移動學(xué)習(xí)環(huán)境下PBL模式在軟件工程實(shí)訓(xùn)課程中的應(yīng)用探索*

潘 怡，吳慶華，劉華富，何可可

（長沙大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系，湖南長沙 410022）

移動學(xué)習(xí)環(huán)境下PBL模式在軟件工程實(shí)訓(xùn)課程中的應(yīng)用探索*

潘 怡，吳慶華，劉華富，何可可

（長沙大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系，湖南長沙 410022）

實(shí)訓(xùn)是培養(yǎng)軟件工程專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，基于問題的學(xué)習(xí)PBL注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)合作及解決復(fù)雜問題的能力，契合了項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)課程的教學(xué)目標(biāo).利用移動學(xué)習(xí)環(huán)境，將PBL方法引入軟件工程實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)，建立移動學(xué)習(xí)環(huán)境下的PBL實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺，能為實(shí)訓(xùn)教學(xué)提供技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)教學(xué)的情境性和靈活性，有利于教學(xué)雙方的互動交流，實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長.

基于問題的學(xué)習(xí)；移動學(xué)習(xí)；實(shí)訓(xùn)教學(xué)

實(shí)訓(xùn)課程是軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)的主要環(huán)節(jié)，對強(qiáng)化學(xué)生工程素質(zhì)、提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力有著重要意義［1］.傳統(tǒng)的軟件工程實(shí)訓(xùn)課程在教學(xué)過程中仍大多沿襲了以教師引導(dǎo)為主的教學(xué)模式，實(shí)踐項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)及教學(xué)預(yù)期目標(biāo)基本固定，教學(xué)手段及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也較為單一，學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性未能得到充分調(diào)動.基于問題的學(xué)習(xí)［2］（Problem Based Learning，PBL）將學(xué)生從課堂教學(xué)機(jī)械的參與者轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒎治觥栴}評估的引領(lǐng)者，滿足了工程教育對學(xué)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(xué)習(xí)環(huán)境下PBL模式在軟件工程項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)課程中的應(yīng)用對培養(yǎng)工程素質(zhì)高、實(shí)踐能力強(qiáng)的高素質(zhì)軟件人才具有積極意義.

1 PBL教學(xué)模式

1.1 PBL模式

PBL是上世紀(jì)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(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)，結(jié)合了協(xié)同學(xué)習(xí)及情境學(xué)習(xí)等理論的教學(xué)創(chuàng)新［3］，它假設(shè)有用的專業(yè)理論知識應(yīng)來源于學(xué)習(xí)者自身的實(shí)踐，強(qiáng)調(diào)以解決復(fù)雜問題為導(dǎo)向，在教師指引下，將學(xué)生分成若干學(xué)習(xí)小組，通過學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與小組間協(xié)作學(xué)習(xí)在學(xué)習(xí)者解決問題的過程中獲得知識. PBL教學(xué)模式具有五個明顯特征：（1）學(xué)習(xí)者首先進(jìn)入預(yù)先設(shè)置好的問題情境中，這些問題往往是復(fù)雜和不完整的.（2）學(xué)習(xí)者必須以團(tuán)隊(duì)協(xié)作的形式，將問題分解至每個小組成員.（3）學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)小組通過內(nèi)部討論完成學(xué)習(xí)者之間的知識共享及融合，形成超越歷史經(jīng)驗(yàn)的新的知識架構(gòu).（5）整個學(xué)習(xí)過程中，教師并不參與問題的解決，更多地承擔(dān)協(xié)調(diào)者和點(diǎn)評者的角色.

1.2 PBL應(yīng)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(xué)能夠激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，契合了在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)獲取知識、評價(jià)知識、應(yīng)用理論知識解決復(fù)雜問題、通過學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)間溝通交流完成合作學(xué)習(xí)以及運(yùn)用所學(xué)知識提升創(chuàng)新能力具備終身學(xué)習(xí)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(xué)實(shí)施效果與學(xué)習(xí)者的自主學(xué)習(xí)能力、問題的規(guī)模及復(fù)雜度、教師的引導(dǎo)能力、團(tuán)隊(duì)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(xué)實(shí)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(xué)習(xí)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(xí)者能力差別導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果的不穩(wěn)定.高雪［6］認(rèn)為PBL的學(xué)習(xí)效率與常規(guī)學(xué)習(xí)模式相比并不具備優(yōu)勢，為了獲取正確答案，學(xué)生往往要花費(fèi)數(shù)倍時間來完成課程任務(wù)，使得部分學(xué)生產(chǎn)生懈怠和抵觸情緒.同時，學(xué)習(xí)者在問題求解過程中往往不會完全按照學(xué)習(xí)大綱循序漸進(jìn)，容易導(dǎo)致基礎(chǔ)知識掌握不牢固，對學(xué)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(xué)習(xí)的學(xué)科專家又是指導(dǎo)專家，學(xué)科能力和指導(dǎo)技能缺一不可，同時教學(xué)模式往往采用以小組為單位，相比大班授課的傳統(tǒng)教學(xué)，兼具專業(yè)背景及工程背景的師資往往滿足不了實(shí)際教學(xué)需求.而項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)課程的交流平臺單一，學(xué)習(xí)的交互性不足，問題反饋難以得到及時響應(yīng)，教學(xué)資源共享有限，這些問題都為PBL的具體實(shí)施帶來了阻礙.

2 基于移動環(huán)境的PBL實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺

2.1 M－PBL架構(gòu)

基于移動環(huán)境的PBL（Mobile PBL，M－PBL）實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺分成客戶端及服務(wù)器兩大部分，其總體框架如圖1所示.實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)問題布置、人員分組、成績評估，實(shí)訓(xùn)問題庫及關(guān)聯(lián)的知識庫維護(hù)由實(shí)訓(xùn)課程的主講教師完成.為了強(qiáng)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(dān)任實(shí)訓(xùn)教學(xué)顧問，在教學(xué)過程中以行業(yè)專家身份參與教學(xué)，負(fù)責(zé)為學(xué)習(xí)者提供技術(shù)指導(dǎo)及解決方案點(diǎn)評.系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)用戶信息管理以及相關(guān)權(quán)限處理.

圖1 M－PBL實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺總體框架

2.2 M－PBL移動客戶端

移動客戶端分成學(xué)習(xí)者和教師兩類，指導(dǎo)教師和實(shí)訓(xùn)顧問可通過移動客戶端與學(xué)習(xí)者隨時交流，為學(xué)習(xí)者提供難點(diǎn)解答，及時跟進(jìn)并協(xié)調(diào)學(xué)習(xí)進(jìn)度等.學(xué)習(xí)者的移動客戶端界面如圖2所示.當(dāng)學(xué)習(xí)者通過移動客戶端登錄進(jìn)入系統(tǒng)后，可選擇查詢個人任務(wù)，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(dǎo)教師等；學(xué)習(xí)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(shí)訓(xùn)平臺學(xué)習(xí)者客戶端示意

2.3 M－PBL實(shí)訓(xùn)平臺的問題庫

問題庫是M－PBL實(shí)訓(xùn)平臺的核心資源，實(shí)訓(xùn)平臺的問題設(shè)計(jì)遵循“差異培養(yǎng)、分層遞進(jìn)、融合貫通”的原則，分成基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)、專題實(shí)訓(xùn)、工程實(shí)訓(xùn)以及創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)問題四大類，分別對應(yīng)實(shí)踐教學(xué)體系中學(xué)科基礎(chǔ)課程、專業(yè)核心課程、綜合應(yīng)用課程以及學(xué)生科研創(chuàng)新培訓(xùn)課程四類.教師在問題設(shè)計(jì)時引入CDIO工程教育理念，將學(xué)生工程能力培養(yǎng)分成12項(xiàng)指標(biāo)，不同類別問題對學(xué)生能力培養(yǎng)的側(cè)重點(diǎn)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(biāo)、求解方案、方案點(diǎn)評，如圖3所示.

表1 實(shí)訓(xùn)平臺問題資源庫能力培養(yǎng)指標(biāo)體系

圖3 問題工作單元

2.4 M－PBL實(shí)訓(xùn)平臺的知識庫

知識庫的維護(hù)由實(shí)訓(xùn)教師按照“定義問題標(biāo)題－＞問題基本描述－＞解決方案描述－＞定義同義擴(kuò)展－＞問題附加信息描述”的流程完成，其中問題標(biāo)題定義要求教師以統(tǒng)一的方式定義該項(xiàng)知識的標(biāo)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(shí)施方案的反饋結(jié)果等；問題的同義擴(kuò)展將定義相關(guān)聯(lián)的知識群范圍，便于擴(kuò)展查詢；問題的附加信息包括解決方案的應(yīng)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(shí)訓(xùn)平臺的教學(xué)實(shí)施原則

使用M－PBL實(shí)訓(xùn)平臺進(jìn)行軟件工程專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)課程時，需要把握以下幾點(diǎn)實(shí)施原則：

（1）在進(jìn)行基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)和專業(yè)實(shí)訓(xùn)時，不宜采用“醫(yī)學(xué)院模式”這樣完全以學(xué)生為中心的純PBL模式，可采用“流動促進(jìn)者”模式，把學(xué)生分成4－5人一組，教師和實(shí)訓(xùn)顧問在每個小組輪流指導(dǎo)，小組成員在每一階段在教師指導(dǎo)下完成內(nèi)部討論和結(jié)果匯總后，然后由教師引導(dǎo)完成全班討論.基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)的問題相對簡單，但為了使每個學(xué)生都能順利完成被動學(xué)習(xí)到主動學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變，教師的工作量較大，在這一階段可結(jié)合“同學(xué)導(dǎo)師”模式，請高年級同學(xué)擔(dān)任小組兼職導(dǎo)師，協(xié)助教師指導(dǎo)學(xué)生實(shí)訓(xùn).

圖4 知識案例模板

（2）在進(jìn)入工程實(shí)訓(xùn)和創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)階段后，經(jīng)過了前期基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)和專業(yè)實(shí)訓(xùn)的訓(xùn)練，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力已經(jīng)得到一定強(qiáng)化，基本了解和掌握了PBL模式的過程和學(xué)習(xí)方法，也建立了一定的問題思考模式，這兩類實(shí)訓(xùn)在條件合適的情況下應(yīng)采用以學(xué)生為中心的“醫(yī)學(xué)院模式”完成教學(xué)過程，教師不再充當(dāng)學(xué)習(xí)的“保護(hù)傘”，大部分任務(wù)都由學(xué)生自己組織、自己完成，教師和實(shí)訓(xùn)顧問僅對問題邊界進(jìn)行規(guī)范，對解決方案的質(zhì)量進(jìn)行把關(guān).

3 M－PBL實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺的優(yōu)勢

建設(shè)基于移動學(xué)習(xí)環(huán)境的PBL實(shí)訓(xùn)平臺具有以下優(yōu)勢：

（1）可根據(jù)問題求解需要，為學(xué)習(xí)者構(gòu)建更真實(shí)的問題情境提供支持.PBL教學(xué)理念強(qiáng)調(diào)教師要為學(xué)習(xí)者設(shè)置類似真實(shí)工作情境中發(fā)生的各種問題，學(xué)習(xí)者在通過對這些問題的探究學(xué)習(xí)中完成知識的轉(zhuǎn)換建構(gòu)，移動通信設(shè)備借助無線網(wǎng)絡(luò)和Internet打破了教室與現(xiàn)實(shí)世界中距離產(chǎn)生的隔閡，學(xué)習(xí)者能夠更加真實(shí)地感受到當(dāng)前學(xué)習(xí)情境的特殊性.

（2）可利用移動通信技術(shù)的便捷，為小組團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)提供更靈活的交流渠道，提高基于交互的自主學(xué)習(xí)效果.學(xué)習(xí)者與同伴間的正式或非正式學(xué)習(xí)交互，是PBL學(xué)習(xí)者知識獲取的一種重要途徑，通過M－PBL實(shí)訓(xùn)平臺及移動客戶端，學(xué)習(xí)者可隨時向小組其他成員及指導(dǎo)教師反饋問題解決進(jìn)展，并在遇到困難時通過平臺進(jìn)行求助，教師也能夠在平臺上隨時對小組成員的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行跟蹤及協(xié)調(diào).通過平臺，原本僅局限于學(xué)習(xí)小組內(nèi)部的討論被擴(kuò)大至整個學(xué)習(xí)群體，問題思考的廣度和方案討論的深度也將相應(yīng)得到擴(kuò)展，即使對于那些不主動參與討論的學(xué)習(xí)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(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的分享，激發(fā)學(xué)生的領(lǐng)袖意識，更好地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)積極性.學(xué)習(xí)者在求解問題的每一環(huán)節(jié)積累了不同的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)可通過客戶端實(shí)時上傳至教學(xué)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(xué)習(xí)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(xué)習(xí)者也將體驗(yàn)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(xué)習(xí)，增強(qiáng)有效解決問題的能力.

4 總結(jié)

學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)能弱、學(xué)習(xí)資源有限、專業(yè)師資匱乏是長期以來影響PBL教學(xué)模式實(shí)施的主要因素，無線通信及移動終端設(shè)備技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，促成了移動學(xué)習(xí)這一新生學(xué)習(xí)范式，PBL與移動學(xué)習(xí)有很多相通之處，二者都以建構(gòu)主義為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)真實(shí)情境下學(xué)習(xí)者通過學(xué)習(xí)活動在與學(xué)習(xí)環(huán)境的互動中感知問題；強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)溝通渠道的泛在性以及經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)的重要性，建設(shè)移動環(huán)境下的PBL軟件工程實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺，能夠充分利用移動情境教學(xué)的便利條件，在PBL教學(xué)理論思想指導(dǎo)下，推動學(xué)生實(shí)踐及自主學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)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(shí)踐教學(xué)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(xué)習(xí)與我國的教育現(xiàn)實(shí)［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(xué)習(xí)（PBL）在醫(yī)學(xué)教育中的利與弊［J］.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)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(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系副教授，博士.研究方向：數(shù)據(jù)流挖掘、網(wǎng)絡(luò)個性化學(xué)習(xí).