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运用设疑教学培养学生设计能力初探
江苏省武进职教中心 李成【摘 要】本文在当前课程改革形势下，探讨如何采用“设疑教学”培养学生设计能 力的问题。论文从教师的“设疑”和学生的“生疑”两方面展开论述，并将大量的教学实例 和教学理论有机结合在一起，最后还提出了要注意的一些问题。
【关键词】设计能力 设疑 生疑
毕业设计既是机械专业高技教学计划的重要内容之一，更是培养提高学生根据生产实际需要，融会贯通运用所学知识，高效设计合理产品或工装能力的必需。但仅靠通过毕业设计来提高学生的设计能力是远远不够的，因此，如何在平时的专业课教学中逐步培养学生对机械设计的思考方法、解决途径即设计能力的培养就显得尤为重要。本人尝试运用设疑教学法培养学生设计能力，收效颇为明显。
设疑教学，即通过设置疑问来进行教学。包括教师如何为学生设疑和如何让学生生疑两个方面。
一、教师如何为学生设疑 1.采用不同思维法设疑
(1)逆向思维法 逆向思维法是人们是对司空见惯的似乎已成定论的事物或观点反过来思考，即反其道而思之，让思维向对立面的方向发展，从问题的相反面深入地进行探索。应用在机械专业教学上，我们可以从结论回推，倒过来提问学生。例如，在滚动轴承钢教学中，可以这样设疑：滚动轴承钢主要应用在什么场合？其工作环境和使用要求怎样？需要怎样的机械性能？如何从材料成分上保证？还需要用什么最终热处理提高性能？又用什么预备热处理来保证最终热处理的效果？通过采用逆向思维法提问不仅使学生兴趣盎然，积极思考，更对学生进行了由工作要求进行分析到采取多种办法或措施来满足要求的设计思路的培养。
（2）发散思维法 发散法又叫辐散法，是指在创造和解决问题的思考过程中，从已有的信息出发，尽可能地向各个方向扩展，不受已知的或现存的方式、方法、规则和范畴的约束，并且从这种扩散、辐射和求异式的思考中，求得多种解决办法，衍生出各种不同的结果。例如，对轴进行校核后如果发现强度不够，学生想到的措施往往是增加轴的直径。我们可以这样设疑：影响轴的强度的因素有哪些？从这些影响因素中可以得到哪些解决办法？如果仅从结构上考虑，又可以从哪几方面来采取措施？通过采用发散思维法提问，可以培养学生从多角度，多方向，多途径来考虑问题，从而培养学生的设计能力。
（3）辐合思维法 辐合思维是指将与问题有关的信息聚合起来，寻找一个正确答案的思维形式，是与发散思维相对应的思维方式。例如，《机床夹具设计》教学中，当学习完定位元件和定位误差知识后，我们可以这样设疑：当工件以外圆柱面定位时，可以采用哪些定位方法和定位元件？其定位误差会有什么不同？哪一种定位方式的定位误差最小？通过辐合思维法设疑，使学生能够对发散思维所得到的多种结果进行分析、比较、综合，从中选择一个相对正确、相对合理、相对可行的设计方案。
2.采用不同教学法设疑（1）牵筋法 牵筋法提问意在牵一发而动全身，让学生明白考虑问题不能只顾一个方面，而要从全局出发，全面考虑一发被牵而引起的其他方面问题。例如，工件定位基准的选择比较灵活，而学生感性知识缺乏，更谈不上经验，因此不仅难以把握，而且考虑问题很不全面，甚至根本不可行。可以这样设疑：工件在这一道工序中主要保证哪些技术要求？选择哪些表面作为定位基准？应该采用哪些定位元件与夹紧元件？如果定位精度不能满足要求怎么办？由此带来的夹紧方式、夹紧装置又将如何变化？整套夹具的结构是简单了还是复杂了？是否会影响工件的装卸、加工与夹具的制造成本？等等。通过牵筋法提问，促使学生在分析问题、解决问题时考虑全面性、综合性和可行性。
（2）比较法 比较法提问是为了让学生发现矛盾，激化思维，在巩固旧知识，学会新知识的同时，提高认识事物的能力，学会分析问题的方法。教学中，可采用对比、反比、类比等方法设计提问。例如在介绍YT4543型通用液压动力滑台液压系统时，可以这样设疑：该系统采用了哪种快速运动回路？快速运动回路还有哪几种？其特点和应用场合怎样？本液压系统为什么采用这种快速运动回路？在学习节流调速回路时，我们可以这样设疑：进油路节流调速和回油路节流调速中流量控制阀各安装在什么位置？各有什么优缺点？可以采取哪些措施来扬长避短？通过比较法提问，可以达到培养学生根据工作要求选择或设计回路的目的。
（3）错例法 错例法是指有意识地用错误的事例进行推论，导出与正确结果相左的方法，使学生从错例中发现问题，从而分析问题，解决问题。错例可以来源于以往的学生设计作业，或来源于工厂中失败的设计事例，也可以是教师特意设计的错例。例如，教师首先出示一错误的定位夹紧方案图，让学生经过思考分析后提问：图中有错误或不合理之处吗？有哪几方面的错误？如何改正？还有哪些错误？这种错例法提问往往使学生思维活跃、兴趣大增，并产生强烈的竞争心理，且印象深刻，更训练了学生思维的严谨性。
（4）迂回法 迂回法是指教师不直接提问需要的答案，而是着眼于教学实际，通过提出与问题相关联的疑问，间接得出所需答案的方法。这种方法比较适合于专业课中难以理解和不易把握的内容。例如，工件自由度分析是一个教学难点，学生容易出错，所以设计时出现过定位或欠定位。对于根据加工要求分析应该限制的自由度时，可以提问：根据给定的坐标系及加工要求，工件哪些自由度不需要限制？对组合定位中各定位元件限制的自由度，可以这样设疑：工件已被限制了哪几个自由度？当去掉其中一个定位元件后，工件还被限制了哪几个自由度？这种迂回式提问曲问而直答，虚问而实答，能较为迅速地解开学生的疑问。
（5）递进法 递进法是指教学时，为了让学生开拓思路，使学生的思维不停留在已经明白的事物上，在现有教材基础上，或者已明白事物的条件下，用递进的方法设计提问，引导学生探究事物，展开联想，深入开拓，进行再加工，再创造。例如，对典型车床夹具介绍后，针对车床夹具的平衡问题，可以这样设疑：教材上介绍了哪几种平衡方法？其中配重块法是在哪些方向上调整的？如何调整？还可以在轴向调整吗？结构上如何实现？通过设疑，可以进一步拓展学生的设计思路，开阔学生的设计视野。
（6）情景法 情景法是指根据教学内容的特点和要求，结合教学条件和学生心理发展水平，创设一定的环境情景，使学生体验或获得相应的环境感受和专业知识的一种方法。我们可以利用机械零件实物或在车间现场条件下进行提问。例如，在《车工工艺学》教学中，将课堂移至车间，在采用不同的切削用量车削两段外圆，让学生观察后提问：两段外圆的精度和表面粗糙度有什么区别？为什么？为保证加工的精度要求和表面粗糙度要求，应如何合理选择切削用量？
教师的设疑体现了教师的主导作用，但更重要的是要让学生学会思考，学会学习，让学生学会生疑，即授人以鱼，更要授人以渔。因此，教师只有充分发挥学生的主体作用，激发学生学习知识的主观能动性，才能进一步培养学生的设计能力。
二、如何让学生生疑 1.培养学生生疑的意识
（1）明确生疑的意义 爱因斯坦曾经说过：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。”古人云：“学源于思，思源于疑。小疑则小进，大疑则大进。”因此，在教学活动中，教师要使学生明确生疑是学习、求知的起点，明确生疑在获取知识过程中的作用与重要性。
（2）激发学生生疑的兴趣与动力 爱因斯坦有一句名言：“疑问是最好的老师”。心理学家研究表明：人们对自己感兴趣的事物总是力求探索它，认识它；兴趣是一个人力求认识并趋向某种事物特有的意向，是个体主观能动性的一种体现。教师可以用牛顿，爱因斯坦等科学家创造发明的例子来激发学生生疑的兴趣，并鼓励学生只有敢于质疑、善于质疑的人才能取得成功。
（3）逼学生生疑 美国学者布鲁巴克说过：“最精湛的教学艺术，遵循的最高准则就是让学生提问题”。在教学中，教师可以布置预习题，然后在课堂上进行提问；教师可以有意识地赞扬学生所提问题的巧妙、深刻，并给于适当地奖励；教师也可以对学生提出的问题不予回复，而由其他学生来回答，或通过学生的讨论来释疑；教师还可以故意先抛出错误或正确的结论或例子，然后询问学生结论或例子的正确性等。
2.培养学生生疑的能力(1)教给学生生疑的思路
示范法：即由教师示范提问，既说问题，又说思考过程，重在说思考过程。
点评法：即由学生提问，教师加以点评：“这是从××角度，从××方面思考的。”引导学生思维的多维性与考虑问题的多面性。
比较法：当有几个问题提出时，教师可以问：“你认为哪个问题针对性比较强？”
展示法：当学生提出的问题有较强的针对性时，教师可以追问：“你是怎样想到这个问题的？”让学生展示其思维过程，使其他学生从他成功的思维过程中习得思维方法。
筛选法：即在课前布置学生预习和思考，在教学时对学生的问题作筛选，选出比较重要的几个问题，对学生进行“有价之问”的指导。
(2)教给学生生疑的方法与途径
达尔文说过：“方法是最有价值的知识”。要提升学生生疑的能力，必须加强方法的指导。在知识的交汇处生疑：新知识的产生往往源于旧知识的局限性，而学生对新知识的认识与理解是建立在旧知识的基础上。教师要善于在学生原有知识的基础上引出新知识，更要在新、旧知识的交汇处指导学生生疑。例如，多门专业课中均涉及到螺旋传动，在螺旋定心夹紧机构教学时可以这样引疑：这种机构为什么只能用于粗加工场合？为什么应用在千分尺上可以测量精度较高的工件？在车削加工上是如何避免螺纹间隙对加工精度的影响的？如果要应用于半精加工或精加工，应从哪几方面改进？
在知识的矛盾处生疑：专业课教学中常会碰到知识运用上的矛盾，在知识的矛盾处引发学生的疑问，激起学生的思考，同样是培养设计能力的途径。如针对某一零件的定位方式，可以这样引疑：该零件的工序基准和定位基准各是什么？遵循的是哪条定位基准选择原则？与其他选择原则有矛盾吗？矛盾在什么地方？此例中定位基准为什么这样选择？通过点拨，使学生明白定位基准选择不是固定不变的，而要根据具体零件的具体加工要求来确定。
在知识的联系处生疑：新知识常常与旧知识相联系，理论知识常常与实践知识相联系，书本知识常常与生活常识相联系，教师要善于利用知识之间的联系引导学生生疑。例如讲授链传动的张紧装置时，可以引疑：自行车链条的松紧如何调整？与书本上介绍的方法有何异同？讲授夹具体的设计时可以引疑：灰铸铁夹具体结构设计时如何降低铸造应力？分型面如何确定？讲授夹具装配图工作原理时可以引疑：夹具如何装配？装配时应当注意哪些问题？等等。
在知识的发展处生疑：教材的内容是固定的、有限的，但生产实际中对知识运用却是灵活的、无限的，如何在学习书本知识的同时发展学生的知识与能力是每一个教师努力追求的目标。如孔加工方法教学中，可以这样引疑：加工IT8的小孔可以采用怎样的加工方法？学生根据教材上的内容很快可以得到答案：钻孔－铰孔或钻孔－扩孔－铰孔。进而引疑：如采用第一种方法所加工孔的垂直度达不到要求怎么办？学生开始猜测采用第二种方法。继续设疑：为什么采用钻孔－扩孔－铰孔可提高被加工孔的垂直度？引起学生疑问与讨论，继而明白通过扩孔可以修正孔的位置误差而铰孔却不能，使学生懂得如何根据加工要求安排加工工序，以及如何根据出现的问题寻求解决措施。
(3)教给学生“释疑”的方法与途径
培养学生生疑的意识与生疑的能力，最终目的是要让学生心中的疑问得到解答，并在不断寻求答案的过程中逐步培养设计能力。因此教师还应教给学生 “释疑”方法。
资料法：任何新知识的产生与发展都是在前人旧知识的基础上创造出来的，在机械设计中更是如此。借鉴现有的知识成果，不仅可以培养学生查阅和利用资料的能力，还可以加快获取知识的速度，丰富学生的知识储备，完善自身的知识结构，更可以扩大学生的设计视野，拓展学生的设计思路。因此，应积极鼓励学生到图书馆翻查与之相关的图书、设计手册，鼓励学生上网查询他人解决同类问题的办法。
讨论法：杨振宁与李政道之所以能获得诺贝尔奖，就是通过相互之间的经常讨论而获得的灵感。因此，对于学生的疑问，教师可以适时组织讨论，使学生各抒已见，畅所欲言，并使学生在讨论中不断思考，不断探索，以达到集思广益，拓展学生设计思路的目的。
求教法：古人云：三人行，必有吾师，不耻下问更是取得成功的有效途径。教师不但要鼓励学生向同学问，向老师问，更要鼓励学生利用假期下厂向工人师父问，向车间技术员问，向工厂工程师问，使所学理论与工厂实践相结合，有效提高自身的设计能力。
实践法：理论来源于实践又指导实践。教师应当充分利用学校现有的设施设备让学生动手操作，还可以利用社会资源让学生实践。通过实践来“释疑”，不仅可以增强学生的感性知识，提高学生的动手能力，还可以让学生在实践中不断产生新的疑问，引导学生不断地“生疑－质疑－释疑”。
三、教师在设疑时应注重以下四个问题 1.注重学生现有的知识结构与能力层次
不同的学习阶段，不同的年龄层次，不同的生活经历，学生的知识结构与能力层次有较大区别的。从提高学生设计能力的角度进行设疑，教师首先要了解学生现有的理论基础、感性知识、能力层次，有针对性地进行设疑，即遵循因材施教原则，但又不能仅限于学生现有的知识结构与能力层次，教师的设疑要有一定的拓展性，要使学生的知识结构、能力层次在现有基础上有所提高。其次，心理学研究表明，技能的形成是有阶段性的，即有一个由初级阶段到熟练掌握的阶段，学生设计能力的培养更是如此，所以教师的设疑要遵循循序渐进的原则，切忌拔苗助长。
2.注重创设和谐的课堂学习气氛
教师首先要让学生感到安全和轻松，愿意发言，避免有畏惧、厌倦、紧张的情绪；其次要让学生敢于发表自己的看法与见解，敢于质疑现有的理论与做法，并找到相应的依据，要鼓励学生遇事富有主见，敢于展开讨论；三是要让学生感受到自己被人尊重与重视，哪怕他的看法与见解极其荒谬可笑，教师也要肯定其积极思考的学习态度，平等地与学生展开讨论，以维护学生脆弱的自尊心与自信心。3.注重兼顾教师的主导作用与学生主体作用
现代教育理念要求教师由传授者变为学生学习的引导者，强调学生的主体作用，但并没有否定教师的主导地位。教师如果为追求师生互动而变成设疑式的“满堂问”，或任由学生漫无目的地瞎问，将导致教学重点不突出，针对性不强，主次不分，甚至教学秩序的混乱。所以教师应在认真分析授课内容，研究学生特点的基础上，多层次，多角度，多方面设计问题，逐步培养学生设计能力。
4.注重兼顾其他教学形式
教师应根据具体的教学内容，精心选择行之有效的教学方法，综合、灵活运用各种教学方式与策略来进行教学，避免依靠采用单一的提问方式来组织专业教学。
参考文献：
⑴ 王振宇 《关于新课程中进行设疑教学的思考》
⑵ 秦树年/柴泽青 《创造性地设计课堂提问培养学生的创造力》 ⑶ 张春红 《浅谈学生质疑能力的培养》 ⑷ 张本善 《中学生质疑能力的培养》
⑸ 邬墉铨 《课堂新探索》 浙江教育出版社 2004年 ⑹ 皮连生 《学与教的心理学》 华东示范大学出版社1997年 ⑺ 高 文 《现代教学的模式研究》 山东教育出版社 ⑻ 袁金华 《课堂教学论》 江苏教育出版社 1995年
