夏庚磊，成守宇，王航

（哈爾濱工程大學 核科學與技術學院，黑龍江 哈爾濱 150001）

0 引 言

課堂教學是當前高校教學的基本組織形式。傳統(tǒng)的課堂教學無論在教學模式還是教學內容上均無法滿足創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需求，固化的教學模式已經成為制約學生自主學習和實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的主要瓶頸。而探究式教學以問題為中心、以學生為載體的授課模式可為提升高校課堂教學有效性及促進新工科人才培養(yǎng)提供支持[1-2]。探究式教學方法提出以來，眾多學者開展了探究式教學模式的探索，劉建西等[3]認為探究式教學應有的理念是通過對“探究式教學”的解讀，發(fā)現(xiàn)“基于問題，以學生為中心，合作式學習，重視學習的過程以及學習方法的培養(yǎng)”。張玉梅等[4]認為探究式教學模式的組織過程包括探究目標或意圖的生成，探究方案的策劃與設計，探究行動和反思以及探究結果的分享和校正四個部分。姜楠等[5]從課程內容、教學過程、教學方法和考核方式等方面總結了探究式教學方法進行生物化學實驗課程教學的優(yōu)點，為提高實驗課程的教學質量和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力提供了理論依據(jù)。近些年來，針對探究式教學方法的初步實踐，促進該教學模式的實施取得了較好的效果[6-8]。楊桂軍等人[9]將案例探究式合作學習的教學方法應用于“環(huán)境監(jiān)測”理論課的教學，以改變傳統(tǒng)教學方法的不足，獲得很好的實踐效果。王因虎[10]等將探究式教學模式應用到高職高?；瘜W教學改革中，從構建情境，提高學生的學習興趣、設定誘發(fā)性問題，明確探究方案、檢驗假設，探究結果、歸納總結，激勵評價四個方面進行。結合探究式教學的特點，本文以高等院?！昂藙恿ρb置與設備”課程為例，深入探討探究式教學模式的研究與實踐。

1 新工科建設背景下高校課程所面臨的問題

“核動力裝置與設備”課程是工科高等學校機械類專業(yè)的一門主干基礎課，它對培養(yǎng)學生運用壓水堆核動力裝置的基本理論進行系統(tǒng)設計、分析，提高學生創(chuàng)新、協(xié)作等綜合素質方面具有重要的意義。目前，“核動力裝置與設備”課程教學大多數(shù)仍采用填鴨式授課為主的傳統(tǒng)教學模式，“填鴨式教學模式”具有易于講授、總結、考核的優(yōu)勢，但對于“核動力裝置與設備”課程，其課程內容涉及了核反應堆物理、熱工水力學、工程熱力學、流體力學、傳熱學、自動控制原理、水化學等多個課程，傳統(tǒng)教學模式在實施過程中缺少必要的手段吸引學生的注意力，造成學生認知困難，難以跟上授課節(jié)奏，教學效果大打折扣。

“核動力裝置與設備”課程講授的內容包括船舶核動力裝置的組成和含義、主要技術經濟指標，反應堆主冷卻系統(tǒng)、一回路輔助系統(tǒng)以及二回路系統(tǒng)的功能、組成和運行原理，還包括核動力裝置的基本熱力循環(huán)、熱力分析的基本理論和方法、改進熱效率的方向和措施等內容。授課內容涉及船舶核動力系統(tǒng)設計、運行、維護的各個方面，要求授課老師的科研和教學經驗非常豐富才能深入淺出的給學生全面講授基本知識。而且，核動力裝置是非常復雜的工程系統(tǒng)，在一門課程中無法全面介紹所有核動力裝置的組成的運行原理。對于一些青年教師，特別是剛剛開始上課的老師，對核動力裝置實際運行過程缺乏經驗，無法很好的滿足教學的要求，對于課程教學和考核存在一定的困難。

2 基于虛擬仿真技術的實踐教學改革思路

探究式教學模式注重分析課程特點，明確課程教學活動過程中各要素的控制、開展和評價，結合新工科教學活動提出具體實施方案。因此，針對當前工科高校實踐教學所面臨的問題，結合現(xiàn)代高等教育教學改革的方向，從以下幾個方面對探究式教學模式及其具體內容等進行改革，以滿足新工科建設的需求：

首先，從各高校、教師、大學生多視角深入剖析對相關課程的認知和評價，促進理論聯(lián)系實際，更新教學內容，結合虛擬仿真技術以滿足實踐教學與行業(yè)發(fā)展的需求；

然后，深入挖掘影響學生對相關課程學習、掌握和應用的主觀及客觀因素，解決傳統(tǒng)教學模式與信息化教學脫節(jié)導致的教學效率低下問題；

最后，搭建探究式教學模式試點平臺，摒棄呆板的傳統(tǒng)教學模式，加強課前預習的有效性，探索信息化背景下高校學生對相關課程的有效學習和授課模式。

3 基于虛擬仿真資源的探究式教學模式構建與實踐

3.1 構建網絡平臺課程資源

網絡課程資源建設的目標是實現(xiàn)教學資源的網絡化，建設內容包括教學微視頻、網絡互動平臺、實驗分析軟件等內容。如圖1 所示為開發(fā)的網絡平臺，網絡互動平臺為學生提供了一個自主學習的環(huán)境，包含了教學微視頻、計算軟件、講課PPT 等豐富的網絡教學資源，還可以同步開展問答、討論和網絡測評等相關內容。教師在課前針對相應知識點提出問題，學生利用網絡互動平臺可以隨時隨地進行實驗，學習相關知識點，驗證自己的答案，思考總結課堂教學內容。學生對于發(fā)現(xiàn)的問題可以在網絡互動平臺上咨詢老師和同學，大家都可以針對特定問題進行討論，每個人的觀點相互驗證，達到共同學習、共同進步的目的?；悠脚_可以記錄同學的每一次登錄和操作，對學生的自主學習能力給出一個合理的評價，作為多維度成績考核的一部分。

圖1 開發(fā)的網絡平臺

3.2 推動學生課前學習

通過建立豐富的網絡課程資源，利用多種不同的方式，針對不同的知識點，面向不同組織模式，不同層次的學生都可以利用課前的時間充分了解所學的知識點，方便學生課下自主學習。自主學習的形式包括觀看微視頻、開展仿真試驗、討論區(qū)討論、測試區(qū)問答等，如圖2 所示為建立的網絡課程資源。學生通過多種形式的學習來掌握相應的知識點，并能夠充分利用所學到的知識針對具體問題進行分析，使所學到的內容更加牢固。通過學生自主實驗，結合實際問題開展課前預習，針對性更強；在實踐中、探索中學習效果會有明顯提升；通過課前的鍛煉提高學生自信心，也可以提高課堂授課的效果，對老師的課上教學也可以起到一定的促進作用。

圖2 建設的網絡課程資源

3.3 加強師生探討互動

加強師生互動是為了保證以教師為主導、學生為主體的探究式教學效果，使填鴨式的教學完全轉變?yōu)樘接懯降慕虒W模式。課程教授過程中以提出問題、分析問題、解決問題為主導，學生在實踐過程中消化知識點，在解決問題的過程中鍛煉了學生的動手能力，提高了學生的綜合素質。此過程中師生充分利用網絡學習平臺進行協(xié)作探究（圖3），教師跟蹤指導、給出評價，學生實踐學習、深化理解，及時總結所學知識點，更有利于學生的成長。利用課題組所開發(fā)的虛擬仿真程序，學生動手操作，老師參與指導，針對核動力系統(tǒng)特點開展仿真分析工作，學生更直觀的看到實時仿真數(shù)據(jù)以及曲線的變化趨勢，能夠加深對問題的理解，更容易去分析老師所提出的問題。而且學生親自動手操作，對于核動力裝置一些特定現(xiàn)象的理解更加清晰、知識記得也會更加牢固。

圖3 虛擬仿真交互界面

3.4 多層次多維度成績考核

成績考核是核動力裝置與設備課程教學效果評價的重要環(huán)節(jié)，前期的考核主要是采用線下考試的形式，學生突擊考試的現(xiàn)象比較嚴重，并不能很好的考察學生的學習效果，特別是不能有效的區(qū)分學生利用所學知識解決具體問題的能力。建立多維度成果記錄和分析機制，規(guī)定科學有效的評價程序和方法，達到教學成果清晰化、實在化，促進教學工作的可持續(xù)發(fā)展。通過多方面全方位的成績考核，學生的最終成績由考試成績（50%）＋平時成績（50%）。其中平時成績＝平時作業(yè)（30%）＋單元測驗成績（10%）＋課堂討論活躍度（10%）。成績構成中即體現(xiàn)了學生的自主學習效果，同時也反映了學生的實踐能力、團隊協(xié)作能力及對復雜問題的解決能力等情況。

3.5 促進評測反思總結

通過對探究式教學模式實施過程中取得的成效和存在的問題進行客觀的評測、反思、總結和改進，在教學實踐環(huán)節(jié)中不斷完善和改進教學方法，充分鍛煉學生的自主學習和創(chuàng)新能力，提高學生的主觀能動性。隨著信息化技術的發(fā)展以及教學資源的豐富，網絡教學資源也要實時更新。通過不斷的更新和優(yōu)化教學內容，完善探究式教學的效果，一方面達到教師能力提升的目的，一方面達到學生素質拓展的目標。任何課程改革都不是一蹴而就的，都是要經過不斷的檢驗和優(yōu)化才能達到最好的效果，同時還要根據(jù)教學環(huán)境、學生特點等具體情況對教學資源和教學過程進行完善以適應新工科建設的目標。

4 結 論

探究式教學模式突破了傳統(tǒng)的課堂教學模式，充分發(fā)揮網絡教學資源，學生可以利用特定的網絡交互平臺，自行安排時間進行知識點的學習，隨時隨地開展線上學習、討論、總結。在不斷的實踐過程中進行知識點的學習，一方面提高了學生學習的興趣和效率，一方面可以促進教師教學水平的不斷改進和提高。虛擬仿真技術支持下的探究式教學模式在核動力裝置與設備課程中應用取得了較好的效果，為高校教學改革提供了一個全新的視角。但是，探究式教學需要根據(jù)具體的課程特點、網絡教學資源、學生的素質、信息化程度、評價以及考核需求，特定開發(fā)合適的教學方式，科學安排合理的教學內容，并不斷更新教學效果，適應新工科建設的目標，實現(xiàn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的目標。