基于问题式学习教学模式的探究与实践

唐晓雯　任艳荣

[摘要]在工程力学的课堂教学中，运用基于问题式学习的教学模式，把学生设置到复杂、有意义的工程问题情境中，通过理论学习、查阅资料、小组讨论、合作完成问题的分析、研究与解答，有效地改变了以往学习工程力学时，学生大多处于被动和应付的状态；摆脱了从理论到理论，理论脱离实际的模式；培养了学生理论联系实际、独立分析、团结协作、解决实际工程问题的能力。

[关键词]基于问题式学习，教学模式，工程力学。

[中图分类号]TB12[文献标识码]A[文章编号]1005-4634(2006)01-0024-02

0引言

基于问题式学习（Problem-Based Learning，简称PBL）的教学模式是以问题为基础来展开学习和教学过程的一种教学模式，它强调把学生设置到复杂的、有意义的问题情境中，通过学习者合作解决真实问题，来学习隐含于问题背后的科学知识，形成解决问题的技能，并形成自主学习的能力。

传统的工程力学经过几百年的发展，已经相当成熟和完善，现在主要是通过各种手段将课程的知识传授给学生，最后通过考前复习和考试对其归纳提高。在此过程中，学生大多处于被动应付状态，难以摆脱从理论到理论、理论脱离实际模式的束缚，使得学生独立分析、解决实际问题的能力较差。为改变这种状态，笔者在工程力学的课堂教学中，积极引入基于问题式学习的教学模式——将学习力学知识与解决工程问题有机结合，在教学中强调学习与问题情境的设立，要求学习围绕复杂的真实问题展开，启发、引导学生在实际问题中去思考、去观察、去操作、去探究，从而激发了学生的创造性思维，促进了学生的自主探究以及对学习内容和过程的反思。实践证明，这种模式有利于培养学生创新精神，调动他们学习的积极性和主动性。

1基于问题式学习教学模式的教学目标与策略

作为一种问题取向的教学模式，PBL强调把学习放到复杂的、有意义的问题情境中，通过让学生解决现实世界中的问题，来探究问题背后隐含的概念和原理，以发展自主学习的技能，培养合作学习能力及学习的内在动机。

为实现这一教学目标，笔者采取自选研究问题的教学方式，向学生提供理论联系实际、参与创新、提高解决实际问题能力的机会。具体方法是：课上，将部分习题或工程案例改造成研究问题；课下，让学生通过课程学习、自由组合、查阅资料研究与发现相结合的过程完成选题，以小论文、学习心得、读书报告的成果形式参与课程考核，并计入总成绩。整个过程分为4个环节：1）根据工程力学的学习重点和难点，循序渐进的给学生呈现问题（例如：生活常识、某项体育运动、某种体育设施、某种工程机械的运动、某一工程案例或某一计算方法的总结等等）。学生以自由组合的小组形式（每组4～5人）组织与问题相关的已有知识的收集和讨论；2）通过讨论，学生提出被称为学习要点（learning issues）的疑问，这些疑问就是他们对问题的不解之处，学生把这些疑问记录下来，并围绕其进行讨论和调研；3）学生按照问题的重要程度给学习要点排序，决定哪些问题由全组负责研究，哪些问题由个人负责研究，提倡学生在小组中合作解决问题，同时学生和教师还要讨论研究这些问题需要哪些资料，以及如何找到这些资料；4）利用答疑的时间，教师分组召集学生共同探讨学习要点，把获得的新知识运用于问题情境，鼓励学生总结新知识，注意新、旧概念的联系。随着问题的解决，使学生既能认识到学习是一个无止境的过程，永远会有需要研究的问题，又能认识到自己是“学习”的主人，从而感到“学习”是一种乐趣，是显示其才华的表演舞台。同时，也使学生深刻体会到力学是工程技术的基础，作为一名未来的工程师必须掌握好力学知识。

在PBL中，学生是积极主动的学习者，从分析问题、形成共识、验证结论到反思概括的各个环节，都是在主动地解决问题、建构知识，而教师不过是学习活动的促进者，其作用在于引导、协调、鼓励和反馈，支持学习小组积极互动地开展学习。

2基于问题式学习教学模式的实施效果

问题既是学习知识的关键，又是教师讲课的关键。而传统的课堂教学方法主要以课堂讲授为主，是一种单向的知识传授，尽管传递的信息密度大，接受效率高，教育作用全面，可控性强，但学生缺少自主思考的空间和时间，不利于发挥学习的主动性。在采用了PBL教学模式后，教师在教学过程中，要根据教学的重点和难点精心设计问题，以激发学生求知和探究的欲望，促进学生的思维。

比如，理论力学中“动量定理”、“达朗贝尔原理”的应用一直是学生不易掌握的难点，为此，笔者设计了课外研究问题：“建筑机械——蛤蟆夯的动力分析”，通过查阅资料、研究讨论，使多数学生能正确应用“动量定理”或“达朗贝尔原理”分析蛤蟆夯工作时的受力及运动情况，写出了质量较高的读书报告，从而解决了如何应用力学原理对实际工程物体进行准确的定性分析这一关键问题，这是一般教科书上所没有介绍的。能量法在材料力学教材中属于较难的重点内容之一，概念多而且抽象，学生感觉很不好理解。针对这一问题，笔者结合课堂教学中简述能量法的基本原理与应用要点，布置一些必要的训练习题，然后提出了“如何绘制能量法应用框图”的问题。通过这种方式的学习与研究，使绝大多数同学对能量法的基本原理、相互之间的关系及其应用有了比较清晰的认识，绘制出许多有实用价值的应用框图。经考试证明：采用PBL教学法后，学生应用能量法求超静定问题的正确率达90%左右，这样的成绩在以前是没有过的。

另外，为解决理论力学和材料力学知识的综合应用，培养学生运用力学知识解决工程实际问题的能力，针对拆除废旧烟囱时所出现的二次断裂现象，笔者设计了“烟囱的力学模型如何建立?请应用所学过的力学知识解释这一现象”的研究问题。起初学生想到的是用材料力学的知识，但无法解释出现的二次断裂现象。经过教师的引导分析和观看案例模拟动画，学生发现：烟囱是在倒地过程中发生的二次断裂，经过再次研究讨论，提出了烟囱的二次断裂与材料、强度、受力以及运动有关的综合分析。教学实践证明：通过一系列工程问题的研究，提高了学生的力学建模能力、计算和动手能力，使学生力学知识的应用得以强化，充分发挥了他们的逻辑思维、抽象思维和创新思维，促进了学生的自主学习。

3结束语

基于问题学习的教学模式应用于工程力学课程的教学改革，经过几年的实践，受到了学生们的普遍欢迎，调动了学生学习的主动性、自觉性，激发了学生的创新激情，形成了以教师为主导、以学生为主体的生动活泼的学习局面。

然而，与传统的教学方法相比，采用基于问题的教学模式对教师也提出了更高的要求：教师需要查阅大量的教学资料，花费更多的备课时间，精心设计问题，激发和发现学生的创新潜能，捕捉学生创新思维的闪光点，多层次、多角度地培养学生的创新精神和创新能力。同时，与传统的教学方法相比，基于问题的学习需要学生更多的投入和参与，但在实践过程中也发现，有一些学生缺乏必要的背景知识，参与不足，直接影响了基于问题学习的效果。另外，还要求对学生的成绩考核作出相应的改革。从英美等发达国家的高等教育来看，包括基于问题的学习在内的探究性学习仍然是一种方兴未艾的本科生教育改革与创新措施，笔者将在今后的教学工作中不断完善和发展。

参考文献

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