張 津，汪 崧

(北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100083)

一、研究性教學(xué)的定義和教學(xué)方式

自20世紀(jì)末美國博耶報(bào)告提出研究性教學(xué)的概念以來，世界各國逐漸開始利用現(xiàn)代教學(xué)模式讓學(xué)生積極參與教與學(xué)的過程［1－3］。我國開展研究性教學(xué)的探索是近幾年才開始的。

研究性教學(xué)也稱為研究型教學(xué)，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，在整個(gè)教學(xué)過程中由教師起組織者、指導(dǎo)者、幫助者和促進(jìn)者的作用;利用情境、合作、會(huì)話等學(xué)習(xí)環(huán)境要素充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、積極性，最終達(dá)到使學(xué)生有效地實(shí)現(xiàn)對當(dāng)前所學(xué)知識的意義建構(gòu)的目的。其核心是引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，采用“自學(xué)”、“研討”、“實(shí)踐”為主的教學(xué)模式，具體方式多種多樣，如在課程教學(xué)過程中采用專題討論，團(tuán)隊(duì)工作展示，小論文，大作業(yè)，學(xué)生主題發(fā)言，案例教學(xué)，科研課題研討，調(diào)查研究活動(dòng)，文獻(xiàn)閱讀交流，主題班會(huì)，課堂練習(xí)，學(xué)術(shù)沙龍活動(dòng)，展板制作及展示(宣講)，實(shí)踐活動(dòng)，鼓勵(lì)、指導(dǎo)學(xué)生撰寫學(xué)術(shù)論文等，并無固定模式可以套用，根據(jù)課程特征和教學(xué)內(nèi)容的不同以及針對不同的學(xué)生主體，教師可以靈活應(yīng)用上述的教學(xué)方式［4－5］。

這種教學(xué)方式的多樣性使學(xué)生要花費(fèi)大量的精力。課外查閱資料、分組討論、課外實(shí)驗(yàn)等，這些活動(dòng)是課堂理論教學(xué)知識理解和掌握的重要組成部分。按照統(tǒng)一的期中和期末考試，是難以將學(xué)生對該門課程的掌握程度充分體現(xiàn)出來的。常規(guī)的集中2小時(shí)的課堂考試更多的是對知識的記憶和考前的復(fù)習(xí)的體現(xiàn)，這種考試無論是開卷還是閉卷均要求老師出題之后要有參考答案和評分標(biāo)準(zhǔn)。對于研究性教學(xué)而言，如果還采用傳統(tǒng)的考試即使采用開卷形式，也會(huì)阻礙學(xué)生的創(chuàng)新思維和發(fā)散思維能力的提高［6－7］。因此，有必要根據(jù)研究性課程的特點(diǎn)，探索新的考試模式和成績評定方法。清華大學(xué)為了推進(jìn)由傳統(tǒng)教學(xué)模式向研究型教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步規(guī)范了課程教學(xué)的要求，確定了規(guī)范課程的六要素:講授、討論、作業(yè)、實(shí)踐、考核、教材［2］。我們在專業(yè)必修課“材料化學(xué)失效與控制”的教學(xué)中，對考試方式進(jìn)行了改革。

二、材料化學(xué)失效與控制課實(shí)施研究性教學(xué)的主要形式

材料化學(xué)失效與控制是一門專業(yè)必修課，主要涉及金屬的高溫氧化與防護(hù)、金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)，以及非金屬材料的腐蝕及耐蝕材料三大內(nèi)容，不僅有理論課教學(xué)，還有三分之一的課時(shí)是實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，主要培養(yǎng)學(xué)生以下幾方面的能力:

(1)辯證認(rèn)識問題的能力。即對腐蝕的含義、腐蝕機(jī)理有深入的理解，能夠防止或延緩腐蝕的進(jìn)展，同時(shí)還能辯證地利用腐蝕的特性作為材料加工的一種模式或有意地他用。

(2)相互合作和理論聯(lián)系實(shí)際的能力。即能在實(shí)驗(yàn)課中應(yīng)用理論課程學(xué)習(xí)的原理，有較強(qiáng)的動(dòng)手能力，能運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法評價(jià)不同材料的腐蝕速率和采取措施來延緩腐蝕，能通過小組討論和分組實(shí)驗(yàn)將問題由難變簡、分工合作，并在有限的時(shí)間里完成研究任務(wù)。

(3)發(fā)散思維和創(chuàng)新能力。即通過頭腦風(fēng)暴，針對某一腐蝕問題，想出盡可能多的解決辦法，并根據(jù)實(shí)際情況，找出成本低并切實(shí)可行的具體措施。

為此，本課程在教學(xué)環(huán)節(jié)中采取了辯論賽、展板制作及宣講、自主性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、課堂隨機(jī)小測試、小論文、大作業(yè)等方式。以下重點(diǎn)介紹一下辯論賽和自主性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的具體做法。

課程第一篇章是金屬的高溫腐蝕與控制，在講解該章之前就告知學(xué)生本篇結(jié)束后要寫一個(gè)小論文。全班分成正方和反方就高溫腐蝕的利與弊進(jìn)行辯論，讓學(xué)生在聽課之前就有針對性地去準(zhǔn)備相應(yīng)的資料。要求學(xué)生必須對高溫腐蝕的內(nèi)涵有非常深刻的理解，能對腐蝕熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)在實(shí)際腐蝕過程中的應(yīng)用有比較清晰的認(rèn)識。讓學(xué)生通過各種案例去辯證地看待高溫腐蝕的利與弊，使其在思考問題、解決問題時(shí)，不固執(zhí)、不呆板，善于變換思維角度。引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到任何一種事物都有兩面性，關(guān)鍵是具體情況要具體分析。該篇章結(jié)束后，每位學(xué)生就高溫腐蝕所涉及的任何一個(gè)小節(jié)內(nèi)容或一個(gè)案例，自擬題目寫一篇小論文，完全按照畢業(yè)設(shè)計(jì)要求的論文格式進(jìn)行排版。課堂上，正方和反方各派4名同學(xué)上臺(tái)就高溫腐蝕的利與弊進(jìn)行辯論，其余同學(xué)在自由提問階段參與辯論環(huán)節(jié)。這不僅使學(xué)生養(yǎng)成了查閱資料的習(xí)慣，提高了撰寫論文的能力，還鍛煉了相互配合協(xié)作的能力，以及綜合分析和隨機(jī)應(yīng)變的能力。每次辯論結(jié)束之后大家都意猶未盡，繼續(xù)在課下討論。這種方式已經(jīng)實(shí)行了5年，極大地提高了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。

課程第二篇章金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)是該門課的核心，材料的電化學(xué)腐蝕占所有腐蝕的90%左右。實(shí)驗(yàn)課是綜合型的，涉及不銹鋼的晶間腐蝕，學(xué)生要用不銹鋼進(jìn)行敏化處理，還要進(jìn)行電極極化曲線的測試。這些實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和相關(guān)的輔助溶劑等都由實(shí)驗(yàn)老師準(zhǔn)備，學(xué)生在此環(huán)節(jié)的鍛煉主要是熟悉這些第一次接觸的實(shí)驗(yàn)裝置和提高動(dòng)手能力。我們設(shè)計(jì)了一個(gè)開放性的完全由學(xué)生自擬題目、自行完成(在老師的引導(dǎo)下)的研究小項(xiàng)目，對其自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力進(jìn)行培養(yǎng)。這有些類似于大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目，但又有所不同。在完成小項(xiàng)目時(shí)，要求每一名學(xué)生一定要結(jié)合該門課程的內(nèi)容和盡量利用實(shí)驗(yàn)老師提供的儀器裝置，仿照老師在課堂上以案例講解的解決某一腐蝕問題的方法，根據(jù)日常生活中遇到的或其感興趣的腐蝕小問題先形成一個(gè)開題報(bào)告;老師針對開題報(bào)告的內(nèi)容和可行性進(jìn)行修改，引導(dǎo)開題報(bào)告具有一定可行性的同學(xué)完善實(shí)驗(yàn)方案，并組織開題報(bào)告不可行的同學(xué)參與進(jìn)去形成研究小組，重新對實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行補(bǔ)充完善，增加分工合作內(nèi)容，落實(shí)實(shí)驗(yàn)材料、時(shí)間進(jìn)度和實(shí)驗(yàn)裝置等;老師對修改完善后的報(bào)告再給予指導(dǎo)正式立項(xiàng)。然后，學(xué)生在課余時(shí)間自行找尋或購買材料、聯(lián)系實(shí)驗(yàn)儀器等。這期間學(xué)生會(huì)遇到許多意想不到的難題，需要同學(xué)間的互相鼓勵(lì)和出謀劃策，以及尋求老師的幫助指導(dǎo)才能解決。通過這種完全自主性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生特別是具有一定創(chuàng)新能力的學(xué)生得到了極大的鍛煉。比如，有一位學(xué)生，偶然從煙蒂具有一定的堿性中得到啟發(fā)，自擬了“煙蒂提取物對鎂合金腐蝕抑制作用”的題目，通過煙蒂提取物濃度對鎂合金腐蝕速度的影響，建立了不同煙蒂量對鎂合金腐蝕機(jī)理的模型。該論文獲得了優(yōu)秀論文獎(jiǎng)。課程結(jié)束后，該生還利用課余時(shí)間繼續(xù)從事該項(xiàng)目的研究。

三、考試方式制定

考試具有從教與學(xué)兩方面來檢查教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果的職能:一是檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，評價(jià)學(xué)生知識水平與能力狀況;二是檢測教與學(xué)的綜合效果，發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的問題，并為改進(jìn)教學(xué)提供必要的依據(jù)［8］。該門課在未進(jìn)行考試改革前也一直分為A卷、B卷出題考試，平時(shí)成績可以折算一部分，考試成績占60%以上。根據(jù)抽查結(jié)果，發(fā)現(xiàn)平時(shí)思想活躍、善于提問和回答問題的同學(xué)考試結(jié)果都不盡如人意。特別是近年來教學(xué)方式已多樣化，如上述的辯論賽環(huán)節(jié)、自主實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)等，若僅看考卷，是完全無法評估學(xué)生對課程的掌握程度的，更不用說對學(xué)生創(chuàng)新思維的肯定了。因此，我們嘗試制定了以下的成績評定方法:

總體成績按以下比重計(jì)分，綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績30%，論文 30%，小測驗(yàn)10%，海報(bào)10%，PPT和演講10%，自主性實(shí)驗(yàn)及動(dòng)手能力5%，作業(yè)及考勤10%。

綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告是學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)課時(shí)安排的規(guī)定實(shí)驗(yàn)后撰寫的報(bào)告，該報(bào)告有統(tǒng)一的要求，所有同學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完全相同，實(shí)驗(yàn)老師根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生動(dòng)手能力的表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和圖表的處理、報(bào)告的格式等幾方面進(jìn)行評分。因綜合實(shí)驗(yàn)僅僅檢驗(yàn)了該門課程內(nèi)容的極小部分，因此實(shí)驗(yàn)報(bào)告的成績占該門課程的總成績的30%。

論文部分要求做到題目開放，內(nèi)容緊扣課程內(nèi)容。老師從自己的科研項(xiàng)目中提煉出幾個(gè)與課程內(nèi)容相關(guān)的小問題，要求學(xué)生選擇其一，讓學(xué)生通過查閱資料和課堂教授的知識，提出解決問題的思路和技術(shù)路線，擬定實(shí)驗(yàn)方案，分析其可行性，預(yù)測其結(jié)果，寫出類似于開題報(bào)告一樣的小論文;也可以讓學(xué)生將自主實(shí)驗(yàn)所做的工作寫成小論文;還可以讓學(xué)生自擬題目，并嘗試運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)知識解決書本之外的問題，從而激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新精神。這種形式不僅可以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和綜合解決問題的能力，還可以避免互相抄襲。這樣的論文涉及兩種以上腐蝕類型或控制方法，所以設(shè)定其占總成績的30%。

為了有助于學(xué)生對一些基本概念的掌握和提高其靈活應(yīng)用的能力，教學(xué)過程中隨機(jī)設(shè)計(jì)了一些諸如判斷、填空等題型的小測驗(yàn)，這種測驗(yàn)每次不超過10分鐘。將每次的小測驗(yàn)總分相加，最后按10%計(jì)入總成績。

自主性實(shí)驗(yàn)是該門課研究性教學(xué)的一種改革，有些同學(xué)雖然有好的想法，但由于實(shí)驗(yàn)條件和時(shí)間的限制，所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)難以在該門課的進(jìn)行過程中完成，因此也不得不加入到某一小組中，其主觀能動(dòng)性相較于小組長就弱一些，另外有些組員同學(xué)并沒有完全融入到小組的實(shí)踐中，所以這部分成績的判定主要通過開題報(bào)告而定，主要是鼓勵(lì)創(chuàng)新。

制作海報(bào)的目的是考察學(xué)生總結(jié)歸納能力，在短短的一頁將論文的主要內(nèi)容展現(xiàn)出來，并通過3～5分鐘時(shí)間將其論述清楚。

PPT和演講部分主要考察學(xué)生的表達(dá)能力和應(yīng)變能力。

作業(yè)及考勤部分主要考察學(xué)生參與課程學(xué)習(xí)的過程。

上述考試制度實(shí)施一年后，為了促使學(xué)生進(jìn)一步做到理論聯(lián)系實(shí)際，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，又進(jìn)行了以下的更新:實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績占25%，自主性實(shí)驗(yàn)及動(dòng)手能力占10%，論文35%(其中論文的合理性、創(chuàng)新性占25%，論文格式占10%)，平時(shí)成績(包括作業(yè)、課堂表現(xiàn)和考勤等)10%，PPT海報(bào)和演講5%。對于自主實(shí)驗(yàn)的負(fù)責(zé)人、辯論賽的參賽人給予1～5分加分，總加分不超過5分。

這樣的變化增加了實(shí)踐能力的比重，對于具有創(chuàng)新表現(xiàn)的同學(xué)給予了更多的鼓勵(lì)，使得考核結(jié)果更趨合理。

四、成績評定方式和公正性

上述考試方式的改革避免了考卷答案的標(biāo)準(zhǔn)化問題，但同時(shí)也帶來教師的主觀性可能會(huì)對學(xué)生最終成績的判定造成偏差的問題，老師對有些不善于表達(dá)或內(nèi)向的同學(xué)的成績判定可能會(huì)偏低，而對于有些外向的同學(xué)或善于與老師交流的同學(xué)可能會(huì)增加其印象分;此外，還有在小組討論學(xué)習(xí)或?qū)嶒?yàn)中，老師難以對每一位同學(xué)的真實(shí)能力體現(xiàn)給予恰當(dāng)?shù)脑u價(jià)。因此，該門課除了有10%的客觀小測驗(yàn)評定外還采取了學(xué)生參與成績評定的環(huán)節(jié)，學(xué)生按其參與了的教學(xué)環(huán)節(jié)，包括PPT海報(bào)和演講、課堂提問、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和互相合作等對每一位同學(xué)進(jìn)行打分(包括自己);理論課老師就論文、平時(shí)成績(包括作業(yè)、課堂表現(xiàn)和考勤等)、PPT海報(bào)和演講以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行打分;實(shí)驗(yàn)課老師針對PPT海報(bào)、演講以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告和動(dòng)手能力等打分;助教參與所有過程的成績評定，對每一部分成績進(jìn)行加權(quán)平均，再按其比例匯總得到學(xué)生的最終成績。

這樣的成績評定方式保證了對每一位同學(xué)的成績認(rèn)定的客觀性，可以最大程度地鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新。實(shí)施兩年來，學(xué)生的成績相對集中在良好及以上，真正具有一定創(chuàng)新能力和實(shí)踐動(dòng)手能力的同學(xué)均獲得優(yōu)秀。

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