基于問題式學習教學模式的探究與實踐

唐曉雯　任艷榮

[摘要]在工程力學的課堂教學中，運用基于問題式學習的教學模式，把學生設置到復雜、有意義的工程問題情境中，通過理論學習、查閱資料、小組討論、合作完成問題的分析、研究與解答，有效地改變了以往學習工程力學時，學生大多處于被動和應付的狀態；擺脫了從理論到理論，理論脫離實際的模式；培養了學生理論聯系實際、獨立分析、團結協作、解決實際工程問題的能力。

[關鍵詞]基于問題式學習，教學模式，工程力學。

[中圖分類號]TB12[文獻標識碼]A[文章編號]1005-4634(2006)01-0024-02

0引言

基于問題式學習（Problem-Based Learning，簡稱PBL）的教學模式是以問題為基礎來展開學習和教學過程的一種教學模式，它強調把學生設置到復雜的、有意義的問題情境中，通過學習者合作解決真實問題，來學習隱含于問題背后的科學知識，形成解決問題的技能，并形成自主學習的能力。

傳統的工程力學經過幾百年的發展，已經相當成熟和完善，現在主要是通過各種手段將課程的知識傳授給學生，最后通過考前復習和考試對其歸納提高。在此過程中，學生大多處于被動應付狀態，難以擺脫從理論到理論、理論脫離實際模式的束縛，使得學生獨立分析、解決實際問題的能力較差。為改變這種狀態，筆者在工程力學的課堂教學中，積極引入基于問題式學習的教學模式——將學習力學知識與解決工程問題有機結合，在教學中強調學習與問題情境的設立，要求學習圍繞復雜的真實問題展開，啟發、引導學生在實際問題中去思考、去觀察、去操作、去探究，從而激發了學生的創造性思維，促進了學生的自主探究以及對學習內容和過程的反思。實踐證明，這種模式有利于培養學生創新精神，調動他們學習的積極性和主動性。

1基于問題式學習教學模式的教學目標與策略

作為一種問題取向的教學模式，PBL強調把學習放到復雜的、有意義的問題情境中，通過讓學生解決現實世界中的問題，來探究問題背后隱含的概念和原理，以發展自主學習的技能，培養合作學習能力及學習的內在動機。

為實現這一教學目標，筆者采取自選研究問題的教學方式，向學生提供理論聯系實際、參與創新、提高解決實際問題能力的機會。具體方法是：課上，將部分習題或工程案例改造成研究問題；課下，讓學生通過課程學習、自由組合、查閱資料研究與發現相結合的過程完成選題，以小論文、學習心得、讀書報告的成果形式參與課程考核，并計入總成績。整個過程分為4個環節：1）根據工程力學的學習重點和難點，循序漸進的給學生呈現問題（例如：生活常識、某項體育運動、某種體育設施、某種工程機械的運動、某一工程案例或某一計算方法的總結等等）。學生以自由組合的小組形式（每組4～5人）組織與問題相關的已有知識的收集和討論；2）通過討論，學生提出被稱為學習要點（learning issues）的疑問，這些疑問就是他們對問題的不解之處，學生把這些疑問記錄下來，并圍繞其進行討論和調研；3）學生按照問題的重要程度給學習要點排序，決定哪些問題由全組負責研究，哪些問題由個人負責研究，提倡學生在小組中合作解決問題，同時學生和教師還要討論研究這些問題需要哪些資料，以及如何找到這些資料；4）利用答疑的時間，教師分組召集學生共同探討學習要點，把獲得的新知識運用于問題情境，鼓勵學生總結新知識，注意新、舊概念的聯系。隨著問題的解決，使學生既能認識到學習是一個無止境的過程，永遠會有需要研究的問題，又能認識到自己是“學習”的主人，從而感到“學習”是一種樂趣，是顯示其才華的表演舞臺。同時，也使學生深刻體會到力學是工程技術的基礎，作為一名未來的工程師必須掌握好力學知識。

在PBL中，學生是積極主動的學習者，從分析問題、形成共識、驗證結論到反思概括的各個環節，都是在主動地解決問題、建構知識，而教師不過是學習活動的促進者，其作用在于引導、協調、鼓勵和反饋，支持學習小組積極互動地開展學習。

2基于問題式學習教學模式的實施效果

問題既是學習知識的關鍵，又是教師講課的關鍵。而傳統的課堂教學方法主要以課堂講授為主，是一種單向的知識傳授，盡管傳遞的信息密度大，接受效率高，教育作用全面，可控性強，但學生缺少自主思考的空間和時間，不利于發揮學習的主動性。在采用了PBL教學模式后，教師在教學過程中，要根據教學的重點和難點精心設計問題，以激發學生求知和探究的欲望，促進學生的思維。

比如，理論力學中“動量定理”、“達朗貝爾原理”的應用一直是學生不易掌握的難點，為此，筆者設計了課外研究問題：“建筑機械——蛤蟆夯的動力分析”，通過查閱資料、研究討論，使多數學生能正確應用“動量定理”或“達朗貝爾原理”分析蛤蟆夯工作時的受力及運動情況，寫出了質量較高的讀書報告，從而解決了如何應用力學原理對實際工程物體進行準確的定性分析這一關鍵問題，這是一般教科書上所沒有介紹的。能量法在材料力學教材中屬于較難的重點內容之一，概念多而且抽象，學生感覺很不好理解。針對這一問題，筆者結合課堂教學中簡述能量法的基本原理與應用要點，布置一些必要的訓練習題，然后提出了“如何繪制能量法應用框圖”的問題。通過這種方式的學習與研究，使絕大多數同學對能量法的基本原理、相互之間的關系及其應用有了比較清晰的認識，繪制出許多有實用價值的應用框圖。經考試證明：采用PBL教學法后，學生應用能量法求超靜定問題的正確率達90%左右，這樣的成績在以前是沒有過的。

另外，為解決理論力學和材料力學知識的綜合應用，培養學生運用力學知識解決工程實際問題的能力，針對拆除廢舊煙囪時所出現的二次斷裂現象，筆者設計了“煙囪的力學模型如何建立?請應用所學過的力學知識解釋這一現象”的研究問題。起初學生想到的是用材料力學的知識，但無法解釋出現的二次斷裂現象。經過教師的引導分析和觀看案例模擬動畫，學生發現：煙囪是在倒地過程中發生的二次斷裂，經過再次研究討論，提出了煙囪的二次斷裂與材料、強度、受力以及運動有關的綜合分析。教學實踐證明：通過一系列工程問題的研究，提高了學生的力學建模能力、計算和動手能力，使學生力學知識的應用得以強化，充分發揮了他們的邏輯思維、抽象思維和創新思維，促進了學生的自主學習。

3結束語

基于問題學習的教學模式應用于工程力學課程的教學改革，經過幾年的實踐，受到了學生們的普遍歡迎，調動了學生學習的主動性、自覺性，激發了學生的創新激情，形成了以教師為主導、以學生為主體的生動活潑的學習局面。

然而，與傳統的教學方法相比，采用基于問題的教學模式對教師也提出了更高的要求：教師需要查閱大量的教學資料，花費更多的備課時間，精心設計問題，激發和發現學生的創新潛能，捕捉學生創新思維的閃光點，多層次、多角度地培養學生的創新精神和創新能力。同時，與傳統的教學方法相比，基于問題的學習需要學生更多的投入和參與，但在實踐過程中也發現，有一些學生缺乏必要的背景知識，參與不足，直接影響了基于問題學習的效果。另外，還要求對學生的成績考核作出相應的改革。從英美等發達國家的高等教育來看，包括基于問題的學習在內的探究性學習仍然是一種方興未艾的本科生教育改革與創新措施，筆者將在今后的教學工作中不斷完善和發展。

參考文獻

1余勝泉,張建偉.教育技術理論導讀——信息時代的教學與實踐[M].北京:高等教育出版社,2001:86-87.

2 張建偉.基于問題式的學習[J].教學研究與實驗,2000,(3):45-48.

3 丁慧賢.“問題 探索 研究 創造”教學法的探究與實踐[J].中國高教研究,2003,（4）:87-88.

4 司鵠,萬玲.問題式教學法在工程力學教學中的運用實踐[J].高等建筑教育,2003,（2）:55-56.