應用PBL教學法培養(yǎng)創(chuàng)新能力

叢文博+王貴領+呂艷卓+殷金玲

摘要：通過在工科專業(yè)課中使用PBL教學法的教學改革研究，證明了其是適合培養(yǎng)具備創(chuàng)新能力的卓越工程師人才的教學法。PBL教學法能夠使學生掌握創(chuàng)新能力所需要的知識儲備，有效地提供了知識運用的鍛煉，培養(yǎng)了學生的團隊意識和協(xié)作意識。應用PBL教學法培養(yǎng)工程人才的創(chuàng)新能力，具有在工程專業(yè)教學推廣的價值。

關鍵詞：PBL；創(chuàng)新能力；工程教育；卓越工程師

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）08-0136-02

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是國家和時代的要求。中國經(jīng)過近30年的發(fā)展，經(jīng)濟總量已經(jīng)躍居世界第二，人民生活水平處于發(fā)展中國家前列。但我們也看到經(jīng)濟不會持續(xù)維持高增長，即將面臨跨越中等收入陷阱的考驗，這就要求中國必須成為創(chuàng)新推動的工業(yè)強國。而建設創(chuàng)新型工業(yè)強國的堅實的人力資源基礎就是大批創(chuàng)新能力強、適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質量的科學家和工程師，為此《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》將大力進行教育教學改革，創(chuàng)新人才培養(yǎng)定為國家的重大戰(zhàn)略選擇。教育部據(jù)此在2010年啟動了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，要求高等學校強化培養(yǎng)學生的工程能力和創(chuàng)新能力。工程教育必須進行改革和創(chuàng)新，在培養(yǎng)目標、培養(yǎng)內容、培養(yǎng)制度和培養(yǎng)過程等方面大膽改革，全面提高工程人才包含創(chuàng)新實踐能力在內的綜合素質[1]。本文基于工程專業(yè)課程中應用PBL教學法的教學改革實踐，論述了應用PBL是適宜工程專業(yè)人才培養(yǎng)創(chuàng)新能力的教學方法。

一、創(chuàng)新能力培養(yǎng)對教學的要求

傳統(tǒng)專業(yè)課教學難以達到創(chuàng)新能力需要的知識儲備要求。任何創(chuàng)新的基礎在于相應專業(yè)的知識儲備，豐富的知識儲備是創(chuàng)新的土壤。筆者認為能夠對創(chuàng)新產(chǎn)生激勵的知識，一定是創(chuàng)新者有效掌握的結構良好的知識網(wǎng)絡，絕不是僵化的，不知甚解的，如同孤島般沒有相互聯(lián)系的知識，如此才能利于觸類旁通、舉一反三，激發(fā)創(chuàng)新的靈感。傳統(tǒng)課堂教學在這一方面存在缺陷，教師要在有限課時完成大綱規(guī)定的內容，必然要縮減這些輔助的與其他學科相關聯(lián)的知識，其間的相互聯(lián)系不能多講或干脆置之不講。這樣學科間的交叉融合難以體現(xiàn)，對于學生建立有利于創(chuàng)新能力的知識網(wǎng)絡極其不利。

傳統(tǒng)教學缺乏創(chuàng)新能力應用訓練，缺乏“思維”和運用的訓練。工科學校的專業(yè)課是最貼近學生畢業(yè)后工作實踐的，但是一方面各個工程專業(yè)發(fā)展到如今，知識體系非常繁雜，相應要開設各門專業(yè)基礎課及各個子領域的專業(yè)課程，另一方面專業(yè)課程學時有所縮減，而且實驗和實習等實踐教學也不多，課堂上所學知識與實踐中的所得往往不能很好的相互聯(lián)系，很少有運用的機會，并且實踐機會往往與課堂教學不能保證時間上的同步或合理間隔，同樣成為聯(lián)系性差、易于遺忘的孤島知識。

傳統(tǒng)專業(yè)課教學缺乏團隊意識和協(xié)作意識的培養(yǎng)。協(xié)作精神包括個人良好性格，與他人相處能力，融入團體的能力，學會在與人合作中進行創(chuàng)新。現(xiàn)代科學研究和工程技術的進步和創(chuàng)新已經(jīng)很難由一個人來獨立完成，這就要求每一個參與其中的工作者都必須學會與別人進行協(xié)作。團隊意識和協(xié)作意識已經(jīng)成為國內外工程教育者公認的創(chuàng)新能力的重要要素。

根據(jù)教育部開展的“卓越工程師計劃”要求，高等工程教育一方面應制定符合企業(yè)要求的培養(yǎng)目標和培養(yǎng)方案，企業(yè)積極參與學生培養(yǎng)，提供學生大量的工程實踐的機會；另一方面要進行教學方式的改革，用先進的現(xiàn)代教學方式取代傳統(tǒng)教學方式，在專業(yè)知識的教學過程中應該給予學生創(chuàng)新能力的鍛煉機會。

二、應用PBL教學法培養(yǎng)創(chuàng)新能力

所謂的PBL（Problem-Based Learning），即以問題為中心的學習模式，以小組為單位開展學習和討論，以解決其在未來的工程領域可能遇到的結構不良的實際問題。該教學法強調學生的主動參與，教師協(xié)助指導學生實施如同專家解決現(xiàn)實中問題相類似的探索過程。PBL教學法不是由教師把知識簡單地教授給學生，而是由學生感受、理解知識產(chǎn)生和發(fā)展的過程，主動地建構知識體系[2]。

PBL教學法非常適宜工程教育類培養(yǎng)卓越工程師的課程教學。目前工科專業(yè)課程教學缺乏充分的鍛煉應用知識的機會，使得知識和知識應用脫節(jié)，培養(yǎng)出來的學生缺乏創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，往往需要社會和企業(yè)花費大量成本繼續(xù)培育，才能成為合格的工程技術人才。PBL教學法在工程專業(yè)課教學中的應用，由于專業(yè)課程往往是小班授課，易于分組，教師能夠和每一名學生互動，利于指導和管理。該方法使學生能夠更好地記憶、理解、運用與課程內容相關的專業(yè)知識，解決教學中存在的問題。

本文將PBL教學法在電化學工程專業(yè)課上進行了實踐研究，主要在大三的工程專業(yè)課上實施，原因是學生已經(jīng)學習了專業(yè)基礎課，同時降低了考研和找工作等壓力對教學帶來的影響。實施途徑如下：首先將PBL和MOOC（massive open online courses，大型開放式網(wǎng)絡課程）結合，大量的專業(yè)概念原理由學生在課前通過互聯(lián)網(wǎng)平臺自主學習，并不占用課堂時間，課堂上主要進行圍繞問題的分組闡述、辯論、討論等，這種結合完美解決了PBL占用大量時間導致的教學內容不能完成的問題。課程教師組成員要組織教學討論，參照大量PBL研究方法及應用模式，結合實施課程的實際情況進行教學素材的開發(fā)整理，編寫新的教學課件，以多年教案、國內外研究專著、論文、科研和實際工程上實施的項目為來源，為初步掌握本專業(yè)基礎知識的學生提供具有真實意義的綜合性的能引發(fā)興趣的多組“問題”。不刻板照搬PBL教學法經(jīng)典內容和步驟，因為專業(yè)學時有限，要根據(jù)專業(yè)課的具體情況（難度、復雜性、綜合性）改進。其次改進PBL模式，通過與案例教學相結合的方式降低課外工作量，提高課堂參與熱情和學習的主動性。教學實踐表明，PBL教學法可以有效克服傳統(tǒng)課堂教學方式對培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力方面的不足，極大地改善了教學質量。endprint

PBL教學法可以使學生掌握創(chuàng)新能力所需要的知識儲備。一方面學生為了解決問題，需要通過圖書館、網(wǎng)絡平臺以及所學過的基礎課和專業(yè)基礎課大量檢索和回溯尋找能夠幫助他們的知識，這樣大量的原有知識被激活，再結合教師在課堂上給予有效的輔導，同學之間的相互交流更有助于促進學生知識的吸收內化過程。在這一過程中，學生通過新舊知識經(jīng)驗間的反復、雙向的相互作用過程對知識獲得新的理解，有效培養(yǎng)了學生獲取、運用、創(chuàng)造知識的意識和能力。另一方面允許多學科的復雜情景圍繞著教學主題展開，同時保持其完整性，讓學生領悟知識的整體性、學科交叉性和融合性。知識之間的互相滲透，綜合性的跨學科知識運用，通過解決問題的過程，學生點亮的是一片知識網(wǎng)絡，有助于學生建立工程專業(yè)知識的鏈條和網(wǎng)絡，優(yōu)化學生的知識結構，提高創(chuàng)新的積極性。

PBL教學法實現(xiàn)了給學生更多的創(chuàng)新能力應用訓練的目的。PBL教學法是以問題為基礎來組織學生學習的，學生通過對一個個問題的探索和解決過程，不但獲得了知識，而且學會了解決問題的思路和方法。我們把工程實踐中首先要進行的設計、規(guī)劃的任務搬到課堂上，讓學生運用所學知識，對實際問題進行解析，教師多多鼓勵這樣的頭腦風暴過程。PBL教學法有效地提供了理論知識運用的鍛煉，把理論知識學習到工程應用的過渡向課堂端轉移，架起了理論知識和工程技術應用的橋梁。

PBL教學法有效培養(yǎng)了學生的團隊意識、協(xié)作意識。學生通過闡述、辯論，培養(yǎng)了積極向上、開朗、勇于擔當、樂于表達的性格。通過協(xié)作學習過程培養(yǎng)了學生調試成員關系、協(xié)作分工的能力。我們有理由相信，經(jīng)過PBL教學法培養(yǎng)的學生在以后的工程實踐中也會易于融入團隊，展現(xiàn)合作精神，發(fā)揮出積極作用。

三、結語

培養(yǎng)具備創(chuàng)新能力的工科人才是我國建設創(chuàng)新強國的必然要求，這就要求教師必須在課程教學中改變原有模式，使用先進的現(xiàn)代教學方法。在教學中應用PBL教學法并結合MOOC能夠幫助學生建立知識網(wǎng)絡，還能更多的提供鍛煉機會，做好理論知識和實踐應用的橋梁作用，為學生盡快適應工程，成長為創(chuàng)新型工程技術人才打下良好的基礎。

參考文獻：

[1]周緒紅.中國工程教育人才培養(yǎng)模式改革創(chuàng)新的現(xiàn)狀與展望——在2015國際工程教育論壇上的專題報告[J].高等工程教育研究，2016，（1）.

[2]何曉瑾，金實，曹晶，等.創(chuàng)新人才培養(yǎng)視閾下的大學教學模式變革——基于PBL模式的教學實踐研究[J].江蘇高教，2016，（6）.endprint