PBL教學模式下的光電專業導論課程教學探索與實踐

張谷令　陳笑　鄒斌

摘 要 采用基于問題的學習（PBL）的教學模式，改革完善光電信息科學與工程專業大一新生的專業導論課程形式和內容，使用美科科技（北京）有限公司的mCookie創新套件進行課程教學設計和實施。遵循創設問題情境、轉化光電問題、問題解決、成果展示、問題反思等PBL五步教學模式，對本專業導論課程進行建設?？紤]新時代大學生的認知特點，滿足工程教育認證的要求，努力培養學生的專業認同感和精益求精的工匠精神。

關鍵詞 PBL 光電信息科學與工程專業 大一學生 專業導論

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2021.01.027

Abstract We were devoted to reform and improve the form and content of professional introduction course for freshmen majoring in optoelectronic information science and engineering by utilizing Problem Based Learning （PBL） teaching mode in classroom education. The course teaching design and implementation were carried out by using the mCookie products of MICRO Science and Technology （Beijing） Co.， Ltd. Following the PBL five-step teaching mode of creating problem situation， transforming photoelectric problem， problem solving， achievement display and problem reflection， the course of introductions and guidance for undergraduate majors was finished. Considering the cognitive characteristics of college students in the new era， we should meet the requirements of engineering education certification， and strive to cultivate students' professional identity and craftsmanship spirit.

Keywords Problem Based Learning （PBL） teaching mode; optoelectronic information science and engineer; freshman; introductions and guidance for undergraduate majors

基于問題的學習（Problem Based Learning，縮寫為PBL）是在工科高等教育中廣泛采用的一種教學策略。[1] 中央民族大學于2013年開始建設光電信息科學與工程本科專業（以下簡稱光電專業）。作為針對大一新生開設的光電專業導論課，在課程引領和示范帶動課程建設方面具有無可替代的先天優勢。在本導論課中，我們除了概括介紹光電專業的歷史發展、學科優勢、技術方向、前沿課題、就業深造等常規內容外，還著重將PBL教學模式引入本專業導論課中。引入美科科技（北京）有限公司的mCookie創新套件，充分挖掘線上資源，以真實的工程實際問題為教學情景，通過學生合作與分工，逐步掌握蘊含的工程思想，讓大一新生初步獲得解決實際光電工程問題的經驗，感受合作學習的快樂，體會精益求精的大國工匠精神內涵。

1 光電專業課程PBL教學模式的建構

針對PBL人們提出了不少經典的教學模式，Barrows以醫學教學過程為例，構建了組織學習小組、提出醫學實際問題、問題解決、成果展示等Barrows教學模式。[2]Robert針對學習環境的情況，構建了Robert七步教學模式。[3] 布里奇斯和梅林杰認為“問題解決”是PBL教學模式的重點內容，教學計劃和學生學習都需要圍繞“問題解決”展開。[4]

利用學生已有的認知背景，有效調動學生的知識儲備，我們探索提出適合光電專業教學特點的PBL教學模式，主要包括創設問題情境、轉化光電問題、問題解決、成果展示和問題反思等五過程，如圖1所示。

在進行PBL教學過程中，首先需要進行問題情境的創設。為體現課程教學目標的要求和滿足工程教育認證的需要，這些問題情境要有一定的實際工程背景，并且盡可能是光電類學生較為熟悉的內容，從而激發學生的學習興趣，積極思考。

光電問題是從前述問題情境中抽取出來的專業問題或問題鏈，這些問題是在課堂上能基本予以解決的問題。轉化的光電問題需要清晰明了，具有可探究性和便于學生探索等特點。

通過問題解決后，學生還需要在課堂上進行問題解決的成果展示，高質量的成果展示是檢驗學生問題解決程度的有效手段，同齡人之間的成果展示也是促進專業課程教學質量整體提升的常用方法。

2 PBL教學模式下光電專業導論課程的教學實踐

2.1 課前分析

在“小車搭建與自動避障”課堂教學前要先進行課前分析，主要應包括設定教學目標、規范教學內容、確定重難點并對學生的學情進行分析。

2.2 課堂實施

在課程實施過程中，我們倡導學生自由組隊，提出小車搭建與實現自動避障的工程問題情境。通過教師簡明講解Scratch2-JMD軟件基本知識和美科mCookie創新套件基本功能，將該工程問題情境轉化為學生可以理解并愿意嘗試的光電專業問題。通過灰度傳感來判斷小障礙物的方位，結合小車行進的控制，綜合運用變量修正等手段實現小車的自動避障光電工程設計要求。

學生分組（3-4人）進行mCookie創新套件軟件開發和硬件調試，通過產品手冊和已有的線上資源，嘗試設計和完成工程方案。根據調試反饋修改軟硬件設計并再次測試，如此不斷地進行工程優化和性能迭代。

各組學生完成小車搭建和自動避障基本功能后，可以主動到教室講臺進行作品展示，講解本組問題解決的思路和方案，特別著重介紹遇到的各種實際問題以及本組成員是如何解決的。

總之，在課堂實施環節中我們利用PBL教學模式，較好地將“問題”貫穿其中，教師角色由主導者轉變為引導者，以實際問題為引領，培養學生的工程意識，并從中感受光電科技的魅力與活力。在課程教學實踐過程中，教師需要引導學生學思結合、知行合一，創造條件培養學生勇于進取的創新精神，踐行專業導論課程思政的育人要求。

2.3 教學評價

在課堂小車制作和避障功能調試的過程中，教師團隊更多的是扮演引導者的角色。當學生碰到難題時，給學生答疑解惑，引導學生通過查閱工程手冊和在線資源解決問題。當個別研究小組氣氛過度活躍或死氣沉沉沒有動力時，教師及時提醒和多加鼓勵，把學生引導回課堂教學中。

教學中采用過程評價和結果評價相結合的辦法進行。教師團隊通過側面觀察每個小組的學習進展和具體討論情況進行過程評價，通過學生課堂成果展示效果和課后學習報告質量給出結果評價。

此外，教師團隊還對部分學生進行了一對一訪談，了解本次課教學目標的達成情況。從訪談結果看，學生的光電工程思想得到了初步培養，通過課程實施大一學生對即將從事的專業學習從一無所知到了解和熟悉，對專業的認知從一知半解到感受到光電理論的鮮活和可感知。

*通訊作者：鄒斌

參考文獻

[1] 葉樹江，袁海燕.適應認證要求推進工程教育問題學習（PBL）教學模式實施[J].黑龍江高教研究，2016（2）：171-173.

[2] 劉儒德.問題式學習：一條集中體現建構主義思想的教學改革思路[J].教育理論與實踐，2001（05）：53-56.

[3] [美]Robert Delisle著.問題導向學習在課堂教學中的運用[M].方彤，譯.北京：中國輕工業出版社，2004：45-60.

[4] 埃德溫.M.布里奇斯，菲利普.海林杰著.以問題為本的學習在領導發展中的運用[M].馮大鳴主譯.上海教育出版社，2002：29-58.