基于POPBL理念的開放式實踐教學模式探索與研究

郭 杰 張美鳳 胡圣堯 葛為民 張 燕 劉珂琴

（常州工學院電氣與光電工程學院，江蘇 常州 213002）

1 引言

伴隨著我國科技與經濟的飛速發展，高等教育人才培養面臨諸多挑戰，尤其是社會對應用型人才創新實踐能力的需求日益提升。高校教學尤其是工科教學中，實驗教學比重逐漸上升。然而，在實驗教學投入巨額購置資金后，在專業課實驗教學時卻發現不少問題。一方面由于學生課時受限、開課周期等問題，造成設備空置浪費；另一方面，實驗教學時間過于集中，學生按部就班地按批次跟隨老師進行實驗，往往來不及深入思考，缺乏創新意識，同時按預先安排的批次進行實驗時，很多學生沒有主動預習，實驗中“走馬觀花”、“形式主義”，實驗結果借鑒動手能力強的同學，導致學生的實踐能力得不到較大的提升。

虛擬儀器技術課程是我校測控專業自2003年以來一直開設的一門專業前沿課程。依托我校立項的“基于POPBL的研究型教學模式”教學改革，虛擬儀器技術課程進行了“以問題為導向，以項目為驅動”的教學方式改革，建立了較為完整的課程理論教學體系，并進行了初步課程改革，取得了一定的成效。為了進一步深化POPBL的理念，提高學校實驗設備利用效率，提升學生創新應用能力，充分整合優勢資源，該課程于2016年進行了開放式實踐教學模式的探索。本文以《虛擬儀器技術》課程實踐教學為例，探討實施測控專業課程開放式實踐教學的可行性。

2 基于POPBL理念的開放式實踐教學的內涵

研究型的POPBL（Problem Oriented and Project Based Learning）教學模式是由奧爾堡大學于2005年提出的一種創新型人才培養模式。其核心思想為“發生認知論”與“情景學習論”，即在“圖式”的基礎上，通過在實際環境中，不斷進行同化與平衡，最終達到學生自主地形成解決問題所需具備的專業知識、技能和素養[1]。將POPBL的理念引入到實踐教學中，是實施開放式實踐教學的前提。

在“問題引導、項目驅動”的思路指引下，課程內容體系進行了系統性優化改革，傳統的按指導書步驟按部就班的實踐模型已不能適應課時需要。基于POPBL理念的開放式實踐教學模式是對POPBL課程教學模式的進一步深化，通過項目的開展，實踐設備的租借和預約登記，學生可以在課余時間自行進行項目設計，達到實踐教學的開放進行。與傳統實踐教學方式相比，POPBL實踐教學方式更關注學習的主動性，更能激發學生探索新奇知識的欲望，在“做”中學，在“做”中得，在“做”中樂，學生獲得科研要素和科研精神的同時，取得巨大的自身成就感和專業認同感。

3 開放式實踐教學模式在測控課程教育中的試點應用

在《虛擬儀器技術》課程的教學過程中，我們對15測一班學生實踐教學部分進行了開放式實踐教學試點。開放式實踐教學模式主要由項目式課程教學體系、開放式實踐教學平臺和課程考核體系三部分組成。通過表1所建立的項目問題案例庫，學生進行了自主選擇和方案設計。在實踐過程中，學生依托現有實驗資源，根據所需解決的問題，在“口袋設備實踐管理系統”（自主研發的實踐設備管理平臺）及大中型實驗設備預約平臺進行設備的租借使用登記（如圖1）。通過管理員審核和發放后，可以在課余時間內，充分對項目進行設計，同時，教師和助教通過網絡教室、微信等多種途徑進行技術難題的解答和引導。項目達到任務書目標后，采用多樣化考核方式，將課程知識點、項目的方案設計、軟硬件設計、團隊合作等情況綜合得出教學成績，提高實踐教學在成績中比重。作為課程的延伸，學生將開放性實踐項目課題進行升華，參加學科競賽，申報大學生創新訓練項目，或者提前進入教師科研課題組，實現知識鏈的連貫性，真正達到“學有所用”、“學以致用”。

表1 案例庫[2]

圖1 基于POPBL的開放式實踐教學平臺構成體系

4 實施效果

自2016年至今，對測控專業15測一班進行了試點教學后，學生利用開放實驗室系統實現了小型設備租借、實驗儀器預約開放、問題項目自主研究等步驟，實驗時間由課程大綱規定的20學時變為課余所有空閑時間，實驗設備被充分利用。將POPBL的理念引入到實踐教學中，通過開放實驗的形式，引導學生理解課程的專業知識點，增強學生的參與感，同時，使得學生擁有充裕的時間對儀器設備進行熟悉，加深解決實際問題的能力和對所設計系統的理解。通過試點，該模式受到學生的一致好評，達到預期目標。在此期間，部分學生參加江蘇省虛擬儀器大賽，獲得二等獎，此外，還有多名學生自主申報大創項目并成功獲批。

5 基于POPBL理念的開放式實踐教學模式深化改革思路

基于POPBL理念的開放式實踐教學模式經過一段時間的探索，取得一些較好的效果，不過還存在以下問題值得反思：

(1)傳統的實驗室管理無法適應開放性實踐需求，急需新的實驗室管理模式。我校的實驗室管理人員遵循行政上下班時間，當某些同學期望利用晚自習、周末或其他課余時間進行自主實踐教學時，實驗室必須關閉以確保安全，很大程度上制約了教學的進行。此外，實驗隊伍不健全，許多大型設備無專人運行管理。雖然二級學院制定了博士兼職實驗室管理的方案，但是缺乏有效的激勵措施，所謂的專職人員流于形式，缺乏奉獻精神，學生指導依賴于任課教師，師資缺乏，影響了教學的效果。因此，在強化調整實驗室管理思維方式的基礎上，嘗試實施開放性實踐教學模式工作量的鼓勵性政策，適當引入學生助教管理，實施網絡實踐輔助教學，相信未來會有較大改善。

(2)現有實踐教學體系一刀切的考核方式在某種程度上影響了學生對知識的后續理解，在今后的改革中，嘗試引入難度遞進型階段考核，編寫針對性強、知識融合度高的指導書，因人而異，因程度而異，以圖早日實現因材施教的實踐教學。

6 結束語

本文對POPBL的開放實踐教學方式進行了探討，在《虛擬儀器技術》課程實踐教學中實施改革，研究了適合地方型應用本科高校前沿專業課的實踐教學方法，并對改革遇到的問題進行分析，給出了建議。試點結果表明，基于POPBL理念的開放性實踐教學將會給傳統實踐教學帶來較大沖擊，不僅能夠為實驗管理系統注入大的活力，還能激勵教師和學生的積極性，以問題為引導，以項目為驅動，以競賽為激勵，形成“學以致用”、“學有所用”的良好局面。

參考文獻：

[1]M Lehmanna，P Christensena，X Dua．Problem- Orientedand Project- Based Learning(POPBL) as an innovativelearning strategy for sustainable development in engineering education[J]．European Journal of Engineering Education，2008，33(3) ：283-295．

[2]郭杰，張美鳳．基于P OP B L的研究性教學模式研究——以《虛擬儀器技術》課程為例[J]．軟件導刊，2015，14(12)：224-225．