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基于现代信息技术环境下高校探究式学习的实践研究

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  摘 要 本文以应用型本科机械工程专业《专业软件(Pro/ENGINEER)》课程“家用电饭煲的三维建模”教学单元为例,探讨了以“激趣设疑―分析探究―表达交流―归纳总结―拓展延伸”为基本程序的“探究式学习”教学策略和教学程序,并对“探究式学习”的教学进行了思考。
  关键词 探究式学习 Pro/ENGINEER教学 教学策略 教学程序
  中图分类号:G633.67 文献标识码:A
  近年来,随着教育体制改革、生源竞争和招生政策的变化,普通高等院校生源质量发生了很大的改变。由于学生学习动机层次不高、学习信心不足、学习能力不强,从而导致了教师难教、学生难学的现状。传统教学模式已不能适应人才培养需求,需要一种更贴近当前学生和市场的技术需求的教学方式。针对这些问题,结合学生的认知水平、技术发展的特点,我们以机械工程专业“专业软件(Pro/ENGINEER)”课程(以下简称Pro/E)教学为载体,开展了“探究式学习”模式的尝试。
  1“探究式学习”的教学策略
  Pro/E课程是应用型本科机械工程等专业的专业支撑课程,其教学目的是使学生能运用Pro/E软件,正确、高效地设计与装配符合企业标准要求的机械零部件产品。
  在本课程教学中,结合应用型本科Pro/E 教学的实际和学生的特点,采用“问题导向式”教学模式,即提出问题――分析问题――探索研究――评价检查――总结提高, 通过“激发――答疑――再激发――再答疑――归纳――总结――拓展延伸”的教学策略,学生则在“问题驱动”下,沿着“我怎么做”――“我立即能做出什么”――“我如何把它做得更好”的基本程序,探究出零件的Pro/E 建模方法。本文以“家用电饭煲的三维建模”课程教学内容为例,加以详述。
  “家用电饭煲的三维建模”课程单元的教学重点是运用Pro/E 建模相关功能,探索研究家用电饭煲底座、顶盖、锅体、米锅、锅体加热铁、筒身、安筒身上沿盖、下盖、蒸锅以及零件装配等的绘制方法,最终完成家用电饭煲的三维数字造型。
  本课知识目标是使学生掌握Pro/E 建模中拔模、变半径圆角、相交曲线、修剪曲线、扫掠特征、偏置曲线、剖面曲线、抽壳、投影、腔体定位、实例特征、CSYS 构造器等的用途和使用方法,掌握Pro/E中基准特征的创建方法与技巧等等。目的是提高学生三维数字化建模的各种能力。
  课前布置项目任务, 分组讨论家用电饭煲的建模思路并提出问题,以“问题”为核心构建成八个有梯度的教学模块,每个教学模块中均设计了“激趣设疑――分析探究――归纳总结――表达交流――拓展延伸” 等探究式学习环节, 通过引导学生“发现――分析――解决问题”展开探究式学习,环环相扣,步步深入,老师则适时归纳、总结,边研边练,理实结合, 最终指导学生灵活地运用Pro/E软件功能绘制家用电饭煲外壳的三维建模。
  2“探究式学习”的教学程序
  基于以上教学策略,模拟企业运作模式,将学生分成10 组,每组(4-5人)选举一名主管,课前到任课教师处领任务, 学生以企业部门员工的身份进入课堂,组内成员以问题为核心,按照“提出问题――思考问题――讨论问题――解决问题――拓展问题”的基本程序,层层探究,研讨、查询资料,同时组与组之间通过良性竞争,激发兴趣, 培养学生实际工程运用能力及团队合作、创新精神和竞争意识。
  2.1激趣设疑,提出问题
  在单元教学起始阶段, 设计播放了一段某外资企业产品设计人员运用Pro/E软件绘制家用电饭煲外壳的短片,轻松优美的背景音乐、现代化的企业设计环境、快捷高效的三维软件绘图,让学生们对家用电饭煲外壳的三维建模产生了强烈的探究心理。
  2.2分析探究,思考问题
  遇到问题,如何解决,这一环节能否顺利进行是探究性学习过程的关键。在进行课堂研讨的同时,老师巡视,对学生进行个别指导和整体激励。各组学生依次围绕各个问题研讨,制定解决方案,学生根据前面所学知识操作,发现并提出问题;教师适时分析相关知识要点,解答学生的问题,鼓励学生尝试根据自己的思路完成操作。在完成家用电饭煲外壳体主体操作后,各组学生集体讨论存在的问题,研究解决方案。
  2.3表达交流,讨论问题
  完成任务后,交流讨论是学生展示自我的最佳时机,也是归纳总结知识的前奏。各组汇报演示探究成果,即各探究小组在课堂上展示探究问题,其中一名学生讲解,一名学生操作演示,还有一名学生在教室的白板上板书研究的操作流程、结论和不足,另一名学生则补充等等。一组学生汇报展示后,其他学生或探究小组均可提出疑问或点评,甚至拿出自己的“更合理的方案”。通过课堂集中讨论交流训练了学生逻辑思维和语言表达能力。
  2.4归纳总结,解决问题
  展示探究成果,归纳总结知识,是激发学生思维与兴趣,完成知识结构重组,形成教育再生的有效形式。教师对学生展示的探究成果应进行适当的点评,肯定成绩(下转第83页)(上接第59页)、指出不足,在此基础上引导学生将各个知识点、关键词归纳起来, 从而形成系统化的知识结构,把探究目标引向深入。如在学生归纳“如何绘制家用电饭煲外壳上的蒸锅孔?”的问题后,教师及时给予点评:利用特征操作中的实例特征(轴阵列)功能绘制时,要注意坐标系的变换等。然后将操作关键用精练的语言展示给学生,让学生在“英雄所见略同”的同时,又有了“更上一层楼”的愉悦感。
  2.5拓展延伸,迁移问题
  探究式学习的最终目标并不在于解决课堂上所提出的几个问题,而在于通过探究学习的过程,将获得的知识、技能、方法应用于实践,达到知识的拓展、迁移和发展。因此,在这一环节,教师要精心设计课堂小结、课后训练和自主探究题。
  3“探究式学习”的教学反思
  “探究式学习”的教学实践表明,探究式学习活动过程是一种积极的、主动的教学模式,非常适合应用型本科院校软件类课程的教学,对开发和培养学生的实践能力具有积极的现实意义。
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