問題式教學模式在金屬材料類人才培養中的應用

摘要：工科院校建立創新金屬材料人才體系，是我國高等金屬材料教育亟待探索的重要任務。本文以問題式教學模式的特征為出發點，剖析金屬材料專業教學過程中采用問題式教學的必要性和可行性，探討其實施過程及實施過程存在的問題。

關鍵詞：問題式教學模式；金屬材料；創新性人才

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）11-0069-02

我國經濟全球化進程的加快，將為金屬材料產業和高等金屬材料教育發展帶來前所未有的機遇，金屬材料將在世界范圍內引起學術界科技界的廣泛關注，并不斷深化。金屬材料的研究將在各個領域中取得全面進展，金屬材料在國民經濟中的作用和地位將顯著提高。我國金屬材料要真正走向國際市場，參與全球競爭，當務之急是要培養一支能創新、善創業的金屬材料人才隊伍。培養和造就具有創新意識和創新能力的金屬材料人才是新時代賦予高等教育責無旁貸的歷史使命。如何利用自身優勢和特色，在專業性較強的工科院校建立創新金屬材料人才體系，是我國高等金屬材料教育亟待探索的重要任務。如果真的抓住課堂教學改革這個牛鼻子，就有可能引發各種培養活動的聯動效應，激發廣大師生參與教育教學改革的能動性，特別是促使教師講求課堂教學藝術，善于正確引導，敢于嚴格要求，通過教學教育活動激發學生的學習積極性，全面提高學生的學習能力和綜合素質，逐步使創新人才培養成為一種全員、全方位、全過程的活動。筆者經過幾年的教學實踐發現，在金屬材料專業教學過程中引入問題式學習（Problem-Based Learning，簡稱PBL）教學新模式，對金屬材料創新人才培養具有極為重要的意義。

一、問題式教學的特征

問題式學習（PBL）教學模式是一種創新型的教學模式，它以解決實際情景中的復雜問題為核心，讓學生在教師引導和促進下組成學習小組，通過相互交流與合作解決問題，達到學習和思考的目的。這種模式能夠充分調動學習者的自主學習，培養他們解決問題的能力與技巧，發展他們高層次的思維技能。因此PBL適合于金屬材料專業的教學。

二、問題式教學在金屬材料教學過程中的必要性和可行性

金屬材料的教學是為了適應現代社會發展的需要，絕大部分是以課堂講授的形式進行的，“金屬塑性變形原理與軋制理論”課程的教學內容繁多，內容復雜，很容易混淆，再加上教師比較單一的教學方法，很容易讓學生感到學習比較吃力，知識難于理解和掌握，這將嚴重影響學生學習的積極性和主動性。因此，采用什么方法和如何采用合適的方法對學生學習進行正確的引導是非常有必要的。問題式學習（PBL）教學模式注重培養的正是學生探尋知識并解決問題的能力，它著重強調必須讓學生參與探索與研究的全過程，在這個過程中，不斷促進學生對遇到的種種問題進行思考，使學生學習的主體地位和主體作用得到充分的發揮和發展，這對于培養學生的自學能力、提高學生分析和解決問題的能力及引導和開發學生的創新意識都具有積極的影響力。PBL教學模式應用于金屬材料學科專業的綜合性實驗教學是恰當的。一方面，學生經過兩年按傳統教學模式進行的各基礎課程和專業基礎課程的學習，已獲得較充分的結構良好的基礎專業知識。這些良好的知識結構為本課程采用PBL教學方法提供了必備的知識體系。另一方面，經過前兩年的理論學習，學生掌握了一些實驗的基本操作技能和實踐知識。這些基本技能和實踐知識也為本課程采用PBL教學方法儲備了可靠的知識和技能，提供了有力的知識素養。學生有能力在課程學習當中針對所設置的問題進行思考，相互討論，最終共同解決問題。因此，在金屬材料教學過程中采用PBL教學方法是切實可行的。

三、問題式教學在金屬材料教學過程中的實施

在問題式教學模式中，所遇問題的解決或其解決問題的方案是設定的學習目標，因此我們不能再單純地將學習的新知識和過去已有的舊知識看作是兩個部分并將其分割開來運用?，F在必須要做的是針對問題將這兩部分相互融合相互關聯起來，形成一個系統的聯系。這個過程特別有助于學生把已有的知識相互關聯起來并在處理各種問題上融會貫通，構建起一個較完整的知識體系。問題式學習（PBL）教學模式中的問題是在學習過程中遇到的各種問題的集合，是真實的具有開放性的。因此，一個問題的解決方案也不是單一絕對的。通過這樣的方法創新，學生會對自己平常所得的結論產生質疑并進一步進行評判，這將從正確積極的方向引導學生開始下一步的學習和解決問題的計劃，為培養他們的批判性思維提供了條件和方法。另一方面，針對問題本身所具有的復雜性和動態性，學生必須在問題不斷發展變化的環境下密切溝通并通力合作，學生以解決問題為目標而對問題的不同答案都應該保留和儲存起來，在這樣的學習模式下學習的學生將會發現他們溝通與合作能力以及對事物本質的表征能力不斷地提高和發展。例如我們會遇到這樣的問題：在實際生產中，某種金屬材料產品的熱處理溫度很高，如何在今天能源緊缺的大環境下降低其熱處理溫度，并且要在不降低產品性能的基礎上實現節能降耗？這是一個實際生產中的真實問題。要解決這個復雜的問題，首先學生們要以解決此問題為目標，主動了解材料的性能指標和產品使用的常規指標，更要深入掌握學習如何正確而快速地獲得這些產品的性能參數的方法和途徑。在針對問題解決的過程中，學生學到的和新得的知識與技術被相互關聯起來并融合成一個全面的知識體系。下一步，學生需要做的是制定出一個改進產品性能的實驗計劃，并將其付諸實施。不同的學生將會有不同的實驗，而不同的實驗計劃必然會產生不同的實驗結果。如果通過實驗他們得到的是不符合使用要求的產品性能參數，甚至有學生不能有效地降低產品的熱處理溫度，這時他們就應該從解決方案的結構和工藝方面具體分析問題沒有得到解決的原因。在思考過程中學生需要注意的是，必須要積極主動地思考在產品制備過程中對性能產生影響的各種變量因素，必須要認真細微地觀察產品的微觀結構，要分析結構、制作工藝和性能三者之間的關系，在結構與制作工藝之間、結構與性能之間找到連結點，并將其聯系起來。之后學生需要根據這種關聯性來調整工藝參數，繼續完善設計實驗并反復地實施，直到問題得到完滿解決。即使問題不能得到有效地解決，這些實驗的過程和結果也會作為基礎數據體現在今后繼續解決這一問題的過程中，并對后續問題提供了啟示。學生針對這些問題未被解決的狀況的分析結果，可以對產品的結構、工藝和性能進行深入的了解和反思。這樣的一系列過程讓學生對所學知識也能有一個較深刻的認識。參與實驗全過程的學習工作量較大，不可能只靠一個人獨立完成，這其中需要學習小組內部各成員間的分工合作，并針對問題的看法和對結果的分析進行良好溝通和密切交流。

問題式學習（PBL）教學模式的策略性特征是引導學生掌握學習的規則、方法和技巧，培養學生科學的理性思維方式，激發學生學習的積極性、主動性和創造性。在面對問題時，學生要自己設計解決問題的方案，必須轉變從前總被告知該如何去做的思想和學習環境，要勇敢地去證實、拓展、肯定或拋棄自己的想法，這將對提高其分析問題、解決問題以及團隊合作的能力具有十分巨大的促進作用。由此可見，PBL教學模式是培養金屬材料類創新性人才行之有效的教學方法。

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