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1、卓越视域下的“探究式”教学案例构建刍议 针对新疆地区工科高校多民族学生混合编班、数理基础差异较大的现实情况，结合新疆工程学院区域应用型本科基础定位，在采掘机械课程教学中采用探究式工程教育理念，构造以问题为驱动核心的教学实践互动案例。通过围绕模拟矿井平台设备展开的液压支架实践教学过程，说明如何设计无标准答案的发散型主题，激励学生主动参与教学活动并激发学习兴趣，有效诱导学生在实践环境中自主发现和解决问题。 Abstract In view of the actual situation that many minority students always assign in a mixed cla
2、sses， and their mathematics and physics level have extremely huge difference in Xinjiang， considering the factor of how Xinjiang Institute of Engineering run the school， inquiry teaching model was taken in mining machinery course， for building a series of teaching-practice case which is driven by so
3、me questions. By the practice teaching course of hydraulic pressure support， which uses utilities in simulated mine， how to design divergent themes that dont have unique answer will be interpreted. Inquiry teaching cases effort had been proved to be effective， in which stimulated students positive i
4、nvolved in the course of teaching and led them self-discovered and solved problem in the practice environment. Key words teaching-practice model；hydraulic pressure support；excellent engineer training programme；engineering education； Inquiry case 0 引言 教育部启动的“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）始于2018年6月，目的是推动工程教育的
5、工程化、国际化，更加强调实践实习、企业对人才的联合培育1。该计划核心目的无论是本科还是研究生层次，相比以往，都把探索发现工程问题的实践创新综合素质培育放在了最关键位置，怎样围绕“学校+企业”实践教学平台，结合区域特点的实际状况，构建适应创新需求的高校教学体系，让学校与企业紧密联系形成培养合力，达到“卓越计划”所要求的能力培养基本要求，不仅是目前194所已参与“卓越计划”试点高校所面临的现实问题，同样也是未来将要进入该计划的其他工科高校普遍应当关注的热点。在这个问题的研究中，对于卓越工程师的解读有不同的看法，而已经形成共识的一点是系统实践环节教学方法的改革创新必然将在影响学生工程实践能力培养的过
6、程中占据重要地位2，3。 瑞士洛桑国际惯例发展研究院的年度世界竞争力报告表明二十一世纪最初三年内，我国合格工程师数量依次居世界第47、47、49位4。在对我国工程教育一线教学的不断总结中，很多学者已发现我国以往工程教学被广为诟病的一点在于“学生经历了系统的知识学习，而实践训练，尤其企业环境深度代入、能够打通工程教育和工程实践的训练，还极少有机会接触”，实践创新能力培养与学生探索问题发生原因、追究工程现象背后本质原因的能力息息相关，因此结合高校实际科研和校企实践平台的实际状况，构建开放式、探究型教学案例与强化实践中学习的目标不谋而合。 探究式教学方式在发达国家已被认为是优良的教学方式，其开放式、
7、对工程实践、现实问题和学生主体的三重回归特点5，正在被国际工程学科教学逐步接受。“探究 （inquiry）”一词在1991年DeBoer对探究式教学方式进行总结时，甚至被提高到“自1950年代之后30年内科学教育者需要向学生传递的最重要的单一概念”6。而国家科学教育标准（National Education Standards）对探究所下的定义是“借助观察、立定命题、搜集信息、设计调查与方案确立，分析解释现象与数据，提出预测和对所做解释进行必要的验证以及和他人进行结果的交流”7。显然这种教学方式主题思路已经从教师主导回归到学生主体，并且能够面向现实工程问题。 1 “探究式”教学案例实践 新疆等
8、少数民族地区工科高校教学中，探究式教学方式则更凸显其必要性。首先，一线教学实际表明因语言障碍、文化差异等因素，在民汉学生合班、内地招收学生与本地招收学生合班等现实情况下，同班学生的数理水平出现“断崖式”差异，使同一班级授课常常出现一部分学生感到内容非常简单、另一部分却“如聆天书”的状况；其次，新疆地域经济中能源、重工业比例较大，对于具备“即战力”的技能应用型地方本科人才需求广泛；最后，新疆本地青年教师科研及教学水平亟待与工程实践的接轨。 基于实践平台的探究式教学能够很好地解决上述困难和满足地方实际需求，例如在新疆工程学院新建模拟矿井综合实践平台上讲述采掘机械课程内容时发现存在一定程度语言理解障
9、碍（即语知障碍）的少数民族学生，对设备实物运转却反而表现出更加浓厚的兴趣与好奇心，其直观现象接受能力并不亚于其他同学，当结合实物讲解教材理论时，知识接受程度与同班同学未见明显差异。参考采掘机械8中，回采工作面支护设备的内容，按传统课堂理论教学方法形成的大纲视觉化思维导图如图1所示。 从知识完备性角度，尽管逐一讲述图1所示的知识体系可达到大纲要求，学生学习时却普遍感觉枯燥抽象何谓顶板？何谓三机配套？支架诸运动阶段相对应何种力学特征？液压系统相应如何应对？这些问题单靠脱离实际的死记硬背，难于在脑海中形成采掘机械设备矿井下运转的整体概念，更不用提如何解决现场实际问题、判断与排除液压系统实际故障了。
10、根据探究式教学思想，围绕图2所示学院新建模拟矿井，把支护设备的原知识点，设计一系列开放式问题，通过实践平台参观，使教材理论与工程实践围绕设计问题进行融合，支护设备探究式教学案例思维导图如图3所示。 图3的思维导图中Qi（i=1.5）代表教师设问，Ki代表教材理论内容知识点。可以看出“探究式”案例围绕实践平台，仅通过构造五个基础问题为主线，覆盖图1所示回采工作面支护设备所有一级知识点，重要内容如液压支架工作原理等在学生对问题解答的过程中将多次重复出现，保证大纲规定范围内的理论知识以另一种方式“面面俱到”。Q1，Q2，Q5问题在模拟矿井现场即可得到记录和回答，Q3，Q4则需要查阅资料深入思考，同时
11、可以进一步深入探索，例如Q5可以进一步引申为“煤层倾角过大时，如何防止支架倒架”、Q3也可以进一步探究“支架究竟支撑了上部顶板多大的载荷”等等。实际上此类问题已经不是教材能够简单解释，而需要进一步搜集文献方可提出自己的观点。这种开放式、没有标准答案的问题将进一步激发学生探索工程实际问题的热情，契合于卓越工程师培养的大目标。 2 “探究式”教学体系评价方式构建 由于探究式教学案例本身的思考方式兼具思维发散性和工程实际性两种特点，原本传统教学中的“一考定终身”的评价体系不再适用；同时，“探究式”教学案例积极主张的创新思维，完全通过量化指标考量又会显得僵化死板，不能完全反映出学生和教师在教学过程中的
12、互动。因此，参考陆长平教授对探究式教学体系评价方式构建的设想9，建立新疆工程学院师生综合评价指标系统，可按优良中差对学生能力表现与教师绩效分别评定，附加师生质性评价，形成等级量化与描述性模糊打分综合的最终评价。 对于学生在工程实践中的表现，可以在学习态度、合作精神和探究过程三个尺度上进行评定，对于较为复杂的工程问题，鼓励学生分组，课下自行组织和分工，寻找探索解决问题方案并设计切实可行实验进行验证并写出分析报告。评定指标详见图4。 由于探究式教学案例的设计中对于教师本身的科研与教学素质提出了新要求，在卓越工程师计划中，要求参与教师应有五年以上的工程背景，所以探究式案例的评价标准亦相应转向教师、学
13、生的双主体系统1。对于教师本身的评价，可按照教学内容、教学方法和教学效果三个维度进行，新疆工程学院模拟矿井建立时间不长，因此案例编写相应处于探索实践的初期阶段，此时我们暂时放松了课程案例是否展示最新科研成果、最前沿动态和各种教学媒体辅助等内容的评定要求，而把注意力放在教师是否能够通过案例激发学生讨论并发表不同观点、是否能通过启发性的讲解，促进现场师生对模拟矿井工程实际现象理解上。对教师的评价指标如图5所示。 3 结束语 从国内工科实践教学的现状来看，本科应用型人才的实践教学培养存在的普遍问题在于缺乏企业实践环节、专业课程设计理论与实践之间联系不够，尤其急需的学科系统综合设计实践环节受到的重视远
14、远不能达到要求。实验课程中也是偏向于验证、演示等菜单式教学，综合性的实验构思少，学生缺少积极思考与主动创新的空间。这与卓越工程师培养要求离之甚远。因此如何在学校内，围绕自建教学实践综合平台，形成工程实际案例为主线的基本教学环境，在模拟的典型工程实践问题中，更加灵活地探索搭建理论知识与实际接轨的契合点，成为未来我国工科教学应当关注的主要热点。 卓越工程师实践环节培养的重点虽然应当以校外为主，但校内实践基地对于适应新疆地域经济发展的人才培养模式仍然具有现实意义少数民族工科人才培养时语言障碍的克服，煤矿作为高危行业，出于安全考虑，对大批量学生在岗实践有很大的顾虑，这些都需要在学校内部形成围绕模拟平台构建的“探究式”工程教学案例，辅助完成理论、设计到真正工程实践之间的缓冲，从这个意义上讲，矿山机械方向，围绕校内实践平台的探究式教学案例的构建，已经是刻不容缓。