研究性课堂教学模式的探索与实践

孙 良， 涂 玲， 宋曙芹

(中国石油大学 信息与控制工程学院， 山东 青岛 266580)

研究性课堂教学模式的探索与实践

孙 良， 涂 玲， 宋曙芹

(中国石油大学 信息与控制工程学院， 山东 青岛 266580)

本文介绍在专业基础课的课堂教学中,采用多种教学手段引入研究性元素来提高学生的综合素质。通过思维导图帮助学生梳理知识点脉络；通过问题的讨论和解答，鼓励学生独立思考，培养学生自己的思维方式；通过案例的实训，建立理论与实际的联系，提高学生的实际应用能力。

思维导图；问题讨论；案例实训

0 引言

教育部教高[2005]1号文件《关于进一步加强高等学校本科教学工作若干意见》中明确提出“大学要积极推动研究性教学，提高大学生的创新能力”[1]。近几年，各高校积极展开研究性教学模式的探索与实践[2,3]。

目前的研究性教学大致可以分为两类，基于课题研究的研究性教学和基于课程学习的研究性教学[4]。前者从某一课题出发开展教学，需学生自主学习且起主导作用，对学生投入的时间和精力要求较高，比较适用于后期的专业课或综合性和实践性较强的课程；后者是在课堂教学中引入研究性元素，引导学生主动思考和参与，培养学生独立思考能力和综合应用能力，对学生课外的时间和精力相对要求较低，且能活跃课堂气氛，提高学习效率，更适用于专业基础课的教学。

本文以“测量仪表与自动化”课程为例介绍我们在研究性课堂教学方法上的探索与实践。该课程是面向化学工程和油气储运等专业的一门专业基础课。该课程的知识体系见图1所示，包括检测变送单元、控制单元、执行单元、被控对象、简单控制系统和复杂控制系统等六部分内容。

该课程学习的难点之一是知识点过于零散，系统性差，自动化系统各部分的工作原理和使用方法都不同，前后无连贯，学习中难以建立系统的整体概念。难点之二是内容广泛，涉及的知识面宽，各仪表和装置基于不同的原理，适用场合和应用条件也不同，学习中特别容易概念混淆。

图1 “测量仪表与自动化”课程的知识体系

1 以思维导图梳理知识点脉络

针对本课程知识点过于分散、系统性差的难点，我们在教学过程中尝试借助思维导图，帮助学生梳理知识点的脉络。

思维导图以直观的图形形式表达了丰富的内容，可帮助学生展开联想，进一步激发学生右脑的功能[5]。在采用思维导图的过程中，我们一方面按照讲课的顺序由教师从正向给出思维导图。如图2所示的便是“物位测量及变送”一章内容的正向思维导图；当该章内容结束之后，教师再给出归纳性的思维导图，如图3所示。

图2 教师给出的正向思维导图

图3 学习结束后的归纳性思维导图

图2的正向思维导图按照原理、类型、特点的顺序对该章涉及的每个仪表进行介绍，是对学习内容详细的梳理和总结，有助于学生记忆。而图3的思维导图是从应用角度对学习内容进行归纳，重点是区分知识点，理解仪表的应用场合，这也是对后续案例分析过程进行铺垫。思维导图的绘制过程充满了乐趣，激发和提高了学生的学习兴趣。

2 以问题情境教学培养发散思维

基于问题的情境教学主要是以问题的形式让学生在课堂中展开讨论和探究，不仅活跃课堂气氛，更是培养学生思维方式的重要途径。但问题的创设需要教师投入更多的精力，精心设计提出什么问题、在哪里设立问题以及如何引导。

本课程总共包含40多个知识点，针对各知识点，主要创设三类问题，分别为“是什么”、“为什么”和“怎么做”。各类问题的内涵见图4所示。

图4 各类问题的内涵和联系

教师的授课内容主要面向“是什么”，即介绍基本的工作原理。“是什么”问题的创设一方面是进行理论知识的回顾，另一方面是理清知识点之间关联。“是什么”问题的创设是课程体系的一条主线，引导学生由点及线融合各知识点。“为什么”问题的创设是针对知识点的个性之处，如仪表的特点、适用场合、应用条件的特殊性，让学生由基本工作原理找到原因，根据问题得出相关的结论。“怎么做”问题的创设主要是面向实际应用，如何使用、如何进行计算。

图5 是以浮筒物位计为例介绍如何对知识点进行问题创设。在“是什么”阶段，强调仪表的工作原理，与其它浮力式物位计进行区分；在“为什么”阶段，首先帮助学生理清物位、浮力、输出信号三者之间的关系，再以三个应用中出现的问题让学生分组展开讨论，引导学生总结浮筒物位计的应用特点；在“怎么做”阶段，主要处理如何使用仪表和进行相关计算，如讨论进行校验的方法，检测界位时如何计算，从而得出该仪表的使用条件和主要的应用场合。

图5 浮筒物位计知识点问题创设

问题讨论的形式可以是多样的，根据问题的难易，可以采取点名提问、分组讨论、接力回答等方式，同时将回答和参与情况计入平时成绩，鼓励学生积极思考。在这个过程中，教师需要把握问题的导向，控制节奏，活跃课堂气氛，鼓励学生提出质疑，教师的作用更多的是引导而非指导。

3 以案例的强化提高应用能力

本课程属于应用型的课程，学习的目的在于应用。在课程的教学过程中贯穿着案例教学，就是给学生提供一个实战的机会，由线及面，全面融合整个课程的知识点。选取的案例均来源于生产实践，以常见的分离器、加热炉、反应器、蒸发器、换热器、精馏塔和油罐等装置作为对象，在学习过程中引导学生完成各装置自控方案的设计。案例的实训过程按如下步骤进行：

(1)开课初向学生公布各装置的工艺流程、介质属性、检测和控制要求。组织学生分组选题，并布置学习管道仪表流程图设计方法的任务。

(2)随着课程的进度，各组完成相应仪表选型和配置任务，并进行交流。

(3)课程结束时整理方案设计，形成完整的管道仪表流程图和仪表选型的表格。

通过应用实例的学习，学生将理论与实践结合起来，既扩充了专业视野，增强了其实际应用能力和方案设计能力；同时学生能从中培养团队协作精神，提高科研素质。

4 结语

在课堂教学过程中引入更多的研究性元素，如思维导图、问题讨论和案例实训等，在丰富教学形式，活跃课堂气氛基础上，让学生在独立思考、总结和分析中逐步培养自己的思维方式，在案例实训中培养科学研究的视角，提高了学生的综合素质。

经过两届学生的尝试和探索，“测量仪器表与自动化”课程研究性教学方式的采用获得了学生的认可，70%的学生认为课堂气氛好，80%的学生表示喜欢知识点思考题的形式。从考试情况来看，基础知识的掌握程度大为好转，很少再出现知识点混淆的情况。从教师的角度来看，近两年学生答疑时提出的问题普遍有了深度，多数都会提问“为什么”，这也说明研究性教学方式的采用促进了学生独立的思考。

[1] 中华人民共和国教育部. 关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见[J]. 北京：中国大学教学，2005(2)：4-5.

[2] 张睿, 王祖源, 王治国. 从案例出发在工科物理教学中对研究性教学开展探索[J]. 北京：中国大学教学,2013(9):63-64

[3] 许晓东, 卞良. 本科工程教育研究性教学探索与实践[J]. 武汉：高等工程教育研究, 2014(2): 43-49

[4] 陈建平, 范钦珊, 邓宗白. 从工科基础课程的特点出发开展研究性教学[J]. 北京：中国大学教学, 2008(5): 20-22

[5] 姜云霞, 赵阳, 王竹萍. 基于思维导图的教学可视化方法研究[J]. 哈尔滨：黑龙江教育,2013(3): 8-9

Exploration and Practice on Research Teaching Mode of Classroom

SUN Liang, TU Ling, SONG Shu-qin

(CollegeofInformationandControlEngineering,ChinaUniversityofPetroleum,Qingdao266580,China)

In order to improve the comprehensive qualities of students, we introduce some researching elements by using some teaching methods. Making the mind maps can help the students master the knowledge points of the course more easily. Through the problem discussion, students can learn how to think independently and can cultivate their own way of thinking. By using the practical training of the cases, students can integrate the theory with practice and improve their practical application ability.

mind map; problem-based learning ; practical training of case

2015-12-09;

2016-05-16 基金项目：中国石油大学校级教改项目(YK201410)

孙 良(1970-)，女，博士，副教授，主要从事检测技术及装置的教学及研究工作，E-mail: sunl@upc.edu.cn

G642.0

A

1008-0686(2016)05-0090-03