移動學習環(huán)境下PBL模式在軟件工程實訓課程中的應用探索*

潘 怡，吳慶華，劉華富，何可可

（長沙大學計算機科學與技術(shù)系，湖南長沙 410022）

移動學習環(huán)境下PBL模式在軟件工程實訓課程中的應用探索*

潘 怡，吳慶華，劉華富，何可可

（長沙大學計算機科學與技術(shù)系，湖南長沙 410022）

實訓是培養(yǎng)軟件工程專業(yè)學生實踐能力的重要環(huán)節(jié)，基于問題的學習PBL注重培養(yǎng)學生的自主學習、團隊合作及解決復雜問題的能力，契合了項目實訓課程的教學目標.利用移動學習環(huán)境，將PBL方法引入軟件工程實訓課程教學，建立移動學習環(huán)境下的PBL實訓教學平臺，能為實訓教學提供技術(shù)支持，實現(xiàn)教學的情境性和靈活性，有利于教學雙方的互動交流，實現(xiàn)教學相長.

基于問題的學習；移動學習；實訓教學

實訓課程是軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)的主要環(huán)節(jié)，對強化學生工程素質(zhì)、提高學生實踐創(chuàng)新能力有著重要意義［1］.傳統(tǒng)的軟件工程實訓課程在教學過程中仍大多沿襲了以教師引導為主的教學模式，實踐項目的結(jié)構(gòu)及教學預期目標基本固定，教學手段及評價標準也較為單一，學生自主學習積極性未能得到充分調(diào)動.基于問題的學習［2］（Problem Based Learning，PBL）將學生從課堂教學機械的參與者轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒎治觥栴}評估的引領者，滿足了工程教育對學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題能力的培養(yǎng)要求.隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展，探討移動學習環(huán)境下PBL模式在軟件工程項目實訓課程中的應用對培養(yǎng)工程素質(zhì)高、實踐能力強的高素質(zhì)軟件人才具有積極意義.

1 PBL教學模式

1.1 PBL模式

PBL是上世紀60年代末由霍華德·巴羅斯教授提出來的一種以建構(gòu)主義學習理論為基礎，結(jié)合了協(xié)同學習及情境學習等理論的教學創(chuàng)新［3］，它假設有用的專業(yè)理論知識應來源于學習者自身的實踐，強調(diào)以解決復雜問題為導向，在教師指引下，將學生分成若干學習小組，通過學生的自主學習與小組間協(xié)作學習在學習者解決問題的過程中獲得知識. PBL教學模式具有五個明顯特征：（1）學習者首先進入預先設置好的問題情境中，這些問題往往是復雜和不完整的.（2）學習者必須以團隊協(xié)作的形式，將問題分解至每個小組成員.（3）學習者通過收集和利用資料，利用已經(jīng)儲備的專業(yè)知識尋找相似問題情境下的解決方法.（4）學習小組通過內(nèi)部討論完成學習者之間的知識共享及融合，形成超越歷史經(jīng)驗的新的知識架構(gòu).（5）整個學習過程中，教師并不參與問題的解決，更多地承擔協(xié)調(diào)者和點評者的角色.

1.2 PBL應用的困境

人類具有面對挑戰(zhàn)探索未知答案的本能，問題驅(qū)動教學能夠激發(fā)學習者的學習興趣，契合了在實踐中培養(yǎng)學生自主學習獲取知識、評價知識、應用理論知識解決復雜問題、通過學習團隊間溝通交流完成合作學習以及運用所學知識提升創(chuàng)新能力具備終身學習能力的工程教育理念，因此自提出伊始PBL模式便得到了眾多工程教育研究者的青睞.但是PBL教學實施效果與學習者的自主學習能力、問題的規(guī)模及復雜度、教師的引導能力、團隊交流平臺等諸多因素密切相關(guān)［4，5］，在某些情況下PBL的教學實施效果并不如人們期待中的那樣理想.薩文·巴登將PBL分成純PBL及混合PBL模式，指出純PBL模式完全依賴學習者自己來確定問題的研究方式及問題的求解方向，往往會因?qū)W習者能力差別導致學習效果的不穩(wěn)定.高雪［6］認為PBL的學習效率與常規(guī)學習模式相比并不具備優(yōu)勢，為了獲取正確答案，學生往往要花費數(shù)倍時間來完成課程任務，使得部分學生產(chǎn)生懈怠和抵觸情緒.同時，學習者在問題求解過程中往往不會完全按照學習大綱循序漸進，容易導致基礎知識掌握不牢固，對學科知識缺乏系統(tǒng)性的把握.另外，PBL要求參與的教師必須既是專業(yè)學習的學科專家又是指導專家，學科能力和指導技能缺一不可，同時教學模式往往采用以小組為單位，相比大班授課的傳統(tǒng)教學，兼具專業(yè)背景及工程背景的師資往往滿足不了實際教學需求.而項目實訓課程的交流平臺單一，學習的交互性不足，問題反饋難以得到及時響應，教學資源共享有限，這些問題都為PBL的具體實施帶來了阻礙.

2 基于移動環(huán)境的PBL實訓教學平臺

2.1 M－PBL架構(gòu)

基于移動環(huán)境的PBL（Mobile PBL，M－PBL）實訓教學平臺分成客戶端及服務器兩大部分，其總體框架如圖1所示.實訓指導教師負責問題布置、人員分組、成績評估，實訓問題庫及關(guān)聯(lián)的知識庫維護由實訓課程的主講教師完成.為了強化具有工程背景的師資力量，從企業(yè)聘請專業(yè)技術(shù)骨干擔任實訓教學顧問，在教學過程中以行業(yè)專家身份參與教學，負責為學習者提供技術(shù)指導及解決方案點評.系統(tǒng)管理員負責用戶信息管理以及相關(guān)權(quán)限處理.

圖1 M－PBL實訓教學平臺總體框架

2.2 M－PBL移動客戶端

移動客戶端分成學習者和教師兩類，指導教師和實訓顧問可通過移動客戶端與學習者隨時交流，為學習者提供難點解答，及時跟進并協(xié)調(diào)學習進度等.學習者的移動客戶端界面如圖2所示.當學習者通過移動客戶端登錄進入系統(tǒng)后，可選擇查詢個人任務，查看問題相關(guān)信息，包括問題名稱、問題要求、時間限制、同組合作人員以及指導教師等；學習者也可利用客戶端使用問題求助、師生互動、知識分享以及查閱知識庫等功能.

圖2 M－PBL實訓平臺學習者客戶端示意

2.3 M－PBL實訓平臺的問題庫

問題庫是M－PBL實訓平臺的核心資源，實訓平臺的問題設計遵循“差異培養(yǎng)、分層遞進、融合貫通”的原則，分成基礎實訓、專題實訓、工程實訓以及創(chuàng)新實訓問題四大類，分別對應實踐教學體系中學科基礎課程、專業(yè)核心課程、綜合應用課程以及學生科研創(chuàng)新培訓課程四類.教師在問題設計時引入CDIO工程教育理念，將學生工程能力培養(yǎng)分成12項指標，不同類別問題對學生能力培養(yǎng)的側(cè)重點不同.

M－PBL的問題以工作單元形式組織，每一個工作單元包括子問題的目標、求解方案、方案點評，如圖3所示.

表1 實訓平臺問題資源庫能力培養(yǎng)指標體系

圖3 問題工作單元

2.4 M－PBL實訓平臺的知識庫

知識庫的維護由實訓教師按照“定義問題標題－＞問題基本描述－＞解決方案描述－＞定義同義擴展－＞問題附加信息描述”的流程完成，其中問題標題定義要求教師以統(tǒng)一的方式定義該項知識的標題；問題基本描述定義問題的難度級別、問題的基本要求等初始信息；解決方案描述將描述問題解決的方法、問題解決的過程、實施方案的反饋結(jié)果等；問題的同義擴展將定義相關(guān)聯(lián)的知識群范圍，便于擴展查詢；問題的附加信息包括解決方案的應用范圍等其他信息.圖4以ATM交易管理問題為例，展示了一個基本的知識表示模板.

2.5 M－PBL實訓平臺的教學實施原則

使用M－PBL實訓平臺進行軟件工程專業(yè)實訓教學課程時，需要把握以下幾點實施原則：

（1）在進行基礎實訓和專業(yè)實訓時，不宜采用“醫(yī)學院模式”這樣完全以學生為中心的純PBL模式，可采用“流動促進者”模式，把學生分成4－5人一組，教師和實訓顧問在每個小組輪流指導，小組成員在每一階段在教師指導下完成內(nèi)部討論和結(jié)果匯總后，然后由教師引導完成全班討論.基礎實訓的問題相對簡單，但為了使每個學生都能順利完成被動學習到主動學習的轉(zhuǎn)變，教師的工作量較大，在這一階段可結(jié)合“同學導師”模式，請高年級同學擔任小組兼職導師，協(xié)助教師指導學生實訓.

圖4 知識案例模板

（2）在進入工程實訓和創(chuàng)新實訓階段后，經(jīng)過了前期基礎實訓和專業(yè)實訓的訓練，學生的學習能力已經(jīng)得到一定強化，基本了解和掌握了PBL模式的過程和學習方法，也建立了一定的問題思考模式，這兩類實訓在條件合適的情況下應采用以學生為中心的“醫(yī)學院模式”完成教學過程，教師不再充當學習的“保護傘”，大部分任務都由學生自己組織、自己完成，教師和實訓顧問僅對問題邊界進行規(guī)范，對解決方案的質(zhì)量進行把關(guān).

3 M－PBL實訓教學平臺的優(yōu)勢

建設基于移動學習環(huán)境的PBL實訓平臺具有以下優(yōu)勢：

（1）可根據(jù)問題求解需要，為學習者構(gòu)建更真實的問題情境提供支持.PBL教學理念強調(diào)教師要為學習者設置類似真實工作情境中發(fā)生的各種問題，學習者在通過對這些問題的探究學習中完成知識的轉(zhuǎn)換建構(gòu)，移動通信設備借助無線網(wǎng)絡和Internet打破了教室與現(xiàn)實世界中距離產(chǎn)生的隔閡，學習者能夠更加真實地感受到當前學習情境的特殊性.

（2）可利用移動通信技術(shù)的便捷，為小組團隊學習提供更靈活的交流渠道，提高基于交互的自主學習效果.學習者與同伴間的正式或非正式學習交互，是PBL學習者知識獲取的一種重要途徑，通過M－PBL實訓平臺及移動客戶端，學習者可隨時向小組其他成員及指導教師反饋問題解決進展，并在遇到困難時通過平臺進行求助，教師也能夠在平臺上隨時對小組成員的學習情況進行跟蹤及協(xié)調(diào).通過平臺，原本僅局限于學習小組內(nèi)部的討論被擴大至整個學習群體，問題思考的廣度和方案討論的深度也將相應得到擴展，即使對于那些不主動參與討論的學習者，他們也可在理解消化他人的交互過程中完成一部分知識的建構(gòu).

（3）可利用移動通信技術(shù)的共享性更好地實現(xiàn)學習資源的分享，激發(fā)學生的領袖意識，更好地培養(yǎng)學生的學習興趣及學習積極性.學習者在求解問題的每一環(huán)節(jié)積累了不同的學習經(jīng)驗，這些經(jīng)驗可通過客戶端實時上傳至教學平臺，經(jīng)教師整理后形成案例問題的知識庫，供其他人參考借鑒，這不但有助于提高學習資源庫的質(zhì)量，同時在這一分享過程中，發(fā)起分享活動的學習者也將體驗到因信息分享而帶來的愉悅感，持續(xù)專注于問題的探究學習，增強有效解決問題的能力.

4 總結(jié)

學習者自主學習能弱、學習資源有限、專業(yè)師資匱乏是長期以來影響PBL教學模式實施的主要因素，無線通信及移動終端設備技術(shù)在教育領域的應用，促成了移動學習這一新生學習范式，PBL與移動學習有很多相通之處，二者都以建構(gòu)主義為基礎，強調(diào)真實情境下學習者通過學習活動在與學習環(huán)境的互動中感知問題；強調(diào)學習溝通渠道的泛在性以及經(jīng)驗學習的重要性，建設移動環(huán)境下的PBL軟件工程實訓教學平臺，能夠充分利用移動情境教學的便利條件，在PBL教學理論思想指導下，推動學生實踐及自主學習和團隊合作能力的培養(yǎng).

［1］文俊浩，徐玲，熊慶宇，等.漸近性階梯式工程實踐教學體系的構(gòu)造［J］.高等工程教育研究，2014，（1）：159－162.

［2］湯豐林，申繼亮.基于問題的學習與我國的教育現(xiàn)實［J］.比較教育研究，2005，（1）：73－77.

［3］Erik D G，Anette K.Characteristics of problem－based learning［J］.International Journal of Engineering Education，2003，（5）：657－662.

［4］Mu?ozM，Martínez C，Cárdenas C，et al.Active learning in firstyear engineering courses at Universidad Católica de la Santísima Concepción in Chile［J］.Australasian Journal of Engineering Education，2013，（1）：17－38.

［5］Denis B，Christelle L，Daniel D，etal.Problem－based and project－based learning in engineering and medicine：Determinants of students’engagement and persistance［J］.Interdisciplinary Journal of Problem－based Learning，2012，（2）：7－30.

［6］高雪.基于問題的學習（PBL）在醫(yī)學教育中的利與弊［J］.基礎醫(yī)學與臨床，2014，（1）：142－144.

（作者本人校對）

Research and App lication of PBL M ode in the Practical Training Course of Software Engineering Under M obile Environment

PAN Yi，WU Qinghua，LIU Huafu，HE Keke
（Department of Computer Science and Technology，Changsha University，Changsha Hunan 410022，China）

Practical training is very important for the cultivation of students’practical ability.Problem Based Learningmethod focuses on students’self－learning，team cooperation and trouble－shooting，which fitwellwith the goal of the project training courses.With the utilization ofmobile learning environment，the PLB practical training system can bemore situational and dynamic.

problem based learning；mobile learning；the teaching of practical training

G642

A

1008－4681（2014）05－0128－03

2014－08－06

潘怡（1974－），女，江蘇宜興人，長沙大學計算機科學與技術(shù)系副教授，博士.研究方向：數(shù)據(jù)流挖掘、網(wǎng)絡個性化學習.