基于PBL教學(xué)理念的四融合五引導(dǎo)混合式教學(xué)實踐

劉莉　趙中濤　史駿

摘 要：傳感器與檢測技術(shù)是鐵道車輛專業(yè)群的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有學(xué)科交叉、實踐性強的特點?；赑BL（Problem-Based Learning）理念對課程內(nèi)容進行重構(gòu)，以動車組真實檢修案例為載體，構(gòu)建項目式教學(xué)環(huán)節(jié)，形成一案例—一項目、一重點—一作品，鼓勵學(xué)生自主設(shè)計制作創(chuàng)新作品，提升了課程“兩性一度”。踐行思政引領(lǐng)課堂，從思想引領(lǐng)、價值塑造、知識探究、能力建設(shè)四個方面設(shè)立了“四融合”教學(xué)目標(biāo)，依據(jù)教學(xué)規(guī)律，探索出層層遞進式的“五引導(dǎo)”式教學(xué)策略。綜合教學(xué)數(shù)據(jù)顯示，案例的教學(xué)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，學(xué)生真正實現(xiàn)了理論知識與創(chuàng)新技能的雙提升。

關(guān)鍵詞：PBL “四融合”教學(xué)目標(biāo) “五引導(dǎo)”式教學(xué)策略 傳感器與檢測技術(shù) 混合式教學(xué)

1 課程簡介

1.1 課程基本信息

傳感器與檢測技術(shù)是鐵道車輛專業(yè)群的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，開設(shè)于第五學(xué)期，授課對象為動車組檢修技術(shù)專業(yè)在校生，本課程教學(xué)改革對于促進傳感技術(shù)與專業(yè)課的交叉融合具有重要意義。課程系統(tǒng)地介紹了傳感器技術(shù)的基本理論、工作原理、測量電路和參數(shù)指標(biāo)。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生了解常規(guī)敏感元器件的工作原理和特性，掌握常見物理量的檢測方法，能夠?qū)鞲衅鬟M行選型、應(yīng)用和故障排查，具備傳感器的設(shè)計與開發(fā)能力，提高解決實際測量和控制問題的能力。

以自建的國家級教學(xué)資源庫課程為基礎(chǔ)，依據(jù)教學(xué)實際，依托十四五規(guī)劃教材，構(gòu)建以“四大平臺+四大資源庫”為主要內(nèi)容的多層次立體化教學(xué)資源。結(jié)合課程實踐性強的特點，將本課程與專業(yè)課交叉融合，基于PBL（Problem-Based Learning）理念重構(gòu)課程體系，以動車組真實檢修案例為載體，構(gòu)建項目式教學(xué)環(huán)節(jié)，并從思想引領(lǐng)、價值塑造、知識探究、能力建設(shè)四個方面設(shè)立相應(yīng)的“四融合”教學(xué)目標(biāo)，同時依據(jù)教學(xué)規(guī)律，探索出層層遞進式的“五引導(dǎo)”式教學(xué)策略，真正實現(xiàn)問題導(dǎo)向、由淺及深、循序漸進的教學(xué)過程。

1.2 案例的意義

案例節(jié)選自傳感器與檢測技術(shù)中項目四“動車組軸溫檢測系統(tǒng)”，注重學(xué)科的交叉融合，基于PBL教學(xué)理念構(gòu)建教學(xué)情境，以國產(chǎn)動車組中華之星軸溫故障案例為引入，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計軸溫檢測系統(tǒng)，開展小組探究式學(xué)習(xí)，訓(xùn)練學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，并通過理論認(rèn)知、仿真分析、實操訓(xùn)練的層層進階的教學(xué)模式，將知識學(xué)習(xí)融入在項目解決過程中，在項目結(jié)束后學(xué)生還可得到一套自己設(shè)計制作的軸溫檢測系統(tǒng)，提升了動手操作能力。同時教學(xué)過程注重對學(xué)生的思想引領(lǐng)和價值塑造，通過本案例中列車軸溫升故障影響行車安全的視頻，培養(yǎng)學(xué)生的嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的職業(yè)精神，利用小組探究的教學(xué)方法，訓(xùn)練學(xué)生的團隊協(xié)作能力。

2 思路與目標(biāo)

2.1 分析學(xué)情特點，找出教學(xué)矛盾

授課對象包含了普招生、單招生、擴招生和社招生，課程基礎(chǔ)參差不齊，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式難以滿足個體差異化的教學(xué)需求。課程開設(shè)于大三第一學(xué)期，學(xué)生即將步入實習(xí)工作崗位，對未來工作充滿期待，動手實踐意愿強，但專業(yè)知識體系尚未完善，對行業(yè)前沿動態(tài)和發(fā)展趨勢了解有限，分析和解決問題的思維尚未建立，創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力不足，傳統(tǒng)的課程架構(gòu)以理論知識講解為主，難以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.2 根據(jù)教學(xué)實際，整合教學(xué)資源

以十四五規(guī)劃教材為基礎(chǔ)，依托教學(xué)互動平臺、國家級虛擬仿真共享平臺、YL610綜合試驗平臺和學(xué)校創(chuàng)新開放平臺（四大平臺），將動車組檢修國家級教學(xué)資源庫、企業(yè)案例庫、微課視頻庫、思維導(dǎo)圖庫（四大資源庫）有效整合到一起，對課程資源進行了互補和融合，構(gòu)成多層次立體化的混合式教學(xué)資源[1]，既包含了適用于基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的微課、能力進階的動畫、歸納總結(jié)的思維導(dǎo)圖和拓展延伸的企業(yè)案例視頻，能夠滿足不同基礎(chǔ)和不同學(xué)習(xí)階段的學(xué)生學(xué)習(xí)（多層次），同時還能將理論學(xué)習(xí)、仿真學(xué)習(xí)、實踐學(xué)習(xí)有效融合（立體化），真正實現(xiàn)線上線下有機結(jié)合、理論實踐有機結(jié)合、課內(nèi)課外有機結(jié)合，教學(xué)資源多維度，教學(xué)情境多元化。

2.3 依據(jù)課程特點，重構(gòu)課程體系

針對學(xué)生實踐意愿強但動手能力弱的矛盾，引入現(xiàn)場應(yīng)用案例，將專業(yè)基礎(chǔ)課程與專業(yè)課交叉融合，基于PBL理念重塑線上線下教學(xué)內(nèi)容。以動車組檢修真實案例為載體，構(gòu)建項目式教學(xué)環(huán)節(jié)，形成一案例—一項目，一重點—一作品。以重構(gòu)課程體系中的項目四為例，將中華之星動車組軸溫報警故障作為引入案例，鼓勵學(xué)生自主設(shè)計動車組軸溫檢測系統(tǒng)，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)進行分組，小組團隊協(xié)作探究解決方案，教學(xué)過程中教師引導(dǎo)學(xué)生自行觀看教學(xué)視頻、學(xué)習(xí)原理動畫、線上模擬仿真等逐步掌握溫度檢測系統(tǒng)的重點內(nèi)容，利用創(chuàng)新開放平臺動手實現(xiàn)團隊設(shè)計方案，制作作品，真正激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、提升創(chuàng)新實踐能力。

2.4 結(jié)合學(xué)生需求，明確教學(xué)目標(biāo)

本課程的授課對象是大三年級學(xué)生，學(xué)生即將走向工作崗位，對未來的工作充滿好奇和擔(dān)憂，但缺乏成熟的職業(yè)情感，所以本課程的教學(xué)不僅是知識的傳授，更是價值觀的輸出[2]。結(jié)合學(xué)生的情感需求，根據(jù)動車組檢修技術(shù)人才培養(yǎng)要求，抓住習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想和高速動車組發(fā)展兩個維度，緊扣動車組檢修與運用核心能力，圍繞“檢測技術(shù)發(fā)展概況”“動車組塞拉門開閉檢測系統(tǒng)”“動車組車速檢測系統(tǒng)”“動車組軸溫檢測系統(tǒng)”“動車組車重檢測系統(tǒng)”五大知識單元，在思想引領(lǐng)、價值塑造、知識探究、能力建設(shè)四個方面為學(xué)生設(shè)立了相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)（“四融合”教學(xué)目標(biāo)），從“追尋復(fù)興的理想信念”“求真務(wù)實的職業(yè)內(nèi)核”“創(chuàng)新發(fā)展的時代內(nèi)涵”三個層面進行價值觀塑造，實現(xiàn)從核心價值觀的個人層面到社會層面和國家層面的輻射，全方位塑造學(xué)生健全人格。

2.5 總結(jié)教學(xué)規(guī)律，梳理教學(xué)策略

把握以學(xué)生為主體、教師做引導(dǎo)的原則，形成了“崗位導(dǎo)向——案例導(dǎo)引——概念導(dǎo)學(xué)——仿真導(dǎo)做——實操導(dǎo)思”的漸進式“五引導(dǎo)”教學(xué)實踐策略[3]，實現(xiàn)從理論到仿真再到實操的教學(xué)過程，整個教學(xué)環(huán)節(jié)由淺及深、由易到難、逐層推進，即使基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生也容易上手，能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。同時項目導(dǎo)向式教學(xué)理念強調(diào)小組合作的方式，合作探究法的應(yīng)用也能夠使不同基礎(chǔ)的團隊成員間取長補短，保證課堂教學(xué)的有效性。

3 教學(xué)設(shè)計

3.1 內(nèi)容設(shè)計與資源整合

案例節(jié)選自項目四“動車組軸溫檢測系統(tǒng)”，基于內(nèi)容設(shè)計對教學(xué)資源進行有效整合。依托國家級教學(xué)資源庫在線開放課程，持續(xù)補充行業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用案例、行業(yè)技術(shù)前沿等內(nèi)容，累積視頻資源15個，課外文獻20篇，練習(xí)題目49道，互動討論超過70次。提升單元測試與單元作業(yè)的難度，考核重點從認(rèn)知了解轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)用優(yōu)化；教師圍繞教學(xué)重點、難點、熱點發(fā)起開放討論話題，引導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)自主探索、知識體系構(gòu)建到自主學(xué)習(xí)與辯證思考的漸進式教學(xué)目標(biāo)，體現(xiàn)課程的“兩性一度”（高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度）。

思想引領(lǐng)：培養(yǎng)使命擔(dān)當(dāng)，樹立職業(yè)精神，強化創(chuàng)新教育；

價值塑造：熱愛工作崗位，懂得團隊協(xié)作，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，具備創(chuàng)新思維；

知識探究：掌握溫度傳感器的工作原理，熟悉元件選型和使用方法；

能力建設(shè)：能完成溫度檢測電路的設(shè)計與制作，具備優(yōu)化和拓展檢測功能的能力。

3.2 教學(xué)過程與實施方法

3.2.1 課前任務(wù)設(shè)計

（1）依托教學(xué)互動平臺，引導(dǎo)課前預(yù)習(xí)

在上節(jié)課結(jié)束時發(fā)布本單元的課程預(yù)告，包含在線課程資源、講義、PPT和思維導(dǎo)圖等，同時發(fā)布本章節(jié)的引入視頻：我國早期國產(chǎn)動車組中華之星的軸溫報警案例，學(xué)生可結(jié)合專業(yè)背景知識準(zhǔn)備課堂任務(wù)（①動車組出現(xiàn)熱軸故障的原因是什么②如何避免動車組熱軸故障）。

（2）基于教學(xué)互動平臺，進行預(yù)習(xí)前測

結(jié)合課前發(fā)布的教學(xué)資源與引入案例，向?qū)W生發(fā)布前測題目，關(guān)于溫度傳感器的基本知識。題目形式以不定項選擇為主，如“常見的溫度檢測元件有哪些？（A熱電阻式溫度傳感器，B熱電偶式溫度傳感器，C紅外傳感器）”，通過前測引導(dǎo)學(xué)生梳理溫度傳感器的類型及基本原理。

3.2.2 課堂任務(wù)設(shè)計

（1）基于“崗位導(dǎo)向”的引入

回顧課前案例，講述早期國產(chǎn)動車組的艱難研發(fā)歷程，激發(fā)學(xué)生的愛國情懷。以小組為單位上臺分享團隊聽后感，教師總結(jié)：高速運行情況下軸承溫度升高不可避免，做好溫度檢測是有效避免熱軸故障的關(guān)鍵。軸溫檢測系統(tǒng)能夠見微知著、防患未然。由此引出本章節(jié)的實踐任務(wù)：制作一款動車組軸溫監(jiān)測系統(tǒng)。

（2）基于“概念導(dǎo)學(xué)”的啟蒙

以實踐任務(wù)為載體，教師引導(dǎo)學(xué)生利用線上教學(xué)資源，探究常見的溫度測量方法和溫度感應(yīng)元件，并以小組匯報和組間PK的方式進行自學(xué)效果評價。最后教師以常見生活場景為載體對課本概念進行分析，并對知識點進行歸納總結(jié)。團隊內(nèi)部和團隊間的評價機制，有利于培養(yǎng)學(xué)生團隊協(xié)作能力和溝通交流能力。

（3）基于“仿真導(dǎo)做”的鞏固

依托傳感器仿真軟件，模擬高速運行情況下軸承外部環(huán)境，通過設(shè)置不同的運行速度值得到不同的軸承溫升曲線，引導(dǎo)學(xué)生歸納溫度變化規(guī)律，總結(jié)不同感溫元件的測溫特性，讓學(xué)生切身感受動車組速度提升對設(shè)備性能的高要求，提醒學(xué)生在以后工作中不可麻痹大意，秉持嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的檢修工作態(tài)度是保障動車組安全行車的重要前提。

（4）基于“實操導(dǎo)思”的拓展

教師分享復(fù)興號動車組的軸溫檢測系統(tǒng)拓展材料，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)高速運行情況下軸溫檢測的環(huán)境特點，對小組發(fā)布任務(wù)：選取適合于軸溫實時檢測的溫度傳感器。采取小組PK方式從若干溫度傳感器中選擇最優(yōu)檢測元件。教師利用思維導(dǎo)圖對課程內(nèi)容進行總結(jié)。

使用Protues軟件對軸溫檢測電路進行設(shè)計并仿真運行。針對設(shè)計過程中的疑問，可進行組內(nèi)討論，也可結(jié)合教學(xué)互動平臺發(fā)彈幕進行即時提問，教師將通過線上+線下答疑的方式解答，仿真運行成功的團隊在班級內(nèi)進行分享。課程最后，發(fā)布本章節(jié)教學(xué)反饋問卷。

3.2.3 課后任務(wù)設(shè)計

軸溫檢測系統(tǒng)仿真運行成功的團隊可通過創(chuàng)新開放平臺制作軸溫檢測設(shè)備，并根據(jù)平臺資源進行適當(dāng)包裝。學(xué)生上傳作品視頻、制作報告等資料到教學(xué)互動平臺，教師根據(jù)團隊成果進行實時反饋評價和綜合考評。

3.3 考核評價方式

構(gòu)建過程性評價、總結(jié)性評價、發(fā)展性評價相結(jié)合的全過程全方位評價體系[4]，對學(xué)生課程學(xué)習(xí)、交流研討、小組成果匯報、實踐作業(yè)、成果總結(jié)等方面進行綜合考評。線上主要依托教學(xué)互動平臺，對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程展開梯度測試，通過平臺的評價系統(tǒng)實現(xiàn)自動評價。線下評價主要依托于課中的師生評價、生生互評、自我評價及企業(yè)導(dǎo)師評價四種方式的結(jié)合。

4 特色與創(chuàng)新

4.1 學(xué)科融合，問題驅(qū)動（PBL），提高課程“兩性一度”

案例采用項目式教學(xué)，以中國標(biāo)準(zhǔn)動車組復(fù)興號的軸溫檢測系統(tǒng)為引入點，將傳感器課程內(nèi)容與動車組運用課程交叉融合，滲透了當(dāng)下的前沿技術(shù)。在課堂上以小組協(xié)作的方式進行組間研討辯論，加深對理論知識和分析方法的認(rèn)知，課程的每章對應(yīng)一個綜合性的實踐項目，從方案設(shè)計到零件選型再到作品制作，全部由學(xué)生自主探究完成，訓(xùn)練了學(xué)生分析問題的思維、解決問題的能力和耐挫力，提高了學(xué)生的動手實踐水平，真正做到了知識領(lǐng)悟、能力提升和素質(zhì)培養(yǎng)的有機結(jié)合，提升了課程的“兩性一度”。

4.2 價值塑造，人格養(yǎng)成，踐行思政引領(lǐng)課堂

動車組軸溫檢測系統(tǒng)是保障安全運行的關(guān)鍵系統(tǒng)，案例將思想引領(lǐng)、價值塑造、知識探究、能力建設(shè)四個教學(xué)目標(biāo)進行融合，以“見微知著，防患未然”為思政主題，滲透了愛崗敬業(yè)的工作情懷、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作態(tài)度和精益求精的工作精神，通過案例實施，學(xué)生掌握了溫度感應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計方法，堅定了保障鐵路安全的職業(yè)信念，培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的勞動習(xí)慣，訓(xùn)練了團隊協(xié)作的能力，也提升了對動車組檢修工作的適應(yīng)能力。

4.3 學(xué)生主體，教師引導(dǎo)，構(gòu)建遞進式課堂教學(xué)

堅持學(xué)生主體、教師引導(dǎo)的設(shè)計原則，教學(xué)過程中采用“五引導(dǎo)”的教學(xué)策略，即崗位導(dǎo)向、案例導(dǎo)引、概念導(dǎo)學(xué)、仿真導(dǎo)做、實操導(dǎo)思[4]。課程引入案例貼合現(xiàn)場實際，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情；教學(xué)過程采用線上模擬結(jié)合線下實操的方法，使學(xué)生認(rèn)知實現(xiàn)由抽象變直觀，由直觀變立體的層層遞進過程，降低直接上手的難度，提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動性。層層遞進式的教學(xué)策略能夠滿足不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的同學(xué)，課堂應(yīng)用效果良好。

5 效果評價

案例構(gòu)建了“四融合”教學(xué)目標(biāo)，全方位培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)精神。在教學(xué)設(shè)計中采用“五引導(dǎo)式”教學(xué)策略，共設(shè)提問11次，環(huán)環(huán)相扣，通過學(xué)生反應(yīng)可隨時掌握學(xué)生對相關(guān)知識的理解程度，從而及時調(diào)整授課節(jié)奏和內(nèi)容。教學(xué)互動平臺提供了學(xué)生到課率、預(yù)習(xí)率、合作學(xué)習(xí)的參與度等信息，直觀反映學(xué)生課堂參與度和學(xué)習(xí)熱情度，便于對學(xué)生進行個性化指導(dǎo)和教學(xué)調(diào)整，打造高效課堂。章節(jié)末的問卷反饋能幫助教師進行教學(xué)反思，進一步提高教學(xué)質(zhì)量。綜合所有數(shù)據(jù)，本案例教學(xué)達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)?；赑BL教學(xué)理念，以項目式教學(xué)環(huán)節(jié)為載體，每章對應(yīng)一個綜合性設(shè)計與實踐項目，學(xué)生將課堂上的作品和創(chuàng)新思維應(yīng)用在各類技能大賽中，屢獲大獎，本案例中，19級學(xué)生張宇鑫帶領(lǐng)團隊自主設(shè)計制作的無線軸溫監(jiān)測裝置獲2021年中國國際互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽陜西賽區(qū)銀獎，實現(xiàn)了知識技能雙提升。

基金項目：2023年西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程思政示范課程校級一般培育項目“動車組技術(shù)”（無編號）；2023年陜西省職業(yè)技術(shù)教育學(xué)會專項課題“基于‘五引導(dǎo)式教學(xué)模式的課程思政研究與實踐”（課題編號：2023SZX501）；2023年陜西省職業(yè)技術(shù)教育學(xué)會專項課題“軌道車輛檢修類專業(yè)課程改革的研究與實踐”（課題編號：2023SZX476）；陜西省第三批黨建工作樣板支部（無編號）。

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