应用PBL教学法培养创新能力

丛文博+王贵领+吕艳卓+殷金玲

摘要：通过在工科专业课中使用PBL教学法的教学改革研究，证明了其是适合培养具备创新能力的卓越工程师人才的教学法。PBL教学法能够使学生掌握创新能力所需要的知识储备，有效地提供了知识运用的锻炼，培养了学生的团队意识和协作意识。应用PBL教学法培养工程人才的创新能力，具有在工程专业教学推广的价值。

关键词：PBL；创新能力；工程教育；卓越工程师

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）08-0136-02

创新能力的培养是国家和时代的要求。中国经过近30年的发展，经济总量已经跃居世界第二，人民生活水平处于发展中国家前列。但我们也看到经济不会持续维持高增长，即将面临跨越中等收入陷阱的考验，这就要求中国必须成为创新推动的工业强国。而建设创新型工业强国的坚实的人力资源基础就是大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量的科学家和工程师，为此《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010—2020年）》将大力进行教育教学改革，创新人才培养定为国家的重大战略选择。教育部据此在2010年启动了“卓越工程师教育培养计划”，要求高等学校强化培养学生的工程能力和创新能力。工程教育必须进行改革和创新，在培养目标、培养内容、培养制度和培养过程等方面大胆改革，全面提高工程人才包含创新实践能力在内的综合素质[1]。本文基于工程专业课程中应用PBL教学法的教学改革实践，论述了应用PBL是适宜工程专业人才培养创新能力的教学方法。

一、创新能力培养对教学的要求

传统专业课教学难以达到创新能力需要的知识储备要求。任何创新的基础在于相应专业的知识储备，丰富的知识储备是创新的土壤。笔者认为能够对创新产生激励的知识，一定是创新者有效掌握的结构良好的知识网络，绝不是僵化的，不知甚解的，如同孤岛般没有相互联系的知识，如此才能利于触类旁通、举一反三，激发创新的灵感。传统课堂教学在这一方面存在缺陷，教师要在有限课时完成大纲规定的内容，必然要缩减这些辅助的与其他学科相关联的知识，其间的相互联系不能多讲或干脆置之不讲。这样学科间的交叉融合难以体现，对于学生建立有利于创新能力的知识网络极其不利。

传统教学缺乏创新能力应用训练，缺乏“思维”和运用的训练。工科學校的专业课是最贴近学生毕业后工作实践的，但是一方面各个工程专业发展到如今，知识体系非常繁杂，相应要开设各门专业基础课及各个子领域的专业课程，另一方面专业课程学时有所缩减，而且实验和实习等实践教学也不多，课堂上所学知识与实践中的所得往往不能很好的相互联系，很少有运用的机会，并且实践机会往往与课堂教学不能保证时间上的同步或合理间隔，同样成为联系性差、易于遗忘的孤岛知识。

传统专业课教学缺乏团队意识和协作意识的培养。协作精神包括个人良好性格，与他人相处能力，融入团体的能力，学会在与人合作中进行创新。现代科学研究和工程技术的进步和创新已经很难由一个人来独立完成，这就要求每一个参与其中的工作者都必须学会与别人进行协作。团队意识和协作意识已经成为国内外工程教育者公认的创新能力的重要要素。

根据教育部开展的“卓越工程师计划”要求，高等工程教育一方面应制定符合企业要求的培养目标和培养方案，企业积极参与学生培养，提供学生大量的工程实践的机会；另一方面要进行教学方式的改革，用先进的现代教学方式取代传统教学方式，在专业知识的教学过程中应该给予学生创新能力的锻炼机会。

二、应用PBL教学法培养创新能力

所谓的PBL（Problem-Based Learning），即以问题为中心的学习模式，以小组为单位开展学习和讨论，以解决其在未来的工程领域可能遇到的结构不良的实际问题。该教学法强调学生的主动参与，教师协助指导学生实施如同专家解决现实中问题相类似的探索过程。PBL教学法不是由教师把知识简单地教授给学生，而是由学生感受、理解知识产生和发展的过程，主动地建构知识体系[2]。

PBL教学法非常适宜工程教育类培养卓越工程师的课程教学。目前工科专业课程教学缺乏充分的锻炼应用知识的机会，使得知识和知识应用脱节，培养出来的学生缺乏创新意识和创新能力，往往需要社会和企业花费大量成本继续培育，才能成为合格的工程技术人才。PBL教学法在工程专业课教学中的应用，由于专业课程往往是小班授课，易于分组，教师能够和每一名学生互动，利于指导和管理。该方法使学生能够更好地记忆、理解、运用与课程内容相关的专业知识，解决教学中存在的问题。

本文将PBL教学法在电化学工程专业课上进行了实践研究，主要在大三的工程专业课上实施，原因是学生已经学习了专业基础课，同时降低了考研和找工作等压力对教学带来的影响。实施途径如下：首先将PBL和MOOC（massive open online courses，大型开放式网络课程）结合，大量的专业概念原理由学生在课前通过互联网平台自主学习，并不占用课堂时间，课堂上主要进行围绕问题的分组阐述、辩论、讨论等，这种结合完美解决了PBL占用大量时间导致的教学内容不能完成的问题。课程教师组成员要组织教学讨论，参照大量PBL研究方法及应用模式，结合实施课程的实际情况进行教学素材的开发整理，编写新的教学课件，以多年教案、国内外研究专著、论文、科研和实际工程上实施的项目为来源，为初步掌握本专业基础知识的学生提供具有真实意义的综合性的能引发兴趣的多组“问题”。不刻板照搬PBL教学法经典内容和步骤，因为专业学时有限，要根据专业课的具体情况（难度、复杂性、综合性）改进。其次改进PBL模式，通过与案例教学相结合的方式降低课外工作量，提高课堂参与热情和学习的主动性。教学实践表明，PBL教学法可以有效克服传统课堂教学方式对培养学生创新能力方面的不足，极大地改善了教学质量。endprint

PBL教学法可以使学生掌握创新能力所需要的知识储备。一方面学生为了解决问题，需要通过图书馆、网络平台以及所学过的基础课和专业基础课大量检索和回溯寻找能够帮助他们的知识，这样大量的原有知识被激活，再结合教师在课堂上给予有效的辅导，同学之间的相互交流更有助于促进学生知识的吸收内化过程。在这一过程中，学生通过新旧知识经验间的反复、双向的相互作用过程对知识获得新的理解，有效培养了学生获取、运用、创造知识的意识和能力。另一方面允许多学科的复杂情景围绕着教学主题展开，同时保持其完整性，让学生领悟知识的整体性、学科交叉性和融合性。知识之间的互相渗透，综合性的跨学科知识运用，通过解决问题的过程，学生点亮的是一片知识网络，有助于学生建立工程专业知识的链条和网络，优化学生的知识结构，提高创新的积极性。

PBL教学法实现了给学生更多的创新能力应用训练的目的。PBL教学法是以问题为基础来组织学生学习的，学生通过对一个个问题的探索和解决过程，不但获得了知识，而且学会了解决问题的思路和方法。我们把工程实践中首先要进行的设计、规划的任务搬到课堂上，让学生运用所学知识，对实际问题进行解析，教师多多鼓励这样的头脑风暴过程。PBL教学法有效地提供了理论知识运用的锻炼，把理论知识学习到工程应用的过渡向课堂端转移，架起了理论知识和工程技术应用的桥梁。

PBL教学法有效培养了学生的团队意识、协作意识。学生通过阐述、辩论，培养了积极向上、开朗、勇于担当、乐于表达的性格。通过协作学习过程培养了学生调试成员关系、协作分工的能力。我们有理由相信，经过PBL教学法培养的学生在以后的工程实践中也会易于融入团队，展现合作精神，发挥出积极作用。

三、结语

培养具备创新能力的工科人才是我国建设创新强国的必然要求，这就要求教师必须在课程教学中改变原有模式，使用先进的现代教学方法。在教学中应用PBL教学法并结合MOOC能夠帮助学生建立知识网络，还能更多的提供锻炼机会，做好理论知识和实践应用的桥梁作用，为学生尽快适应工程，成长为创新型工程技术人才打下良好的基础。

参考文献：

[1]周绪红.中国工程教育人才培养模式改革创新的现状与展望——在2015国际工程教育论坛上的专题报告[J].高等工程教育研究，2016，（1）.

[2]何晓瑾，金实，曹晶，等.创新人才培养视阈下的大学教学模式变革——基于PBL模式的教学实践研究[J].江苏高教，2016，（6）.endprint