“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下《材料物理》的PBL教學(xué)改革與實(shí)踐

趙文燕 田傳進(jìn) 常啟兵 徐序 孫良良 王艷香 曾濤 王樂(lè)瑩

摘要：在“聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下，微課、慕課和翻轉(zhuǎn)課堂等信息化教學(xué)中，我國(guó)的高等教育也從精英教育轉(zhuǎn)向大眾教育，如何提高教育質(zhì)量，增進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐能力，培養(yǎng)合格的應(yīng)用型工科人才是一個(gè)突出問(wèn)題。文章根據(jù)《材料物理》課程的特點(diǎn)，結(jié)合理工科學(xué)生的實(shí)際情況，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式出發(fā)，結(jié)合成果導(dǎo)向，提出“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下，《材料物理》的教學(xué)改革與實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：“互聯(lián)網(wǎng)+”;材料物理;教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2019）41-0171-03

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來(lái)，翻轉(zhuǎn)課堂、微課、慕課紛紛來(lái)襲，而我國(guó)的高等教育也從精英教育向大眾教育轉(zhuǎn)變，教育質(zhì)量成為一個(gè)突出的問(wèn)題。教師如何尋求更為積極、有效的教學(xué)方式，為學(xué)生多元化、全方位的學(xué)習(xí)給予指導(dǎo)是一個(gè)關(guān)鍵。

《材料物理》是一門兼具理論性與實(shí)踐性的課程，是材料科學(xué)與工程學(xué)院材料物理專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課。對(duì)剛進(jìn)入專業(yè)課程的學(xué)生而言，該課程內(nèi)容較為抽象，學(xué)習(xí)比較困難。如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的材料物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，使學(xué)生熟練掌握物理性能的研究和實(shí)驗(yàn)技能，并培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，引起人們的重視。

在一般教學(xué)活動(dòng)中，我們要解決四個(gè)問(wèn)題：我們想讓學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果是什么，為什么要讓學(xué)生取得這樣的學(xué)習(xí)成果，如何有效地幫助學(xué)生取得這些學(xué)習(xí)成果，如何知道學(xué)生已經(jīng)取得了這些學(xué)習(xí)成果？“以問(wèn)題為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)”（PBL）教學(xué)模式作為一種優(yōu)秀的教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)設(shè)置到復(fù)雜、有意義的問(wèn)題情境中，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)和集體討論、相互協(xié)作分析、解決問(wèn)題，從而掌握相關(guān)的科學(xué)知識(shí)[1]。1966年，加拿大的Mcmaster大學(xué)首先開(kāi)創(chuàng)了PBL教學(xué)，隨后在60多所醫(yī)科學(xué)校中得到推廣和修正，20世紀(jì)80年代在北美獲得較快發(fā)展，至1991年，美國(guó)70%的醫(yī)學(xué)院不同程度地采用了PBL教學(xué)法，包括培養(yǎng)研究生的領(lǐng)域、中小學(xué)及大學(xué)教育領(lǐng)域。90年代，PBL引入我國(guó)。2004年，我國(guó)加快了對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)模式的研究，相繼設(shè)置了PBL課程[2-5]。本文結(jié)合教學(xué)工作實(shí)踐，把“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下的PBL教學(xué)應(yīng)用到本校的《材料物理》課程教學(xué)中，運(yùn)用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)豐富教學(xué)形式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維、綜合分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)合作和組織協(xié)調(diào)能力。

一、PBL教學(xué)模式對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量的作用

這里所說(shuō)的教學(xué)質(zhì)量是指學(xué)生最終取得的學(xué)習(xí)結(jié)果，是學(xué)生通過(guò)某一階段學(xué)習(xí)后取得的最大能力，而PBL教學(xué)模式的作用體現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)教學(xué)成果的過(guò)程中。

（一）“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下的PBL教學(xué)使學(xué)生對(duì)《材料物理》的學(xué)習(xí)具有探索性、主動(dòng)性

在《材料物理》的教學(xué)中，傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)一般是“老師講，學(xué)生聽(tīng)”，這種方式以教師為中心，以知識(shí)為本位，學(xué)生處于被動(dòng)地位，學(xué)生的學(xué)習(xí)只能跟隨老師的思路為學(xué)知識(shí)而學(xué)習(xí)，不能發(fā)揮學(xué)生的探索性和主動(dòng)性。而“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下的PBL教學(xué)法以學(xué)生為中心，以問(wèn)題為基礎(chǔ)，學(xué)生通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)討論、查找資料等多種方式獲得解決問(wèn)題的方法和答案，這就使學(xué)生的學(xué)習(xí)由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，由盲目變?yōu)橛心康牡靥綄?wèn)題的答案和實(shí)質(zhì)的主動(dòng)探索過(guò)程。

（二）“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下的PBL教學(xué)使學(xué)生對(duì)《材料物理》的學(xué)習(xí)具有問(wèn)題性和參與性

在《材料物理》的傳統(tǒng)教學(xué)模式中，學(xué)生只是知識(shí)的接受者，沒(méi)有參與感。在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，PBL教學(xué)法以問(wèn)題為基礎(chǔ)組織學(xué)生學(xué)習(xí)，要求學(xué)生通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等手段，圍繞問(wèn)題進(jìn)行學(xué)習(xí)，問(wèn)題成為學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力和培養(yǎng)綜合思考能力及解決問(wèn)題能力的材料;通過(guò)探索、解決一個(gè)個(gè)問(wèn)題，學(xué)生不但學(xué)習(xí)了材料物理的相關(guān)知識(shí)，也學(xué)會(huì)了解決問(wèn)題的思路和方法，同時(shí)解決問(wèn)題的過(guò)程又成為學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題進(jìn)而解決問(wèn)題的過(guò)程。以學(xué)生為中心的教學(xué)法，要求學(xué)生作為課堂教學(xué)的主體，使學(xué)生參與到教與學(xué)的過(guò)程中，最大限度地發(fā)揮學(xué)生的能動(dòng)性和創(chuàng)造性，有利于學(xué)生真正理解、掌握知識(shí)及多方面能力的培養(yǎng)。

（三）“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下的PBL教學(xué)能激發(fā)學(xué)生對(duì)《材料物理》的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)思考和解決問(wèn)題的能力

《材料物理》課程的內(nèi)容比較抽象、難懂，傳統(tǒng)的教學(xué)方法容易使學(xué)生產(chǎn)生厭倦感，而在PBL教學(xué)法中，我們?cè)谡n程的開(kāi)始就提出了問(wèn)題，學(xué)生帶著問(wèn)題學(xué)習(xí)，有興趣解決這些問(wèn)題，就會(huì)變被動(dòng)學(xué)習(xí)為積極主動(dòng)參與和探索，學(xué)生要利用互聯(lián)網(wǎng)等多種途徑進(jìn)行知識(shí)質(zhì)疑、判斷、比較、選擇及分析、綜合、概括等認(rèn)識(shí)活動(dòng)，利用多種思維和認(rèn)知方式解決問(wèn)題，其實(shí)就是學(xué)生逐步獲得綜合思考和解決問(wèn)題能力的過(guò)程。

二、PBL教學(xué)設(shè)計(jì)的具體實(shí)施方案

傳統(tǒng)教育是學(xué)科導(dǎo)向的，遵循專業(yè)設(shè)置按學(xué)科劃分的原則，教育模式傾向于解決確定、線性、靜止封閉問(wèn)題的科學(xué)模式，知識(shí)結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)學(xué)科知識(shí)體系的系統(tǒng)性和完備性，教學(xué)設(shè)計(jì)更加注重學(xué)科的需要，在一定程度上忽視了專業(yè)的需求。而“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下的PBL教學(xué)由教師制定學(xué)習(xí)目標(biāo)，分析學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)者特點(diǎn)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)資源，同時(shí)設(shè)計(jì)問(wèn)題，并根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)合理分組，讓學(xué)生通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等手段分析、探究問(wèn)題從而解決問(wèn)題，以達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。具體實(shí)施方案為：

（一）分配小組

在作為一個(gè)小組探索問(wèn)題之前，學(xué)生們要互相認(rèn)識(shí)，為合作學(xué)習(xí)建立基本的規(guī)則，創(chuàng)設(shè)舒適的氣氛。學(xué)習(xí)者和促進(jìn)者（facilitator）（通常為教師）分別做自我介紹，互通姓名，形成毫無(wú)偏見(jiàn)的氛圍。

（二）設(shè)計(jì)一個(gè)新問(wèn)題

用少量的信息給學(xué)生提供一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題應(yīng)該盡量與其在現(xiàn)實(shí)世界中的情況相接近，能夠吸引學(xué)生。學(xué)生要選一個(gè)人做記錄員，負(fù)責(zé)在“白板”（whiteboard）上記錄解決問(wèn)題的過(guò)程，包括問(wèn)題所給的事實(shí)信息、學(xué)生們的想法和假設(shè)以及所確定的學(xué)習(xí)要點(diǎn)和活動(dòng)計(jì)劃。在開(kāi)始解決問(wèn)題前，學(xué)生和促進(jìn)者要對(duì)問(wèn)題解決的目標(biāo)形成共同的理解。教師可能會(huì)問(wèn)學(xué)生：“通過(guò)這個(gè)問(wèn)題你想學(xué)到什么？”這個(gè)問(wèn)題可以形成共同的學(xué)習(xí)目標(biāo)，而參照該目標(biāo)，教師可以更好地了解小組的進(jìn)步情況，及時(shí)糾偏，或提醒學(xué)生看是否需要調(diào)整目標(biāo)。學(xué)生可能會(huì)向教師提出問(wèn)題，以便獲得有關(guān)信息，也可能通過(guò)自己查資料、做實(shí)驗(yàn)或其他探究活動(dòng)獲取更多的事實(shí)資料。在解決問(wèn)題的過(guò)程中，學(xué)生要確定對(duì)解決問(wèn)題很重要、他們又不太理解、需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)的概念，即學(xué)習(xí)要點(diǎn)（learning issues）。在開(kāi)始解決問(wèn)題時(shí)，教師可能會(huì)更多地引導(dǎo)，比如問(wèn)學(xué)生是否該把某些概念列在他們的學(xué)習(xí)要點(diǎn)中。隨著學(xué)習(xí)的進(jìn)行，學(xué)生能更多地管理學(xué)習(xí)要點(diǎn)，促進(jìn)者就要慢慢地“隱退”。當(dāng)學(xué)生對(duì)問(wèn)題已經(jīng)形成了一定的理解，而某些知識(shí)的缺乏又嚴(yán)重阻礙了問(wèn)題的解決時(shí)，學(xué)生們就要分頭去探索他們所確定的學(xué)習(xí)要點(diǎn)了。

（三）后續(xù)行動(dòng)

小組成員再次集合，溝通他們所學(xué)的知識(shí)，基于他們新學(xué)習(xí)的知識(shí)形成新的解決問(wèn)題的假設(shè)。在分享他們的學(xué)習(xí)成果時(shí)，學(xué)生們要評(píng)價(jià)自己的信息以及他人的信息，看信息是如何得來(lái)的，來(lái)源是否可靠等，這是促成自主學(xué)習(xí)的重要途徑。

（四）活動(dòng)匯報(bào)

各小組采用用各種不同形式報(bào)告自己的結(jié)論以及得出結(jié)論的過(guò)程。PBL強(qiáng)調(diào)的不只是讓學(xué)生解決問(wèn)題，而且要讓他們理解問(wèn)題背后的關(guān)系和機(jī)制。

（五）問(wèn)題后的反思

為了提煉他們所學(xué)到的知識(shí)，學(xué)生們要有意地反思解決問(wèn)題的過(guò)程。要考慮這個(gè)問(wèn)題與以前所遇到的問(wèn)題的共同點(diǎn)與不同點(diǎn)，這可以幫助他們概括和理解新知識(shí)的應(yīng)用情境。此外，學(xué)生們?cè)谠u(píng)價(jià)自己以及他人的表現(xiàn)時(shí)，同也是對(duì)自主學(xué)習(xí)和通過(guò)合作解決問(wèn)題的活動(dòng)進(jìn)行反思，這對(duì)高級(jí)思維技能的發(fā)展是很有意義的。

總之，“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下的PBL教學(xué)模式有利于學(xué)生更好地記憶、理解、運(yùn)用知識(shí)。在現(xiàn)行教育體制理論與實(shí)踐脫節(jié)的現(xiàn)實(shí)下，PBL教學(xué)模式是很好的解決方案，它有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維、綜合分析能力、自主學(xué)習(xí)能力、解決實(shí)際問(wèn)題的能力、團(tuán)隊(duì)合作和組織協(xié)調(diào)能力，這與現(xiàn)代社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的要求基本一致，值得推廣和實(shí)施。但是在推廣實(shí)施過(guò)程中還存在很多問(wèn)題，針對(duì)這些問(wèn)題，我們可以采取逐步過(guò)渡的方式，首先對(duì)部分內(nèi)容進(jìn)行PBL教學(xué)模式試點(diǎn)，在實(shí)踐中不斷探索，努力克服傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端，促進(jìn)PBL教學(xué)模式的推廣，使我國(guó)的教學(xué)模式更加科學(xué)、合理、高效。

三、PBL教學(xué)模式能夠解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題

“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下的PBL教學(xué)模式相較傳統(tǒng)的教學(xué)模式優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)，能夠解決一些傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問(wèn)題：

（一）可以改變傳統(tǒng)教學(xué)理念，轉(zhuǎn)變教師角色

傳統(tǒng)課堂是“填鴨式”的灌輸課堂，“以教師為主體、以講課為中心，知識(shí)主宰著課堂，老師成了知識(shí)的權(quán)威，學(xué)生成了知識(shí)的“容器”，教學(xué)過(guò)程成了“復(fù)制”知識(shí)的過(guò)程，容易忽視學(xué)生的個(gè)人興趣、愛(ài)好、能力及個(gè)性特征，學(xué)生始終處于消極被動(dòng)的地位。PBL教學(xué)模式“以學(xué)生為主體、以問(wèn)題為中心”，在教師的整體把握和指導(dǎo)下，學(xué)生充分利用圖書館、電腦學(xué)習(xí)軟件、文獻(xiàn)檢索系統(tǒng)、磁帶、錄像、模型以及網(wǎng)絡(luò)等多種形式進(jìn)行自學(xué)，主動(dòng)參與，大大提高了學(xué)習(xí)效果。

從教學(xué)的角度，指導(dǎo)老師長(zhǎng)期與同一小組學(xué)生接觸，了解學(xué)生的興趣、愛(ài)好和個(gè)性特點(diǎn)，重視學(xué)生的個(gè)體差異，更便于在學(xué)習(xí)過(guò)程中進(jìn)行有的放矢的指導(dǎo)，密切師生聯(lián)系，加深師生感情，形成雙向交流的新型師生關(guān)系。

（二）能夠完善教學(xué)評(píng)價(jià)體系

傳統(tǒng)的教學(xué)模式評(píng)價(jià)的主體是老師根據(jù)考試的成績(jī)量化，但這不適合PBL教學(xué)模式。PBL教學(xué)模式下學(xué)生的教學(xué)效果很難用一張?jiān)嚲砹炕鼜?qiáng)調(diào)的是學(xué)生的自學(xué)、學(xué)生之間的協(xié)作及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題等能力的提高程度，這些都是現(xiàn)存的評(píng)價(jià)體系無(wú)法滿足的。因此，我們要完善教學(xué)評(píng)價(jià)體系。

PBL模式的考核可根據(jù)每次討論會(huì)學(xué)生發(fā)言的次數(shù)、質(zhì)量及資料復(fù)習(xí)、書面報(bào)告進(jìn)行綜合評(píng)估，從基本概念、解決問(wèn)題的能力、方法、思路等方面考查，在一個(gè)學(xué)習(xí)模塊結(jié)束后，進(jìn)行客觀性技能知識(shí)考核，這種分散的主題考試和最終的綜合考試、主觀和客觀、定性和定量相結(jié)合的評(píng)估體系，科學(xué)地判斷了學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)際效果，與課程的進(jìn)行形成良性循環(huán)，激勵(lì)學(xué)生在下一個(gè)主題模塊的學(xué)習(xí)中更加投入，從而進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)習(xí)效果，也推進(jìn)了考試的改革。

四、總結(jié)

本文結(jié)合《材料物理》課程對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下的PBL教學(xué)模式的流程和問(wèn)題設(shè)計(jì)原則進(jìn)行了闡述，PBL教學(xué)模式使學(xué)生由傳統(tǒng)教學(xué)模式向數(shù)字化學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)變，對(duì)學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升有一定的促進(jìn)作用。而問(wèn)題設(shè)計(jì)的優(yōu)劣決定了此教學(xué)模式的應(yīng)用效果，教師要將重心放在問(wèn)題的設(shè)計(jì)上，并在指導(dǎo)學(xué)生的同時(shí)進(jìn)行過(guò)程性評(píng)價(jià);探索和完善此教學(xué)模式。

致謝：本文工作得到江西省普通本科高校中青年教師發(fā)展計(jì)劃訪問(wèn)學(xué)者專項(xiàng)資金項(xiàng)目資助和江西省高校教改課題“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下《材料物理》的PBL教學(xué)研究項(xiàng)目資助，項(xiàng)目號(hào)JXJG-16-1-6，特此感謝！

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