面向能力培养的全过程“小班化—探究式”课堂教学模式探索

摘要：课程教学模式改革被证明是提高教学质量和提升学生综合能力的有效途径。本文以高等工科专业课程“材料科学基础”为案例，专注于材料成型及控制工程专业学生的课堂教学改革，探索并实践了一种“小班化—探究式”教学模式，对教学环节、教学条件、考核评价体系等方面进行了深入探讨。这一改革方法为培养应用型人才提供了有力支持，学生的知识、技能和综合素养都得到了显著提升，特别是在团队协作、问题解决和创新实践方面取得了显著进展。

关键词：应用型人才培养；小班化；探究式；课程教学

一、“小班化—探究式”教学模式改革必要性

新时代高等工科教育对应用型人才培养提出更高的要求，强调理论基础知识、实践创新能力、思想道德品质三者有机融合、相互促进［12］。目前，我国高等教育从大众教育向普及教育转变，学生入学率显著增加，大班授课成为常态。传统大班教学模式强调知识的传授，但缺乏个性化和深入的互动，无法满足新工科背景下的人才培养目标［3］。课堂教学缺乏深入互动、探究学习，无法满足新工科背景下的人才培养要求。

小班化课堂改革有利于教师按照每个学生的特点针对性施教，致力于创造更为亲近、个性化和互动性强的学习环境。强调学习过程中的积极参与、认知冲突和知识构建的重要性。探究式学习是一种基于学生主动探索和发现的教育方法，旨在促进学生的自主学习、批判性思维和问题解决能力［4］。进入21世纪后，信息技术飞速发展，给各类数字化教学资源的应用带来了便利，为探究式教学的有效开展提供了条件和基础。

“材料科学基础”是材料成型及控制工程专业的一门必修的专业基础课程，对后续专业课程有很强的支撑。近年来，在学时缩短的大背景下，如何高效地完成课程目标、支撑学生知识结构，课程教改势在必行。课程组从2020年起以全过程能力培养为目标，进行了“小班化—探究式”教学模式改革。经过三年的探索实践，从教学模式、教学内容和教学方法以及学生探究式自主学习等环节有效改革，取得了较好的教学效果。

二、“小班化—探究式”教学模式的特点及优势

（一）以学生为中心，实现学生个性化指导

以学生为中心的教学是“小班化—探究式”教学模式的核心理念。教育的关键在于满足每个学生的独特需求，以促进其全面发展。教师需要了解每个学生的兴趣特长、学习风格、基础知识掌握情况等，进行差异化的学习目标定位。教师还可以采用弹性教学进度，根据学生反馈适时调整教学方法。个性化指导还注重培养学生自主学习和自我管理能力，教师引导学生设定学习目标，制订学习计划，并自主探索学习资源。通过锻炼，学生能够养成自主学习的习惯，提高自我管理能力。

（二）互动式教学，激发学生学习兴趣

互动式教学是在“小班化—探究式”教学模式的主要特点。引入开放性的问题和课题，鼓励学生积极提出疑问、展开探究，并从多个角度思考问题。与传统的“大水漫灌”的教学方式不同，“小班化—探究式”的教学模式以开放性的问题点燃学生的求知火炬。在教学过程中，教师充当引导者的角色，在学生自主探究的基础上，通过提问、反馈等方式引导学生展开多角度思考，避免思维定势。通过从问题出发、自主探究、合作分享的学习过程，强化解决问题的能力、创新思维和跨学科应用能力。

（三）团队合作，提高学生复杂问题解决能力

团队合作是“小班化—探究式”教学模式下的重要方式，小班化教学增进了师生互动和学生之间的合作学习。通过在综合性甚至跨学科的团队项目中合作，培养出跨学科思维和全面解决问题的能力。学生在合作中能够借鉴彼此的思想和观点，从而激发创新思维，更快地发现新颖的方法和解决方案，培养出创造性思考的能力。该培养模式有利于学生对专业知识的内化，并形成经验。

（四）全过程能力培养，培养学生创新能力

全过程能力培养是“小班化—探究式”教学模式下的独特优势。引入学生培养形成性评价方法，多元化考核内容，做到过程考核，更关注学生能力养成的全过程。根据学生反馈及时调整课堂教学方案和进度，提高教学质量。建立起一套完善学生能力评价体系，有利于教师全面掌握学生的学习情况，而且可以根据学生反馈及时调整课堂教学方案和进度，提高教学质量。

三、“小班化—探究式”的教学模式的实现途径

（一）丰富课堂教学组织形式，打造探究式学习基础

第一，小班化是实现探究式学习的基础。为了营造“小班化”的基础条件，我们增加了专业课助教的数量，改变了传统教学模式，实现了“大班转小班”的策略。在教学组织上打破原来班级制，采用“大班讲基础、小班项目课”的模式，缓解了课程学时不足与教学质量提升之间的矛盾。第二，大班和小班的无缝转换是关键，本课程从2020开始改革，每届约110人。对必须掌握的基础知识，采用“大班制”合堂讲授，由教学团队中经验丰富的教授等专家学者讲授，主要是讲解课程内涵与外延。大班制讲授之后，对能力提升环节，转为“小班制”探究提升模式，分为3个平行班，每班30人左右规模。此时专业助教的主要作用是协助主讲教师完成课堂讨论和答辩等拔高环节，授课模式采用讨论课、项目课、问题教学法等，提升课程的高阶性和挑战度。

（二）充分利用智慧教学平台，提升课程学习质量

第一，课程团队建设了丰富的线上教学资源，建成“金属材料科学基础”山东省联盟在线课程。针对课程必备的74个知识点进行了章节式梳理，建设了在线习题库、考试题库及讨论话题库。持续更新最新科研成果、技术法规、重要学术会议、知名教授论坛、高水平专业竞赛的前沿内容，有效提升了课程的高阶性。第二，智慧教学平台对基础知识的学习有明显支撑。在大班授课前，课前精选课程知识点要求学生课下预习，课堂上有针对性地“串讲”，将知识点贯穿成知识体系。在小班探究式学习中，设置有针对性的问题引导学生积极思考、分组讨论，得到有效结论，获得解决复杂工程问题的能力。第三，智慧教学平台有利于学生个性化培养的实现。利用大数据分析学生兴趣需求，个性化推送课前预习资源，如对基础较好的学生，可以提供更丰富的扩展阅读材料，以拓展思维；对基础较弱的学生，可以推送更多案例解析、思维导图等辅助学习资源。

（三）增加过程性考核环节，健全全过程考核机制

采用全过程学习情况评价方法，及时掌握学生学习状态，调节教学过程。对于线上模式，从随堂练习正确率、在线提问回帖热度等方面进行横向比较，评价学生学习的积极性和知识的掌握程度。对于线下模式，从讨论课题和项目驱动教学实施过程中的完成度、熟练度、准确度及创新程度几个方面进行横向比较，评价学生对知识的综合应用及创新能力。

全面改革课程评价体系，评价体系分为过程性评价和总结性评价，降低期末考试占比，增加过程性评价，采用平时作业10%、实验课10%、讨论课10%、项目课20%、期末考试50%的比例计算总成绩。避免了“期末一张卷”顽疾，对学生学期进行全周期考核，提升学习质量。

（1）平时作业环节的形式多样，包括课前任务完成率、课堂回答问题、课后习题、在线讨论等。设计一些需分析、运用知识的开放性问题，考查学生的综合运用能力。这些作业旨在促使学生在课程内容中持续思考，积极参与讨论和交流，从而加深对知识的理解和掌握。

（2）讨论课环节是课程考核体系改革中的重要组成部分。通常采用小组讨论、案例分析等形式，鼓励学生积极参与，提出问题、阐释观点、与同伴交流，从而加深对知识的理解和掌握。在讨论课中，教师充当引导者的角色，促进学生之间的互动交流，并针对不同的观点进行引导和点评。这种方式培养了学生的批判性思维、团队合作能力和沟通能力，使其能够更全面地理解和应用课程内容。

（3）实验课环节是保证学生实践能力提升的有效手段，根据理论课程内容，针对性地开展实验环节，对学生理论联系实际、巩固学习效果起着重要的作用。

（4）项目课环节的引入为学生的综合能力培养提供了有力支持。强调学生在实际情境中运用所学知识和技能，解决复杂问题或完成实际任务。学生分析问题、制订计划、分工合作，并最终呈现出可行的解决方案。项目课的设计强调学生在解决问题过程中的实际操作和思考，使他们能够更全面地发展综合素养。

（5）期末考试环节的改革在于降低期末考试成绩占比，由原来的占总成绩90%下降到不超过50%，同时试卷取消客观题，全部采用主观题，并根据培养目标，将主观题设置不同的难度等级，其中难度低、中等的题目占总试题的80%。这种改变旨在更好地与其他综合性考核形式相结合，从而更全面地评价学生的学习成果和能力。

根据以上多样性考核的推行，在保底线的同时，提高学生的过程考核，全面掌握学生的全周期学习情况，有利于在教学过程中及时反馈教学效果，帮助教师积极调整教学策略。

（四）教师与学生共成长模式，提升课程建设质量

面对“小班化—探究式”课堂教学改革出现的新现象，提出师生共成长模式。第一，教师队伍建设是首要问题，教师团队的选择上积极增加专业课助教教师数量，一方面在组织讨论课、项目课上解决了小班化问题；另一方面，团队教师由教授、副教授和新教师组成，有利于“传帮带”锻炼课程团队教师队伍。第二，新教师的加入，注入了新鲜血液，更有利于最新学科前沿知识和手段融入课程建设，缩短科研成果转化为教学资源的周期。第三，新教师刚刚从学生身份转变为教师，更容易理解和接受新一代学生的想法，与学生建立起师生共成长模式。

（五）打造探究式学习精品案例，筑牢“小班化”成效

探究式学习旨在提升学生分析解决复杂工程问题能力，广泛采用问题教学法、讨论课、项目课等形式，提升学生团队协作、工程伦理、工程经济、创新思维和创新意识、法律法规等综合素质。第一，教师根据课程重点精选工程实际案例，设计探究问题情境，让学生在解决问题的过程中运用所学知识和技能。第二，课堂组织中根据设置问题情境，教师引导学生在小组中共同探讨和解决问题。如在讨论钢的种类环节，学生分组从材料选择、生产工艺到性能测试等环节展开，锻炼学生的团队协作和解决复杂工程问题能力。通过实际问题情境的设计，更好地将课程知识应用于实际应用中，提升实践能力。第三，课堂教学模式多样性，提升学生参与度和兴趣。“教学有法、教无定法”，探究式学习需要把握小班化充分互动和课程内容高阶性两个原则。在实现方法上可采用翻转课堂、问题导向、讨论课、项目课等形式，对某一专题进行系统分析，学生通过查阅资料、讨论交流、分析总结、设置项目报告、设置项目答辩等环节，锻炼学生综合分析和终生学习能力。第四，探究性学习能有效激发学生学习兴趣，对批判性思维和协作学习等能力提升有明显优势。生生互动，提出问题并共同解决问题，不仅增强学生对主题知识的掌握，还培养了沟通、团队合作和批判性分析等能力。教师成为学习的促进者，而不是信息的传播者。

四、“小班化—探究式”教学模式的挑战

第一，探究问题情境的合理设置，是探究式学习模式的关键因素。高等教育改革到深处是课程建设，如何打造优质高校课程是重中之重。将最新科研成果转化为教学资源，提升课程的高阶性和挑战度是关键。“给学生一杯水，教师要有一桶水”，在课程改革中，教师需要投入更多的精力，精心组织教学实施、教学情境、教学评价等一系列环节，需要建设一支高素质、肯奉献、热心学生培养并甘愿付出的教师团队。第二，充分发挥智慧教学环境，切实开展高效混合式教学是有效途径。针对目前专业课程学时减少与学生知识能力要求提高的现状，充分利用混合式教学的灵活性，通过合理设置前沿课程内容、科学设置过程性考核环节，深入挖掘探究式工程案例等具体手段实施，切实提升课程建设水平，提高学生的获得感是今后课程改革的重点和难点。第三，个性化能力培养与学生整体知识体系建立的协调是关键。探究式教学强调满足学生个体的学习需求和兴趣，但过于强调个性化可能导致教学知识点的碎片化和学习目标不一致。因此，教师提供策略确保所有的学生能够系统掌握课程的整体知识框架，理解知识之间的内在逻辑和关联。以确保学生既能够获得全面的知识体系，又能够根据自身的兴趣和特长进行深入探究，做好“大班”基础和“小班”拔高的度的把握。

结语

“小班化—探究式”的教学模式，以学生为中心，倡导开放性教学、团队合作、全过程能力培养等核心理念，为学生提供了更广阔的学习空间和实践机会。在“材料科学基础”教学中应用该模式，解决了教师应用能力、教学资源、过程管理等方面的问题，学生树立了终身学习的观念，实现了自主学习能力、团队协作能力、解决问题能力及创新能力的提升。本项目从2019级学生开始探索实践，通过课堂教学改革，课程建设质量明显提高，建设成山东省联盟共享在线课程1门，青岛理工大学精品示范课程1门。学生培养质量尤其是解决复杂工程问题能力和综合素质显著提高，取得了较好的教学结果。

参考文献：

［1］刘奇.新工科背景下材料类创新型应用人才培养——评《材料工艺及设备》［J］.有色金属工程，2022，12（1）：144.

［2］赵海，刘俊清.新工科背景下应用型本科院校人才培养模式探索［J］.沈阳工程学院学报（社会科学版），2022，18（3）：9497.

［3］陈霞.高校小班化教学背景下的生师互动研究［D］.兰州大学，2016.

［4］孙可为，金丹，孙昱艳，等.问题探究式教学在工科专业基础课中的应用——以磁性物理学课程为例［J］.新西部（理论版），2017（1）：137138.

［5］冯玮，韩星会，兰箭，等.新工科背景下材料成型及控制工程专业人才培养模式探索［J］.模具工业，2022，48（6）：6770.

［6］郭容.基于SPOC的线上线下混合教学模式的实践探索——以高职“机械制图”课程为例［J］.科技与创新，2022（13）：79.

基金项目：山东省本科教学改革研究重大项目（D2022003）；青岛理工大学本科教学改革与研究面上项目（F2022064）

作者简介：李一楠（1980—），女，汉族，山东淄博人，工学博士，教授，研究方向：异种材料连接。