1. 引言
新世纪以来，我国高等教育取得了长足的进步和持续的发展。深化改革实现高质量发展已成为当前高等教育的主旋律。大学课程教学方法改革是实现高等教育理念创新、模式创新的重要突破口，是实现高等教育内涵式发展重要抓手之一。当前大学课程教学中仍然存在着诸多问题，需通过改革创新来解决。教学过程中，教师使用传授的方法多，启发的方法少，缺少教与学的双向互动；偏重知识点本身的记忆，缺少理论联系实际，缺乏知识点的相互关联和拓展延伸；强调接受学习、死背硬记、机械训练，缺乏积极探索、主动求知；缺少构建力、想象力、批判力和创造力等辩证性能力的培养；注重书本知识学习，缺少思考能力、实践能力的培养；学生在学习中的主体地位不高，学习能力和学习习惯的培养未得到应有的重视；等等。针对以上问题，作者进行了问题导向探究式教学方法在大学专业课程中的应用初探，以材料表面与界面课程为载体进行了实践，取得了一定的改革成效，具有一定的参考借鉴意义。
2. 问题导向探究式教学方法在大学专业课程中应用的可行性分析
传统教学方法偏重知识点本身的记忆，强调接受学习、死背硬记、机械训练，学生被动学习，缺乏内生动力。其关键问题是缺乏学习动力的激发源，讲授与学习没能置于合理的情境之中。问题既是学习的起源，也是选择知识的依据，又是掌握知识的手段。问题是探究与学习的先导，它既是探究与学习的资源，也是探究与学习的推动力。优化传统教学中的讲授与学习，将讲授与学习设置在合理的问题情境中，使学生通过探究的方式了解问题、分析问题、解决问题、提出新问题，进而学习和掌握隐含于问题背后的知识。学生受到问题的激发而积极主动去分析、梳理其中的科学知识，查阅资料，归纳总结，形成解决问题的方案。通过这一过程有望实现以下目的：提高学生在学习中的主体地位，调动和发挥其主观能动性，转被动学习为主动学习；转接受学习、死背硬记、机械训练为积极探索、主动求知；培养构建力、想象力、批判力和创造力等辩证性能力；培养学习能力和学习习惯；最终实现课程知识学习与能力培养有机统一、相互促进。
探究式教学 [1] - [6] 是国内外早已存在的一种教学方法，强调科学教学的重点是引导学生对科学过程的理解，而不单是去记忆孤立的科学事实和概念，帮助学生感知自然现象，修改和发展科学认知，提升科学论证和合作能力，以类似科学研究的方式去获取知识。国内关于探究式教学方法的讨论与实践众多，但总体上成效有待提高。特别是在中小学教学中，探究式教学与应试教学之间存在着巨大的矛盾，探究式教学往往只是作为传统教学的一种点缀，多在文化课之外的“副科”上略有实践，甚至沦为教学改革的一种“噱头”。在高等教育的基础课程教学中，也往往由于课程知识点多、学时有限、理念固化、考试压力等原因，使得学生忙于被动记忆而“无暇”主动探究，使得真正意义上的探究式教学难以实现。
相对于基础课程来说，专业课程留给学生探索分析、主动求知的空间或活动余地更大一些，而且专业课程一般在高年级开设，学生已具备一定的基础知识储备和探究能力，进行探究式学习相对来说“更从容一些”，在大学专业课程中应用探究式教学方法具有较大的可行性。但其中也存在着一些问题待考量：探究式教学是否弱化了教师讲授？探究过程需要时间，有限的学时内能否覆盖到专业课程所要求的知识点？哪些知识点需要通过传统讲授学习，哪些知识点需要通过探究学习？探究过程中需要的课堂之外的资源是否能得到充分保障？本科生能否担当起学习主体来探索求知、研究规律、建立认知模型和学习方法架构？等等。以上考量合情合理，非常有必要。传统教学方法忽视学生主体地位，而探究式教学方法又有过于强调学生主体地位之嫌。笔者认为，矛盾的背后恰恰存在着教学方法改革的探索空间与机遇。若能根据专业课的特点、学生的整体素质等具体情况将传统教学方法与探究式教学方法相结合，取两者之长合二为一，或许能探索出一条较好的教学之路。实事求是、科学设计、精心组织、不断改进，将问题导向探究式教学方法引入大学专业课程教学中，不失为值得尝试的一种教学方法改革途径。
3. 问题导向探究式教学方法在材料表面与界面专业课程中的应用实践
3.1. 总体设计
改革既需要大胆创新，亦要谨慎而行。改革之初，作者持谨慎态度，将传统课堂讲授与问题导向下的探究式教学方法结合起来，试图寻找最佳平衡点。其中涉及到教学内容的组织优化，问题的合理设置，基本知识点的讲授与学习，学生主动分析问题、解决问题，师生合作挖掘问题背后的科学知识等方方面面的具体工作，教无定法学无定式，不可一言概之。以下就改革实施过程做一概括的回顾。
课前列出将要学习的知识点，合理设置问题。问题应能很好地体现将要学习的知识点，应基于教材并适当高于教材，应是开放的、真实的、具有一定复杂程度的，应具有趣味性和应用背景。要求学生课下针对所设置的问题进行分析，梳理解决问题需要哪些科学知识，查阅资料从中提取关键信息，探寻问题与科学知识的内在联系，获得解决问题的方案，思考如何拓展知识的应用，等等。学生受到问题的激发而去积极分析、梳理其中涉及的科学知识，主动探究，拿出一定的问题解决方案。待到课堂上，学生带着问题和自己做出的方案，有目的地听教师对知识点的讲授和对问题的分析，与教师和同学合作讨论、挖掘问题背后的科学知识，举一反三，理性而透彻的理解其中蕴含的科学知识，从中培养分析问题和解决问题的能力，养成自主学习的习惯，培养构建力、想象力、批判力和创造力等辩证性能力，同时也培养团队协作的精神。
课程章节、知识点及导向问题和探究内容概括设计如表1所示。在课程实施过程中依据实际情况的动态变化，导向问题和探究内容有所调整，每章所列导向问题和探究内容亦有适当增减，有全选亦有部分选，有个人选亦有分组选。
Table 1. Layout of course sections, knowledge points, problems and contents of inquiry
表1. 课程章节、知识点及导向问题和探究内容概括设计
3.2. 章节设计
问题导向探究式教学过程主要包括以下几个方面：第一，依据章节知识点确定探究的主题；第二，依据探究主题设置合理的科学问题；第三，依据问题查阅资料收集素材；第四，探究事物现象与本质的联系，判断本质；第五，得出结论，呼应问题；第六，总结回顾，持续改进。
以“弯曲液面的附加压力及其后果”为例，概括性展示具体章节的教授与学习，要点如表2所示。课前布置本次课所要学习的知识点(弯曲液面的附加压力及其后果，其中涉及拉普拉斯方程及其推导过程，微小液滴的饱和蒸气压，开尔文公式及其推导过程，亚稳状态及新相的生成，等等)，结合知识点设置问题(农民锄地的作用有哪些？什么是毛细管凝结现象，其原因是什么？硅胶与活性氧化铝作为干燥剂的原理是什么？人工降雨的原理是什么，其前提条件是什么？什么是液体爆沸，如何避免？在大气压下，为什么水还可以在零摄氏度以下以液态形式存在？为什么要在结晶过程中加入晶种？等等)，要求学生提前搜集和整理文献资料，探寻问题的答案。教师课上讲解知识点，与学生一起应用所学知识点合理地解释、解决预设问题，学生结合教师的讲解检查自己提前探寻的答案是否正确，加深对知识点的理解。为鼓励学生探究的积极性，课堂上拿出一定的时间让学生分享各自的探究过程，相互点评。关于知识点讲解、应用知识点解决预设问题、学生发言讲解、布置下次课预设问题等各环节的时间分配，结合具体章节内容合理安排。
Table 2. Layout of chapter contents design
表2. 章节教学内容概括设计
4. 问题导向探究式教学方法的评价与成效
合理的科学问题产生有效的探究情境，学生通过一系列相对独立的认知操作完成知识的形成与意义的构建。探究式学习的自主建构性，提高了学生在学习中的主体地位，激发了学习主动性，培养了自主学习的习惯，使学生获得了自我探索的内在的求知快乐。探究的过程使科学知识内化、强化，有利于学生接受、理解和记忆，促进了学习的有效性，提高了学习的意义。同时，探究式教学是一种生成性的教学，它构成了一个全新的教学进程：态度情感–技能–知识–价值观 [7]，使知识的学习、思维的开创、精神的塑造、能力与价值的培养融为一体。探究式教学中充分体现了问题在学习活动中的重要性，把问题看作是学习的动力、起点和贯穿学习过程的主线，通过问题来进行学习；同时，通过学习来生成问题，把学习过程看成是发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的过程。
关于运用问题导向探究式教学方法产生的教学成效的考查，除了传统的以知识考查为主的试卷笔试外，增加了同等比重的关于学生“解决问题能力”考查。将“解决问题能力”分为面对问题的态度、处理问题的方式、问题解决的品质等几个方面来评价 [8]，参照王较过 [9] 等人的方法把每个方面进一步分成由低到高的五个发展层次，如表3~5所示，以开展教师课堂评价和学生互评与自评。
Table 3. Five levels of students’ attitude towards problems in inquiry activities
表3. 探究活动中学生面对问题的态度的五个层次
Table 4. Five levels of the way of students approaching problems in inquiry activities
表4. 探究活动中学生处理问题的方式的五个层次
Table 5. Five levels of the quality of students solving problems in inquiry activities
表5. 探究活动中学生解决问题的品质的五个层次
通过试卷笔试考查和学生“解决问题能力”考查，结合任课教师整学期的观察、委托第三方教师访谈学生、学生问卷调查等途径，得出较一致的结论：学生学习兴趣普遍提高，主动性明显增强，主体地位得到大幅提升；师生关系转变为合作，教师正确引导，学生积极主动探索；学生对课程知识的理解更深刻，掌握更牢固；学生的思考能力、分析解决问题的能力、学习能力得到提高和加强。问题导向探究式教学方法的应用取得了较好的成效，具有一定的参考借鉴意义。
5. 结语
教学方法改革永远在路上，课程教学需要不断改革创新、与时俱进，教育工作者需要脚踏实地、实事求是、大胆创新、科学总结、不断改进。唯有改革创新才能突破现有理念、方法上的固有问题，促进高等教育科学发展。
基金项目
黑龙江省高等教育教学改革项目(SJGY20200034)；东北林业大学教育教学研究项目(DGY2021-35，DGYZD2021-02，DGY2020-04)；2021年黑龙江省研究生课程思政建设项目(东北林业大学化工安全生产)。
NOTES
*通讯作者。