PBL教学模式在中美高校实验课教学中应用的比较研究

摘 要：因学情、课程设置等不同，PBL在中美实验课中的应用方式也有所不同，也导致了实验课应用效果的不同。为发挥PBL教学模式在我国高校实验课教学中的优势，培养及激发学生协作意识、创造性思维及探索精神，提高高校教育的实效性、针对性。我们应从师资培训、课程考核及教材等维度分析PBL教学模式在中美实验课中的应用差异，进而探索出科学合理的应用“策略”及思路，为我国高校教育的高质量发展，提供支持和抓手。

关键词：PBL教学模式；中美高校；实验课教学；应用比较

中图分类号：G642.423；O6-3文献标识码：A文章编号：2095-9052（2024）10-0148-03

引言

PBL教学模式是以学生为中心，以小组为单位、以问题为驱动，引导与激发学生通过合作学习、自主探究的方式共同解决问题的模式。该模式能够帮助学生在掌握理论知识的前提下，更全面、切实、有效地解决各类现实问题，能有效提升学生的团队协作能力、创造性思维及自主学习意识，提高高校实验课教育的质量与效率。为充分利用PBL教学模式完善我国高校实验课教学体系及范式，我们应对比中美高校在PBL模式应用中的差异点、不同处，从而分析自身的问题及不足，发掘PBL教学模式的潜能，促进学生获得全面、健康、快速地发展。

一、PBL教学模式的概念及基本要素

PBL教学模式即问题驱动学习模式，是一种以问题为核心的教学方法，能够通过学生分析及解决问题的方式，促进学生进行深度学习、合作学习及主动学习，强化学生对理论知识的认识。通常来讲，PBL教学模式主要涵盖问题导向、学生导向、小组合作、反馈评估等要素。其中“问题导向”强调“学习”是通过解决实际问题而非简单传授知识的方式来“实现”的。即学生能够通过解决实际问题的方式，获取更广泛、全面、有效的技能、知识［1］。所以在教学实践中，教师通常会提出一个紧密联系现实生活的问题来指导学生开展各类教学活动，设计教学方案、强化教学效果；“学生主导”强调学生在学习过程中的主动性和自主性。要求学生主动承担起学习的责任，教师则扮演引导者和支持者的角色，在问题解决过程中给予帮助。唯有如此，学生才能自主地检索、整合、利用已习得的知识，发现、分析及解决新问题，从而最大限度地发掘自身的潜能，深化对理论知识及实践技能的理解，提高问题解决的效率。而教师应明确学生所面临的问题、难点，为其提供适当的支持与指导，让学生的学习从知识讲授转变为知识生成及探究，拓宽知识学习的维度；“小组合作”是PBL教学模式应用的最基本特征，通常要求教师以小组为单位，鼓励学生通过协同合作、沟通交流及实践探索的方式，解决现实问题，从而培养学生的团队合作能力、沟通能力和问题解决能力，促进学生全面发展， 提升学习的质量；“反馈评估”注重实时反馈，要求教师、学生从问题解决、合作及批判性思维等维度出发，做出实时、真实、精准的评价，以此帮助学生更好地提高课程学习的质量和效率。

通常来讲，高校实验课教学是培养学生实验技能、科学思维和创新能力的重要手段及举措，通常涵盖实验设计与设置、实验仪器与设备、团队合作与沟通、实验数据处理与分析、实验报告撰写及发布、实验设计创新、实验结果评估及反馈等内容，所以将PBL教学模式应用到教育教学的过程中，拥有一定的可行性、必要性及科学性，能够切实激发学生的“求知欲”，使其更加全面、自觉地参与到实验教学活动的过程中。

二、PBL在中美高校实验课教学中应用的比较

PBL教学模式以其独有的特性，被广泛应用在高校实验课教学的过程中，能够通过提出问题、分析问题、解决问题、反思评价及归纳总结的流程，深化学生对实验课知识的认识，提高实验课教学的实效。然而为更全面地发挥PBL教学模式的作用，提高高校实验教学效率。本文以美国高校与我国高校为例，探究PBL教学模式在实践应用中的差异性。

（一）教学教材

在PBL教学模式应用的过程中，佛罗里达国际大学、克莱姆森大学、特拉华大学等院校构建了基于PBL教学模式的专有教材，以佛罗里达国际大学的实验教材为例，其教材是结合PBL教学模式的特征、特点进行编写的，不仅涉及理论知识、实验器材使用方法，还涉及情景问题、操作技巧、可行性方案等环节。并且教材能根据PBL教学模式的步骤、环节、程序，进行结构性的编撰。如在“goals”环节，每个实验环节都由一个情景问题所引出，学生应在整合、理解“原有知识”的前提下，对问题进行分析及思考；“safety 环节”强调实验安全及废物处理等方面的问题，要求学生查询各类化学品的安全说明书。而在“techniques环节”，涉及各种仪器使用及操作技能，可以为学生解决问题，提供多样化的方法或案例［2］。“post-lab summary questions”环节，强调课后问题的布置及问答，要求学生通过实验结果进行归纳和总结，巩固对理论知识的理解。而在国内，我国高校通常根据科学知识的逻辑规律进行教材编制，导致教师在PBL模式应用中，普遍根据既要的课程标准及教材内容进行设置，即根据教学内容、学科特点及学情，选择性地在实验教学中运用该模式。然而通过实践调查显示，很多院校并没有获得理想的人才培育效果，难以发挥PBL优势，提升学生学习的效率。

（二）课程考核

美国高校在应用PBL模式的过程中，通常会创设一个贯穿全课程的评估体系，该评估体系拥有标准化、多维度的特征，能够将课程考核划分为期末成绩、平时成绩、日常考勤等内容，每个实验所对应的成绩，又分为口头汇报、实验报告、教师评分、组员互评、实验前后成绩等内容。在此视域下，学生的个人表现如讨论情况、课程表现及预习状况等都会影响到“平时成绩”；每个环节的评分、评估比较细致，对学生实验情况、问题解决情况的考察程度较高，能够充分发挥PBL模式的作用，促进学生的全面发展。例如美国佛罗里达国际大学将PBL各个环节作为日常评价的核心内容，从实验前中后等角度出发，评价学生的各项能力。而我国院校则比较注重于结果考核，强调学生的期末考试成绩，难以充分、精准地评价学生的表现、能力及素质。而从宏观的角度出发，终结性考核虽然能够考核学生的理论掌握程度，知识获取情况，但难以评估学生的综合能力及学科素养，如问题分析能力、解决能力、团队合作能力及发散思维能力等。所以将传统终结性考核应用到PBL模式考核中不仅难以评价学生的能力，还无法为学生更全面、更有效、更科学地发掘实验知识、技能，不能提升学生解决实际问题的能力，也不能提供“改进依据”及“指引路线”。

（三）师资培训

当前，美国高校已经形成了较为专门的、系统的、完善的PBL师资培训机制，如斯坦福大学、伊利诺伊大学、波士顿大学等院校都要求教师掌握PBL教学模式，并开展了相关的理论学习活动，旨在帮助教师利用PBL教学模式，提升实验教学效果。例如佛罗里达国际大学专门开设了PBL师资培训体系，从实验教学的问题情境、设备应用、学生引领、组织协调、归纳总结、评估评价等维度出发，为教师提供了多样化的培训支持［3］。旨在全方位提升教师的综合素质，使其灵活应用PBL模式，培养大学生各项能力及素质。而我国高校虽然注重 PBL教学模式，并强调对教师教学素养、能力的培养。但在师资培训的过程中，却常常将培训内容融入其它培训体系中，通过单独的章节或培训课程，介绍PBL的优势、知识、技巧。而有些院校则以“微课”“慕课”“公开课”等形式，为教师提供PBL模式等方面的内容。此外，一些名师研究室或专门工作坊通过开展各种类型的“研讨会”，指导教师应用和完善PBL教学模式。

三、PBL教学模式在实验课教学中应用的启示

通过综合比较、分析中美高校在PBL教学模式应用中的差异性，能够发现两者通常是因课程性质、学生学情及育人观念等方面的原因，导致PBL教学模式的应用，呈现出不同的特点。例如美国高校注重培育学生的探索精神、实践能力及创新意识，而我国高校则强调“学生对知识的汲取与巩固”。所以在实验教学的定位上，很多高校都将实验课作为理论巩固的抓手，而不是新知识、新能力、新技能培育的重点，进而使实验课在学生教育、培训中的地位不高。所以为更全面地提高“PBL教学模式”的应用质量，我们应明确实验教学的定位及目标，提高对实践教学的重视程度，继而从教材、师资及考核等维度出发，提出科学合理的优化策略。

（一）构建电子实验教材

由于我国高校在PBL教学模式应用中，通常运用传统教材，开展各类教学活动，导致PBL各环节的优势难以彰显，无法确保大学生各项品质、素养及能力得到提升。因此，高校应综合对比中美两国的差异，全面分析我国实验课教育的基本情况，制定一个基于PBL的电子教材体系。一方面，高校应明确实验教学在人才培育中的地位、重点及作用，明确传统教材在PBL教学模式中的应用方向，借鉴美国高校的教学体系、教学要求及课程标准，制定电子化的PBL教材。即选择具有挑战性的问题情境，确保每个实验都有真实的案例基础，以此激发学生的学习兴趣，引导学生进行“主动探究”与“深入思考”，将理论知识自觉应用到现实生活中［4］。同时，要根据问题分析、小组合作、反馈评估等PBL特性，设置涵盖“记录实验数据及过程”“小组合作要求及形式”“教材理论及实验知识”的框架，确保教材内容能够满足PBL模式应用的基本需求。另一方面，教师应构建一个面向PBL教学模式的资源库，确保学生在实验探究、小组讨论及问题解决的过程中，拥有充足的理论支持及实验资源。

（二）创新实验考核体系

为强化PBL模式的“育人效果”，提升实验教学质量，高校应转变考核机制，将“终结性考核”转变为“发展性考核”。即借鉴美国高校的考核模式及方法，拓宽考核维度，提高“育人实效”。首先，构建基于实验教学的过程性评价机制。即将每个实验课程或实验过程划分为“实验前”“实验中”“实验后”三个环节，其中“实验中环节”可分为“问题分析”“活动参与”“实验结果”等环节，然而根据不同环节的重要性，制定科学合理的评分机制，从而帮助教师更全面、更有效地考核学生的学习成绩。其次均衡好能力、素质及知识三者之间的关系，提高师生对实验教学的重视程度。即在终结性评价、过程性评价、发展性评价中，高校应提高对大学生实践能力、问题解决能力、团队协作能力的关注程度，通过优化评价指标、比重的方式，提升教学评价的科学性。最后是创新评价形式。虽然过程性评价，可以让实验过程、数据及表现成为学生考核的重点，然而由于教师精力有限，无法深入到实验教学活动的不同环节中，所以高校可从学生自评与同伴互评等维度入手，创新评价形式。这样在问题分析、小组讨论及归纳总结中，学生就可以利用移动智能设备为自己和同学进行评分，并对实验教学中所存在的问题或不足，给出针对性的意见。

（三）深化师资培训机制

通过对比中美高校在PBL教学模式中的应用差异，能够发现，美国高校非常注重PBL模式在实验教学中的应用，并为其配备专门化的教材机制、考核体系及师资培训制度。但我国却将PBL培训内容，融入其它培训体系中。现阶段，我国在师资培训中已经摸索了一套成功的经验，虽然难以深化教师对PBL模式应用方法及技巧的理解，但却能与其他培训活动结合起来，帮助教师更全面、更系统地掌握实验教学的方法、技巧、理论及学科知识。所以在此基础上，我国高校应做好如下几方面工作。一是以“微课+自主学习”，引领教师持续掌握PBL模式的应用方法［5］。简而言之就是通过微课培训的方式，为教师提供系统的理论知识，使其对PBL模式有基本的认知。然后通过制度手段、评价机制，引领其在日常教育教学中，总结PBL模式的应用经验、方法及技巧。进而通过开展课题研究、广泛查阅资料和参与教育交流等活动，有效提升教师运用PBL模式的教学能力。二是提供理论指导。在教师培训的过程中，高校应深入到实验教学的实践中，通过理论指导、方法指导、技巧应用的方式，帮助教师理解、熟悉PBL的应用方法及要领。这样能够弥补传统师资培训的短板，让教师能够更全面、更细致、更有效地提高实验教学质量。

结语

PBL教学模式以其自身优势被广泛应用在国内外高校教育教学中，并取得鲜明的教育成效及成果。国外高校往往围绕PBL模式定制实验教材。相比之下，我国则倾向于以现有教材为基础，逐步引入PBL模式，对实验教学流程进行优化。在考核维度，美国院校注重发展性考核、过程性评价；而我国只注重终结性评价及结果考核。在师资上，美国院校注重PBL师资培训，但我国通常将其纳入其它培训过程中。由此可见，中美院校在PBL教学模式的应用中，存在诸多的差异，高校可以借鉴并引用美国院校经验，提升PBL教学模式在实验教学中的实效。

参考文献：

［1］程德书.高分子化学实验教学中的创新探索——以“可见光诱导苯乙烯与马来酸酐的沉淀聚合实验”为例［J］.赤峰学院学报（自然科学版），2023，39（11）：92-95.

［2］韩继续，阎楠楠，任立新等.基于绿色化学理念的高中化学实验教学的应用研究［J］.赤峰学院学报（自然科学版），2023，39（11）：105-108 .

［3］周日生.深度学习下的高中化学实验项目教学的设计与实施—以离子反应发生条件之Cr_2O_7～（2-）、Na_2CO_3性质探究为例［J］.数理化解题研究，2023，（36）：119-121 .

［4］高永凤，林世威.基于核心素养培养的高中化学实验教学—以“制作简单的燃料电池”为例［J］广东化工，2023，50（24）：175-177.

［5］徐菲，刘月新，李娟等.大思政背景下的医药类院校基础化学实验教学探索—以仪器分析实验为例［J］中国教育技术装备，2023，（24）：154-157+163 .