基于問題學習的教學模式在專業教學中的應用

[摘要]結合高校機械制造及其自動化專業的人才培養要求，分析了在專業教學中實施基于問題學習的教學模式的特點、給出了該種教學模式的方法、教學手段和考核方法，并在實踐中進行了實施，實踐證明該種教學模式發展了學生解決實際問題的創造性思維能力，發展了合作能力與自主學習能力，提高了學生的工程素養和競爭力。

[關鍵詞]基于問題的學習模式，機械制造專業教學，教學模式，考核方法。

[中圖分類號]G642.0[文獻標識碼]A[文章編號]1005-4634(2007)02-0136-04

機械設計制造及其自動化專業是為我國培養國民經濟急需的工程設計專業人才的。目前，隨著科學技術的發展，我國工業形態的改變，對人才的要求也發生了變化。如何能有效地實現培養高素質專業人才，教學改革勢在必行。

1基于問題學習的教學模式的提出

建構主義的課程觀強調用情節真實復雜的故事來呈現問題，營造問題解決的環境，以啟動學生的思維，幫助學生在解決問題的過程中活化知識，并讓他們參與課程的設計與編制；這種課程努力為學生提供大量認知工具，以拓展學習方式和視角，增強學習能力；它充分利用超媒體和超文本以方便各類信息的使用和更新，提供跨學科、跨時空、面向真實世界的鏈接[1]。

建構主義的教學觀強調，通過設計一項重大任務或問題，設計真實、復雜、具有挑戰性的開放的學習環境與問題情境，來誘發和支撐學習者積極主動的探究活動、問題解決活動，促進學習者在完成任務或解決問題過程中成為學習活動主體；強調提供機會使學習者在學習的同時，對學習的內容和過程進行反思和調控；強調創建學習共同體，共創互動合作、支持雙贏的文化。建構主義的課程觀和教學觀，同我們所倡導的以德育為核心、以創新精神和實踐能力為核心的人才培養目標和教育理念十分吻合。

基于問題學習（Problem Based Learning）簡稱PBL，這種模式的典型教學過程是：學生以小組為單位，開始解決一個實際問題；為了解決問題，學生往往需要獲得一些必要的專業知識，即所謂的學習議題，學生分頭查找資料獲取知識，然后相互交流所獲得的知識，并討論如何用所獲得的知識來促進問題的解決；如果在討論的過程中，小組發現還需要研究另外一些新的學習議題，學生們就需要反復循環地產生學習議題、分頭查找資料，小組交流并討論問題解答，直到問題得到解決；問題解決后，學生們還需要對自己的學習過程進行自我反思和評價，總結所獲得的知識和思維技能。

科學技術的變化對科學教育改革提出了巨大挑戰。例如，怎樣提高學生的創新精神和能力？怎樣教會學生把在學校學習的科技知識用于理解和解決日常生活中出現的科技問題？怎樣提高學生對科學本質的理解，使其具有科學精神？怎樣培養學生的團隊合作精神？等等。國內許多專家學者都認為建構主義理論是教學改革的主流。

基于此，筆者在教學改革中提出了基于建構主義理論的基于問題學習的教學模式。

該教學模式以建構主義學習理論為指導進行課程的教學改革與實踐，樹立以學生為主體、激發和培養學生的創新意識和創新能力的新型教育觀念，揚棄傳道、授業、解惑以教師為主體的傳統教育觀念，探索新的教學模式、方法和手段、學生的學習形式及學習成績的評定。

研究該種教學模式在專業教學中的應用，將有助于促進學生打下靈活的知識基礎，發展解決實際問題、批判性思維和創造性思維能力，發展合作能力與自主學習能力，將有助于提高學生的工程素養和競爭力，有利于提高教學質量。

2基于問題學習模式的教學過程

2.1實施基于問題學習模式的教學環節的特點

在設計和實施基于問題學習時，應基于整體課程的知識結構的系統性來設計問題，要使各問題之間所包含的學習議題（如專業概念、原理等）多次地相互鄰接和交叉重疊。筆者在改造機械制造與自動化專業時，為了保證為學生提供綜合性、設計性、創造性比較強的實踐環境，讓每個大學生在4年中能經過多個這種實踐環節的培養和訓練，在專業課學習的同時，為學生增加了7周的課程設計時間，18周畢業設計時間。

課程設計和畢業設計的進行緊密結合工程實踐，有利于問題的提出，并考慮了知識的交叉。在學生完成機械制造技術基礎、計算機輔助制造、數控技術等課程后，安排一個綜合的計算機輔助制造的課程設計。在掌握生產過程信息技術的基本原理之后，安排3周的信息制造綜合課程設計。在專業課和課程設計階段，以及后來的畢業設計環節，運用基于問題學習的教學模式，學生結合指導老師的題目，綜合運用所學知識，取得了很好的效果。選擇實施基于問題學習模式的課程和環節時，結合專業課和實踐環節進行，效果較好。

2.2基于問題學習模式對教師的要求

在基于問題學習中，教師作為促進者并不是將知識的結果直接告訴學生，而是通過學生在解決實際問題時會遇到各種真實性的問題，通過適時適當的質疑，將專家的思維過程和策略體現出來。因而對教師提出了更高的要求。首先教師應是一名專家型的學習者，能為學生示范好的學習策略和解決問題的思維策略，使學生學會應當如何向自己提出疑問。例如，當學生提出一個問題解答時，教師應問他們“為什么?”并鼓勵他們解釋并證明自己的思維。這樣的詢問有助于學生將詢問與自己的假設聯系起來，從而掌握使用假設演繹推理。教師不直接教學生如何解決問題，而主要是以監控、示范、質疑以及鼓勵等活動來促進學生學習。使學生成為一個自主學習者，承擔學習結果和學習過程上的責任。教師若不真正了解學生正在想什么，教學就沒有針對性，其結果就是教師和學生都白費了力氣。

因此，教師要在所研究議題的相關性和完整性方面有能力向學生質疑和挑戰。要了解和研究學生如何學，從學生的角度出發教學和實踐。如，怎樣讓學生的主體作用得到充分發揮；怎樣使學生對問題有興趣并有解決問題的信息；學生的學習狀況如何。

2.3基于問題學習模式對學生的要求

基于問題的學習，學生需要自我激勵、設置學習目標、做獨立的研究、進行自我引導的學習、將新建構的知識應用到復雜的問題解決之中，還要監控和反思解決問題的過程[2]。當完成問題解決之后，他們學會成為獨立自主的思考者和學習者。同時還學習如何成為有效的合作者。由于問題太復雜了，學生需要以小組為單位進行工作，學生共享專業知識，共同處理學習議題的復雜性。在小組中，學生需要積極主動參與小組活動，與小組其他成員相互依賴、共同承擔責任，進行積極的良性互動，相互交流想法、相互鼓勵和溝通。通過基于問題學習，最終使學習者成為愿意合作也善于合作的人。

通過這種方式，學會了如何表達自己的想法，如何傾聽別人的理論，每個人對于自己的任務主動學習、交流，最后很好地完成了課程的要求。從中體會出，學生在解決問題的過程中要通過查詢資料、相互討論以及自我反思而獲得和理解知識，不是直接從教師和課本中獲得知識，依賴于解決問題的成效，而不是依賴于與權威觀點之間的一致性。學生的主動性非常重要。

從專業課程開始，逐漸采用基于問題學習的教學模式，讓學生解決具體的應用實際問題，而不是一張考卷就行了。使學生感到學習知識是自己的事，要對自己的學習負責，發揮自己的自主性、主動性和獨創性，能很好地掌握知識。

2.4基于問題學習模式的教學內容

由于學時壓縮、教學基本要求變化和教學內容更新，針對一些理論性和實踐性都較強的專業課，從基于問題學習的教學模式出發對教學內容進行了進一步優化和整合。如計算機輔助制造、數控技術等課程。

如對《計算機輔助制造》這門專業必修課的教學內容，提出“以理論為基礎，應用為主線；理論和實踐并重”的指導思想。為使學生掌握計算機輔助工藝過程設計的基礎，筆者利用一些已有的商業軟件進行教學，并且特別強調對本課程所特有的一些基本方法的掌握，如利用工程軟件進行圖像交互式自動編程。利用這些方法處理實際工程問題，更為簡單有效。在講授過程中，重點培養學生的計算機編程能力，特別強調工程軟件的應用能力，通過完成項目的形式提高學生解決實際問題的能力。

2.5基于問題學習模式的教學方法

在教學活動中，教師負責制定分析教學目標，設計教學環境，提出具體明確的學習要求，制定成績考核辦法，對一些重點和難點進行適當的講解，對學生遇到的疑難問題進行解答和指導，并組織引導學生進行自主性學習[3]。

在理論教學方面，改變過去面面俱到、重點不突出的教學方法，把課程內容分成三大部分，采取講授、討論、自學相結合的教學方法。對于重點章節的內容進行深入細致的講解并安排具有互動性的習題課；對于需要討論部分的內容教師制定明確的討論題目，并事先通知學生，采取課堂分組討論和答辯的形式，最后以小組為單位上交討論報告；對于非重點章節，教師則制定學習要求讓學生自學，并上交自學報告。

這種教學方法的關鍵在于合理劃分這三部分內容，設計出具有啟發性和開放性的討論題目，制定明確具體的學習要求，并有效地組織學生展開課堂討論。這一教學方法的出發點是承認學生在教學活動中的中心地位，學生自愿分組，每組2～3人，完成一個題目。充分考慮學生的認知能力，并盡可能地引導他們進行自主性學習。

2.6基于問題學習模式的教學手段

在教學手段方面，引入多媒體的教學手段，使教學內容更加形象生動，易于學生的理解和掌握。通過多媒體手段，一方面增加了內容的信息量；另一方面使關鍵知識點講解得形象生動、易于理解，極大地提高了授課效率和效果。在緒論中，筆者利用多媒體手段增加內容信息量，將本學科的最新成果及發展趨勢介紹給學生，通過圖形、動畫、聲音的有機結合產生強烈的沖擊力，提高了學生對本課程的學習興趣，為今后的學習打下了良好基礎。當然在采用多媒體時，一定要注意與傳統教學手段的相互結合，互為補充。如果過多采用，會使學生的視覺產生疲勞，注意力下降，教學效果反而不好。

學生則以小組形式，進行小組討論、大組交流、文獻閱讀與研究報告的形成這些方式完成知識的獲取和應用。

2.7基于問題學習模式需要高知識含量的實踐環節

基于問題學習模式需要相應的高知識含量的實驗課和上機環節，以極大地提高學生的學習積極性。通過該實驗使學生深入理解和掌握有關知識，培養學生綜合利用現代手段獲取知識的能力。培養學生的創新設計的能力。課程設計作為教學中一個十分重要的實踐環節，可以將分散的知識融會貫通起來，加深學生對課程所學的基本原理、基本理論及各重要知識點的理解，對于培養學生綜合利用所學知識進行創新設計的能力具有十分顯著的作用。

可以通過為學生安排適合課程的自選題目，培養學生的創新能力，使他們獲得利用所學知識解決實際問題的成就感，激發他們的學習熱情。

2.8基于問題學習教學模式的考核方法

為了客觀地評定學生的學習效果，在成績評定方面，擬采用作業10%，小論文10%，小項目20%，考試60%的多項成績累加的考核辦法，注重培養學生良好的學習習慣，克服學生中普遍存在的突擊學習、應付考試的不良學習習慣。有利于調動學生的學習積極性。

為更好地考察學生在項目進行中的工作成績，采用了一個基于問題學習教學模式的小組學習一覽表（如表1）來了解和督促學生進行研究和學習。

采用了分階段討論、考核的教學方法。將每個班分成10組，每組2人，每組一個題目。在答辯時，每組都要就擬定的主題進行5分鐘左右的發言，其他同學可以提出問題。教師根據小組一覽表、并結合答辯情況給出項目和課程設計的最終成績。這種方式，一方面為學生提供了全面展示自己能力的機會，調動了他們主觀能動性，激發了創新意識，培養了創新精神，充分體現了“以學生為中心”的教育新觀念；另一方面也使教師更加全面地掌握了學生的真實水平，使成績評定更加科學、客觀和真實。

3基于問題學習的教學模式在專業課中的實施

從2005年3月開始到2005年12月止，在機械制造及其自動化專業的專業教學中進行了基于問題學習教學模式的改革和探索。選取了理論性和實踐性都很強的《計算機輔助制造》、《數控技術》、《生產過程信息技術》等課程進行了試點研究。

首先在教學過程中，對學生進行新教學模式的講解，在首次課上提出了該課程的要求、考核方式。并給出了適合于小組活動的、使學生能夠提出多種解決問題途徑的項目。教師對課程進行了進一步的優化和整合，主動地了解學生的情況并據此而備課。這樣，教師的教就有了一個“起點”。經過一年的教學改革的實行，取得了較明顯的效果，學生的動手能力、溝通能力有了明顯的改善，受到了學生的好評。

在該教學模式的實施中，要注意選擇難度適中的項目，對學生的考核要更細，在項目的實施過程中應保證實施條件的完備，實踐環節還需要進一步加強建設，以滿足學生動手的需求。

4 結論與探討

在基于問題學習中，學生通過解決實際問題而學習。學生以小組為單位進行工作學習，學生共享專業知識，共同處理學習問題的復雜性。在小組中，學生積極主動參與小組活動，與小組其他成員相互依賴、共同承擔責任，進行積極的良性互動，相互交流想法、相互鼓勵和溝通。通過基于問題學習，最終使學習者成為一個愿意合作也善于合作的人。通過該項目研究得出了基于問題學習的教學模式的教學方法、教學手段、成績評定方法，該方法在教學中取得了較好的效果。將有助于提高學生的綜合素質，培養學生的學習、創新和合作能力，更好適應國家經濟發展對人才的要求。

參考文獻

1王紅軍.《計算機輔助制造》教學改革的幾點體會[J].中國當代教育雜志，2004，(7).

2劉儒德.問題式學習:一條集中體現建構主義思想的教學改革思路[J].教育理論與實踐，200l，(5)．

3王紅軍.淺談基于問題的學習模式[J].中國教育教學雜志， 2004，（12）.