“鉆探設備”課程PBL教學法問題設置探討

趙大軍 韓君鵬 趙研

摘 ?要：以問題為導向的PBL教學法以其思維創新優勢在國際高等教育中備受關注，而PBL教學法的關鍵在于問題的設置。“鉆探設備”課程內容與實踐結合緊密，學習者需要具有較強的三維空間想象能力。文章分析了中國大學生的知識結構與學習習慣，并根據PBL教學法問題設置的原則，對“鉆探設備”課程PBL教學法的問題設置進行了探討。

關鍵詞：PBL教學法;鉆探設備;問題設置

作者簡介：趙大軍，吉林大學建設工程學院教授;韓君鵬、趙研，吉林大學建設工程學院。（吉林 長春 130026）

基金項目：本文系吉林省高等教育教學改革研究“‘鉆探設備課程PBL教學法研究”的研究成果。

中圖分類號：G642 ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1671-0568（2019）15-0023-02

PBL是以問題為導向的教學方法，將學生作為教學主體，教師輔助引導學生探索問題獲取知識。該學習法由美國神經病學教授Barrows于1969年在加拿大麥克馬斯特大學首創，并率先應用在醫學教育領域。[1]隨后哈佛大學等多所世界著名院校先后將此方法應用于本校各個專業，均獲得良好的實施效果。我國高校自20世紀80年代引進PBL教學法，在活躍學生的思維方式、[2]培養學生的團隊協作意識、提高學生的文獻閱讀水平[3]等方面得以應用，教學質量明顯提高。

PBL教學是基于問題的學習，它首先需要由教師提出合適的問題，為學生創設情境，并以該問題為中心，組織學生調查研究，引導學生在解決問題的過程中學習知識并獲得技能，促進學生思維的發展。問題的設置是PBL教學法的核心，好的問題可極大地引發學生的求知欲，而差的問題卻會使學生感覺課程枯燥、無味，喪失學習興趣。[4]結合“鉆探設備”課程的特點，以及大學生的知識結構和學習特點，對“鉆探設備”課程PBL教學法問題的設置進行了深入分析和研究。

一、“鉆探設備”課程特點

“鉆探設備”是地質工程專業的主干課程，主要介紹鉆探施工過程中應用的鉆機、泥漿泵、鉆塔、動力機的結構、工作原理、特點及適用條件，包括18類部件、23臺設備，其理論基礎涉及機械設計、流體力學、液壓傳動、鉆探工藝學等。該課程與實踐結合緊密，要求學生具有較強的三維空間想象能力和實踐、動手能力，及綜合運用所學基礎知識和專業知識，分析鉆探設備的工作原理、性能和特點的能力。

二、大學生知識結構和學習特點

1.大學生知識結構。在學習“鉆探設備”課程前，學生在大學期間已經學習了公共基礎課及專業基礎課及部分專業課，完成了地質認識實習、專業認識實習。學生的公共基礎及學科基礎知識扎實，為接受進一步的專業理論教育打下堅實的基礎。但由于課程學時的限制及高等院校普遍存在的“重理論、輕實踐”現象，大學生缺乏足夠的三維空間思維能力和通過實踐去轉化應用所學理論知識的機會。

2.大學生學習特點。在長期灌輸式教學模式下，學生的學習形式被動，在知識獲取過程中具有較大的盲目性。在傳統應試教育模式的影響下，學生缺乏科學的學習動機，過于依賴家長及教師設定的學習目標而去完成學習計劃。學生的上課時間多、課外社團生活及兼職活動也多，缺乏自主學習時間，繼而影響對所學知識的消化吸收、深入探索及拓展創新。傳統的教學形式是由教師選定教材后，學生以教材為首要學習范本對知識點進行識記，相對于由學生自行查閱資料的開放教育模式而言，閱讀量低，缺乏對所學知識的全方位深入了解，認知層面較為狹窄。在網絡普及后，大學生更習慣于網絡短時間（10-15分鐘）的碎片化學習。[5]

三、PBL教學法問題設置

依據“鉆探設備”課程特點，考慮到學生的知識結構和學習特點，我們共設置了45個問題，并遵循了以下原則：

1.精心選擇問題。以“鉆探設備”課程教學目的和教學內容為基礎，注重引出鉆探設備相關的概念原理，確定學生需掌握的知識點，及學生需要獲得的基本概念和原理，結合地質工程工科的學科特點、課程的教學目標、學生自學能力參差不齊的特征，精心選擇問題。

2.將問題與實際工程緊密聯系。提出與實際工程相緊密的問題，學生會感覺更具吸引力，可激發學生解決問題的積極性和主動性。如針對“鉆機摩擦離合器的功用”這一內容，提出了如下問題：鉆機動力機不能頻繁停啟，而鉆機的動作改變頻繁，如何來實現？鉆機或汽車變速箱換擋時時常發生打齒、掛擋不到位，分析其原因并說明如何解決？打撈孔內鉆桿、套取孔底脫落巖心時，如何操作才能有效、可靠？孔內鉆具突然遇阻，不能正常回轉或提拉，在鉆機機械傳動系統中如何保證動力機及鉆機各部件不受損壞？

3.具有適宜的難度。基于個性化培養，根據維果茨基的“最近發展區”原則進行問題設置，即在教師的啟發引導下，通過認真思考和討論，學生最終自己能夠解決的問題。[6]讓學生能夠通過自己的分析解決問題，獲得最佳學習效果，避免過難的問題使學生喪失信心，過于簡單的問題使學生失去探索的興趣。

四、PBL教學法問題的教學應用

根據教學進度，分批給學生布置問題。為了配合PBL教學法的應用，幫助學生能夠很好地解決問題，將課程內容按照知識點進行碎片化處理，并根據知識點為學生制作了105個線上教學視頻。基于3DSMAX、unity3D計算機軟件，研制了摩擦離合器、變速箱、升降機等18個展示部件結構和工作原理的三維動畫。并為學生提供了“鉆探設備”多媒體課件、6種參考書、10余種鉆探設備使用說明書、8個國內主要鉆探設備生產廠家的網址等。

具體應用過程如下：

①每周給學生布置2-3個問題，學生可利用教師提供的學習資料進行自主學習，也可自行查閱資料，探索整理問題的答案。

②將學生分成若干個學習小組，每組人員10左右，每組確定1名組長。在教師的引導下，由組長負責組織討論學習，對教師提出的問題進行探究，并形成小組答案。從小組形成的答案來看，學生的答案往往是多解的，答案內容超越了課本所學的知識，說明學生是通過發散思維后形成了答案。如“如何解決鉆機升降機制動抱閘發熱的問題”，學生的答案中包括教材中有的“安裝水冷系統、安裝水剎車”等解決辦法，同時也提出了教材中沒有的“連接發電機進行發電、使用高導熱材料快速降溫、閘帶采用耐高溫材料、采用輕質鉆桿減小鉆桿重量、采用液氮汽化快速降溫、采用氣壓或液壓制動、安裝風冷裝置”等解決辦法。

③每2周組織一次課堂發言，對問題進行總結。課堂發言是檢驗學生學習效果及解決問題的重要手段，也為學生提供了一個充分展示自我的舞臺。課堂上，由教師組織，各小組長作為代表發言，闡明各小組的觀點和見解，其他小組成員可自由提問及辯論。最后由教師總結點評，歸納學習內容。學習小組的劃分培養了學生團隊合作意識及溝通協調能力，課堂成果展示鍛煉了學生提高歸納總結能力，同時通過論據博弈加深了學生對問題的理解。

參考文獻：

[1] 呂艷嬌，姜君.PBL教學方法對美國研究生創新能力影響[J].黑龍江高教研究，2018，（11）：113-116.

[2] 劉夢蓮.基于問題式學習（PBL）的設計[J].現代遠程教育研究，2003，（1）：39-43+64.

[3] 何曉瑾，金實，曹晶，等.創新人才培養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）：99-101+130.

[4] 劉春城，張樹軍，張國斌，等.采用PBL教學模式進行工程訓練時“問題”的設置[J].實驗技術與管理，2012，（6）：143-145+154.

[5] 趙洱崠.如何設計、建設和應用在線開放課程——以國家精品課程“管理溝通”為例[C].長春：在線開放課程建設與應用研討會，2018-12-8.

[6] 鐘啟泉.最近發展區：課堂轉型的理論基礎[J].全球教育展望，2018，（1）：11-20+34.

責任編輯 ?郝 ?嬋