案例教學PBL模式在環(huán)境研究生教學中的應用*
——

成小英，耿夢蝶，魏 超，楊桂軍

(江南大學環(huán)境與土木工程學院，江蘇 無錫 214122)

案例教學法(case method)是以真實案例為中心的教學模式，強調(diào)以真實案例為先導來培養(yǎng)學生獨立分析和解決問題的能力，有助于環(huán)境工程碩士研究生將理論知識與工程實踐相結(jié)合，進而提高研究生在環(huán)境工程實踐中的實際問題解決能力。PBL教學法(problem-based learning)是以問題為核心的教學方式，在教學中引入問題，通過教師引導和學生的探究、答疑，使學生達到既定的學習目標。PBL教學法使學生一直處于主動學習的過程中，學生是通過查閱資料、討論、總結(jié)以及教師引導而獲得知識，有利于環(huán)境工程碩士生理論知識的掌握。PBL教學法和案例教學法二者是相輔相成的，問題中引入案例能使問題凸顯生動性和實用性，案例以問題為引導能使案例分析更具有邏輯性。環(huán)境工程研究生綜合討論課是深化學生理論知識體系和提升研究生實踐能力的重要課程內(nèi)容，但是綜合討論課討論內(nèi)容較深較復雜，涉及面廣，知識點眾多，研究生難以通過自身知識的有效整合和自主搜索資源等途徑來尋求并得到解決問題的答案，嚴重影響了研究生開展綜合討論課的積極性和主動性，更難以完成綜合討論課教師預設的任務目標。為此，采用案例教學法結(jié)合PBL教學模式，可以有效的幫助環(huán)境工程研究生運用已學理論知識來發(fā)現(xiàn)、分析和解決實際的工程問題，將所學知識與實際工作中的應用情境相結(jié)合，促進學生知識內(nèi)化和遷移應用，使學生既掌握了知識，也掌握了運用知識的方法，更加深了對工程實踐的了解[1-20]。

1 對案例教學法與問題教學法的認識評價

環(huán)境工程是一個對理論與實踐都有著嚴格要求的專業(yè)，是否掌握實踐技能是本專業(yè)研究生能否在激烈的市場競爭中博得一席之地的重要籌碼。然而，在傳統(tǒng)教學當中，研究生對于知識點的掌握停留在書本上，因為研究生普遍缺乏社會實踐經(jīng)驗，難以掌握工程中的實際問題，造成理論與實踐脫節(jié)的現(xiàn)象，教學實際效果較差。環(huán)境工程案例教學以真實的案例為核心，正好彌補了這一不足，成為聯(lián)系理論與實踐的重要橋梁。教師通過對具體實際工程案例的講解和分析，將理論知識應用于真情實景中，將抽象知識具體化，以提升研究生對概念、原理等抽象概念的理解、組織和加工處理能力，將自身掌握的理論知識、概念原理等內(nèi)容在實踐中進行拓展，使理論知識轉(zhuǎn)化為實踐操作能力，不但培養(yǎng)了學生獨立思考和解決問題的能力，更是減少了傳統(tǒng)教學理論脫離實踐的弊端，大大提高了研究生的學習效果。

在環(huán)境工程教學中使用問題式教學法，可以培養(yǎng)和發(fā)掘研究生的自主學習能力，培養(yǎng)研究生為解決問題主動查閱相關資料的能力，歸納整理所學知識與技能的能力，運用所學理論知識和技能的能力，將零散孤立的知識點化為整體的知識鏈的能力，將不同方面的理論與知識點運用在某一個具體環(huán)境工程污染問題解決的能力。

環(huán)境工程具有特殊性，教師不能把工程對象帶到課堂上，因此，設計者(教師)把環(huán)境工程污染問題診斷過程和污染控制過程詳細記錄下來，進行歸納整理，總結(jié)相應的案例摘要，概括問題診斷和污染控制思路，形成具有代表性的環(huán)境工程案例。然后根據(jù)環(huán)境工程案例安排教學內(nèi)容，學生根據(jù)工程案例摘要充分展開討論，如同面對環(huán)境工程污染現(xiàn)場一樣，從工程案例中學習案例特點，逐步形成問題診斷和問題解決思路。

案例教學和問題式教學法的不足主要表現(xiàn)為：教學實踐發(fā)現(xiàn)，環(huán)境工程案例教學或問題式教學法需要花費較多的課堂教學時數(shù)，研究生環(huán)境工程類課程的教學時數(shù)是固定的，如果全部課程采用案例教學或問題式教學法，會影響整個課程體系的完整性和理論知識系統(tǒng)搭建的完整性，學生理論基礎知識較為薄弱和不完整。因此，可以針對環(huán)境研究生課程后期的綜合討論課深入使用案例教學結(jié)合PBL的方式，研究生既有了前期扎實的理論基礎，師生之間、同學之間又已相互熟悉，可以較好的完成相關的學習流程，既能深入實踐，又能較好的掌握相關知識[21-27]。

2 在環(huán)境工程研究生綜合討論課中案例教學法的應用

以環(huán)境工程研究生課程《水環(huán)境生態(tài)修復工程》為例，探討在環(huán)境工程研究生綜合討論課中深入開展案例教學法結(jié)合PBL的應用模式。

2.1 提出案例

在開展研究生綜合討論課之前，教師根據(jù)《水環(huán)境生態(tài)修復工程》課程的教學目的、授課內(nèi)容和研究生學習特點，按照既能反映環(huán)境工程課程的理論知識、又能聯(lián)系環(huán)境工程實踐的標準，精心收集和選擇既能說明和解釋教學理論知識點、教學難點和教學重點內(nèi)容，又能啟發(fā)學生環(huán)境工程實踐思維的已建成的環(huán)境工程綜合案例。同時，這個環(huán)境工程案例應背景資料詳實、問題診斷明確。總之，該環(huán)境工程綜合案例應包括若干污染問題，包括若干子環(huán)境治理方案，覆蓋了整個課程較多的知識點，各子環(huán)境治理方案相互聯(lián)系，較為系統(tǒng)。實際上，環(huán)境工程案例除了借鑒國內(nèi)外經(jīng)典環(huán)境工程案例外，還要從對口企業(yè)中挖掘與專業(yè)相關的項目實例。通過與環(huán)境專業(yè)相關企業(yè)聯(lián)系，努力與企業(yè)內(nèi)的工程師合作，拉近校企間的距離，在征得企業(yè)許可的條件下，使用相關數(shù)據(jù)，借助工程師的經(jīng)驗，采用學術(shù)書面的語言，形成工程案例，指導研究生的教學。

2.2 展示案例，依次提問，完成解決方案

運用多媒體教學、翻轉(zhuǎn)課堂等現(xiàn)代教學方式，將與環(huán)境工程綜合案例有關的水體小流域自然條件、社會經(jīng)濟條件、污染源現(xiàn)狀調(diào)查、水體污染現(xiàn)狀以圖片、動畫、視頻、數(shù)據(jù)表格、文本資料等形式充分展示給學生，讓研究生身臨其境，激發(fā)研究生思考和探索的動力。提出工程案例后，結(jié)合案例逐步深入，依次提出相關問題。這些問題要注意結(jié)合環(huán)境工程案例的診斷和解決要點，具有開放性及深入性，要對知識點的理解具有啟發(fā)性，要對工程案例實際應用具有指導意義。

污染問題診斷。在展示案例過程中，教師要積極引導研究生發(fā)現(xiàn)環(huán)境污染的原因，激勵學生評判性思維，最后分小組進行公開討論。具體來說，研究生根據(jù)水體污染現(xiàn)狀問題及其相關背景資料，通過分組討論和公開展示自己的觀點，在教師的適當引導下，對水體污染問題進行診斷，確定水體污染的主要原因。例如，在水體出現(xiàn)藻類大量爆發(fā)、水質(zhì)急劇惡化的狀況時，教師提出一個問題：水體出現(xiàn)大量藻類、水質(zhì)急劇惡化是什么現(xiàn)象？導致出現(xiàn)大量藻類、水質(zhì)急劇惡化這些現(xiàn)象的根本原因是什么？在通過研究生分組討論-學生公開展示自己的觀點-教師和其他學生反詰-學生回答-教師點評的流程，確定導致水體出現(xiàn)污染問題的根本原因。之后，按照工程實際工作流程引導學生進行工程背景采集，對環(huán)境現(xiàn)狀進行書寫；提出重點檢測內(nèi)容，學生根據(jù)教師提供的檢測結(jié)果完成問題診斷文本，明確污染產(chǎn)生的根本原因。

技術(shù)方案設計。通過問題診斷后，明確了污染問題出現(xiàn)的根本原因。在此基礎上，教師抽絲剝繭、層層剝離提出如下問題，針對這些原因，為了控制污染，環(huán)境工程應該采取哪些技術(shù)方案？這些技術(shù)方案的原理是什么？在污染控制過程中可能出現(xiàn)哪些不良反應？通過環(huán)環(huán)相扣、依次遞進的提問和引導，學生根據(jù)所學環(huán)境工程基礎理論知識對已做出問題診斷的工程案例提出“問題-控制方案”。以小組為單元，讓學生運用已學過的基礎知識、查閱資料、對比其他工程方案、小組討論等確定對癥下藥的工程技術(shù)方案。在此過程中，一般5～10名學生為一組進行討論效果最佳。每一個小組要推選出一位組長，負責組織工作，教師應給學生留足自由討論的時間，做好小組討論的指導工作。每組研究生團隊開展若干次頭腦風暴，在此過程中，可以通過收集和整理相關信息提出自己的工程技術(shù)方案，并重復進行集體討論，最終達成環(huán)境工程綜合技術(shù)方案的共識。例如，上述案例可以采用清淤挖泥、建立河岸污染隔離帶、開展水質(zhì)強化凈化工程等共同實現(xiàn)。達成共識后，小組成員集體對所要研究的主題進行討論，設計小組工作的進程、規(guī)則，為每個人分配相應的角色，明確每個成員的任務職責，決定誰將做什么工作，以及他們將如何合作，如何將成員個人的成果和小組的成果統(tǒng)一起來。例如，幾位同學負責清淤挖泥技術(shù)方案及其相關知識點，幾位同學負責河岸污染隔離帶技術(shù)方案及其相關知識點，還有幾位同學負責水質(zhì)強化凈化技術(shù)方案及其相關知識點，另有幾位同學負責記錄多次討論的發(fā)言。在此過程中，通過多種途徑，收集與主題相關的信息，進而通過整理、分析信息，小組成員多次相互交流，最終形成小組解決方案，確定各子技術(shù)方案的具體內(nèi)容。

在整個過程中，教師既不是旁觀者，也不是知識的運輸大隊長，而應積極參與每個小組的頭腦風暴與討論，通過監(jiān)控、質(zhì)疑、鼓勵和示范等教學活動，成為學生參與活動、交流思想和解決問題的每個環(huán)節(jié)的指導者和引導者。針對學生每個階段存在的問題，提出問題，適當點撥，幫助學生進行反思和回答，進而過度到下一環(huán)節(jié)。使整個提問-回答-反詰-回答-提出新問題-回答-反詰-回答的過程可以持續(xù)反復進行下去，直至整個工程問題得到解決。在提出整體設計方案和針對每個子方案的具體內(nèi)容時，可以通過小組討論-個人學習-小組討論-個人學習的過程反復進行直至問題得到解決。

2.3 展示成果

完成環(huán)境工程綜合技術(shù)方案之后，通過小組每個組員的PPT匯報-全班同學和教師質(zhì)疑-小組成員回答并修改PPT-最終完成PPT匯報。每個小組的綜合技術(shù)方案可作為該環(huán)境工程的推薦方案使用。然后，教師出示實際采用的工程技術(shù)方案，對照推薦工程方案和實際使用工程方案，比較兩者異同，分析原因，此舉可以幫助學生通過對比、思考，鞏固教學內(nèi)容，提升歸納總結(jié)能力。實際上，工程方案沒有固定標準，更沒有對錯，只有工程方案是否合理的區(qū)別。

2.4 教學評價

課后鞏固和教學評價是案例教學實施的最后一個環(huán)節(jié)，對提升教學成果意義重大。案例教學結(jié)束后，教師可以要求學生根據(jù)課堂上掌握的內(nèi)容以及小組討論、自我分析等結(jié)果，書寫總結(jié)報告并上交，這種方式可以促進學生通過對比、思考，厘清思路，鞏固教學內(nèi)容，提升歸納總結(jié)能力。課程完成后，教師針對研究生平時學習態(tài)度、最終PPT匯報、課后總結(jié)報告和任務完成情況，通過多元化的綜合評價方式，全面考察學生的成績。并進行問卷調(diào)查，根據(jù)考試結(jié)果和問卷調(diào)查結(jié)果，進一步改善案例和PBL教學過程，進而構(gòu)建和完善環(huán)境工程研究生課程教學的案例教學法和PBL結(jié)合的教學模式。

圖1 技術(shù)路線圖

3 結(jié) 語

開展研究生綜合討論課，必須突破現(xiàn)有的教學方法的束縛，采取符合研究生現(xiàn)有學習能力的教學方法。根據(jù)環(huán)境工程碩士生受眾的能力與特點，采用案例教學法和PBL結(jié)合的教學模式，學生具有一定的知識儲備，可以進行必要的文獻資料檢索與分析，能夠運用自己的常識和掌握的知識針對教師提出的案例問題通過小組討論提出解決方案，進而通過師-生共同學習，延展討論，引導學生拓展思路，了解解決方案背后蘊含的科學原理與知識點，并提出可能的改善方案，更好的激發(fā)研究生的獨立思考能力和創(chuàng)新意識，培養(yǎng)研究生的探究意識和批判意識。