PBL 教學法在土建類碩士研究生課程教學中的探索

江學良，楊 慧，b

（中南林業(yè)科技大學a.土木工程與力學學院；b.流變力學與材料工程研究所，湖南 長沙 410004）

研究生教育是我國高等教育的最高層次，承擔著培養(yǎng)高層次創(chuàng)造型人才的任務(wù)。目前，我國的研究生的招生規(guī)模雖然已居世界前列，但是教育質(zhì)量下降、研究生創(chuàng)新能力不足卻已成為社會的共識。課程教學是研究生培養(yǎng)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，在培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力方面起著舉足輕重的作用，但我國高校在研究生課程教學方面存在著諸多問題［1］：

（1）課程體系不夠系統(tǒng)、課程設(shè)置缺乏層次。課程體系沒有與培養(yǎng)目標緊密結(jié)合，存在著“因人設(shè)課”、“因課設(shè)人”的情況；有些教師的授課內(nèi)容和方法比較隨意、與課程無關(guān)或關(guān)聯(lián)度不高，課程有名無實；在課程設(shè)置上，有些學校存在研究生教學“本科化”的傾向，課程內(nèi)容沒有體現(xiàn)出研究生教育的特點。

（2）課程教學內(nèi)容陳舊、更新速度慢。不少研究生課程內(nèi)容跟不上知識更新的速度，對學科發(fā)展的最新知識、最新進展與最新成果介紹不夠，導致學生無法把握學科發(fā)展的最新動態(tài)。

（3）課程教學方法不科學。大多采用傳統(tǒng)的灌輸式教學方法，研討、實驗和調(diào)查研究等方法應(yīng)用不足，師生之間缺乏互動，學生課程學習的積極性不高。碩士研究生課程教學有著明顯不同于本科生課程教學的本質(zhì)特性，主要體現(xiàn)在教學內(nèi)容的學術(shù)性與前沿性、教學過程的未知探索性、教學方式的指導性與教學關(guān)系的互補性等方面［2］。傳統(tǒng)的研究生課程教學模式顯然無法很好地滿足其本質(zhì)特性，探索新的研究生課程教學模式、加強研究生創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一個迫切需要深入研究的課題。

基于項目的學習（Project－Based Learning），簡稱為PBL，是一種探究式的學習模式，在教學理念、實施方式及教學效果評估等方面與傳統(tǒng)的學習模式（Lecture Based Learning，簡稱 LBL）有著根本區(qū)別。在LBL學習模式中，教師占有主導地位，決定著教學的內(nèi)容、方法與進度，而學生始終處于被動接受知識的地位，不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。教師教學方式單一，主要采取灌輸式教學，不關(guān)心個體的學習興趣、能力與個性特征。在PBL學習模式中，教師主要起引導作用，學生在老師的引導下，經(jīng)過提出問題、建立假設(shè)、自學解疑、論證假設(shè)的邏輯過程獲取知識［3］。國外大量的研究與實踐證明，PBL學習模式是對傳統(tǒng)學習模式的顛覆，需要重新構(gòu)建課程體系、課程教學內(nèi)容與教學方法，PBL學習模式的實施有利于提高學生的自主學習能力、創(chuàng)新能力與工程實踐能力，也有利于培養(yǎng)學生的團隊精神與團隊協(xié)作能力。

一、研究生課程教學應(yīng)用PBL的現(xiàn)狀分析

PBL學習模式是美國Barrows教授首先創(chuàng)立，最早在醫(yī)學教育領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，后來被歐美國家廣泛應(yīng)用到生物學、生理學、心理學、工程學、經(jīng)濟學、管理學等多個學科領(lǐng)域的教學中，并取得了顯著的教學成果。我國在上世紀90年代就引入了PBL理論，但由于我國高等教育總體上還是“以學科為基礎(chǔ)”的課程體系，招生規(guī)模大，相對不足的師資力量和教學資源難以支撐課程體系的顛覆性改變，PBL真正應(yīng)用于教學實踐的還是非常有限，主要是一些醫(yī)學教育工作者在某些醫(yī)學課程的教學中應(yīng)用或借鑒PBL教學模式，進行了有益的嘗試和探索。

朱慶林等［4］將PBL教學法應(yīng)用在牙體牙髓病學研究生臨床教學中，提出了在問題提出、資料收集、集中討論、臨床操作和歸納總結(jié)等環(huán)節(jié)的實施方法；劉星霞等［5］在研究生干細胞課程中采用了PBL教學法，一定程度上克服了傳統(tǒng)教學方法的弊端，提高了研究生的科研素質(zhì)與創(chuàng)新能力；胡冬梅等［6］研究了PBL教學法在研究生衛(wèi)生統(tǒng)計學實驗教學中的應(yīng)用效果，認為PBL教學法能有效提高研究生實驗教學的質(zhì)量；杜麗堅等［7］將PBL教學理念引入醫(yī)學碩士研究生實驗教學課程，通過對傳統(tǒng)教學法與PBL教學法的實施效果的對比分析，認為PBL教學法提高了學生的創(chuàng)新思維能力、自主學習能力、實驗操作能力和團隊合作精神；祖雅瓊等［8－9］設(shè)計了PBL教學質(zhì)量評價問卷，分析了問卷的信度與效度，并對PBL的教學效果與影響因素進行了評價。

在醫(yī)學以外的其他領(lǐng)域研究生課程教學中，PBL教學法也有一些有益嘗試，如張維剛［10］將PBL教學法應(yīng)用到了電視紀錄片創(chuàng)作的課堂教學中，對實施步驟與實施效果進行了研究；鄭翔等［11］將PBL教學法引入到工科研究生有限元分析課程，通過改革課程體系、創(chuàng)新評價體系，整合知識、優(yōu)化教學內(nèi)容，加強了學生自學能力與科學研究能力的培養(yǎng)。

在課程教學中引入PBL教學法，借鑒了PBL小組討論、案例學習的理念和方法，但學習和討論的內(nèi)容局限于課程或某一學科內(nèi)部，不涉及多學科的滲透和融合。雖然此種方式為國內(nèi)外許多推崇PBL教育理念的教育專家所詬病，認為它沒有體現(xiàn)跨學科的知識融合與應(yīng)用，本質(zhì)上并沒有貫徹PBL的內(nèi)在精神。但應(yīng)該說它是比較符合我國教育國情和學生特點的初步嘗試，有其存在的合理性和不應(yīng)低估的價值和意義。

土建類專業(yè)大學畢業(yè)生經(jīng)過大學四年的本科學習，具備了較為深厚的數(shù)學、力學、結(jié)構(gòu)設(shè)計等基礎(chǔ)知識，但是卻缺少有效的教學平臺與教學途徑將有關(guān)知識整合起來，提高學生發(fā)現(xiàn)問題與解決實際工程問題的能力。將PBL教學法引入到土建類研究生的課堂教學過程是一條提高學生創(chuàng)新能力的有效途徑，它以問題為中心，以學生為主體，在教師的整體把握和指導下，進行自主學習，自主解決問題，在解決問題的過程中可以提高學生實踐動手能力與創(chuàng)新能力。目前在土建類研究生課程教學中還少有應(yīng)用PBL教學法的先例，所以有必要對PBL教學法引入土建類研究生課程教學的實施步驟與效果進行有益探索。

二、土建類研究生課程PBL教學實踐

將PBL教學法引入土建類碩士研究生的課程教學，以研究生課程《地下結(jié)構(gòu)》為例，說明PBL教學法的實施過程。

（一）整合課程內(nèi)容，完善知識結(jié)構(gòu)

首先對《地下結(jié)構(gòu)》的教學內(nèi)容進行了整合，對各部分教學內(nèi)容的學時進行了調(diào)整，改變原來以理論教學為主的傳統(tǒng)教學模式，增加了地下結(jié)構(gòu)分析軟件的學習、應(yīng)用的學時，加強了對地下結(jié)構(gòu)研究學術(shù)前沿相關(guān)內(nèi)容的授課學時，構(gòu)建了基于地下結(jié)構(gòu)基本理論、MIDAS GTS軟件操作及開發(fā)、地下結(jié)構(gòu)研究前沿三位一體的課程體系，實現(xiàn)了地下結(jié)構(gòu)課程教學的模塊化與項目式教學。在課程教學中，引入教師的科研項目與設(shè)計院的實際工程項目，并將科研項目與工程項目的解決思路、分析方法與解決方案介紹給學生，使教學與科研項目、工程項目相結(jié)合，提高學生解決工程實際問題的能力、創(chuàng)新能力與科研水平。

通過整合地下結(jié)構(gòu)課程涉及的內(nèi)容，將基礎(chǔ)理論分為地下結(jié)構(gòu)靜力分析理論與方法、地下結(jié)構(gòu)動力分析理論與方法、地下結(jié)構(gòu)試驗與測試技術(shù)三個模塊，其中地下結(jié)構(gòu)靜力分析理論與方法包括荷載－結(jié)構(gòu)法、地層結(jié)構(gòu)法、信息反饋設(shè)計方法等。這些內(nèi)容每一項都十分繁雜，涉及到巖土力學、結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)值分析、動力學與試驗技術(shù)等許多方面，課堂教學的學時不可能將各個知識點都講透徹，為此，大量壓縮了那些在本科教學中涉及過的知識或是學生經(jīng)過自學能夠理解的知識的講授課時。

為了加強學生對地下結(jié)構(gòu)前沿學術(shù)問題研究的了解，在課程教學中設(shè)置了專題理論研究，如地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計研究前沿、長大深埋隧道研究前沿、隧道施工技術(shù)研究前沿等。另外，為培養(yǎng)學生的動手能力與創(chuàng)新能力，結(jié)合教師科研項目與實際工程，還設(shè)置了以項目為導向的專題應(yīng)用研究，以加強學生對試驗方案設(shè)計能力培養(yǎng)以及對實際工程項目的建模和分析訓練。地下結(jié)構(gòu)課程體系的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 地下結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容體系

（二）PBL教學法的實施步驟

PBL教學法強調(diào)學生參與、強調(diào)小組學習與交流，它的實施步驟可以分為選定與設(shè)計項目、制定計劃、活動實施、成果交流與活動評價5個步驟，如圖2所示?；陧椖康膶W習對學生來說是一種全新的模式，所以在實施前將PBL教學的基本理念、方法與過程對學生進行了介紹與說明。

圖2 PBL的實施步驟

1.PBL教學法的項目設(shè)計

PBL的項目是指針對課程教學內(nèi)容設(shè)計的由學生或?qū)W習小組獨立完成的任務(wù)。項目設(shè)計時注意把握以下幾個原則：

（1）項目是開放的，是能夠自由探索，對學生來說具有一定的挑戰(zhàn)性，以此來激發(fā)學生的學習、探究的熱情。

（2）項目在實施過程中要能夠引導學生掌握課程涉及的基本概念、基本理論與基本方法。

（3）項目應(yīng)接近現(xiàn)實或具有真實情景，應(yīng)該與教師科研項目或工程實際問題結(jié)合。

（4）項目的設(shè)計也要考慮到課程的教學目標能否實現(xiàn)，與學生的知識結(jié)構(gòu)、技能水平與時間是否匹配。

根據(jù)以上原則與選課的學生人數(shù)，一共設(shè)計了兩個項目，一是“淺埋偏壓隧道地震災(zāi)變行為與抗震性能評價”（以下簡稱項目1），要求學生撰寫一份國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的報告，并完成試驗方案的設(shè)計；另一個是“三維隧道施工階段分析”（以下簡陳項目2），要求利用MIDAS GTS完成隧道的建模與分析。

2.PBL教學法的計劃制定

PBL的計劃是指教師根據(jù)具體項目制定的指導性計劃與學生制定的個人或小組計劃。鑒于2012級碩士研究生有8人選修了《地下結(jié)構(gòu)》，將8人分成了2個小組，每個小組4人，設(shè)小組長1人，每個小組都要完成項目1與項目2的任務(wù)。教師制定的指導性計劃如下表1所示。

3.PBL教學法的活動實施

《地下結(jié)構(gòu)》課程PBL教學主要分為三個階段進行實施。

第一階段（第1周～第4周）為地下結(jié)構(gòu)基本理論與MIDAS GTS基本原理與基本操作學習階段。地下結(jié)構(gòu)課程的理論性較強，涉及面很廣，必須保留一定的理論教學學時，與傳統(tǒng)教學不同的是：（1）內(nèi)容精煉，課時壓縮；（2）教師授課時由工程實際問題入手展開對知識點的講解，以激發(fā)學生學習熱情，引導學生由此建構(gòu)知識體系；（3）要求學生針對某一主題查閱文獻，課堂討論與交流，最后由教師點評。

表1 PBL指導性計劃

第二階段（第5周）為地下結(jié)構(gòu)前沿學術(shù)問題專題理論研究。要求每個學生選擇 “地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計研究前沿”、“長大深埋隧道研究前沿”、“隧道施工技術(shù)研究前沿”三個專題中的一個專題，獨立查閱文獻資料并制作PPT課件，每個學生都要上臺演講匯報，并與同學、老師討論。

第三階段（第6周～第15周）為PBL項目實施階段。要求2個學習小組按照PBL指導計劃表的要求完成相關(guān)任務(wù)。

4.PBL教學法的成果交流

在PBL教學法實施的各個階段，學生之間、學生與任課教師之間都廣泛開展了討論與交流，并且在第三階段的學生過程匯報時，還邀請了地下工程教研室的其他教師參與討論與交流，通過成果交流，學生開闊了視野，提高了實踐動手能力與創(chuàng)新能力。

5.PBL教學法的活動評價

在《地下結(jié)構(gòu)》課程開展PBL教學，還只在2012級碩士研究生中實施過一次，學生對此還有些不大適應(yīng)，但是教學效果還是得到了學生與教師的一致好評，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）PBL教學法能夠激發(fā)學生的學習興趣，學生自主學習的積極性明顯提高，課堂氣氛明顯要比傳統(tǒng)教學法活躍，學習質(zhì)量有顯著提升。

（2）PBL教學法符合研究生課程的學習特點，能夠比較切實地滿足研究生課程的本質(zhì)要求，學生自由度較高，學術(shù)研討氛圍較濃厚，能夠更好地培養(yǎng)學生的自主學習能力、解決工程實際問題的能力、創(chuàng)新能力與科研能力。

（3）PBL教學法密切了師生關(guān)系，增進了同學之間的感情，培養(yǎng)了團隊合作精神。

三、PBL教學法實踐過程中的難點與對策

（一）教學學時與教學內(nèi)容的矛盾

《地下結(jié)構(gòu)》課程只有40學時，采取PBL教學模式是遠遠不夠的，如何解決學時與教學內(nèi)容之間的矛盾是一個很現(xiàn)實的問題。我們在PBL教學中采取了拉長教學時間跨度，利用學生課外時間進行學習的方法來解決這一矛盾，取得了較好的效果。第一階段與第二階段的學習，每周安排一次3～4學時的集中教學，在課堂上留下許多問題或作業(yè)要求學生在課后利用課外時間進行自主學習；在第三階段的學習，也每周安排一次2～3學時的集中教學，主要解決學生在項目實施過程中的疑問，項目的實施主要依靠學生的課外時間完成。這種做法在《地下結(jié)構(gòu)》課程教學中有效，但如果有多門課程同時實施PBL教學，勢必使學生的負擔加重，如何確保教學效果有待進一步深入研究。

（二）理論教學與工程應(yīng)用的矛盾

地下結(jié)構(gòu)理論涉及的學科較多，知識內(nèi)容豐富，以往的教學經(jīng)驗表明，學生在理解基本理論方面有一定的難度，并難以將基本理論與工程應(yīng)用結(jié)合起來。在PBL教學實踐中，借助教師的科研項目、實際工程項目與MIDAS GTS軟件，架設(shè)起理論教學與工程應(yīng)用之間的橋梁，引導學生在制定試驗方案、應(yīng)用軟件解決工程實際問題中，加深對基本理論的理解，并提高分析問題與解決問題的能力。這一做法的效果得到了大多數(shù)同學的證實，但也有個別同學反映，這種做法要求太高，理論知識與軟件操作都沒有學好。

（三）PBL教學法與傳統(tǒng)教學法之間的矛盾

PBL教學法是一個新生事物，教師與學生都習慣了傳統(tǒng)的教學模式，其角色轉(zhuǎn)變需要時間和過程，在教學實踐中，還有許多明顯留有傳統(tǒng)教學模式的痕跡，體現(xiàn)在：

（1）教師角色轉(zhuǎn)換不到位。PBL教學模式要求教師由“知識的提供者”向“學習的促進者”轉(zhuǎn)化，教師在教學中的任務(wù)是監(jiān)控和引導學習過程。教師既不能告訴學生所謂的“標準答案”，又不能隨意干涉學生、限制或阻斷其思維，如何把握干預(yù)的尺度是很費思量的。

（2）學生主動學習的意識有待加強

PBL教學模式對學生素質(zhì)提出了很高的要求，強調(diào)學生自主學習、強調(diào)協(xié)作包容和平等互動。由于受到傳統(tǒng)教學模式的影響和大學評估體系的整體導向，使學生重視考試分數(shù)而忽視素質(zhì)培養(yǎng)，這種風氣在一定程度上削弱了學生自主學習的驅(qū)動力。

PBL教學法與傳統(tǒng)教學法之間沖突與矛盾的出現(xiàn)有其必然性與合理性，它的解決必須借助PBL教學法的持續(xù)、廣泛、深入的開展，這是一個較為長期的過程。

［1］佟光霽.我國研究生課堂教學存在的問題與改進措施［J］.黑龍江高教教育，2013，（4）：162－164.

［2］余虓.論碩士研究生課堂教學的特性［J］.學校黨建與思想教育，2013，（11）：56－59.

［3］楊慧，江學良.PBL教學模式的現(xiàn)狀及其在工程力學中的應(yīng)用［J］.創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)教育，2013，4（1）：67－69.

［4］朱慶林，孔輝，余擎，等.PBL教學法在牙體牙髓病學研究生臨床教學中的應(yīng)用［J］.牙體牙髓牙周病學雜志，2012，22（3）：179－181.

［5］劉星霞，趙春華.PBL教學法在研究生干細胞課程教學中的應(yīng)用［J］.基礎(chǔ)醫(yī)學與臨床，2013，33（4）：512－514.

［6］胡冬梅，劉啟貴.PBL教學法在研究生衛(wèi)生統(tǒng)計學實驗課中的應(yīng)用效果評價［J］.中國高等醫(yī)學教育，2011，（2）：110－111.

［7］杜麗堅，任勇任.基于PBL的碩士研究生實驗教學方法改革嘗試［J］.南京醫(yī)科大學學報，2012，（3）：222－226.

［8］祖雅瓊，崔壯，馬駿.醫(yī)學研究生PBL教學效果評價及影響因素分析［J］.中國衛(wèi)生事業(yè)管理，2012，（1）：56－59.

［9］祖雅瓊，馬駿.醫(yī)學研究生PBL教學評價問卷的編制及信 度 和 效 度 分 析 ［J］.現(xiàn) 代 預(yù) 防 醫(yī) 學，2012，（9）：1796－1799.

［10］張維剛.PBL模式在電視紀錄片創(chuàng)作課程教學中的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代教育技術(shù)，2009，19（9）：40－43

［11］鄭翔，顧?quán)l(xiāng).有限元分析課程引入問題式學習（PBL）教學探索［J］.力學與實踐，2011，（33）：88－91.