PBL教學(xué)法在“水利工程施工”課程教學(xué)中的應(yīng)用

武心嘉，戚曉明，潘爭偉，楊 蘭，汪艷芳

（蚌埠學(xué)院 機(jī)械與車輛工程學(xué)院，安徽 蚌埠 233030）

2018年9月教育部印發(fā)了《關(guān)于加快建設(shè)發(fā)展新工科，實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃2.0的意見》，提出著力提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，推廣實施案例教學(xué)、項目式教學(xué)等研究性教學(xué)方法，注重綜合性項目訓(xùn)練。隨后教育部又印發(fā)通知，要求全面梳理各門課程的教學(xué)內(nèi)容，淘汰“水課”、打造“金課”［1］，合理提升學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度、增加課程難度、拓展課程深度，切實提高課程教學(xué)質(zhì)量，進(jìn)一步明確了實施本科教育創(chuàng)新計劃的指導(dǎo)思想和主要任務(wù)。

PBL教學(xué)法是一套設(shè)計學(xué)習(xí)情境的完整方法，是以問題為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，源于醫(yī)學(xué)專業(yè)［2］，目前已成為國際上較流行的一種教學(xué)方法，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才提供了可行的培養(yǎng)模式。有資料表明，國內(nèi)已有高校將PBL教學(xué)法應(yīng)用于有限元分析［3］、機(jī)電一體化［4］、工程創(chuàng)新設(shè)計方法學(xué)［5］、環(huán)境生物學(xué)實驗［6］等工科本科生的課程教學(xué)中，同時也有將PBL教學(xué)法運(yùn)用到工程類研究生課程中的案例［7］。這些實踐已取得良好的教學(xué)效果，PBL教學(xué)法能培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)造能力及團(tuán)隊合作等綜合能力，有助于學(xué)生把學(xué)習(xí)過程中獲得的專業(yè)技能運(yùn)用于未來的工作實踐中。雖然PBL教學(xué)法在工科教學(xué)中的使用越來越多，但是目前在水利類專業(yè)中的應(yīng)用還處于初級階段。根據(jù)應(yīng)用型本科院校水利工程施工課程設(shè)置的特點(diǎn)，結(jié)合教學(xué)實踐，探索PBL教學(xué)法在水利工程施工課程中的實施過程和效果，為其他院校提供理論支持和實踐經(jīng)驗。

一、“水利工程施工”課程特點(diǎn)及教學(xué)現(xiàn)狀

“水利工程施工”是水利水電工程專業(yè)的主干課程，在專業(yè)培養(yǎng)方案中占有重要地位，具有實踐性、綜合性強(qiáng)的特征，是一門理論與實踐緊密結(jié)合的課程。其主要目的是培養(yǎng)學(xué)生掌握各種水工建筑物的施工方法、施工技術(shù)和施工組織等基本專業(yè)技能，以及解決水利工程施工技術(shù)問題能力和創(chuàng)新能力［8］。該課程涉及知識面較廣，教學(xué)知識點(diǎn)較多，包括水工建筑物、水電站等很多專業(yè)課程，并涉及到大量有關(guān)水利工程施工規(guī)程規(guī)范、法令法規(guī)的運(yùn)用。因此教學(xué)要求學(xué)生不僅需要掌握綜合專業(yè)知識，還要掌握多種行業(yè)規(guī)范，其學(xué)習(xí)量較大。

“水利工程施工”課程傳統(tǒng)教學(xué)以“老師講、學(xué)生聽”的方式，學(xué)生并未主動參與到教學(xué)全過程中［9］。在“填鴨式”教學(xué)模式中，學(xué)生主要是被動吸收知識，雖然能較快地掌握課程整體知識結(jié)構(gòu)并從教師那里直接獲得具體知識點(diǎn)，但難以體會到學(xué)習(xí)能解決的實際問題，導(dǎo)致基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)和實際應(yīng)用脫節(jié)，無法調(diào)動學(xué)生的積極性。

根據(jù)培養(yǎng)方案要求，生產(chǎn)實習(xí)應(yīng)安排在“水利工程施工”課程結(jié)束之后進(jìn)行，即學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程前并沒有深入到水利工程第一線的機(jī)會。雖在二年級會給學(xué)生安排認(rèn)知實習(xí)，但由于學(xué)時有限，學(xué)生對實際工程認(rèn)知并不深刻，導(dǎo)致學(xué)生在聽課過程中容易產(chǎn)生空洞感，難以理解教師所講授的內(nèi)容。即使有課程設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)，與實際工程仍有較大差距，并不能增加學(xué)生的感性認(rèn)識，難以真正培養(yǎng)工程思維。

二、PBL教學(xué)法利弊分析

PBL教學(xué)法的特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，學(xué)生在課堂上由被動的接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃影l(fā)現(xiàn)問題、解決問題。相對于傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)模式，PBL教學(xué)法有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加了學(xué)生主動探索和思考問題的機(jī)會，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新性思維。PBL教學(xué)全過程都以學(xué)生為主體，教師主要起到引導(dǎo)和輔助作用。學(xué)生在課堂討論中可以充分發(fā)揮主觀能動性，彼此交流自己的觀點(diǎn)和想法，在獲得信息的同時拓展思路［10］。

PBL教學(xué)法優(yōu)點(diǎn)是：（1）由問題驅(qū)動，學(xué)習(xí)主動性提高。每小組學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)教師提供的項目不斷去探索和發(fā)現(xiàn)，帶著問題去看教材、翻規(guī)范、查資料、搜文獻(xiàn)，再共同討論處理所獲得的知識，在這樣不斷發(fā)現(xiàn)和解決問題的過程中，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性，并加深對知識的印象，大大提高學(xué)習(xí)效果。（2）鍛煉解決實際工程問題的能力。指導(dǎo)教師根據(jù)實際工程案例設(shè)計項目，把學(xué)習(xí)置于復(fù)雜有意義的問題情景中，從而輔助學(xué)生在探索過程中學(xué)習(xí)分析和解決問題的能力，掌握實際工程的相關(guān)概念和技能。（3）激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。教師不再是唯一的知識庫，而是在以學(xué)生為中心設(shè)計教學(xué)過程中，扮演的啟發(fā)者和協(xié)助者，引導(dǎo)學(xué)生接觸學(xué)科前沿的知識和問題，培養(yǎng)學(xué)生的探索和創(chuàng)新精神。（4）培養(yǎng)良好的團(tuán)隊意識。小組成員互相交流，協(xié)同合作，整理匯報結(jié)果，可以鍛煉綜合能力，提高團(tuán)隊意識。

PBL教學(xué)法的學(xué)習(xí)難度相對較高。學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體需要有一定的理論基礎(chǔ)，并需投入較多的精力和時間去思考。因此，PBL教學(xué)適宜在理論課講完基礎(chǔ)內(nèi)容之后再進(jìn)行，可安排在教學(xué)周的最后兩周，每周完成2次小組討論。

三、PBL教學(xué)應(yīng)用案例

（一）工程項目案例

關(guān)于施工導(dǎo)流模塊內(nèi)容，以某山區(qū)河流的水利樞紐施工過程為案例，設(shè)計工程的背景資料，如表1。

表1 工程特性表

（二）教學(xué)準(zhǔn)備階段

為了讓學(xué)生對PBL教學(xué)有較好的了解和適應(yīng)，教師在項目前階段先向?qū)W生詳細(xì)介紹水利工程施工PBL教學(xué)法的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和評價標(biāo)準(zhǔn)，讓他們對新模式下師生角色的轉(zhuǎn)變有所準(zhǔn)備。然后教師將打印好的工程項目背景資料發(fā)給學(xué)生，并隨機(jī)把學(xué)生分成若干小組（每組10人左右），各有一位教師輔導(dǎo)，分組進(jìn)行討論研究。

（三）教學(xué)實施階段

根據(jù)PBL教學(xué)法應(yīng)用的基本步驟，結(jié)合“水利工程施工”課程特點(diǎn)，提出水利工程施工PBL教學(xué)法的實施步驟，如圖1所示。

圖1 水利工程施工PBL實施模型

第一次討論課，學(xué)生會提出很多問題和猜想，指導(dǎo)教師需要適時加以引導(dǎo)，啟發(fā)學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)興趣去尋找并識別相關(guān)問題，在拓寬學(xué)生思路的同時，又要留下足夠的空間，激發(fā)學(xué)生的探究欲望。初步討論問題后，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)有很多需要填補(bǔ)的知識空白以及一些需要論證的想法，從而確定下一步自主學(xué)習(xí)的內(nèi)容。最后總結(jié)待解決的問題和解決思路，由記錄員整理該次討論課的成果，并布置課下任務(wù)。

第二次討論課中，學(xué)生分別對自己查閱的資料及其關(guān)注的知識點(diǎn)進(jìn)行闡述，以實現(xiàn)小組成員之間的信息互補(bǔ)與更正［11］；同時，將在查閱資料過程中產(chǎn)生的問題與其他同學(xué)討論，辯證的理解其他成員的觀點(diǎn)和方案，匯聚整合出新信息。在隨后的自主學(xué)習(xí)和小組討論中，學(xué)生再次經(jīng)歷交流—啟發(fā)—批判的過程，將新獲得的知識融會貫通成較合理的現(xiàn)象解釋或較可行的問題解決方案。隨著討論的深入，學(xué)生可能會發(fā)現(xiàn)以前沒關(guān)注的新問題，遂進(jìn)一步尋找答案和解決方法。在深入分析的過程中，學(xué)生對涉及到水利工程施工的其他幾門學(xué)科以及相關(guān)行業(yè)規(guī)范都有了進(jìn)一步了解，把理論知識轉(zhuǎn)化為解決實際工程問題的能力。

第三次討論課，學(xué)生合作確定該工程施工中存在的問題和解決的方案。在此過程中，指導(dǎo)教師鼓勵學(xué)生從多方面解答問題，并與所學(xué)的理論知識結(jié)合起來，分析學(xué)生給出結(jié)論的正確和不足之處，以便加深理論知識的理解與掌握，使問題的解決方案更趨于完善，最終建構(gòu)小組的理論和解決方案。相比于傳統(tǒng)教學(xué)法，這種以工程案例形式的PBL教學(xué)法讓學(xué)生更貼近實際工程情況，通過提出問題，有針對性的講授理論知識，有助于加深學(xué)生對于水利水電工程中各種工程技術(shù)、項目施工管理及相關(guān)法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)的了解，鍛煉了工程思維能力，與實際工況結(jié)合更緊密，有利于應(yīng)用到今后的工程實踐中。

（四）教學(xué)評價階段

每個小組派出代表，以PPT形式就各自在案例中發(fā)現(xiàn)的問題及解決的方案進(jìn)行不少于15分鐘的匯報，同時接受其他小組的提問。在PBL教學(xué)結(jié)束后，向?qū)W生了解這種教學(xué)方法的適應(yīng)情況，根據(jù)學(xué)生的反饋意見，適當(dāng)調(diào)整以后的教學(xué)方案。

四、結(jié)語

PBL教學(xué)法在“水利工程施工”課程中的應(yīng)用，能夠鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力以及團(tuán)隊合作能力，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)方法的不足，是打造“金課”的有效教學(xué)方法。通過不斷的提出和解決實際工程問題，學(xué)生們在指導(dǎo)教師協(xié)助下，不僅能更好的掌握本課程的基礎(chǔ)知識，還能有機(jī)整合其他專業(yè)課的知識結(jié)構(gòu)，真正做到學(xué)以致用。這種將PBL教學(xué)法加入到傳統(tǒng)教學(xué)中的新型教學(xué)模式，可以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，提高學(xué)生的綜合能力，有利于推動本科教學(xué)改革，對學(xué)科發(fā)展起到促進(jìn)作用。