后，設(shè)計(jì)邏輯性和綜合性較強(qiáng)的問題串聯(lián)整章和整本書的知識(shí)點(diǎn)，舉例如下（見圖1）。

圖1 “問題式”學(xué)習(xí)的問題設(shè)計(jì)思路

（二）構(gòu)建的方法

1．對(duì)教師的要求

“問題式”學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，強(qiáng)調(diào)學(xué)生作為知識(shí)的獲取主體。因此，教師在教學(xué)過程中設(shè)計(jì)的問題則至關(guān)重要。教師需要不斷提高自己的教育理論知識(shí)水平和專業(yè)素質(zhì)，才能把更綜合的知識(shí)傳授給學(xué)生，把更好的教育理念貫徹在專業(yè)教學(xué)過程中。另外，教師要靈活運(yùn)用現(xiàn)代化的教育教學(xué)工具，從各個(gè)方面吸取有用的專業(yè)知識(shí)點(diǎn)信息，開闊自己的眼界，加深自己對(duì)于知識(shí)的了解。只有教師的知識(shí)脈絡(luò)先豐富起來，才可能提出更具有綜合性和邏輯性的問題，也就能最大限度引發(fā)學(xué)生的思考。在學(xué)生回答教師提出的問題時(shí)，教師需注意教學(xué)方法，創(chuàng)造良好的課堂學(xué)習(xí)氛圍，營造輕松愉快的課堂學(xué)習(xí)環(huán)境，對(duì)相關(guān)復(fù)雜問題給予必要的引導(dǎo)，循序漸進(jìn)構(gòu)建章節(jié)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。才能使得“問題式”學(xué)習(xí)教學(xué)模式取得最大的成果。

2．增強(qiáng)互動(dòng)交流

“問題式”學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)問題意識(shí)，啟發(fā)學(xué)生在課堂的思維和發(fā)現(xiàn)以及分析問題的能力。在教師上課過程中，教師應(yīng)該結(jié)合章節(jié)知識(shí)點(diǎn)，提出問題。在上課過程中提問，通過提問集中學(xué)生的課堂注意力，引導(dǎo)學(xué)生通過“問題”思考章節(jié)知識(shí)，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力。在學(xué)生回答問題過程中，對(duì)存在疑問和爭議性的問題做出明確的解釋和相關(guān)補(bǔ)充。通過教師與學(xué)生的互動(dòng)交流，活躍課堂氣氛，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，了解和掌握專業(yè)知識(shí)。

3．重視學(xué)生課堂反饋和學(xué)生“反問”

“問題式”學(xué)習(xí)教師需要格外注意學(xué)生的課堂反饋。教師在提出相關(guān)問題時(shí)，由于學(xué)生知識(shí)水平參差不齊，對(duì)于知識(shí)的獲取需求也不盡相同。除了基礎(chǔ)的課本知識(shí)外，一些學(xué)生可能想通過章節(jié)了解更多的專業(yè)知識(shí)。因此，教師需要格外注意這部分的學(xué)生提出的課堂問題，教師通過學(xué)生的課堂反饋及興趣點(diǎn)，靈活調(diào)整和補(bǔ)充上課內(nèi)容，最大限度地通過課堂反饋滿足學(xué)生的知識(shí)需求。課程結(jié)束后，針對(duì)教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容，發(fā)送問卷給學(xué)生，了解問題設(shè)置方面和提問方面存在的問題，為接下來的教學(xué)提供改進(jìn)意見，提高教學(xué)質(zhì)量。

4．教師針對(duì)學(xué)生“反問”的“反思”

結(jié)合當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和多媒體技術(shù)，課程教授模式逐漸呈現(xiàn)多樣化，且教學(xué)方式不僅限于書本知識(shí)的講授，還引入了多媒體教學(xué)的概念。全方位，多維度的教學(xué)方式能夠幫助學(xué)生對(duì)高分子材料專業(yè)產(chǎn)生多維度的了解，有助于擴(kuò)大學(xué)生獲取知識(shí)的途徑，同時(shí)也會(huì)增加學(xué)生對(duì)本專業(yè)知識(shí)的“疑問”。如導(dǎo)熱材料中環(huán)氧樹脂和六方氮化硼共混獲得的高導(dǎo)熱系數(shù)復(fù)合材料部分，學(xué)生則會(huì)對(duì)環(huán)氧樹脂和六方氮化硼基體中兩部分的不同作用提出自己的疑問。教師對(duì)待這種問題則需要從多維度，全方位的解答，見圖2。

圖2 問題設(shè)計(jì)圖

教師以“問題式”學(xué)習(xí)作為教學(xué)方法，通過學(xué)生課堂反“問”結(jié)合教師反“思”，在學(xué)生提出導(dǎo)熱材料中基體和導(dǎo)熱材料的不同作用時(shí)，教師針對(duì)氮化硼和環(huán)氧樹脂的物理屬性設(shè)置問題，使得學(xué)生在解決問題的同時(shí)了解基體和導(dǎo)熱材料的概念。同時(shí)，教師針對(duì)學(xué)生的回答進(jìn)行梳理，將會(huì)大大提高課堂效率。這種“問題式”教學(xué)方法，不但可以提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力和問題分析能力，對(duì)于提高高分子材料學(xué)科的教學(xué)質(zhì)量也具有重要作用。