基于POPBL理念的開放式實踐教學(xué)模式探索與研究

郭 杰 張美鳳 胡圣堯 葛為民 張 燕 劉珂琴

（常州工學(xué)院電氣與光電工程學(xué)院，江蘇 常州 213002）

1 引言

伴隨著我國科技與經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，高等教育人才培養(yǎng)面臨諸多挑戰(zhàn)，尤其是社會對應(yīng)用型人才創(chuàng)新實踐能力的需求日益提升。高校教學(xué)尤其是工科教學(xué)中，實驗教學(xué)比重逐漸上升。然而，在實驗教學(xué)投入巨額購置資金后，在專業(yè)課實驗教學(xué)時卻發(fā)現(xiàn)不少問題。一方面由于學(xué)生課時受限、開課周期等問題，造成設(shè)備空置浪費；另一方面，實驗教學(xué)時間過于集中，學(xué)生按部就班地按批次跟隨老師進(jìn)行實驗，往往來不及深入思考，缺乏創(chuàng)新意識，同時按預(yù)先安排的批次進(jìn)行實驗時，很多學(xué)生沒有主動預(yù)習(xí)，實驗中“走馬觀花”、“形式主義”，實驗結(jié)果借鑒動手能力強(qiáng)的同學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生的實踐能力得不到較大的提升。

虛擬儀器技術(shù)課程是我校測控專業(yè)自2003年以來一直開設(shè)的一門專業(yè)前沿課程。依托我校立項的“基于POPBL的研究型教學(xué)模式”教學(xué)改革，虛擬儀器技術(shù)課程進(jìn)行了“以問題為導(dǎo)向，以項目為驅(qū)動”的教學(xué)方式改革，建立了較為完整的課程理論教學(xué)體系，并進(jìn)行了初步課程改革，取得了一定的成效。為了進(jìn)一步深化POPBL的理念，提高學(xué)校實驗設(shè)備利用效率，提升學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用能力，充分整合優(yōu)勢資源，該課程于2016年進(jìn)行了開放式實踐教學(xué)模式的探索。本文以《虛擬儀器技術(shù)》課程實踐教學(xué)為例，探討實施測控專業(yè)課程開放式實踐教學(xué)的可行性。

2 基于POPBL理念的開放式實踐教學(xué)的內(nèi)涵

研究型的POPBL（Problem Oriented and Project Based Learning）教學(xué)模式是由奧爾堡大學(xué)于2005年提出的一種創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式。其核心思想為“發(fā)生認(rèn)知論”與“情景學(xué)習(xí)論”，即在“圖式”的基礎(chǔ)上，通過在實際環(huán)境中，不斷進(jìn)行同化與平衡，最終達(dá)到學(xué)生自主地形成解決問題所需具備的專業(yè)知識、技能和素養(yǎng)[1]。將POPBL的理念引入到實踐教學(xué)中，是實施開放式實踐教學(xué)的前提。

在“問題引導(dǎo)、項目驅(qū)動”的思路指引下，課程內(nèi)容體系進(jìn)行了系統(tǒng)性優(yōu)化改革，傳統(tǒng)的按指導(dǎo)書步驟按部就班的實踐模型已不能適應(yīng)課時需要。基于POPBL理念的開放式實踐教學(xué)模式是對POPBL課程教學(xué)模式的進(jìn)一步深化，通過項目的開展，實踐設(shè)備的租借和預(yù)約登記，學(xué)生可以在課余時間自行進(jìn)行項目設(shè)計，達(dá)到實踐教學(xué)的開放進(jìn)行。與傳統(tǒng)實踐教學(xué)方式相比，POPBL實踐教學(xué)方式更關(guān)注學(xué)習(xí)的主動性，更能激發(fā)學(xué)生探索新奇知識的欲望，在“做”中學(xué)，在“做”中得，在“做”中樂，學(xué)生獲得科研要素和科研精神的同時，取得巨大的自身成就感和專業(yè)認(rèn)同感。

3 開放式實踐教學(xué)模式在測控課程教育中的試點應(yīng)用

在《虛擬儀器技術(shù)》課程的教學(xué)過程中，我們對15測一班學(xué)生實踐教學(xué)部分進(jìn)行了開放式實踐教學(xué)試點。開放式實踐教學(xué)模式主要由項目式課程教學(xué)體系、開放式實踐教學(xué)平臺和課程考核體系三部分組成。通過表1所建立的項目問題案例庫，學(xué)生進(jìn)行了自主選擇和方案設(shè)計。在實踐過程中，學(xué)生依托現(xiàn)有實驗資源，根據(jù)所需解決的問題，在“口袋設(shè)備實踐管理系統(tǒng)”（自主研發(fā)的實踐設(shè)備管理平臺）及大中型實驗設(shè)備預(yù)約平臺進(jìn)行設(shè)備的租借使用登記（如圖1）。通過管理員審核和發(fā)放后，可以在課余時間內(nèi)，充分對項目進(jìn)行設(shè)計，同時，教師和助教通過網(wǎng)絡(luò)教室、微信等多種途徑進(jìn)行技術(shù)難題的解答和引導(dǎo)。項目達(dá)到任務(wù)書目標(biāo)后，采用多樣化考核方式，將課程知識點、項目的方案設(shè)計、軟硬件設(shè)計、團(tuán)隊合作等情況綜合得出教學(xué)成績，提高實踐教學(xué)在成績中比重。作為課程的延伸，學(xué)生將開放性實踐項目課題進(jìn)行升華，參加學(xué)科競賽，申報大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目，或者提前進(jìn)入教師科研課題組，實現(xiàn)知識鏈的連貫性，真正達(dá)到“學(xué)有所用”、“學(xué)以致用”。

表1 案例庫[2]

圖1 基于POPBL的開放式實踐教學(xué)平臺構(gòu)成體系

4 實施效果

自2016年至今，對測控專業(yè)15測一班進(jìn)行了試點教學(xué)后，學(xué)生利用開放實驗室系統(tǒng)實現(xiàn)了小型設(shè)備租借、實驗儀器預(yù)約開放、問題項目自主研究等步驟，實驗時間由課程大綱規(guī)定的20學(xué)時變?yōu)檎n余所有空閑時間，實驗設(shè)備被充分利用。將POPBL的理念引入到實踐教學(xué)中，通過開放實驗的形式，引導(dǎo)學(xué)生理解課程的專業(yè)知識點，增強(qiáng)學(xué)生的參與感，同時，使得學(xué)生擁有充裕的時間對儀器設(shè)備進(jìn)行熟悉，加深解決實際問題的能力和對所設(shè)計系統(tǒng)的理解。通過試點，該模式受到學(xué)生的一致好評，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。在此期間，部分學(xué)生參加江蘇省虛擬儀器大賽，獲得二等獎，此外，還有多名學(xué)生自主申報大創(chuàng)項目并成功獲批。

5 基于POPBL理念的開放式實踐教學(xué)模式深化改革思路

基于POPBL理念的開放式實踐教學(xué)模式經(jīng)過一段時間的探索，取得一些較好的效果，不過還存在以下問題值得反思：

(1)傳統(tǒng)的實驗室管理無法適應(yīng)開放性實踐需求，急需新的實驗室管理模式。我校的實驗室管理人員遵循行政上下班時間，當(dāng)某些同學(xué)期望利用晚自習(xí)、周末或其他課余時間進(jìn)行自主實踐教學(xué)時，實驗室必須關(guān)閉以確保安全，很大程度上制約了教學(xué)的進(jìn)行。此外，實驗隊伍不健全，許多大型設(shè)備無專人運行管理。雖然二級學(xué)院制定了博士兼職實驗室管理的方案，但是缺乏有效的激勵措施，所謂的專職人員流于形式，缺乏奉獻(xiàn)精神，學(xué)生指導(dǎo)依賴于任課教師，師資缺乏，影響了教學(xué)的效果。因此，在強(qiáng)化調(diào)整實驗室管理思維方式的基礎(chǔ)上，嘗試實施開放性實踐教學(xué)模式工作量的鼓勵性政策，適當(dāng)引入學(xué)生助教管理，實施網(wǎng)絡(luò)實踐輔助教學(xué)，相信未來會有較大改善。

(2)現(xiàn)有實踐教學(xué)體系一刀切的考核方式在某種程度上影響了學(xué)生對知識的后續(xù)理解，在今后的改革中，嘗試引入難度遞進(jìn)型階段考核，編寫針對性強(qiáng)、知識融合度高的指導(dǎo)書，因人而異，因程度而異，以圖早日實現(xiàn)因材施教的實踐教學(xué)。

6 結(jié)束語

本文對POPBL的開放實踐教學(xué)方式進(jìn)行了探討，在《虛擬儀器技術(shù)》課程實踐教學(xué)中實施改革，研究了適合地方型應(yīng)用本科高校前沿專業(yè)課的實踐教學(xué)方法，并對改革遇到的問題進(jìn)行分析，給出了建議。試點結(jié)果表明，基于POPBL理念的開放性實踐教學(xué)將會給傳統(tǒng)實踐教學(xué)帶來較大沖擊，不僅能夠為實驗管理系統(tǒng)注入大的活力，還能激勵教師和學(xué)生的積極性，以問題為引導(dǎo)，以項目為驅(qū)動，以競賽為激勵，形成“學(xué)以致用”、“學(xué)有所用”的良好局面。

參考文獻(xiàn)：

[1]M Lehmanna，P Christensena，X Dua．Problem- Orientedand Project- Based Learning(POPBL) as an innovativelearning strategy for sustainable development in engineering education[J]．European Journal of Engineering Education，2008，33(3) ：283-295．

[2]郭杰，張美鳳．基于P OP B L的研究性教學(xué)模式研究——以《虛擬儀器技術(shù)》課程為例[J]．軟件導(dǎo)刊，2015，14(12)：224-225．