“4W+PBL”教學模式優化中職課堂教學的探究與實踐

中等職業教育是職業教育體系的基礎，是服務于我國現代化經濟體系和充分就業的需要，著力培養德智體美勞全面發展的高素質勞動者的教育。其人才培養質量反映了勞動者從事職業活動的綜合能力（職業能力）。本文以中職的課堂教學為研究對象，通過CSMS系統觀察學生在課堂中的學習發生行為，分析呈現學生學習的思維激發數據，探究聚焦“四何”問題的PBL（Problem-Based Learning）教學模式在中職課堂教學設計中的應用與實踐。

一、研究背景分析

課題組以培養中職學生的職業適應性、提高專業人才培養質量為目標，聚焦學生職業能力的評測，面向全國各地制造業相關128家產業行企展開問卷和訪談調研，發現行企對工業現場一線的操作人員，除專業技能和專業知識外，還尤其注重核心素養，如圖1所示。

課堂是學生學習的主陣地，專業課堂教學的目標應涵蓋專業知識與技能的掌握、學習方法、情感態度與價值觀的培養等多個方面。為了達成這一目標，中職課堂教學需要注重理論與實踐的結合，通過多樣化的教學手段和方法，激發學生的學習興趣和積極性，培養學生的自主學習能力和創新精神，養成適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。

目前，在專業課堂教學過程中，還存在教學成效難觀察、難評價，綜合能力難培養等問題，具體表現在：第一，過程性評價手段單一，很難觀察學生思維能力習得過程。專業課堂注重專業理論知識的學習和專業實踐技能的掌握，尤其是利用理論知識指導實踐創新的思維能力。教師很難通過教學互動、學業測評等方式動態觀察到學生的思維能力的掌握情況。第二，傳統教學模式方法單一，難培養學生自主學習能力和創新精神。中等職業學校專業課堂教學為激發學生的學習興趣，培養學生的問題意識，常常采用啟發式教學。但是在實際操作中，由于問題的設計表面化，流程簡單等原因影響，傳統的PBL教學模式往往難實現培養目標。

二、基于CSMS大數據分析的“4W+PBL”教學模式設計

（一）基于CSMS系統的大數據分析

教學質量好壞主要取決于教學過程及結果的觀察和達成度判斷。實時動態觀察課堂教學過程，客觀全面地觀察課堂實施、教師個人表現、學生學習效果以及教學資源利用等方面的信息，是優化課堂教學全過程，提高教學質量的主要依據。

課題組堅持以學生發展為中心的教育理念，借助基于大數據技術的教育數據分析工具——“CSMS課堂觀察大數據分析系統”采集課堂的音視頻、學生互動等多維度數據，為教師提供課堂實施情況、學生學習效果以及教學資源利用情況等方面的深入洞察。運用先進的數據挖掘和機器學習算法，實現對課堂教學全過程的教師主導、學生主體、教學達成三個類別的40個量化指標精細化分析，再現課堂教學實施的整體情況，發現課堂中存在的問題，為優化教學設計提供依據。

（二）“4W+PBL”教學模式設計

PBL作為一種以學生為中心的教學方式，其核心理念在于將學習與真實、有意義的問題情境相融合，通過學生的自主學習、小組合作和批判性思維等方式，培養學生的問題解決能力、團隊合作能力和創新能力。

PBL教學模式以其獨特的以問題為導向的教學方式，極大地激發了學生的學習動力和興趣，提高了學生的問題解決能力和自主學習能力。但是實施PBL教學模式需要教師和學生都具備一定的專業素質和能力，教師需要具備良好的問題引導和支持能力，學生需要具備較高的自主學習和合作能力，同時還需要資源和條件支持。

項目組通過對68所中等職業學校的生源情況及學習需求情況展開調研發現：中職生學習上普遍存在文化基礎薄弱，自我控制和自我管理能力不足，沒有清晰的奮斗目標，缺乏學習動力的情況，但是他們大多數思維敏捷、動手能力強、善于接受新鮮事物、適應能力強、可塑性強，渴望被認同。通過座談和問卷調查，學生普遍反映對實踐學習很感興趣，但是對技能型課的教學模式和方法提出了師徒幫傳、實崗實踐的需求，如圖2所示。

為提高學生的核心素養，針對中職學生自主學習能力不強的特點，項目組從問題設計、個性化的教學設計和優化教學流程等方面入手，聚焦“四何”問題提出了培養學生進行深入的分析和思考的“4W”教學策略，在此基礎上優化了“4W+PBL”教學模式。

1.“四何”問題（4W）

“是何”類問題：學生需要明確所學的知識是什么，涉及事實的問題。教師需明確課堂教學的目標，每節課開課前向學生傳達，確保學生對自己上這節課所學到知識和技能達到何種程度心中有數，并為此設定一個合理的預期。

“為何”類問題：學生需要理解知識內容之間的原理、規律、邏輯等。教師需通過個性化教學激發學生興趣，這是提高課堂教學效果的關鍵。教師可以使用多樣化的教學方法和教具，設計引人入勝的實驗、案例或視頻，以吸引學生的注意力并讓他們主動參與學習。

“如何”類問題：指向方法、途徑和形式。教師可以通過創設合作情境，鼓勵學生之間的互動與合作，鼓勵學生與教師之間的互動與合作，學生與教師采用小組討論、問題解答、實踐操作等形式，激發學生思維，培養他們的合作能力和實踐能力。

“若何”類問題：指向知識遷移拓展。學生需要在新學習情境中自主獲取創新性知識，在此過程中培養推理、知識遷移思維能力等。教師此時應及時給予學生反饋和評價，幫助他們了解自己的學習進展和不足之處，激勵學生繼續努力并改進學習方法。

2.“4W+PBL”教學模型

“4W+PBL”教學模式巧妙地將“四何”問題（是何、為何、如何、若何）與基于問題為導向的教學模式（PBL）相結合，從而構建出一個更加高效、深入、具有針對性的教學框架，如圖3所示。聚焦“四何”問題的PBL教學模式“4W+PBL”在教學方法、教學過程和教學目標上強調問題導向、學生的主動性和綜合能力的培養，使學生能夠在解決問題的過程中提高自己的思維能力和實踐能力。

從教學方法上來看，“四何”問題與PBL教學模式都強調問題導向。PBL教學模式的核心是圍繞實際問題展開教學，讓學生在解決問題的過程中學習相關知識。而“四何”問題則通過提出一系列問題，引導學生逐步深入探究，從而達到教學目的。因此，這兩種教學方法都注重問題的設置和解決，使學生能夠在解決問題的過程中鍛煉自己的思維能力和實踐能力。

從教學過程來看，“四何”問題與PBL教學模式都強調學生的主動性。PBL教學模式強調學生的自主性，要求學生自己尋找解決問題的方法，并在解決問題的過程中與他人合作、交流。而“四何”問題則通過引導學生主動思考，激發學生的學習興趣和好奇心，使學生在解決問題的過程中產生自我驅動力。因此，這兩種教學方法都注重學生的主動性和參與性，使學生能夠在解決問題的過程中提高自己的學習積極性和實踐能力。

在實際教學中，我們可以通過提出“四何”問題引導學生深入思考，并結合PBL教學模式組織教學活動。同時，我們也需要注意這兩種教學方法的適用范圍和限制條件，根據不同的教學場景和學生特點靈活運用，以實現最佳的教學效果。

三、利用“4W+PBL”教學模式優化課程教學的案例分析

（一）電工基礎課程培養目標分析

電工基礎課程是中職裝備制造類專業的專業基礎課。本課程是理論與實踐相結合的實踐性強的課程。因此，本課應該通過實驗、實訓等方式，讓學生親自動手操作，加深對理論知識的理解和掌握。同時，還應該注重培養學生的創新思維和解決問題的能力，以適應裝備制造領域不斷變化的需求。

（二）中職學生學習能力分析

本課程開設在中職第一學年，這一年齡段的學生正處于青春期，既充滿好奇心和求知欲，又面臨著學習和成長的多重挑戰。

從知識儲備來看，這些中職一年級的學生已經掌握了一定的物理基礎知識，包括力學、電磁學、光學等方面的基本概念和原理，但由于之前的學習經歷和認知水平的限制，學生的理論基礎相對薄弱。

從學習經歷來看，中職學生對一些基礎學科的理解和掌握并不深入。隨著學習難度的提升，他們可能會遇到越來越多的復雜概念和現象，而由于缺乏足夠的前期鋪墊和積累，他們在理解和消化這些新知識時會感到力不從心。

從認知水平來看，中職學生在知識儲備、思維水平和學習方法等方面的個體差異較大。一些學生在面對復雜問題時，可能由于思維方式的局限或學習方法的不當，難以深入理解和把握問題的本質。學生也可能因缺乏足夠的實踐經驗和獨立思考的能力，無法將理論知識與實際問題相結合，從而影響了對復雜概念的理解和應用。

（三）傳統電工技術基礎課堂教學成效分析

傳統的專業課堂以教師講授為主，側重于解決具體問題，有明確且具體的教學重點。整個教學過程通常圍繞導入新課、分析任務、演示實驗、學生實踐以及歸納總結這幾個關鍵環節展開。每一個環節都緊扣教學重點，教師通過對重點問題的深入分析和講解，幫助學生理解和掌握相關知識和技能。

項目組以電工基礎課堂的一個學習使用電工工具剝削導線絕緣層的理實一體化項目為例。設計了本次課堂的教學流程，利用“CSMS課堂觀察大數據分析系統”觀察課堂，發現課堂教學整體得分為78分（滿分100分）。其中目標定位、教學藝術表現不錯，但是在思維激發、師生有效互動等方面有所欠缺。結合學生課堂實際教學效果看，大部分學生能按要求完成實驗內容，但實際上工藝優秀的學生不多。原因是教學的著眼點與任務的完成往往局限于解決具體問題，而忽視了對學生解決問題和創新能力的培養，學生知其然而不知其所以然，沒有拓展和創新，不能做到真正的知行合一。

（四）利用“4W+PBL”教學模式優化教學設計與教學流程

1.教學設計優化模型

優化后的教學設計運用“四何”問題教學設計框架（圖4），課堂學習以“是何”“為何”為學習目標，引導學生提出“如何”“若何”的高層次、高質量問題，推動學生發展高階思維。

“是何”反映教師提問的開放性教學傾向，主要指出本節課的教學目標是什么，需要的工具是什么，做出來的成品是什么樣。“為何”反映教師所提的問題是為了找到課堂的根源和價值，主要是為什么學這個知識，為什么選擇這個工具，為什么需要嚴謹的工藝。“如何”反映教師提問的問題解決教學傾向，主要是指怎樣進行操作、怎樣選擇工具、怎樣做到嚴謹細致。“若何”反映教師提問的批判性及創造性教學傾向，引導學生思考有沒有其他的方式達到同樣的效果，若是換一種材料或規格應該怎么做，若是沒有嚴謹的工藝會出現什么情況。

2.教學流程優化模型

優化后的教學過程引入師生互動、拓展訓練、三方評價等方式，使課堂教學更加生動、有趣且富有成效。知行理論強調知識與實踐的相互轉化和相互促進，優化后的教學過程中，教師應該注重理論與實踐的結合，并通過運用“四何”問題的方式傳遞知識，幫助學生不僅掌握扎實的電工基礎知識，還能夠提升實踐能力和創新思維，為未來的職業發展奠定基礎。

（五）教學模式優化成效

1.提升師生互動氛圍

通過運用“四何”問題的方式傳遞知識，進一步推進了課堂互動模式的創新，以更多元、更具活力的方式提升師生互動氛圍，新增加的師生互動、拓展訓練、自我評價和教師評價，使學生真正做到學中做，做中學，學生的學習熱情得到進一步激發，不但保證了教學的質量，而且使課堂的教學效果得到了升華。對比課堂投放信息的“四何”分布比例情況的前測和后測數據，觀察優化教學設計后的“四何”分布情況。

前測課的“四何”比例分布分別為若何25%，為何8.3%，是何41.7%，如何 25%；后測課的“四何”比例分布分別為若何21.9%，為何23.8%，是何28.1%，如何26.7%，表明通過優化教學設計后，“四何”運用均衡，課堂知識結構清晰；教師推動有效學習程度為 0.60，在參考值 0.47-1.00 區間內，這一數值處于較高的水平，表明教師運用“四何”方式有效地促進了學生的內化建構和思維練習。通過引導學生從不同角度思考問題，激發他們的學習興趣和主動性，教師成功地推動了學習的發生。

通過深入對比兩次課堂的“四何”比例分布，我們可以清晰地看到優化教學設計所帶來的顯著變化。在前測課中，是何和若何的比例相對較高，而為何和如何的比例相對較低，這反映出課堂在解釋知識和描述情境方面做得相對較好，但在引導學生深入思考和實際操作方面還有所欠缺。然而，在后測課中，這一比例分布得到了明顯的改善。雖然是何仍占據一定的比例，但為何和如何的比例均有了顯著提升，尤其是為何的比例從8.3%增加到了23.8%，顯示教師在課堂上更加注重引導學生思考問題的原因和背景。這種均衡分布使得課堂知識結構更加清晰，每個部分都扮演著不可或缺的角色。是何為學生提供了基礎知識的學習，為何則引導他們深入思考問題的本質，若何則為他們構建了一個生動的學習場景，而如何則教會他們如何將這些知識應用到實際中。

圖5虛線表示常模，通過對比前測數據與后測數據的分析可見，激勵學生主動參與互動的比例提升，引發學生思考的清晰度和啟發性總體提高，學生的想象力激發比前測數據明顯。經過深入對比前測數據與后測數據的差異，我們可以清晰地看到，在實施了一系列教學設計優化后，學生的學習態度和表現都有了顯著的改善。首先，激勵學生主動參與互動的比例顯著提升，這主要得益于我們采用了更多富有創意和吸引力的教學方法，如小組討論、角色扮演等，使學生能夠更積極地參與課堂互動，學生在思考問題時能夠更清晰地表達自己的想法，同時也能夠從中獲得更多的啟發。這主要歸功于教師在課堂中更注重培養學生的批判性思維和問題解決能力，通過引導他們進行深度思考和探究，使他們的思維水平也得到了提升。

2.思維能力養成

對比學生本課例的FIAS結果表，分析教學流程優化后學生的思維情況。

從表1中，我們可以看到本課例在多個維度上相較于常模有了顯著的提升。在啟發性方面，本課例的得分達到了0.56，遠高于常模的0.38。這意味著在教學過程中，教師更加注重激發學生的思考能力和創新精神。通過設計富有啟發性的問題、引導學生進行深入探討，本課例成功地提升了學生的思維活躍度，使他們能夠更好地理解和掌握知識。本課例中，學生話題的穩定性達到了0.8，明顯高于常模的0.44，反映學生在課堂上能夠更加積極地參與討論，表達自己的觀點和想法。教師通過創造寬松、自由的課堂氛圍，鼓勵學生大膽發言，使得學生在課堂上能夠更好地發揮自己的主觀能動性。教師互動的穩定性達到了0.79，相較于常模的0.6有了顯著的提高，表明教師在教學過程中能夠更加有效地與學生進行互動，及時回應學生的問題和反饋。通過與學生建立良好的師生關系，教師能夠更好地引導學生學習，促進學生思維的全面發展。在教學與管控方面，本課例得分達到了0.8，明顯高于常模的0.47。這反映教師在教學過程中能夠靈活運用各種教學方法和手段，有效地掌控課堂節奏和氛圍。

對比學生的左右腦思維激發情況，如表2所示。

對左右腦思維激發對比表進行深入分析，從時間效率方面來看，左腦思維激發后測數據顯示為00：14：20，而前測數據為00：09：11。這意味著在優化教學流程后，左腦思維激發的時間效率得到了顯著提升。同樣地，右腦思維激發后測數據為00：08：47，較前測數據00：06：33也有明顯的增長。這表明優化教學流程對于左右腦思維激發的時間效率均產生了積極影響。從學生思維深度和廣度的變化可見，優化教學流程后，左腦與右腦的思維激發時長比例從1.40提升至1.63。這意味著在優化教學流程后，左腦思維激發的時間增長幅度相對較大，而右腦思維激發的時間增長幅度相對較小。這可能是因為優化教學流程更加注重對左腦邏輯思維、分析能力的培養，同時也關注到了右腦創造性思維、直覺思維的激發。

四、總結與展望

（一）數字化教學評價是優化中職課堂教學設計的重要支撐

數字技術的發展為中職課堂教學提供更多教學觀察的工具和資源，它可以更加生動、形象地展示教學內容、過程、評價流程，提高學生的學習效果和興趣。中職課堂教學質量的提升建立在客觀深入的課題洞察基礎之上，需要建立完善的教學評一體化的反饋機制。教師應及時關注學生的學習情況，發現問題并及時給予指導。同時，還應鼓勵學生積極參與課堂互動，發表觀點和看法，培養批判性思維和創新能力。

（二）“4W+PBL”教學模式是培養學生核心素養的有效手段

注重學生學習發生的知行合一規律，培養學生的問題意識、創新能力和知識遷移能力等核心素養，意義重大，教學模式的選擇顯得尤為重要。“4W+PBL”教學模式聚焦學習行為發生的是什么、為什么、怎么做、如果這樣會怎么樣的問題式教學下，學生的主動性得以激發，解決問題的能力得到鍛煉，同時思維能力和創新等核心素養得以提升。

[基金項目：教育部第二批國家級職業教育教師教學創新團隊專業領域課題研究課題“以工業機器人技術應用專業領域學生能力評測為核心的教學質量評價體系創新與實踐”（項目編號：ZI2021020206，主持人：左湘）。]

責任編輯 陳春陽