PBL教学法在工程图学课程教学中的融合应用

余晓琴，廖春晖

(湖北工业大学 机械工程学院，湖北 武汉 430068)

社会发展对人才需求提出了更高要求，高校人才培养目标必须与之适应。课程教学是高等教育的基本单元，其教学改革与人才培养目标的实现密切相关。但一些高校仍存在教育教学理念相对滞后、机制不够完善、内容方法陈旧单一的现状[1]，教学方法改革已成当务之急。为提高高校教学水平和人才培养质量，《国务院办公厅关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》《教育部关于中央部门所属高校深化教育教学改革的指导意见》均提出“改革教学方式方法，广泛开展启发式、讨论式、参与式教学”[1-2]；中共中央办公厅国务院办公厅《关于深化教育体制机制改革的意见》强调“在培养学生基础知识和基本技能的过程中，强化学生关键能力培养。培养认知能力，引导学生具备独立思考、逻辑推理、信息加工、学会学习、语言表达的能力”“培养合作能力，引导学生学会自我管理”“培养创新能力”[3]等，《教育部关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》要求“引导学生多读书、深思考、善提问、勤实践”[4]。为贯彻教育部精神，学院对课程教学提出了增加讨论活动的要求，校教务处也部署了“一课三问”的活动，要求学生就所学课程至少提出三个问题并收集阅读文献，增长见识、探索解决问题、完成阅读笔记，在此基础上进行小组讨论。PBL(problem-based learning)教学法是国际上受到广泛重视的一种教学法，是以问题为基础、以学生为主体，通过小组讨论、合作共同解决复杂问题的方式获得高质量的学习[5-6]。在此背景下我们研究了PBL教学法的应用，设计了强化PBL优势的三级讨论式教学法，并在工程图学课程教学中探索实施了将三级讨论式PBL与传统教学法相融合的教学模式。

一、工科课程教学中将PBL与传统教学法相融合的必要性和适度性

课堂教学几乎为传统理论教学的唯一方式，且课堂中以教师讲授为主。讲授式教学的优点是教师对课堂时间、教学进程具有很强的把控度，时间利用率高，在一个教学周期中能很好地按照教学大纲要求系统化完成课程知识的讲授；其缺点是平淡枯燥，忽略个体需求的差异性，不易引起学生兴趣，不利培养自主能力、创造性思维等。工程图学作为工科各类专业的公共基础课程，一般实行“四统一”政策：统一教学大纲、统一教学内容、统一考试试题、统一阅卷。“四统一”模式下教师和学生的自主空间更小，更加剧了这种状况。有统计数据表明PBL教学法在学习兴趣、自学能力改善、培养批判性思维、团队协作、提高和培养解决问题的能力等方面均优于传统讲授式教学模式[7-9]，毫无疑问将PBL教学法应用于课程教学有助于学生创新能力的培养。

相对传统模式而言，PBL教学法存在对资源和时间需求多，由于学生知识储备的局限性或实施成本的原因导致PBL法在解决问题上存在系统性或全面性差的缺陷[10-12]。从知网中的大量文献可以看出，PBL教学法传入我国已有20余年，但在国内的应用主要集中于医学实践性教学或化学实验类课程领域，在工科类理论课程领域的实例较少，更未见获得广泛认可的成熟应用实例。

与医学实践或化学实验性知识相比，工科理论课程的知识体系具有很强的系统性，知识间又具有很强的逻辑性，学习新知识往往以前导知识为基础，工程图学也不例外。这种特色决定了工科理论课程在教学内容上必须保证知识体系的完整性，教学过程中又必须根据知识的逻辑性保持相对严格的讲授顺序，因此，在教学过程中对教学时间的把控要求更高，这与实施PBL教学法需要的时间较多形成矛盾，导致实施难度较大。因此，从时间成本考虑，工科理论课程在教学中采用PBL教学法必须适度，应以不影响完成课程知识的系统性教学为前提。

二、三级讨论式PBL与传统教学模式相融合的实施方式

为强化PBL的优势，我们设计了“三级讨论式PBL”，把讨论环节从1个变为3个：小组讨论、班级沙龙、跨班级讲座。与传统教学相结合的融合模式为：保留传统教学模式中的讲授式教学、作业、答疑、考试等内容和环节，把三级讨论式PBL的各项活动穿插于传统教学过程中，即在传统教学模式的实施过程中增加“一课三问”活动，在此基础上进行小组讨论、班级沙龙，视情况组织跨班级讲座。每一轮讨论活动结束后评选学生最感兴趣的问题和最有价值的文献阅读报告供下轮讨论活动分享。通过分享减少学生收集文献的时间，通过三级讨论使问题的解决逐步精进，以此克服实施三级讨论所需时间多、问题解决缺乏系统性的缺陷。最后对学生参与三级讨论活动的情况进行评价并以一定比率计入课程考核的总评成绩。

(一)问题的限定范围和作用

常见PBL教学法中讨论的问题仅限于对课程知识点的认知。我们认为创新人才应具备把各学科知识融会贯通解决复杂问题的能力、敢于思考大问题的勇气。因此对“一课三问”活动中问题界定范围有所放宽：问题既可以是学生在学习中对工程图学知识点的理解困惑，如正确应用和绘制局部剖视图等；还可以是学生对与课程知识相关的其他思索或兴趣，如正等测的轴间角为什么是120°。第一类问题与传统考试内容直接相关，可以判断学生对本课程知识的掌握情况。第二类问题涉及知识的溯源，几乎在所有工程图学教科书中都未有讲述和证明，在传统考试中也几乎不会出现，但解答该问题必须将工程图学与数学融会贯通，实现数学知识的迁移，这类问题能考查学生学以致用能力、探索研究能力，且探究精神极为可贵，应该得到肯定。在具体实施过程中，学生的问题确实涉及广泛，除了前述内容外，还有课程知识的发展历程包括中外制图史比较、国外古代建筑与制图，三维技术下工程图学的发展未来等。

问题既可以来自学生自己的思考，也可以来自教师的引导。比如，正等测的轴间角为什么是120°最早由学生提出，因为意义重大，我们把它转给更多的班级，让更多的学生去思考研究。

(二)实施步骤与措施

1.以问题为导向，学生自主收集、阅读文献、探索研究问题

开课之初就向学生通告“三级讨论式PBL”实行方式和流程，给予学生充分思考、充足学习的个性化时间。由学生在课程学习过程中自主确定欲研究的问题、收集文献、消化文献中所呈现的观点，并经分析梳理总结后完成文献阅读笔记，思考解决问题。该阶段以独立学习为主。在此期间教师可以指导学生掌握阅读文献的技巧。这个阶段从开课之初至少持续到开始小组讨论之时。

2.分组实施第一轮以问题为中心的文献分享和讨论

大约在教学进程完成一半之后，学生已初步确定各自欲研究的问题并完成部分个人文献阅读笔记，在此基础上以问题或兴趣为聚集点把班级成员分成若干小组，每班大约5组，每组6-7人。通过小组活动把个人自主学习与小组合作学习相结合。学生在此阶段可继续进行个人文献阅读或补充个人的阅读笔记，同时要求组内成员围绕问题互相分享文献阅读笔记，并以问题为中心展开讨论，通过集思广益促进对问题的探索和研究。在此基础上评选组内兴趣最集中、最具探索价值的问题，全组协作深挖相关文献的价值或补充更多文献材料，以透彻分析问题、找到最佳解答、整理资料完成小组文献阅读报告。小组报告将作为第二轮班级沙龙讨论活动的分享材料。此外小组成员互相对个人文献阅读报告质量、参加小组讨论和协作的情况进行评价。小组讨论的时间、地点、方式(线上线下)由学生自主决定，次数不限。时间上要求在班级沙龙活动前完成，可与个人文献阅读阶段交叠。

3.以班级沙龙形式实施第二轮以问题为中心的文献分享和讨论

以班级沙龙形式实施第二轮讨论活动。为保证个人阅读、小组讨论的充分进行，班级沙龙设在课程教学进程的后半段。时间课内课外不限、形式线上线下均可，教师全程参与。

沙龙活动为国外的一种社交形式，“Salon”在法文中意为“会客室”“客厅”，这里转意为“自由、民主、和谐、平等”，反映教师与学生、学生与学生之间在活动中的基本关系[13]。班级沙龙活动应将学术研讨严肃认真求实的原则与沙龙的民主、平等、开放等特性和形式相融合。在班级沙龙活动中由各小组推荐主讲人讲述本组的文献阅读报告内容，包括问题、文献观点以及小组对文献观点的分析、归纳、总结与结论等；讲述中同组成员可以补充发言。其他组成员可以提出质询并表述意见，由此让思想产生碰撞。通过百家争鸣激发思维活力，再次以集思广益促进对问题的思考深度，达到互教互学、相互促进的目的。当讨论在解决问题的方向上出现重大偏差时，教师可适时提出质疑，引领探究向正确的方向进行。

沙龙活动结束后，全体同学和教师分别对各组文献阅读报告及讲述情况进行评价(学生回避自己所在小组)，以教师评价与学生评价(全体成员评价的均值)权重各占50%为最终评价，由小组全体成员共享并计入个人活动考核成绩。由教师对学生个人在沙龙中的讨论情况进行评价。

4.以跨班级讲座形式实施第三轮以问题为中心的讨论

讲座是系统课程外的一种传授知识的教学形式，多用报告会等形式就某一专题进行系统性的讲述[14]。综合前期各班级沙龙活动情况，选择其中具有探索价值的问题与优秀小组的文献阅读报告内容作为主题组织跨班级讲座活动。为尊重学生个人兴趣和意愿，听讲实行自愿报名形式，不限班级、年级。活动大约安排在课程结束的前后。由于听讲人来自多个不同的班级，因此时间安排在周末或考试周之后，不占用课程教学学时。在讲座中参会者仍然可以向主讲人提出询问、质疑，由此展开讨论交流。经过前期两轮讨论活动的促进，在讲座中分享的小组报告质量相对较高，本轮讨论可使对问题的探究向更深入、更全面或系统性方向发展。

我们曾经组织了“知其然知其所以然——工程图学与数学”的讲座活动，来自不同班级的三名学生现场演示了各自以数学知识论证工程图学中部分知识的过程，如正等轴测图的轴间角为什么是120°，平面截切圆锥体的截交线为什么是双曲线、抛物线、直线等。通过听讲、讨论，与会学生不仅目睹了这些知识的构建，还认识到工程图学课程的基础理论是数学应用的结果，起到了把工程图学和数学学科知识融会贯通的作用。

三、融合模式下学生课程学习的考核评价

过去的培养目标为理论性人才，课程学习的考核内容也以对理论知识的掌握度为唯一，不评价学生的自主学习、探索研究、讨论、思辨、合作能力等。对此现状，教育部关于中央部门所属高校深化教育教学改革的指导意见明确要求“改革考试考核内容和方式，注重考查学生运用知识分析、解决问题的能力，探索非标准答案考试，破除‘高分低能’积弊”[2]。

学校工程图学传统考核考核方式为期末考试成绩占总评成绩70%，平时作业占30%。实施融合模式后的考核评价我们考虑了以下两点：第一，对理论知识的系统性掌握是创新能力的基石，是学生必备的基础能力，所以总评成绩仍应以期末考试为主；第二，工程图学课程平时作业量大，作业完成情况也能反映学生的自我管理能力，因此PBL活动评价在总评成绩中的占比不宜高于平时作业。综合考虑后，经学院和学校教务处批准，考核方案定为：学生期末考试成绩占总评成绩50%，平时作业30%，PBL活动20%，即PBL活动评价的满分为20分。这20分包括个人文献阅读笔记评价、个人在小组中参加讨论及协作的评价、小组文献阅读报告分享评价(即班级沙龙活动中的评价)、个人在班级沙龙中讨论情况评价。分值分配如下：个人文献阅读报告和在小组内的讨论情况评价，满分分值7分；个人在班级沙龙活动中参加讨论情况评价，满分分值7分；小组文献阅读报告和小组对问题解答情况评价，满分分值6分(同组成员得分相同)；对跨班级讲座的主讲人实施一定的额外加分。

四、总结与反思

(一)本融合模式的优点与意义

三级讨论式PBL教学法不仅应用了先进的教学理念还强化了其优点，与传统教学法融合后实现了扬长避短，为PBL在工科课程领域的应用提供了一种参考模式。

1.能力培养与理论知识学习并重

本融合模式中PBL活动主要在课外进行，仅班级沙龙活动占用少量课内学时。仍然可以传统教学法保证完整完成课程知识体系的教学任务，又能通过PBL活动培养并考核学生的各项能力， 两种教学法融合使学生在学习理论知识的同时获得各项能力的锻炼和培养。

传统课程教学模式能有效保证课程理论知识的系统性讲授，但易导致学生养成“老师教什么，我就学什么”的惰性，缺乏主动发现问题、解决问题的积极性，不利于综合能力的培养。在本融合模式的PBL活动中，教师虽然是活动的策划者和组织者，但在实施过程中学生自始至终都是行为主体。通过自行决定探索问题、收集并阅读文献、分析文献观点、完成阅读笔记等，可培养学生自我计划、管理的能力；通过阅读并分析梳理文献观点，可培养学生逻辑思维能力、分析归纳能力；通过小组讨论、班级沙龙、跨班级讲座三轮讨论活动可锻炼学生表达沟通能力；互相质疑、思想碰撞、集思广益，可促进反思，培养沟通能力、批判思维能力、思辨能力；在沙龙、讲座活动前以小组为单位集体备讲，可以锻炼和培养团队成员的协调合作能力；通过放宽问题限定范围，鼓励学生融合各学科知识，结合小组讨论、班级沙龙等促进对问题的深入研究，培养和锻炼学生合作解决复杂问题的能力。

2.改革PBL应用方式，强化优点，克服缺陷

三级讨论不仅强化了对学生表达沟通、思辨、分析、反思等能力的培养，并且对问题的认知也随着“个人—小组—班级—跨班级”的多轮探索而逐级深入、透彻、全面，对问题的解决也在一定程度上实现全面化、系统化。多级文献阅读报告分享可使学生在不增加时间成本的情况下接触到更多有价值的优秀文献，达到增长见识的效果且事半功倍。这些都在一定程度上解决了PBL的缺陷。此外对PBL活动中的问题范围限定较宽，给予学生更大的自主空间，探究较复杂问题的可能性也相应增大，对学生的考验和锻炼作用也更大。

3.改革课程考核评价内容，引领学生主动适应教学改革

“考考考，老师的法宝；分分分，学生的命根”，这句话很好地阐释了考试对学生的引导作用。在本融合模式的考核方案中，PBL活动评价占总评成绩20%，考虑到了引导学生对自己的要求主动从知识型向创新型人才转变的需要。

学生做讲座的主讲人是本PBL方式的特点之一，该活动是对优秀个人和小组的肯定。通过榜样的力量激励和调动更多学生的积极性，促进后续该活动向良性方向继续进行。

(二)反思

本融合模式虽然有以上优点，但也存在以下不足：第一，在小组内参加讨论、合作等情况由组内成员互评的方式无法避免人情评价、互相给予高分的现象。第二，小组合作无法避免搭便车现象。沙龙活动以小组为单位，评价分值由全组成员共享，此举虽有助于促进组内成员合作，但评价难以精确与各人在组内的表现对应。不过这些不足尚在可容忍范围内，就如传统的平时作业也无法避免抄袭一样。此外教师还可用更细致的工作方式去解决。第三，该模式虽可减少学生收集整理文献的时间，但教师所费时间却大量增加。出于在沙龙活动中给予学生适当引导和准确评价各小组的阅读研究报告质量的需要，教师必须提前审读各小组提供分享的阅读文献与报告。由于问题的开放性，学生收集文献来源范围广泛，使教师审核阅读文献花费时间较多。此外对教师要求较高，必须具有广泛的阅读量，不仅要熟悉课程知识，还必须了解课程知识的起源、发展历程和应用，并对未来发展具有一定深度的思考。备课时间也会相应变大。

总而言之，在工程图学课程教学中实施本融合模式具有可行性，且三级文献分享和讨论强化了PBL优势，并在一定程度上克服其缺陷。学生对这种教学方式也感到新颖，比较欢迎。不过能力需要经过长期锻炼而逐渐获得，能力变化也不可能仅仅依靠一门课程实施PBL教学法而有明显改变。若要获得满意的效果，则需要在更多的课程、更长的时间内持续给予学生更多锻炼。而全面推广本模式，则需要在教学管理、考核制度、政策上对教师给予更多支持，如合理提高教学教改工作在教师考核中的份量和地位，使教师能安心地投入时间；如认可教师在课堂外的付出，将组织讨论活动的时间计入工作量等。只有政策导向和制度保障才能使改革持续进行并向良性方向发展，最终实现以课程教学改革满足创造性人才能力培养的需要。