《聚合物基复合材料》课程中的“问题式”学习探析

施敏杰 华汇慧

江苏科技大学，江苏 镇江 212000

科技和社会的不断进步对我国的高等教育提出了新的要求，但是本科阶段的教育教学现状却不容乐观。学生对于本科阶段的基础知识，甚至是专业课知识兴趣度不够，不主动学习，效率低下，与任课老师沟通较少，课后很少复习课堂知识，不能“温故而知新”。因此，课后习题和期末测评则成为了学生的“噩梦”。此状况与教学模式的单一有直接的关系，因此，本科阶段的教育模式迫切需要改革。

从高分子材料学科人才培养现状看，存在一些明显的问题。

首先，在本科阶段教育教学过程中，理论讲授占比较大。更为关键的是在课堂理论知识的教学中，教师则扮演了主要的角色，即教师主“讲”，学生主“听”，且大学高等教育的教学模式多半为PPT形式教授，学生几乎没有做课堂笔记的习惯，形成了课堂教学效率低下的“双负面”效应。高分子学科在通识教育之外还需明确其工程教育的核心要义，即以学生为中心，围绕培养目标和人才培养要求去进行资源配置和教学安排，并将学生和行业人才满意度作为专业评价的重要参考依据。由此可见，以学生为中心更需要教师改变传统的教育教学方式，最大限度地发挥学生的主观能动性，使学生作为获取知识的主体，提高学生的自主学习能力和问题分析能力。与学生在实验室遇到的问题不同，高分子材料专业毕业的同学在就业中遇到的问题往往是传统的，而非行业内最前沿的知识。由于学生未能养成主动学习、思考的习惯，面对与实验室设备原理相通的企业应用设备时，则显得力不从心，从侧面反映本科阶段教学的缺陷。

其次，对于教师而言，教学实践体系的设计往往是单一、片面，甚至是重复性的实践。在高分子材料学科的教学体系中，在师资上还未实现通识和实践一比一的资源配置，大多数时间是由基础课程教师兼任实践课程教师，或配置较少的实践课程教师，在逐年扩招的大背景下，师资配置赶不上学生增长的速度。且在师资队伍中具备“双师”能力的教师数量较少，加之实践设计的单一，教师甚至扮演了实践设计的主要角色，学生则无法通过实践了解本学科的相关实践技能和相关加工设备。

再次，对于就读于无硕士/博士点授权高校的学生而言，本科阶段教学实践体系设计更加欠缺，无配套的产学研和实践创新体系等。在课程的设置和教学计划上，实践课程受硬件和软件环境的影响，未能让学生具备充足的动手实操机会，加之教师作为实践课程的教授主体，课程设计的单一，设备的缺乏和学生“看”，教师“做”的教学方式，使得学生难于获取所需的实践知识。

最后，“问题式”学习（Problem-Based Learning）是一种变革的学习方式，与新课程改革的重点相一致，强调把学生的学习方式由被动，转变为“自主、合作、探究”。“问题式”学习适合各个年龄阶段的教学。例如，年龄较小的学生群体，“问题式”学习方法强调引起和保护学生兴趣，以“兴趣”促学，难度设置适中，教师同时给予适当的帮助和引导。本科阶段的学生已经具有了较强的思维能力和判断能力，教师应该根据学科特点，有目的、有针对性地设置难度大、具有发散性和较强逻辑性的问题，引导学生了解本课程本学科的知识，提升学生的思维和创造能力。

根据“问题式”学习教学的具体方法。

一、“问题式”学习的学习特点

“问题式”学习是针对课程教学过程中，使学生成为课程学习的主人。有目的地让学生去发现问题，分析问题，学习解决问题所需要的专业知识。教师则根据章节知识和相关科研文章给出引导，并采用提问或者无领导小组讨论等方式，激发学生思考，探索方法并最终解决问题。教师在设置相关问题时，应该紧扣章节基本内容，引导学生通过问题熟悉本章节的相关知识脉络和知识点，从而达到以“问”促学，以“问”促知。

此外，教师还应该通过设置复杂和逻辑性强的综合性问题，引导学生通过“问题式”学习，了解本章节的所有知识内容，并且进行知识归纳。如在学习完增强材料章节后，教师可以给出问题：学生总结高性能增强材料结构和生产工艺中的共同点。由于增强体的材料类型众多，包含无机材料和高分子材料等，两种材料不同的物理属性将导致截然不同的生产工艺。因此，学生需要整合本章节的所有知识内容，归纳分类，才能理解增强材料结构与性能的关系。此时，学生可能面临无法找到增强材料与性能的问题，需要教师循序渐进，有目的地设置问题，如增强体结构的分类是什么？增强体材料的取向度与结构分类的关系？加工工艺对增强体材料取向度的影响是什么？通过设置此类问题，形成章节的知识点主线。由此学生就通过“问题式”学习，独立归纳总结章节知识，串联章节知识点，最终提高学生的归纳分析能力和自我学习能力。

从以上例子看出，“问题式”学习中设置得好的问题，最大限度地串联本章节的所有内容，最大限度地提高学生的归纳分析能力。学生在解决教师提出的问题的同时，需要大量的知识储备，需要整合章节知识点并谨慎推理，而非单独从书本获得答案，才能使学生通过“问题式”学习把被动学习转变为主动学习。

二、聚合物基复合材料的教学问题

聚合物基复合材料是一门诞生于20世纪50年代的新兴工程学科方向。相对于传统学科，其理论、方法及相关技术都处于发展更新的阶段。与此同时，聚合物基复合材料涉及的材料知识是跨领域的，如无机增强体材料，金属导电材料等。此外，聚合物基复合材料也需要整合本专业知识，如高分子化学、物理化学、高分子物理、有机化学及聚合物表征与测试等，具有学科知识交叉融合，知识点更新迅速，应用整合性强的特点。

根据以往的教学方式，教师针对教学大纲设计相关知识点PPT，仅通过PPT的形式了解知识点，仅注重章节的某一个基本概念，基本理论的讲解和分析，而后无法针对整个章节内容乃至整个学科体系归纳总结。单一的闭卷考试，对于学生的知识系统性考察和在实践中运用所学知识的引导不足，不利于培养学生的独立思考和多维度思考的能力。最终导致毕业学生知识点单一，分析和解决问题能力低下，无法运用专业知识整合思考，对行业内的问题给出自己的判断。

三、“问题式”教学解决问题的构建

为了建立基于“问题式”学习教学体系，需从构建的目标及方法上展开工作，明确“问题式”学习的主要目标是发挥学生的主观能动性，提高学生独立自主学习知识的能力。

（一）构建的目标

《聚合物基复合材料》的主体知识框架为聚合物复合材料的概念、增强材料、基体材料、复合材料界面、复合材料的加工工艺及性能等。教师通过知识的主体框架，通过“问题式”学习，设置相关“问题”式网络，串联相关知识点。

首先，针对材料类学生生源少，基本理论知识欠缺的问题，教师应该加强基础知识的教育和引导。知识大楼起源于一砖一瓦，相关高校在招生前需要适当提高学生入门门槛。例如，高校在学生入学后应该考察学生高中阶段的基本物理和化学知识，根据考查结果对学生专业分流，分类培养。

其次，通过“问题式”学习，实现学生和教师的角色互换，提高学生的自我学习能力和自我管理能力。本科生教学是一个教师和学生互动的过程。由于《聚合物基复合材料》的知识点分散，任课教师在开始上课前应该熟悉整本书的知识脉络和相关知识架构，明确课程知识点分布。通过“问题式”学习设置问题，通过问题构建章节知识和知识网络，并且在章节知识教授完成后，设计逻辑性和综合性较强的问题串联整章和整本书的知识点，举例如下（见图1）。

图1 “问题式”学习的问题设计思路

（二）构建的方法

1．对教师的要求

“问题式”学习强调发挥学生的主观能动性，强调学生作为知识的获取主体。因此，教师在教学过程中设计的问题则至关重要。教师需要不断提高自己的教育理论知识水平和专业素质，才能把更综合的知识传授给学生，把更好的教育理念贯彻在专业教学过程中。另外，教师要灵活运用现代化的教育教学工具，从各个方面吸取有用的专业知识点信息，开阔自己的眼界，加深自己对于知识的了解。只有教师的知识脉络先丰富起来，才可能提出更具有综合性和逻辑性的问题，也就能最大限度引发学生的思考。在学生回答教师提出的问题时，教师需注意教学方法，创造良好的课堂学习氛围，营造轻松愉快的课堂学习环境，对相关复杂问题给予必要的引导，循序渐进构建章节知识网络。才能使得“问题式”学习教学模式取得最大的成果。

2．增强互动交流

“问题式”学习强调问题意识，启发学生在课堂的思维和发现以及分析问题的能力。在教师上课过程中，教师应该结合章节知识点，提出问题。在上课过程中提问，通过提问集中学生的课堂注意力，引导学生通过“问题”思考章节知识，发挥学生的主观能动性，培养学生主动学习能力。在学生回答问题过程中，对存在疑问和争议性的问题做出明确的解释和相关补充。通过教师与学生的互动交流，活跃课堂气氛，从而激发学生的学习兴趣，了解和掌握专业知识。

3．重视学生课堂反馈和学生“反问”

“问题式”学习教师需要格外注意学生的课堂反馈。教师在提出相关问题时，由于学生知识水平参差不齐，对于知识的获取需求也不尽相同。除了基础的课本知识外，一些学生可能想通过章节了解更多的专业知识。因此，教师需要格外注意这部分的学生提出的课堂问题，教师通过学生的课堂反馈及兴趣点，灵活调整和补充上课内容，最大限度地通过课堂反馈满足学生的知识需求。课程结束后，针对教学方式和教学内容，发送问卷给学生，了解问题设置方面和提问方面存在的问题，为接下来的教学提供改进意见，提高教学质量。

4．教师针对学生“反问”的“反思”

结合当前互联网技术和多媒体技术，课程教授模式逐渐呈现多样化，且教学方式不仅限于书本知识的讲授，还引入了多媒体教学的概念。全方位，多维度的教学方式能够帮助学生对高分子材料专业产生多维度的了解，有助于扩大学生获取知识的途径，同时也会增加学生对本专业知识的“疑问”。如导热材料中环氧树脂和六方氮化硼共混获得的高导热系数复合材料部分，学生则会对环氧树脂和六方氮化硼基体中两部分的不同作用提出自己的疑问。教师对待这种问题则需要从多维度，全方位的解答，见图2。

图2 问题设计图

教师以“问题式”学习作为教学方法，通过学生课堂反“问”结合教师反“思”，在学生提出导热材料中基体和导热材料的不同作用时，教师针对氮化硼和环氧树脂的物理属性设置问题，使得学生在解决问题的同时了解基体和导热材料的概念。同时，教师针对学生的回答进行梳理，将会大大提高课堂效率。这种“问题式”教学方法，不但可以提高学生主动学习的能力和问题分析能力，对于提高高分子材料学科的教学质量也具有重要作用。