教学App辅助循序渐进式PBL的应用探索

程爱华 刘转年

摘要：在问题推进式 PBL 教学法的实践过程中，发现学生对新的教学方式不适应，因此采用循序渐进的方式，并辅以教学App，使学生逐步适应这种新的教学法，最后在课程设计阶段使用完全PBL教学法，提高了学生的发现问题、解决问题、自主学习、团队协作及终身学习的能力。该方法在《水污染控制工程》的教学实践中成功应用，取得了良好效果，为其他工科课程的教学提供了借鉴。

关键词：PBL教学法 循序渐进式 教学App 工科 能力

中图分类号：G642  文献标识码：A  文章编号：1009-5349（2020）17-0184-03

新工科的建设要求探索符合工程教育规律和时代特征的新的培养模式[1]。传统的高等教育课堂教学采用教师讲学生听的教学方法，仅仅对知识进行了讲解，但对大学生各方面能力的提升作用不大，已经不适应当前新工科建设的要求。PBL （ problem-based learning，以问题为导向的教学方法）是以问题为基础，以学生为中心，以培养学生的自学能力，发展学生的综合思考能力和解决实际问题能力为主的教学法[2]。PBL 教学法的关键是“提出问题—分析问题—解决问题”，基本特点是由师生共同组成的“学习共同体”一起经历“提出问题、分组讨论、展示成果、多元评价和反思总结”这5个环节[3]。通过让学生以小组合作的形式共同解决实际的复杂问题，探索实际问题背后的深层知识，提高学生解决问题、自主学习、团队协作、综合知识以及终身学习的能力[4]。

前期调研结果显示，环境工程专业学生对基础知识的掌握和现代技术应用与用人单位的实际要求有明显差距，主要是因为传统授课法存在以下弊端：（1）知识面狭窄，不能及时了解环境工程专业的前沿问题。知识和信息都是从教师到学生的单向流动，学生没有更多地去阅读、思考和研究。（2）被动性学习，削减了学习的积极性和主动性。教学是一种单纯的知识传授，忽略了学生的兴趣和好奇心，使学生失去了学习的主动性，丧失了探索未知领域的兴趣。（3）学习效果差，应试教育成了恶性循环。学生习惯了“填鸭式”的教学方法，学习缺乏兴趣，课堂不专心听讲，课余时间不复习、不钻研，临考试希望教师划出重点方便突击复习通过考试。

因此，课题组近年来在环境工程专业《水污染控制工程》的教学中进行了PBL教学法的尝试，但根据反馈学生对PBL教学法不适应。学生从小到大习惯了教师的“满堂灌”，自学能力差，文献检索和沟通能力均较弱，无法按照PBL教学法要求完成教学任务。

本课题组拟采用循序渐进的方式，通过教学环节中各种任务的设置逐步教会学生如何发现问题、分析问题;如何自我学习;如何互相讨论、团队合作;如何思考、反馈;即先学会PBL教学法中的各个环节，逐渐适应PBL教学法，最终完整地应用PBL教学法完成课程设计。在分析和总结以往循序渐进式 PBL 教学法在《水污染控制工程》课堂上的应用，我们发现以下几个问题：（1）课堂时间有限，教学内容仅限课本的基础知识基本原理，学习的深度不够;（2）课后师生、同学之间互动较少，遇到困难不能及时解决;（3）组间成果不能及时分享，导致部分内容重复[5]。

教学App是利用智能手机的一种移动教学助手，这种辅助工具的应用，可以有效地解决上述问题，进行教学资源分享、互动交流和小组活动。教学App以班课为基础，利用手机，实现课堂内外的各种反馈和互动活动，例如推送学习资源（慕课、微课、PPT、链接、文献等）、师生之间的教学互动（投票问卷、答疑讨论）、学生学习进度的跟踪（未学习学生的提醒、学生学习经验值的排名）、学习成绩的评价（课堂点名、阶段测试）等。教学App的学生端在手机上的运行，突破学生学习空间和时间的限制，有利于学生利用碎片时间学习。

最终我们建立教学App辅助循序渐进式PBL教学方法，该方法成功应用于《水污染控制工程》的课堂教学中，取得了良好的效果，学生实现从“被动学习”到“主动学习”的转变。全面培养了学生的发现问题、学习交流、解决问题、团队合作和创新的能力。

一、教学实践

1.循序渐进式PBL教学

以《水污染控制工程》为例，在课堂教学中，采用逐级推进策略，培养学生五大技能。例如，在课内教学中加大对问题提出、问题背景、问题进展分析的讲解力度，使学生对所学知识构建一个全局框架;结合现实，培养学生发现问题、分析问题的能力;通过作业“就身边的水污染问题，分析其原因、类型和危害”，教会学生识别问题、澄清问题、发掘问题;篇章复习依次采用教师讲，自己复习，小组复习并讲述的手段，教会学生总结问题、自我学习、互相讨论，团队合作;课程大作业采用查阅翻译最新英文文献、完成课业小论文并答辩的形式，教会学生查阅文献、写作、交流，使学生掌握文献查阅的方式，熟悉论文的结构，了解学科的科研发展动态。通过期中考试综合实际问题的解决，将知识点串联起来，提高学生解决问题能力和综合能力。消毒部分已在前期课程《环境微生物》中学过，因此布置学生查阅文献，学习消毒新技术，并撰写小论文，培养学生科研论文写作能力，知识的归纳及总结能力。问题单元涵盖水污染控制工程课程的主要内容，使学生在学习过程中循序渐进的适应PBL教学法，学生在解决问题的同时，达到知识吸收、转化和迁移的目的。

最后，在课程设计中全面实行PBL教学法。《水污染控制工程》课程结束后配有课程设计，以往都是教师规定一个题目，改变设计条件，学生进行验证型设计。对学生能力提高作用不大。此时，学生已学完所用知识点，并且熟悉PBL教学法各个环节，因此可采用完全PBL教学法。主要的实施方法包括：第一步，组建学习小组，3—5人一组，通过教学App自愿组合，小组内部协商，分配任务。第二步，选题，针对实际废水种类、危害，由小组成员提出、讨论并确定需要解决的问题，师生多次讨论，最终达成一致意见。第三步，确定学习目标，分析某种实际废水的产生、危害、水质水量、处理方法，在教师的指导下，对比选择明确处理工艺。第四步，自主探究，学生根据以往课堂学习的经验结合课内外收集的信息，协作分工讨论，重新建构自己的知识体系，提出切实可行的设计方案，进行构筑物的设计及辅助设备的选型，完成平面设计和高程设计。为避免题目重复，每个组员的水质水量都有所不同，因此污水处理工艺相同，组员间可以讨论，互相学习。參数不同，每个组员独立进行设计，每个人都完成了设计各个步骤的训练，既独立又有合作，充分模拟了实际设计工作的情况，便于学生毕业后适应新的工作。第五步，活动汇报，小组汇报设计成果，包括设计计算书和图纸，实现资源共享。第六步，总结与评估。各小组对自己小组的学习成果、学习方法等进行自评，对整个学习活动进行总结和反思，评估学习效果。授课的教师团队成员和其他小组对汇报的小组或者某个成员在解决问题的过程中获得的知识、掌握的技能进行提问和评价，并给出成绩。学生自评成绩、小组互评成绩以及教师对报告的评定成绩各占一定比例，然后计算出每个小组中每个学生的成绩作为课程设计的最终成绩。完成一次完全PBL方式教学。

2.教学App互动

针对以往课程存在的问题，上课之初，就建立一个包含全体师生的班课群，除了方便课堂点名、开展课堂讨论活动以外，在课堂时间以外的任何时间随时开展以下内容的互动：

上课前：上传相关课程资料、微课等，方便学生自主预习，加深对重点问题、难点问题的理解;设置预习评价测试，学生可利用手机通过App平台在限定时间内完成课前预习评价测试，检测学生个人的预习效果。一般为选择题，题目内容包括预习资料中所涉及基本概念、基本原理及其应用。测试完成后提交结果，学生就可以从平台上看到测试成绩和班级中的排名。引导学生从“被动学习”转变为“主动学习”。

课堂中：开展随机选人、举手、抢答等各种互动形式的提问，增强课堂学习的乐趣，调动学生学习的积极性。针对教学过程中碰到任何问题，学生可通过“答疑讨论”自主发言，教师可与其互动，激发学生学习兴趣。

课后：教师利用教学App“测试”模块推送给学生复习题，学生作答后，教师可完成对学生的一次形成性评价，不仅可以固化学生课堂上所学知识，同时给教师以反馈，及时对课程的重点难点内容进行调整。课前预习、课中实施和课后巩固阶段，每个学生参与的各种活动，都在教学App上以经验值的形式记录，为最终评价提供依据，记录学生在学习过程中的各种表现，引导学生关注平时学习过程，加大平时成绩比例，避免学生为了期末考试而突击背重点从而引起评价不公平的问题。

完全PBL教学过程中：学生根据个人意愿，在教学App上自行分组;将制作好的 PPT 及相关感想在课前预先分享至教学App上，他人可对其进行评价及提问;教师可进行过程考核评价，及时给表现突出、学习效果好的学生好评，达到对教学过程调节和激励其他同学的作用。

最后，教师还推送一些与课程相关的最新科研进展，潜移默化中进一步加强学生的科研素养。教学App辅助循序渐进式PBL教学法有效地激发了学生的学习热情，强化了师生间的互动，提高了教学效果。

二、教学评价

1.教师评价

循序渐进式PBL教学体现“回归工程实践”的工程教育理念。通过《水污染控制课程》的学习，学生逐步掌握了PBL教学法的各要点，并应用PBL教学法完成课程设计的全部内容。通过自主学习、经验学习、基于活动的学习、基于团队的学习和案例学习等，培养了学生未来工程实践所需要的一些能力;学生可以将课堂上的理论知识和实践中的工程能力有机结合，通过问题的学习融合两类内容，培养学生交流沟通、团队合作、方案设计、方案实施的能力。这些都是工程实践对工程师的基本要求。因此，循序渐进式PBL教学方法对于激发学生学习兴趣、全面提高学生各方面的能力起着积极的作用。

此外，通过教学App的辅助，课内和课外互动非常活跃。我们发现，学生就课堂问题查找的文献更新、更准确、更有权威性，组间相关内容的重复性基本消除;知识点的掌握更深入、更全面;课堂头脑风暴更激烈，就某一问题讨论的更有深度和广度;制作的PPT 简洁大方、条理清楚、图文并茂，更具实用性和观赏性。

2.学生评价

课程结束时，我们对学生进行了匿名式的问卷调查，发放调查问卷 90份，回收 90 份，其中，93.5% 的学生认为这种课程模式比传统教学能够学到更多知识，87.6%的学生认为这种课程模式更能提高其发现问题的能力和解决问题的能力。91.8%的学生在课程学习中遇到瓶颈时，通过自我学习解决问题。82.6%的同学认为通过这种课程模式加强了和同学之间的交流、合作提高了团队合作意识。85.4%的同学认为通过这种课程模式下的PPT演示和答辩环节提高了表达能力。82.3%的同学认为这种课程模式还增加学习负担，但能够承担得起。7.3%的同学认为这种课程模式比传统模式轻松。

除了对以上客观选项的统计，我们还整理了调查问卷中学生等这种教学模式的一些感想，同学们大多认为通过这种课程模式拓宽了知识面，增强了自信，提高了能力。表明学生对教学App辅助循序渐进式PBL教学法这种形式的认可。

三、结语

循序渐进式PBL教学法帮助学生逐步适应PBL教学模式，并辅以教学App强化互动，突破了传统以教师教为主学生学习为辅的教学模式，突出了学生的主体地位，促进学生变“被动学习”为“主动学习”，提高了学生的发现问题、解决问题、自主学习、团队协作及终身学习的能力，真正使学生适应了当今时代的发展和需求。值得在工科教学中推广。

参考文献：

[1]李璐，肖南，解新安，等.PBL/翻转课堂教学在生物工程专业“化工原理”课程中的应用探索[EB/OL].（2020-06-23）[2020--8-09].https：// doi.org/ 10.13345/ j.cjb.190594.

[2]Wijnia A.，S.M.M.Loyens，E.Derous.Investigating Effects of Problem-based Versus Lecture-based Learning Environments on Student Motivation[J].Contemporary Educational Psychology，2011，36（2）：101-113.

[3]劉华鼐，叶勇.基于OBE理念在制药工程综合实验教学中实施PBL教学法[J].实验技术与管理，2019，36（10）：40-45.

[4]钟刘洁，陈燕.美国大学化学PBL教学课例研究[J].化学教育（中英文），2019，40（16）：84-88.

[5]刘小美，方肇勤，宋菊敏，等.微信辅助《中医学综合实验》PBL教学的实践与评价[J].时珍国医国药，2017，28（2）：474-476.

责任编辑：刘健