工科專業PBL混合模式教學改革探討

摘 要：工科專業的課程在教學過程中普遍存在理論與實際聯系不緊密的問題，然而企業對工科專業學生又有很高的實踐要求。在項目式、翻轉課堂等混合式教學模式下結合PBL教學法，能夠彌補各種教學方法的不足，促進理論與實際的銜接，提高教學質量，推動工科專業的教學改革。

關鍵詞：工科專業;PBL教學法;問題設計;混合式教學

PBL（Problem Based Learning）是以問題為導向以學生為中心的教學方式。這種教學方式源于1969年美國神經病學教授Barrows在醫學教育中的應用，我國90年代，也開始在重點院校的醫學院使用此教學方法，并逐漸擴展至非醫學課程中。2012年我院開設單片機和嵌入式方向教改班，采用“教學做一體”式教學模式，通過探究、討論、翻轉課堂等多種教學方法提高學生實踐能力，取得了一定的教學效果，但也存在一些問題，因此在混合式教學中引入PBL教學法進一步提高教學質量。

一、混合式教學現狀

（一）國內外研究情況

1969年美國加拿大麥克馬斯大學神經病學教授Barrows，在醫學課程教學中引入PBL教學法，圍繞醫學專題或具體病例的診治等問題進行小組討論，以這種方式展示學生為主體，教師輔導的學習過程。90年代，歐洲開始引入PBL教學法，1997年香港大學醫學院實施PBL教學法。

90年代，我國重點院校開始在基礎醫學課、臨床課和實驗課中引入PBL教學法，如上海第二醫科大學、西安醫科大學、第四軍醫大學、湖南醫科大學等，取得了良好的效果。之后引用PBL教學法的學校逐漸增加，并且除醫學課程外的其他課程也在嘗試應用該教學法。由于專業之間的差異，很難將醫學專業的PBL教學方法直接照搬到工科教學。杜翔云等把PBL課程改革分為三個層面：單門課程層面、課程層面、院校層面，認為在不同層面、不同環境推行PBL時，課程改革需要采取不同的策略。目前我國工科專業的教學方式多以課堂講授、實驗環節、實習實踐環節組成。這種被動學習模式學生在課堂上表現的積極性不高，而且專業課內容按照傳統講解方式會偏理論，脫離實際。項目式教學使課程內容與實踐對接，能夠將學生拉近與企業、與工作、與技術的距離，再加入一些新的方法，提高課堂內容學習的挑戰性，增加學生的興趣，是非常有益而且必要的。

（二）我院教學改革基礎

我院教改班2012年將項目式教學法引入進來，實現傳統的專業課教授方式與傳統的課程設計實踐環節有效的結合在一起，教師在授課過程中，根據階段性課程內容的難易程度和實用性，選擇適當的課題項目讓學生分組進行討論、設計以及實施，并通過翻轉課堂的形式展示設計成果，很大地提高了學生的學習興趣。但是，項目式教學模式要求以較完整的項目作為學習向導，對學生綜合知識、全面能力要求較高，因此不利于把握一門課程的進度，而PBL法可以根據知識點的特性有針對性地設置問題，循序漸進引導學生，從而培養學生學習思維、思考和解決問題的能力，更適合應用型技術人才培養。

二、PBL教學改革思路

（一）教學目標

在教學過程中，充分發揮工科專業理論聯系實際的學科特點，發掘學生潛能，發展學生學習思維。在傳統的教學法與項目式教學法中引用PBL教學法，最核心的問題是要設置與專業領域相關的一系列問題來貫穿整個學習內容，在授課的過程中，通過解決一個個問題使學生掌握相關知識，并提升學生解決問題的能力。

工科專業本就與社會實踐具有緊密關系，通過PBL教學法不僅使學生更好的理解知識內容，更能培養學生解決問題的能力，在解決問題的過程中形成主動思考的習慣、善于發現問題、提出問題的思維，提高學生全面素質。主要體現在以下三個方面：（1）提高學生學習主動性。與傳統的教師講學生聽的教學方法不同，PBL教學法的主體由教師轉為學生，學生在教師的引導下，進行自主學習，通過交流、研討等方式解決教師提出的問題，問題的解決就意味著知識的收獲。這種學習方式能引起學生學習興趣，培養主動學習思維，從另一個視角發現知識新世界。（2）培養學生學習能力，使學生掌握學習方法。學生在大學階段，不僅要學習文化知識，更重要的是培養自己的學習方法，PBL教學法要求學生自主完成問題，因此學生需要通過課上、課下等不同渠道，尋找解決問題的方法。在這個過程中，教師引導學生善于總結、歸納，掌握適合自己的學習方法。（3）課程內容與實踐對接，培養應用型人才。結合我院應用技術型人才培養目標，該教學方法，會提供適應行業需求的實際問題和項目供學生學習，以提升學生的實踐能力。PBL教學法為傳統的人才培養模式提供了新的方法、新的思路。

（二）改革內容與教學方式

主要對傳統的教學大綱進行修訂，設置相應數量的問題或小項目作為主軸架構起教學內容。在授課過程中，先由教師講解必要的基礎知識;對于知識的應用或擴展部分，布置相應的問題或小項目由學生小組來完成;學生小組通過查閱資源、交流討論、給出解決方案及結果等環節完成任務;每個問題結束后小組內部要進行自我評價，小組之間要進行相互評價，教師最后進行點評;考核方式也由傳統的必是改為展示及答辯，考核評價體系注重考察學生的學習過程情況和學習能力評價。將多門專業課程知識相融合，開設綜合實踐課程。課程中設計相對綜合的項目，給出該項目包含的若干個問題，學生以小組為單位進行研究，項目完成后詳細的闡述學習過程、知識點、技術參數等。學生講解后，教師進行點評，并由教師引導學生對重點進行拓展和提升。

（三）問題設計

工科專業中的許多專業課包含了大量數學公式，理論性較強，然而應用技術型院校的學生就業時多從事一線技術工作，根據多年的教育工作經驗發現學生學習的困惑在于無法理解理論性較強的書本知識與實際工作內容之間的關系，引入項目式教學的目的就是起到銜接的作用，在這其中又引入PBL教學模式能夠通過恰當的問題充分地、高效地解決理論聯系實際的問題，因此PBL教學最關鍵的是如何創設出適宜的問題情境。

（1）問題設計的進階性。實現“低起點，高落點”，教師要“搭梯子”。在設計問題時，首先要設計難度適中的問題，能夠讓學生通過自己的努力找到解決方案;其次這些問題要有一定的關聯性、階梯化，在問題的引導下能讓學生達到更高的高度。例如講單片機輸出，先從點亮LED燈學習0/1的變化，再到數碼管學習顯示數字，然后升級到LCD顯示文字等。

（2）問題設計的情境性。實現理論聯系實際，問題要來源于現實。工科專業課學習不能把眼光只停留在書本上，要讓實踐走進課堂，可以創設富有實際意義的技術問題情境，問題越貼近實踐，越能燃起學生研究問題和解決問題的欲望。例如高頻課上講諧振，在智能車無線充電中被應用。

（3）問題設計的啟發性。激發學生潛能，問題要有啟發性。培養學生獲得知識和獲得解決問題的能力不是最終目的，培養學生能提出問題，有主動學習的思維和素養更重要。通過設置脫離“標準答案”的發散性問題，激發學生的好奇心和探究欲。例如探究單片機延時程序的多種方法，并體會延時在數碼管動態顯示、鍵盤掃描、iic時序等應用中的必要性。

（四）過程安排

前期準備：教師選取合適的知識點，通過實例創建問題情境。學生由5～7人組成一組，開展自主學習。

過程管理：學生通過圖書館資源、網絡資源等途徑加深對知識點的理解，通過小組探究、討論等方式逐漸分析解決問題，使學生在掌握專業課基本理論的同時，運用于解決工程實際問題，從而達到興趣與學習有機結合，提高學生自學能力和解決實際問題的能力。在此過程中，教師關注每組情況，起到引導作用，并對突發產生的新問題具有有效把握的能力。

成果展示：每組學生將學習結果匯總整理形成學習報告，并將主要內容通過PPT翻轉課堂形式向老師同學們匯報，闡述自己的觀點。老師對學生的表現作出評價，并反思教學過程和教學效果，進行教學總結。

評價方式：過程評價與翻轉課堂評價相結合，加大學習過程評價比例。組內自評與組間互評、教師評價多種評價手段相結合，激勵學生互相學習、樹立要求進步的學習理念。

三、PBL教學法與傳統教學、CDIO工程教育模式的比較

PBL教學法不同于以往傳統的被動式教學法，PBL采用以學生為主體的主動式教學模式，以多個問題作為引導，學生通過課本、圖書資源、網絡資源等途徑解決問題，從而掌握知識，并且將學習過程和成果與大家分享，利于學生培養學習思維、思考和解決問題的能力，以及表達能力、團結協作等綜合素質。PBL教學法也不同于CDIO工程教育模式，雖然都是學生以主動方式學習，但是CDIO法主要適合工程類專業，而PBL法可以應用在很多領域;CDIO法要求以較完整的項目作為學習向導，對綜合知識要求較高，有時候不利于把握一門課程的進度，而PBL法可以根據知識點的特性有針對性地設置貼切的問題;CDIO法的標準比較高，對學生的全面能力要求也較高，PBL法較側重基礎，更適合獨立學院一類應用型技術人才培養。

四、改革效果

我院以教改班為研究對象，每屆學生30人，每屆大二開學初組班。《單片機原理及應用》《嵌入式原理及應用》《VC++程序設計》《智能儀器儀表設計》等專業課程均采用PBL問題式結合項目教學法，每個知識點通過引導小例子，學生動手實施操作，向老師反饋問題，老師在學生實踐過程中給予指導。考試方式也進行了較大改變，由閉卷考試改為小組完成任務，提交作品并進行匯報。通過這樣的教學方式，學生感到與傳統班級學習特點很不一樣，都會從被動學習習慣逐漸轉變為主動學習，樹立了正確的學習觀，培養了良好的學習習慣。從學習效果和掌握的知識量方面來說，學習過程扎實，理論聯系實際，能充分掌握所教授的知識，并能活學活用，每門課程學生都能做出一些高水平的作品。如果是大班授課，PBL混合式教學法實施起來會有一定的難度，教學效果也會大打折扣，在這方面的不足之處是今后改進的重點。

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課題項目：河北省高等教育教學改革研究與實踐項目“基于pbl的混合式教學在應用型院校工科專業教學改革中的實踐與研究”研究成果（編號：2019GJJG611）

作者簡介：張偉（1984— ），女，漢族，河北唐山人，碩士，講師，從事控制理論與控制工程研究。