工程教育认证背景下基于信息技术的探究式教学模式研究

周惠敏 郑 卫 王 香 傅宇东

（哈尔滨工程大学材料科学与工程学院 黑龙江·哈尔滨 150001）

在经济全球化的时代背景下，工程类人才的培养和工程教育的发展也开启了国际化进程。在工程教育过程中，培养学生的创新思维，挖掘学生的创新潜能和提高学生的创新能力是重中之重，本文开展了针对本科生专业课程的基于信息技术的探究式教学模式的研究，借助信息技术，丰富教学内容和教学形式，拓宽学生自主学习的空间，针对同一问题为学生提供不同视角的解决方案，培养学生的独立思考、创新能力和合作精神，有利于在教学过程中加强学生的主体地位和教师的主导作用的发挥，改变传统课程实施过程中过于强调接受性学习、死记硬背及机械训练的现状。

1 探究式教学模式的特点

探究式教学方法是由著名的教育家施瓦布在20 世纪中叶基于多年的研究基础上提出的，探究式教学方法提倡教师采用探究的方式将科学知识传授给学生，即在讲授科学知识的同时，提供相关支撑证据，有理有据，方便学生自己判断教师所讲授知识的正确性和合理性，通过自己的思考和判断来批判性地接收新知识和新理论，而不提倡将科学知识作为绝对的真理教给学生，强迫学生死记硬背。这种探究式教学方法可以有效调动学生学习的积极性，将学生从被动接收知识的听课者变成主动探究知识的参与者，有利于激发学生独立思考，在探究过程中获取知识、发展技能、培养能力特别是创新能力。

探究式教学方法提出之后，受到广大教学工作者的普遍重视，并广泛开展了关于探究式教学模式在课堂教学中的理论和实践研究，对探究式教学模式的特点和教学效果也有了更深入的认识。关于探究式教学方法的特点和优势目前已经达成了一些普遍共识，该教学方法强调以教师为主导、学生为主体的教学理念，教师作为整个探究过程的引导者，发挥的是如同“导演”一样的作用。教师通过教学设计，创设合适的探究情境，引导学生提出探究问题；在学生探究过程中，教师随时把握学生的探究进程，将偏离探究主题的学生及时引导回正轨；在探究结束之后，及时引导学生进行相关知识点的归纳总结，强化探究效果。而学生作为整个探究过程的主导者，发挥的是“主演”的作用。在教师创设的探究情境下，学生积极参与，通过自主思考而发现问题，从而自主提出探究问题；在运用已有知识体系进行问题探究的过程中，不断分析问题—解决问题—发现问题，通过独立思考和与同学老师的讨论交流，批判性地接受知识，从而强化了知识的消化、吸收效果。整个教学过程可以更充分激发学生的求知欲、调动学生学习的积极性，强化学生对知识的理解性接收，从而获得了更好的教学效果。

2 信息技术在探究式教学模式中发挥的作用

随着信息技术的迅猛发展，为了使学生更好地了解和掌握信息技术，国内各大高校均在本科生入学之初就开设了信息技术相关课程，确保学生具备充分利用信息技术获取并整理相关技术资料的能力，同时也为信息技术与其他课程的整合提供了良好的前提条件。我国自20 世纪80 年代开始进行计算机辅助教学的尝试，以多媒体技术为主的信息技术逐步应用于课堂教学。随着网络教学资源日益丰富，教育工作者开始尝试采用各种手段、不同程度地将现代信息技术引入课堂教学，促进了MOOC、微课和雨课堂等多种形式的教学，扩大了学生的学习空间和时间，取得了良好的教学效果。同时，教育工作者开始关注并深入开展关于将现代信息技术与不同教学模式相结合来提高教学效果的理论和实践研究，研究结果表明，信息技术在探究式教学过程中发挥着越来越大的作用，教师和学生掌握和运用先进信息技术的水平和程度对于改进教师教学过程、提高学生的学习效果，培养学生自主学习能力、创新思维具有重要意义。

由此可见，结合探究式教学模式的特点，借助信息技术，一方面有利于帮助教师通过动画模拟、动态图像、视频演播等方式使教学内容形象化、生动化，激发学生学习兴趣和好奇心，创设更有利于探究的教学情境；另一方面，学生可以利用信息技术和相关资源查阅、搜集资料，基于资料信息积极思考，探究、分析问题的根源，培养学生自主学习、独立思考能力和创新性思维；同时，借助信息技术手段，学生可以形象地表达自己的学术想法和相关问题的解决方案，有利于在学习小组内部与其他成员进行有效的交流、合作，促进学生自我表达能力、团队合作精神和创新思维模式的培养。

3 基于信息技术的探究式教学模式实践与探索

为了充分挖掘信息技术在探究式教学中的作用，提高课堂教学效果，促进从以教师为主型的传统教学模式向以学生为中心的新教学理念的转变，我们在材料科学与工程业本科生专业课堂中开展了在信息技术支撑下探究式教学模式的构建和初步尝试。在综合考虑探究式教学模式的构建要素与相关评价考核方式、材料科学与工程专业的课程体系结构和现代信息技术手段的运用方式等方面影响的情况下，选择在本科生专业课“生物医学材料”课堂教学中进行了六个学时的基于信息技术的探究式教学模式的实践研究，构建了具体的教学步骤，即“创设探究情境，引出探究问题—学生自主探究，开展合作交流—运用信息技术，汇报探究成果—总结知识要点，提高教学效果”。在具体实施过程中，我们主要遵循以下四个步骤进行。

（1）教学情境的设计。我们以本科生专业课程“生物医学材料”为依托，首先创设教学情境，提出探究问题。为了激发学生自主发现问题并提出问题，我们在教学内容安排上，首先通过课堂讲授的方式为学生介绍了生物医用材料相关的基础知识，包括基本概念、分类方法、性能要求、生物学测试方法和原则、各种生物医用材料（生物医用金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料）的种类、性能特点、要求和临床应用，以及常用生物医用材料的表面改性技术、工艺及其特点，在教学过程中充分利用信息技术，通过动画演示和视频播放的方式介绍典型生物医用材料的临床应用，形象地向学生展示医疗器械的工作原理，例如形状记忆合金在骨科固定器械领域中的应用，激发了学生对生物医用材料的学习兴趣和求知欲。学生掌握了这些相关基础知识的基础上，已经初步具备了针对不同临床应用领域设计、研发满足一定性能要求的新型生物材料以及对现有生物材料进行表面改性的能力。在此基础上，设计教学情境，通过介绍生物医用材料在临床使用中存在的典型问题，启发、引导学生自主发现问题，提出问题。

（2）探究过程的实施。在探究问题解决方案的过程中，为了充分调动学生参与探究的积极性，加强学生之间的交流与合作，培养学生的自我表达、沟通、团队合作和自主学习能力，更好地满足工程教育认证标准中关于个人和团队、沟通和终身学习等非技术性能力的要求，我们在探究过程中采用了分组合作探究的方式。在提出探究问题之后，学生会有一周的时间进行探究，在此期间，学生可以充分利用网络资源自主搜集、阅读相关资料，结合已经具备的基础理论知识进行问题分析，探索解决方案。学生可以先自己独立进行，然后在小组内进行交流讨论，最后以小组为单位，形成一个解决方案，并派小组代表在课堂上进行小组间的交流、讨论，老师在课堂上针对小组间的交流讨论进行启发、引导。在此过程中，信息技术是学生探究的工具，学生作为探究过程的主导者，是探究的主体，开展以问题为导向的探索性学习。同时，知识来源的多渠道化有利于创造性思维的形成，因此在学生利用现代网络资源获取多方面信息的同时，可以从不同角度思考问题，提出质疑，并通过研讨消除质疑，内化为自己的知识，这一过程有利于培养学生的创新思维，并提高学生学习的积极性和参与度。

（3）探究效果的评价。在学生分组研讨过程中，教师可以观察、监督各组的研讨过程和研讨效果，评测学生探究的效果，并在分组研讨结束后，对各组的探究过程进行评价，指出探究过程中的不足，并将探究过程所涉及的知识点进行归纳总结，帮助学生构建系统的、清晰的知识结构和网络，及时纠正不准确的知识认知。这一阶段老师也要积极引导学生参与知识的梳理过程，而不是让学生被动地接受知识。另外，也将学生在探究过程中的表现作为最终课程考核的一部分。探究效果的评价有利于对学生学习过程的评价，更加全面地评价学生的学习能力。

（4）探究模式的改进。在探究式教学过程结束之后，教师需要及时总结分析该过程的优、缺点，对不足之处进行改进，促进下一次探究式教学效果的提高。在“生物医学材料”课程探究式教学模式的实施过程中发现，将探究式学习效果作为考核成绩的组成部分（约占总成绩15%），对于学生参与积极性的提高有很大的促进作用，同时也避免了采用单一期末考试成绩不全面的弊端。另外，探究式教学所占用学生课下精力较多，所以在课程中不宜安排太多，对于24 学时的“生物医学材料”课程，三次探究式教学有些多，在以后的教学过程中可以改为1-2次比较适宜。

4 结语

结合现代信息技术而进行的探究式教学模式，可以实现信息技术与本科生专业课程探究式教学模式的有机结合，促进从以教师为主型的传统教学模式向以学生为中心的新教学理念的转变，提高课堂教学效果，促进学生综合能力和创新思维的培养，有利于满足工程教育认证背景下学生非技术能力的达成，为本科生教学模式的改革提供了新思路。