工科專業(yè)PBL混合模式教學改革探討

摘 要：工科專業(yè)的課程在教學過程中普遍存在理論與實際聯(lián)系不緊密的問題，然而企業(yè)對工科專業(yè)學生又有很高的實踐要求。在項目式、翻轉(zhuǎn)課堂等混合式教學模式下結合PBL教學法，能夠彌補各種教學方法的不足，促進理論與實際的銜接，提高教學質(zhì)量，推動工科專業(yè)的教學改革。

關鍵詞：工科專業(yè);PBL教學法;問題設計;混合式教學

PBL（Problem Based Learning）是以問題為導向以學生為中心的教學方式。這種教學方式源于1969年美國神經(jīng)病學教授Barrows在醫(yī)學教育中的應用，我國90年代，也開始在重點院校的醫(yī)學院使用此教學方法，并逐漸擴展至非醫(yī)學課程中。2012年我院開設單片機和嵌入式方向教改班，采用“教學做一體”式教學模式，通過探究、討論、翻轉(zhuǎn)課堂等多種教學方法提高學生實踐能力，取得了一定的教學效果，但也存在一些問題，因此在混合式教學中引入PBL教學法進一步提高教學質(zhì)量。

一、混合式教學現(xiàn)狀

（一）國內(nèi)外研究情況

1969年美國加拿大麥克馬斯大學神經(jīng)病學教授Barrows，在醫(yī)學課程教學中引入PBL教學法，圍繞醫(yī)學專題或具體病例的診治等問題進行小組討論，以這種方式展示學生為主體，教師輔導的學習過程。90年代，歐洲開始引入PBL教學法，1997年香港大學醫(yī)學院實施PBL教學法。

90年代，我國重點院校開始在基礎醫(yī)學課、臨床課和實驗課中引入PBL教學法，如上海第二醫(yī)科大學、西安醫(yī)科大學、第四軍醫(yī)大學、湖南醫(yī)科大學等，取得了良好的效果。之后引用PBL教學法的學校逐漸增加，并且除醫(yī)學課程外的其他課程也在嘗試應用該教學法。由于專業(yè)之間的差異，很難將醫(yī)學專業(yè)的PBL教學方法直接照搬到工科教學。杜翔云等把PBL課程改革分為三個層面：單門課程層面、課程層面、院校層面，認為在不同層面、不同環(huán)境推行PBL時，課程改革需要采取不同的策略。目前我國工科專業(yè)的教學方式多以課堂講授、實驗環(huán)節(jié)、實習實踐環(huán)節(jié)組成。這種被動學習模式學生在課堂上表現(xiàn)的積極性不高，而且專業(yè)課內(nèi)容按照傳統(tǒng)講解方式會偏理論，脫離實際。項目式教學使課程內(nèi)容與實踐對接，能夠?qū)W生拉近與企業(yè)、與工作、與技術的距離，再加入一些新的方法，提高課堂內(nèi)容學習的挑戰(zhàn)性，增加學生的興趣，是非常有益而且必要的。

（二）我院教學改革基礎

我院教改班2012年將項目式教學法引入進來，實現(xiàn)傳統(tǒng)的專業(yè)課教授方式與傳統(tǒng)的課程設計實踐環(huán)節(jié)有效的結合在一起，教師在授課過程中，根據(jù)階段性課程內(nèi)容的難易程度和實用性，選擇適當?shù)恼n題項目讓學生分組進行討論、設計以及實施，并通過翻轉(zhuǎn)課堂的形式展示設計成果，很大地提高了學生的學習興趣。但是，項目式教學模式要求以較完整的項目作為學習向?qū)?，對學生綜合知識、全面能力要求較高，因此不利于把握一門課程的進度，而PBL法可以根據(jù)知識點的特性有針對性地設置問題，循序漸進引導學生，從而培養(yǎng)學生學習思維、思考和解決問題的能力，更適合應用型技術人才培養(yǎng)。

二、PBL教學改革思路

（一）教學目標

在教學過程中，充分發(fā)揮工科專業(yè)理論聯(lián)系實際的學科特點，發(fā)掘?qū)W生潛能，發(fā)展學生學習思維。在傳統(tǒng)的教學法與項目式教學法中引用PBL教學法，最核心的問題是要設置與專業(yè)領域相關的一系列問題來貫穿整個學習內(nèi)容，在授課的過程中，通過解決一個個問題使學生掌握相關知識，并提升學生解決問題的能力。

工科專業(yè)本就與社會實踐具有緊密關系，通過PBL教學法不僅使學生更好的理解知識內(nèi)容，更能培養(yǎng)學生解決問題的能力，在解決問題的過程中形成主動思考的習慣、善于發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的思維，提高學生全面素質(zhì)。主要體現(xiàn)在以下三個方面：（1）提高學生學習主動性。與傳統(tǒng)的教師講學生聽的教學方法不同，PBL教學法的主體由教師轉(zhuǎn)為學生，學生在教師的引導下，進行自主學習，通過交流、研討等方式解決教師提出的問題，問題的解決就意味著知識的收獲。這種學習方式能引起學生學習興趣，培養(yǎng)主動學習思維，從另一個視角發(fā)現(xiàn)知識新世界。（2）培養(yǎng)學生學習能力，使學生掌握學習方法。學生在大學階段，不僅要學習文化知識，更重要的是培養(yǎng)自己的學習方法，PBL教學法要求學生自主完成問題，因此學生需要通過課上、課下等不同渠道，尋找解決問題的方法。在這個過程中，教師引導學生善于總結、歸納，掌握適合自己的學習方法。（3）課程內(nèi)容與實踐對接，培養(yǎng)應用型人才。結合我院應用技術型人才培養(yǎng)目標，該教學方法，會提供適應行業(yè)需求的實際問題和項目供學生學習，以提升學生的實踐能力。PBL教學法為傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式提供了新的方法、新的思路。

（二）改革內(nèi)容與教學方式

主要對傳統(tǒng)的教學大綱進行修訂，設置相應數(shù)量的問題或小項目作為主軸架構起教學內(nèi)容。在授課過程中，先由教師講解必要的基礎知識;對于知識的應用或擴展部分，布置相應的問題或小項目由學生小組來完成;學生小組通過查閱資源、交流討論、給出解決方案及結果等環(huán)節(jié)完成任務;每個問題結束后小組內(nèi)部要進行自我評價，小組之間要進行相互評價，教師最后進行點評;考核方式也由傳統(tǒng)的必是改為展示及答辯，考核評價體系注重考察學生的學習過程情況和學習能力評價。將多門專業(yè)課程知識相融合，開設綜合實踐課程。課程中設計相對綜合的項目，給出該項目包含的若干個問題，學生以小組為單位進行研究，項目完成后詳細的闡述學習過程、知識點、技術參數(shù)等。學生講解后，教師進行點評，并由教師引導學生對重點進行拓展和提升。

（三）問題設計

工科專業(yè)中的許多專業(yè)課包含了大量數(shù)學公式，理論性較強，然而應用技術型院校的學生就業(yè)時多從事一線技術工作，根據(jù)多年的教育工作經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)學生學習的困惑在于無法理解理論性較強的書本知識與實際工作內(nèi)容之間的關系，引入項目式教學的目的就是起到銜接的作用，在這其中又引入PBL教學模式能夠通過恰當?shù)膯栴}充分地、高效地解決理論聯(lián)系實際的問題，因此PBL教學最關鍵的是如何創(chuàng)設出適宜的問題情境。

（1）問題設計的進階性。實現(xiàn)“低起點，高落點”，教師要“搭梯子”。在設計問題時，首先要設計難度適中的問題，能夠讓學生通過自己的努力找到解決方案;其次這些問題要有一定的關聯(lián)性、階梯化，在問題的引導下能讓學生達到更高的高度。例如講單片機輸出，先從點亮LED燈學習0/1的變化，再到數(shù)碼管學習顯示數(shù)字，然后升級到LCD顯示文字等。

（2）問題設計的情境性。實現(xiàn)理論聯(lián)系實際，問題要來源于現(xiàn)實。工科專業(yè)課學習不能把眼光只停留在書本上，要讓實踐走進課堂，可以創(chuàng)設富有實際意義的技術問題情境，問題越貼近實踐，越能燃起學生研究問題和解決問題的欲望。例如高頻課上講諧振，在智能車無線充電中被應用。

（3）問題設計的啟發(fā)性。激發(fā)學生潛能，問題要有啟發(fā)性。培養(yǎng)學生獲得知識和獲得解決問題的能力不是最終目的，培養(yǎng)學生能提出問題，有主動學習的思維和素養(yǎng)更重要。通過設置脫離“標準答案”的發(fā)散性問題，激發(fā)學生的好奇心和探究欲。例如探究單片機延時程序的多種方法，并體會延時在數(shù)碼管動態(tài)顯示、鍵盤掃描、iic時序等應用中的必要性。

（四）過程安排

前期準備：教師選取合適的知識點，通過實例創(chuàng)建問題情境。學生由5～7人組成一組，開展自主學習。

過程管理：學生通過圖書館資源、網(wǎng)絡資源等途徑加深對知識點的理解，通過小組探究、討論等方式逐漸分析解決問題，使學生在掌握專業(yè)課基本理論的同時，運用于解決工程實際問題，從而達到興趣與學習有機結合，提高學生自學能力和解決實際問題的能力。在此過程中，教師關注每組情況，起到引導作用，并對突發(fā)產(chǎn)生的新問題具有有效把握的能力。

成果展示：每組學生將學習結果匯總整理形成學習報告，并將主要內(nèi)容通過PPT翻轉(zhuǎn)課堂形式向老師同學們匯報，闡述自己的觀點。老師對學生的表現(xiàn)作出評價，并反思教學過程和教學效果，進行教學總結。

評價方式：過程評價與翻轉(zhuǎn)課堂評價相結合，加大學習過程評價比例。組內(nèi)自評與組間互評、教師評價多種評價手段相結合，激勵學生互相學習、樹立要求進步的學習理念。

三、PBL教學法與傳統(tǒng)教學、CDIO工程教育模式的比較

PBL教學法不同于以往傳統(tǒng)的被動式教學法，PBL采用以學生為主體的主動式教學模式，以多個問題作為引導，學生通過課本、圖書資源、網(wǎng)絡資源等途徑解決問題，從而掌握知識，并且將學習過程和成果與大家分享，利于學生培養(yǎng)學習思維、思考和解決問題的能力，以及表達能力、團結協(xié)作等綜合素質(zhì)。PBL教學法也不同于CDIO工程教育模式，雖然都是學生以主動方式學習，但是CDIO法主要適合工程類專業(yè)，而PBL法可以應用在很多領域;CDIO法要求以較完整的項目作為學習向?qū)?，對綜合知識要求較高，有時候不利于把握一門課程的進度，而PBL法可以根據(jù)知識點的特性有針對性地設置貼切的問題;CDIO法的標準比較高，對學生的全面能力要求也較高，PBL法較側重基礎，更適合獨立學院一類應用型技術人才培養(yǎng)。

四、改革效果

我院以教改班為研究對象，每屆學生30人，每屆大二開學初組班?！秵纹瑱C原理及應用》《嵌入式原理及應用》《VC++程序設計》《智能儀器儀表設計》等專業(yè)課程均采用PBL問題式結合項目教學法，每個知識點通過引導小例子，學生動手實施操作，向老師反饋問題，老師在學生實踐過程中給予指導。考試方式也進行了較大改變，由閉卷考試改為小組完成任務，提交作品并進行匯報。通過這樣的教學方式，學生感到與傳統(tǒng)班級學習特點很不一樣，都會從被動學習習慣逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W習，樹立了正確的學習觀，培養(yǎng)了良好的學習習慣。從學習效果和掌握的知識量方面來說，學習過程扎實，理論聯(lián)系實際，能充分掌握所教授的知識，并能活學活用，每門課程學生都能做出一些高水平的作品。如果是大班授課，PBL混合式教學法實施起來會有一定的難度，教學效果也會大打折扣，在這方面的不足之處是今后改進的重點。

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課題項目：河北省高等教育教學改革研究與實踐項目“基于pbl的混合式教學在應用型院校工科專業(yè)教學改革中的實踐與研究”研究成果（編號：2019GJJG611）

作者簡介：張偉（1984— ），女，漢族，河北唐山人，碩士，講師，從事控制理論與控制工程研究。