PBL 教學(xué)法在本科實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中的實(shí)踐

李娜，劉衛(wèi)華，畢萍

（西安郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院，西安710121）

PBL 教學(xué)法在本科實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中的實(shí)踐

李娜，劉衛(wèi)華，畢萍

（西安郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院，西安710121）

為了提高本科實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效果，將PBL教學(xué)法引入教學(xué)過程中。以《科研訓(xùn)練》為例，從問題設(shè)計(jì)、人員對象、學(xué)習(xí)實(shí)踐、總結(jié)考核四個方面介紹該課程的運(yùn)行情況，并分析和總結(jié)教學(xué)中的經(jīng)驗(yàn)和不足。

0 引言

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的重要途徑。高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅符合社會對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需求，也能推動教育質(zhì)量的整體提高。然而，在國內(nèi)的許多高校中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍存在著以下不足：

（1）以教師為中心，強(qiáng)調(diào)“灌輸式”教學(xué)，難以調(diào)動學(xué)生的積極性；

（2）實(shí)驗(yàn)單元設(shè)計(jì)不合理，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)偏多、實(shí)驗(yàn)性和綜合性實(shí)驗(yàn)偏少，難以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識；

（3）實(shí)驗(yàn)學(xué)時分布不合理，理論課程過多，實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時太少，難以提高學(xué)生的動手實(shí)踐能力。

為了解決上述問題，將PBL（Problem-Based Learn?ing）教學(xué)法[1-2]引入本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，以“問題”為導(dǎo)向，以學(xué)生為主體，通過精心設(shè)計(jì)“問題”，分組解決“問題”，分析總結(jié)“問題”，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)并解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

1 PBL教學(xué)法在實(shí)驗(yàn)類課程教學(xué)中的優(yōu)勢

PBL是一種以問題為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心的教學(xué)方法[2]。該教學(xué)法產(chǎn)生于上個世紀(jì)60年代，最早應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域，然后逐漸推廣到生物學(xué)、心理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)和工學(xué)教育中[4-6]。目前，PBL已成為國際上廣泛采用的教學(xué)模式。將PBL進(jìn)入本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，具有以下幾個方面的優(yōu)勢：

（1）有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效果

PBL將教學(xué)內(nèi)容融入精心設(shè)計(jì)的問題中，而問題來源于實(shí)際的生產(chǎn)生活，容易引發(fā)學(xué)生的好奇心，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。興趣是最好的老師，學(xué)生圍繞問題，通過課程網(wǎng)站以及其它網(wǎng)絡(luò)資源，收集相關(guān)資料，自主學(xué)習(xí)相關(guān)知識，來解決實(shí)際問題。在學(xué)習(xí)的過程中，給了學(xué)生更多的空間去分析和思考，讓他們領(lǐng)略學(xué)習(xí)所帶來的快樂和成就感，這是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能做到的。

（2）及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，調(diào)整教學(xué)計(jì)劃

PBL要求學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)，形成自己對問題的解決方案，并在每次課上以小組為單位匯報學(xué)習(xí)進(jìn)度，并和老師同學(xué)一起討論。通過這種口頭匯報的形式，教師能及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對錯誤的地方加以糾正，對遺漏的關(guān)鍵點(diǎn)加以補(bǔ)充，在鞏固知識的同時，也可根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度調(diào)整下一步的教學(xué)計(jì)劃。重要的是，小組匯報的形式也避免了學(xué)生實(shí)驗(yàn)中相互抄襲的現(xiàn)象。

2 PBL教學(xué)法在實(shí)驗(yàn)類課程教學(xué)中的實(shí)踐

為了提高本科實(shí)驗(yàn)類課程的教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，本教學(xué)團(tuán)隊(duì)將PBL教學(xué)法引入2015-2016學(xué)年第1學(xué)期的《科研訓(xùn)練》中，主要面向我校信息工程專業(yè)2012級1班的33名學(xué)生，該課程屬于集中實(shí)踐環(huán)節(jié)，上課時間2周，每天6學(xué)時。下面將從問題設(shè)計(jì)、人員對象、學(xué)習(xí)實(shí)踐、總結(jié)考核四個方面介紹該實(shí)驗(yàn)課的運(yùn)行情況。

（1）問題設(shè)計(jì)

《科研訓(xùn)練》以科學(xué)研究過程為主線，旨在讓學(xué)生通過文獻(xiàn)查閱、閱讀翻譯、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理、論文寫作等環(huán)節(jié)，使其掌握從事科學(xué)研究的基本方法，提高學(xué)生的科研素養(yǎng)。本專業(yè)的學(xué)生之前已經(jīng)學(xué)過《高級程序設(shè)計(jì)語言基礎(chǔ)》、《信號處理算法的MATLAB仿真》、《數(shù)字圖像處理》等課程。因此，結(jié)合學(xué)生的專業(yè)方向，設(shè)計(jì)了若干關(guān)于圖像處理的題目，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣選擇其一，通過查閱資料，理解相關(guān)原理，并用C、C++或者M(jìn)ATLAB等語言編程實(shí)現(xiàn)，最后按論文的格式撰寫實(shí)驗(yàn)報告。具體題目信息見表1。

表1 科研訓(xùn)練題目

（2）人員對象

科研訓(xùn)練的對象為信息工程專業(yè)大三的學(xué)生，共33人，按照學(xué)生意愿，自由組隊(duì)，每個小組由3名學(xué)生組成，并選舉1人擔(dān)任組長。選題之前，教師會簡要介紹這11個題目各自的背景和具體要求。然后由小組成員共同討論，根據(jù)興趣從中選擇一個，作為本小組的研究課題。接下來，確定小組中各成員的角色和分工，制定為期兩周的工作計(jì)劃，然后由組長督促大家按要求完成課程任務(wù)。

（3）學(xué)習(xí)實(shí)踐

學(xué)生確認(rèn)選題后，必須通過多種方式查閱相關(guān)文獻(xiàn)和資料，在充分調(diào)研和分析的基礎(chǔ)上，最終確定自己的技術(shù)方案。在這一過程中，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生通過搜索引擎、教學(xué)網(wǎng)站、學(xué)校圖書館的電子資源等途徑收集信息的能力，同時也鍛煉學(xué)生從海量信息中快速提取有用信息的能力。學(xué)生小組討論后，形成本組的技術(shù)方案，并制作PPT，在當(dāng)天課程結(jié)束前匯報，通過與教師和其他組同學(xué)討論，進(jìn)一步完善技術(shù)方案。

接下來的每一天，各小組按照制定的工作計(jì)劃，推進(jìn)課題研究。每天都要確定一個要解決的關(guān)鍵問題，然后通過上網(wǎng)找資料、小組討論、與教師討論等途徑解決問題，并制作PPT。在當(dāng)天課程結(jié)束前一個半小時，以小組為單位匯報當(dāng)天的工作進(jìn)展，接受教師和其他組同學(xué)的提問。每天的任務(wù)是明確的，學(xué)生如何分工，通力協(xié)作，按計(jì)劃完成當(dāng)天的任務(wù)是考察的重點(diǎn)之一。為了讓每個學(xué)生都有鍛煉的機(jī)會，每天的小組工作進(jìn)展由各小組成員輪流匯報，一方面鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力，另一方面也鍛煉學(xué)生制作PPT的能力。面對匯報過程中，同學(xué)們和教師的質(zhì)疑，匯報人要具備良好的心理素質(zhì)，冷靜地面對，積極地思考，才能完成整個匯報工作。這對學(xué)生來說，是畢業(yè)答辯和求職面試前的一次重要演練。

（4）總結(jié)考核

課程最后一天，由各小組制作PPT，總結(jié)匯報課題的完成情況。整個教學(xué)過程中，教師主要起到引導(dǎo)作用，而學(xué)生才是各個環(huán)節(jié)的主角。因此，也讓學(xué)生參與成績評定中。課程成績由教師評分和學(xué)生評分組成，其中教師評分占50%，主要從本組同學(xué)課題的完成質(zhì)量、協(xié)作程度、報告撰寫的規(guī)范程度等方面考核；學(xué)生評分占50%，取小組內(nèi)成員互評成績的平均分，學(xué)生主要依據(jù)個人在小組中的表現(xiàn)及貢獻(xiàn)打分。

通過最后小組匯報，教師對學(xué)生的最終成果進(jìn)行驗(yàn)收，11組同學(xué)都按要求完成了相關(guān)課題任務(wù)，其中一組同學(xué)超額完成任務(wù)，達(dá)到預(yù)期教學(xué)目標(biāo)，并受到學(xué)生一致好評。

3 PBL教學(xué)法實(shí)施中遇到的問題

PBL教學(xué)法給實(shí)驗(yàn)課教學(xué)注入了新的活力，在鍛煉學(xué)生綜合能力的同時，也在一定程度上提高了教學(xué)效果。但是作為一種新的教學(xué)模式，在實(shí)際運(yùn)行中也遇到如下困難：

（1）PBL對教師的專業(yè)知識和實(shí)踐能力要求較高。問題的提出、分析和解決貫穿了整個PBL教學(xué)過程中，因此提出什么樣的問題，既符合教學(xué)內(nèi)容的要求，又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對于PBL來說至關(guān)重要。只有教師具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，才能提出有意義的實(shí)際問題，順利推動整個教學(xué)活動的開展。由于問題來源于實(shí)踐，其解決方案不止一個，在學(xué)生解決問題的過程中會出現(xiàn)各種各樣未知的情況，這要求教師具有較廣的知識面和較強(qiáng)的實(shí)踐能力。而高校的現(xiàn)狀是，教師往往具有扎實(shí)的專業(yè)理論基礎(chǔ)，而缺乏相應(yīng)的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致教學(xué)中出現(xiàn)問題設(shè)計(jì)不合理，指導(dǎo)學(xué)生不到位等問題。

（2）PBL對學(xué)生的綜合素質(zhì)要求較高。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師會告訴學(xué)生做什么和怎么做，經(jīng)過長期的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)習(xí)慣了這種“灌輸式”的教學(xué)方式。而PBL中，要求學(xué)生充分發(fā)揮自己的主觀能動性，主動學(xué)習(xí)，既要查閱相關(guān)資料，還要自己設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)解決方案，這對學(xué)生來說是一大挑戰(zhàn)。并且PBL中，將學(xué)生3-4人分為一組，以小組為單位開展討論與學(xué)習(xí)，每個學(xué)生在小組中有不同的分工和角色，要求他們共同協(xié)作才能完成任務(wù)，因此對學(xué)生的綜合素質(zhì)有更高要求。如何讓學(xué)生從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動學(xué)習(xí)，這是PBL實(shí)施的難點(diǎn)所在。

4 結(jié)語

在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的過程中，將PBL教學(xué)法引入實(shí)驗(yàn)課程中，通過教學(xué)方式、教學(xué)過程、教學(xué)內(nèi)容等方面的改革，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性，切實(shí)提高了學(xué)生的動手實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。PBL在本科實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1]Mansur D I,Kayastha S R,Makaju R,et al.Problem Based Learning in Medical Education[J].Kathmandu University Medical Journal,2014,10(4):78-82.

[2]Leppink J,Broers N J,Imbos T,et al.The Effect of Guidance in Problem-Based Learning of Statistics[J].The Journal of Experimental Education,2014,82(3):391-407.

[3]鄭娜,屈赟,張博.PBL模式在計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)中的探討和應(yīng)用[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(農(nóng)林教育版)農(nóng)林教育版，2013，15(2):102-105.

[4]李岳，蔡靖，宗一鳴等.PBL模式在工程有限元課程教學(xué)改革中的應(yīng)用[J].高等建筑教育，2017，26(2):144-147．

[5]杜麗堅(jiān)，任勇任.基于PBL的碩士研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革嘗試[J].南京醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)，2012，12(3):222-226.

[6]袁海燕，葉樹江，宋成.基于問題的學(xué)習(xí)(PBL)大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)模式改革探討[J].學(xué)理論，2016(2):207-208.

Practice of PBL in Undergraduate Experimental Course Teaching

LI Na，LIU Wei-hua，BI Ping
(School of Telecommunications and Information Engineering,Xi'an University of Posts and Telecommunications,Xi'an 710121)

In order to improve the teaching effect of undergraduate experiment course,introduces PBL teaching method into the teaching process.Takes the scientific research training as an example,introduces problem design,student profiles,learning practice and testing standard in details,analyzes and summarizes the teaching experience and insufficiency.

PBL；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；科研訓(xùn)練

西安郵電大學(xué)教學(xué)改革項(xiàng)目（No.JGB201502）

1007-1423（2017）28-0041-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.28.011

李娜（1981-），女，四川瀘州人，碩士研究生，講師，研究方向?yàn)檫\(yùn)動目標(biāo)跟蹤

劉衛(wèi)華（1977-），女，山東菏澤人，博士研究生，副教授，研究方向?yàn)楦邉討B(tài)范圍圖像處理

畢萍（1981-），女，天津人，碩士研究生，講師，研究方向?yàn)槌直鎴D像處理

2017-07-25

2017-09-30

Problem-Based Learning;Experimental Teaching;Scientific Research Training