问题探究式教学法在材料成型工艺基础课中的应用

林红旗+魏飞

前苏联著名心理学家鲁宾斯坦的“问题思维理论”指出，思维的核心是创新，思维起始于问题，是由问题情景产生，而且总是以解决问题为目的。问题探究式教学法就是教师在教学过程中以问题为教学研究对象，组织教学内容，使学生通过对问题的了解、资料查询、阅读、思考、研究、探讨、交流和听讲，学会获取知识和应用知识，辩论和收集有效数据，系统的分析和解释问题，获得解决问题的答案，并进行交流、评价的一种教学方法[1]。

材料成型工艺基础是机械设计制造及其自动化专业的一门专业方向模块限定选修课，包括铸造、锻造、冲压、焊接、非金属材料成型、成型工艺选择等内容，集成型理论与工艺于一体，涉及面宽，应用性广，实践性强。在传统教学中，采用“满堂灌”、“填鸭式”教学方法，只能对理论知识进行简单讲解和局部应用，学生缺乏实际工程能力的系统练习；另外，由于课堂教学时间短、学时少等限制，老师对知识的传授只是蜻蜓点水或一个个散乱的知识点，内容连接性、系统性不强，学生普遍感觉知识杂乱、枯燥、难学、不会应用，学习热情不高，学习效果较差。因此，根据我校地方性、应用型的办学定位，为使学生掌握基础理论，加强应用练习，提升工程实践能力，在材料成型工艺基础课程的教学过程中进行了问题探究式教学法的探索。

一问题探究式教学法在材料成型工艺基础课程中的应用

1寻找、选取问题

寻找问题既要以课程教学大纲主要知识点为依据，又要结合我校应用型本科毕业生面向地方企业、面向生产第一线的目标定位，选取企业实际生产中难易程度合适的具体问题，使问题具有很强的实用性、具体性和可操作性。

问题可以是短时间内解决的，如仅需要一次课或几次课时间能够解决的单一问题、单一学科的问题，例如针对铸造内容，从企业寻找、选取了不同材料、不同结构、不同用途的多品种铸造零件，既有防爆电机上的中小型灰铁铸件，又有汽车、摩托车上的薄壁、复杂的铝镁合金、铝硅合金铸件，还有高压电器开关上使用的厚壁、较简单的铝硅合金铸件等。然后提出问题：这些零件选用什么方法成型、生产过程如何、工艺参数如何选择、毛坯图如何绘制、结构工艺性好坏等。从这些问题的逐个解决，将整个铸造部分的知识贯穿起来，形成系统性、连续性、完整性的知识链。问题还可以是需要花费多个学期去解决的多学科的问题，例如针对上述铸造零件，可以继续提出问题，成型中使用的模具如何设计、如何制造。为保证装配精度要求如何进行机械加工和装配等，这些问题可通过后续课程模具设计、机械制造技术、特种加工等解决，这样就将本课程与机械工程材料、材料成型工艺基础、互换性与技术测量、模具设计、机械制造技术、特种加工等多门课程有机的联系在一起，激发学生学习后续课程的好奇和兴趣。

2布置问题

将设置好的问题按组分配给学生，根据问题难易程度规定每一组学生的人数。然后提出明确的短期目标和较长期目标：按照企业规范，根据零件的材料、结构、生产批量等要求完成成型方法选择（需要一次课能解决问题）、铸造工艺参数选取、工艺设计（需要一次课+课余时间查阅资料、收集、分析、讨论能解决问题）、毛坯图绘制、结构工艺性分析（需要课堂+课余时间+成果汇报等完成）等。

3组内分工

学生根据自己的兴趣选择问题，具有共同兴趣、脾气相投的同学组成问题探究小组。每个小组对问题进行初步探讨并进行任务分工，例如一些同学测绘零件图，一些同学分析材料、确定牌号、了解成份组成，一些同学查找材料力学性能及工艺性能，一些同学绘制毛坯图，一些同学利用PPT制作汇报材料，对于涉及课程知识的成型方法选择、铸造工艺参数选取、铸造工艺图绘制、结构工艺性分析等内容，则要求每个同学都要自己做，使每个学生明确要探讨研究的重点问题以及与组内其他同学的合作关系。

4教师引导、串讲各个知识点

根据企业实际解决问题的步骤及每步所需的理论支撑知识顺序，运用展示图片、播放生产录像、动画等多媒体教学手段，结合现场教学，简要、系统、直观的讲授解决问题所需的理论知识，打破了以往按照教材顺序讲授知识点的习惯。例如传统教学方法讲授铸造时，按照教材“铸造工艺基础→砂型铸造工艺过程→铸造工艺设计→铸件的结构工艺性→特种铸造”的顺序讲解，一章讲完布置一次作业；采用问题探究式教学法后，调整课程顺序为“铸造概念、特点、分类→砂型铸造、压力铸造、金属型铸造、低压铸造等工艺过程→学生根据给定零件选择成型工艺方法、讨论→铸造工艺性能→铸件的结构工艺性→给定零件的结构工艺性分析→铸造工艺设计→给定零件的铸造工艺参数选择、铸造工艺图设计→汇报、点评”。

5文献检索

教师指出解决问题所需要查阅的相关技术资料、国家标准和获取相关信息资源的渠道，鼓励、诱导学生利用课余时间到图书馆或网络上独立地进行相关技术资料和国家标准的查询、收集、分析、整理、探索，在此基础上对所布置的问题进行初步分析。

6初步探究

学生根据查阅的相关技术资料，对所布置问题的解决方法进行探索、研究，提出解决问题的初步方案和建议。

7集中讨论

每组学生将各自探究的结果汇总，采取小组集中讨论的方式，让每位学生重点阐述自己对问题的探究结果，以获得同学的认可和批评，同时对同学的探究结果自由地发表自己的意见，例如铸造分型面选择位置、脱模斜度选择方向、铸造圆角位置、收缩率大小等工艺参数，每人结果都不一样。经小组交流、辩论、讨论后，形成尽可能合理的小组意见，并在老师指导下找出不足或需要补充的内容。

8深入研究

学生根据小组讨论交流的意见，分头继续对各自分工的问题进行深入探究、补充和完善，时刻保持与教师的互动、沟通和与同学的讨论，最终形成小组的探究成果，并制作成PPT文件。

9课堂交流、汇报

在教师主持下，各组选出代表在多媒体教室用PPT文件将本组的探究成果进行汇报。利用PPT汇报的过程，可以清楚的反应学生查阅资料的过程，查阅了哪些资料，对资料、理论知识的综合应用情况，解决实际问题的能力，绘制图纸的规范性、工艺正确性等，例如图形表达不完整，脱模斜度、铸造圆角表达不正确、展示的CAD图粗细实线不分、用彩色显示导致的图形不清、标注不按新标准等问题一目了然。一人汇报后，组内其他学生可以补充，同时要求各个小组对其他小组交流的内容批判性地提出自己的不同意见，从而形成组内合作、组间竞争的局面。这时学生不甘落后的心理将充分调动他们投入学习的积极性，且有利于小组间的相互比较、借鉴和学习，加深学生对知识的理解和重复应用，达到事半功倍的效果。endprint

10教师点评

教师根据课堂上学生的现场汇报，对各组解决问题的思路和方案、结果进行一一点评，就共性问题及时进行现场评讲和纠正，加深学生对问题的理解，同时肯定成绩、指出不足、提出希望。

与传统教学方法相比，材料成形工艺基础课程在进行问题探究式教学法探索、实践后，发现学生在学习主动性、理论知识掌握程度、工程实践能力的培养、真实工作岗位体验、成就感和成功感的体验、交流沟通和协调能力的培养、自学能力培养等方面有了明显提高，效果比较详见表1所示[2]。

二问题探究式教学法在实施中存在的问题

1教师工程实践能力的欠缺削弱了实施效果

问题探究式教学是以源于企业的实际问题为驱动，以寻找解决问题的方法获取知识和培养工程实践能力的新型教学方法，实际问题的解决方案和结果，都没有标准答案，更没有唯一答案，也找不到现成的答案，因此对于教师的工程实践经历和能力提出了较高的要求，教师自身工程实践能力的欠缺削弱了新型教学方法的实施效果。

另外，由于材料成型方法种类繁多，每一种方法有其各自特点和独立环境，即使有企业工作经历的老师通常只是擅长、精通其中的一种，没有哪位教师具有铸造、锻造、冲压、焊接等全部的企业经历，因此制约了新型教学方法在全部课程中的探索实施，削弱了新型教学方法的实施效果。因此对于过去具有工程经历的教师，也要定期到企业轮训，以更新工程知识、掌握新的实践技能、丰富工程实践经验，不断强化工程实践能力，以便提高实施效果。

2课后占用时间较多，学生负担较重

由于材料成型工艺基础课程的学时（24学时）较少，分配到铸造、锻造、冲压、焊接各部分的学时更少，仅为6学时左右，因此学生文献检索、资料查询、收集、加工、处理信息、独立思考探索、讨论交流、绘图等活动大多需要利用课余时间完成，这些事务又需耗费一定的时间，因此学生感觉负担相对较重。

总之，问题探究式教学法以源于企业的实际问题为载体，教师围绕问题进行讲解、指导、点评，学生围绕问题进行文献检索、资料查询、收集、加工、处理信息、独立思考探索、讨论交流、汇报等活动，找出解决问题的方法和步骤，得出问题结论，获取新知识的一种新型教学方法。通过在成型工艺基础课程中的探索实践，发现教师由传统的知识传授者、讲解者变为问题的创设者、学法的指导者、讨论的组织者，学生由知识的被动接收者、灌输对象转变为信息加工的主体、获取知识的主动构建者。这种教学方法，加强了学生自觉学习、独立学习、学会学习的主体地位和自主能力，培养了学生解决实际问题的工程能力，提升了学生人际交往、团队协作方面的综合素质，达到了较好的教学效果。

参考文献

[1]林健.卓越工程师培养———工程教育系统性改革研究[M].北京：清华大学出版社，2013：195-197.

[2]金彩善.项目教学法在“模具设计与制造”课程教学中的应用[J].青岛职业技术学院学报，2010（6）：48–51.

[3]李敏.问题探究式教学法阅读教学中教师角色定位及作用分析[J].广东教育，2012（11）：29-30.endprint