基于PBL聯合TBL的教學模式改革初探

范立維 韓曉剛 廖益強 封磊 盧澤湘

[摘 要]近年來，PBL（Problem-Based Learning）和TBL（Team-Based Learning）教學法受到廣泛關注。物理性污染控制課程是環境工程專業主干課程，如何克服其學時短、內容龐雜等教學限制性因素，是亟待解決的問題。課題組研究基于PBL聯合TBL的教學模式在物理性污染控制課程教學中的構建和具體組織實施方案和效果。研究結果表明，PBL聯合TBL的教學模式在當下網絡信息化教學背景下，可以將課堂從課內延伸至課外，能有效解決物理性污染控制課程教學中存在的問題。教學效果表明，該教學模式增強了學生學習興趣，提升了學生文獻檢索、口頭表達、團隊協作以及分析和解決問題的能力。

[關鍵詞]PBL;TBL;物理性污染控制;課程;教學模式

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2019）06-0051-04

一、PBL和TBL教學模式的特征分析

PBL（Problem-Based Learning）是基于實際問題，以問題為中心，以學生為主體，輔以教師引導的教學模式。PBL最早起源于20世紀50年代的醫學教育，其在麥克馬斯特大學的應用取得了巨大的成功，并逐步得到了其他教育領域學者的認同[1-4]。該教學模式以解決實際問題為目標，十分適合實踐性較強的專業課程的教學，有利于提高學生分析問題和解決問題的能力。然而，學生由于需花費大量精力收集資料，學習內容可能會偏向橫向發展，而缺乏對知識整體的縱向把握。同時，學生由于是根據解決問題的需要進行學習的，也容易造成對基礎知識的系統性學習的缺乏。

TBL（Team-Based Learning）是基于團隊協作精神，以協作討論為中心，教師鼓勵學生相互討論的教學模式。2002年以前國外學者稱這種教學模式為“Team Learning”，2002年美國俄克拉荷馬州立大學Mchaelsen等學者將這種模式命名為“Team Based Learning”，并在歐美發達國家的醫學等課程教學中逐步地推廣應用，該教學模式可以有效提高學生的學習效率和綜合素質[5-7]。由于TBL的開展需要學生具有課前預習和積極思考等良好的學習習慣，這樣才可以在課堂討論中積極發言，形成真正的思想碰撞。但鑒于種種原因，目前許多大學生較難做到課前預習;同時因為習慣于老師課堂講授的教學模式，也限制了他們思維的發散性和主動性，這些都大大地影響了TBL的課堂學習效果。

PBL和TBL教學模式起源于國外的醫學教育，國內應用也主要集中在醫學教育領域[8-10];近年來，該教學模式已經擴展到國內的企業文化、電子技術、大學英語、環境化學、有機化學及其實驗等其他學科領域[11-16]。目前，國內有關物理性污染控制課程的PBL和TBL教學模式研究文獻十分有限，只有楊旗等在研究環境工程專業課程的PBL和TBL教學中，提到了PBL和TBL教學模式在物理性污染控制教學中的應用[18]。然而，研究主要考查該教學模式的適用性，對其在物理性污染控制課程的開展細節及具體組織模式未進行詳盡探討。此外，由于物理性污染控制課程學時短、內容龐雜、理論與實踐性均較強的特性，單一的PBL或TBL教學模式較難實現較好的效果。因此，研究融合PBL和TBL教學優勢的新教學模式，并探討其在物理性污染控制課程教學中的組織實施模式，將推動此類理論和實踐性較強，但課堂學時又短的課程的學習。

二、物理性污染控制教學存在的問題

繼水環境、大氣環境和土壤環境保護之后，物理性污染控制成為環境工程專業最具發展潛力的方向。我國“全國勘察設計注冊環保工程師”專業考試內容明確，以物理性污染防治與水污染防治、大氣污染防治、固體廢物處理處置等四個專業方向為主要考核內容。由此可見，物理性污染控制課程教學在環境工程專業人才培養中的重要性。教育部制定的《高等學校環境工程專業規范》中明確了物理性污染控制課程為高等學校環境工程專業的主干課程[17]。

物理性污染控制課程是環境學科重要組成部分，該課程理論和實踐性均較強，它不僅囊括了物理、力學及工程學等基礎學科知識，還涉及環境監測、環境影響評價和環境工程原理等專業基礎知識，同時它還需要工程設計、污染控制的理論和實踐。鑒于課程的以上特性，目前該課程教學主要存在以下問題：

（一）知識體系龐雜，內容較抽象

我們把物質和能量交換和轉化過程中產生的污染稱為物理性污染。目前，物理性污染控制課題內容幾乎包括了水、氣、固以外的其他污染，涉及噪聲與振動、電磁與放射性輻射、光與熱等物理性污染及其防治[1]，內容十分龐雜。由于物質和能量的交換和轉化很多都是看不見摸不著的，比如生活中常使用的微波爐，我們知道電能轉化成了熱能，把食物加熱或煮熟，但具體的電磁波，以及在使用這些電器過程中造成的物理性電磁輻射污染卻不易被人覺察。環境工程專業的學生以污染控制為目標，要提高產品的設計及技術，就需要了解其產生、來源及傳播等，才能更好地解決其造成的污染問題，而這些理論與知識，往往都十分枯燥和抽象。

（二）課時十分有限，教學任務重

物理性污染控制課程雖然越來越受到重視，但目前在很多高校仍將其作為一門專業選課程來開設，其課時設置一般在32學時左右。在這有限的學時之內，教師要完成如上所述課程教學內容，這本身就是一項挑戰。再則，該學時設計是基于學生在前期對該門課程所涉及的物理、監測和評價等課程內容掌握之上的。然而，事實是由于以上基礎及專業基礎知識的枯燥性和抽象性，大部分學生的完成度是不高的，這就加重了該門課程的教學難度，使該課程在教學中呈現時間緊、教學任務重的態勢。

（三）學生重視不夠，基礎較薄弱

從認知層面上看，學生對物理性污染控制課程的重視程度遠遠不如水、氣、固污染控制課程。從科學層面，以身邊實實在在的物理性污染為例，容易調動學生的學習興趣，但是解決這些污染問題所涉及的基本原理卻依賴于他們在之前大一大二就完成的很多基礎學科知識，這些知識涉及聲學、力學、電磁、放射性、光、熱等諸多學科，由于環境工程專業特性，其在這些學科知識的系統和深入方面不及專業的建筑、機械、能源與動力工程、核技術等相關專業，顯示出基礎的薄弱性。

三、基于PBL聯合TBL的教學模式構建與實施

PBL以問題為導向，TBL以團隊為主體，融合PBL和TBL教學優勢的新教學模式——PTBL（Problem-Team-Based Learning）教學，將問題和團隊整合，以團隊為單位，教師引導團隊對問題進行資料的收集、查閱、歸納和匯報。本文對該新教學模式在物理性污染控制課程中的具體組織和實施進行探索。

（一）教學模式的構建

本課程改革基于TBL教學模式，首先將學生進行分組，然后根據PBL教學模式確立每一組的目標問題，最后引導和輔導學生以組為單位對其確立的問題進行資料的收集和查閱，并完成成果總結與匯報。

為了探討物理性污染控制課程PT教學模式的具體實施細節和模式，我們以2014級和2015級環境工程專業學生的對比和改進教學為基礎，研究了分組模式、課題設立、組織匯報形式等具體組織實施模式和改進措施。

（二）教學組織與實施

教學組織實施方案及內容如圖1所示。

1.學生分組

本課程改革的第一步是以TBL為核心的學生分組。學生分組是基礎，它直接影響著目標問題的完成度。學生分組涉及的問題包括分組人數、組員組合以及組長確立等。

組員人數的確立，在2014級環境工程專業的教學中，我們采取了10人組的分組模式。在實施的過程中發現，10組人數偏多，隊員之間協調難度較大，同時容易出現推諉現象。于是，在2015級學生中，我們采用了5人組分組模式，結果表明對于設立的目標問題，5人組的人數設置較合適，隊員之間責任分工較明確，組員協調較順暢。

組員的組合，在2014級的學生中，我們采取了按學號組合的方式，考查隨機組合的教學效果;而在2015級的教學中，我們根據學生綜合排名和性別均衡的原則進行組員組合。結果表明，2014級的這種隨機模式起到了意想不到的效果。有些組別雖然組員排名并不靠前，但可以較有創意地完成相應的目標課題，其原因可能是由于組員對課題比較感興趣，可以較好地激發組員的潛能。在后續的研究中，我們將繼續研究自由組合的教學效果。

組長是團隊的“領頭羊”，組長的積極性和協調與溝通能力都是該組出色完成目標課題的保障。在2014級的學生中，由于之前沒有上過該年級的課程，教師對學生不夠了解，因此首先采取的是組員推舉組長的方法。2014級中的實施證實這種組織方式較合理。由于該課程開設在大三階段，組員之間相互了解較深，組員推薦的組長不僅個人能力較出色，而且組織和協調能力也較強，可以較好地完成領頭作用。為了對比，在2015級的教學中，教師根據之前學生的綜合排名，確立了組長人選。結果發現，該組織實施方式效果不如2014級，其原因可能在于，學生的綜合排名在很大程度上體現的是個人的學習能力，而組長需要具備的能力對綜合素質要求較高;另外，有些組員可能對于老師指定的組長的能力并不認可，有一定的抵觸情緒。

2.課題確立

如前所述，物理性污染控制課程的內容較龐雜，如何在一個有機整體的框架內將這些內容合理分解而確立每組的目標課題是除了分組以外，在具體的實施過程需要解決的另一個問題。

在2014級的課題設立中，我們著重考慮了實例性，首先讓學生去調查、觀察和發現身邊的物理性污染，然后通過查閱資料和與老師討論，確立目標課題。比如，學生發現有鄰居為金魚缸噪聲事情發生了矛盾，于是確立了“室內觀賞養殖低頻噪聲污染危害及防控措施”的課題。再比如，學生發現學校食堂集中收碗筷時的噪聲較為嚴重，因此設立了“學生食堂碗筷收集噪聲分析及其消聲設置”課題。這種方式雖然在前期花費了較長的時間，但學生興趣較濃，積極性和主動性較好，完成度較理想。

在2015級的課題設立中，我們著重考慮了資源化利用、學科交叉及前言性。比如，在光污染及控制的相關課題中，我們結合國內外文獻，和學院地理信息化專業的師生一起討論，設立了“光源及其在城市化評價中的應用”課題;和學校園藝學院師生討論，設立了“城市景觀照明的光污染防治”課題。這些課題體現了很強的學科交叉性和科研前言性，對開闊學生的視野和提高其科技創新具有一定的引導作用，但是由于這些課題可查閱的資料較少，課題難度較大，因此自覺性較差的組別完成度并不理想。

3.過程的監督及促進

現代信息化技術的發展，為物理性污染控制課程的教學模式改革提供了十分有利的條件。通過微信群的建立，教師、學生以及組員之間的溝通實現了實時化和無障礙化;資料的收集、整理和歸納總結還可以通過視頻會議實現;同時，教師可以根據學生資料的收集上傳狀況、會議的召開頻次、文稿的完善程度等對各組的進度進行監督和促進。

為了做好一個課題，比如上面所說的“室內觀賞養殖低頻噪聲污染危害及防控措施”課題，學生們會主動去查閱各種資料，力求在匯報時先把“低頻”噪聲講清楚，為什么室內金魚養殖產生的是低頻的噪聲？低頻的噪聲是什么形態的？它和高頻的噪聲有什么區別？這類噪聲有哪些控制的方法？這些控制方法的原理是什么？哪些方法適合解決室內觀賞金魚養殖帶來的低頻噪聲污染？具體實現的方法如何？教師在整個過程中，順著學生的思路，查漏補缺，完善個中細節和理順課題的框架結構，學生就可以較順利地完成相應的課題。同時，由于其思路和解決問題的途徑完全來源于學生，在該組匯報和講解時，也更容易被學生所接納和吸收，讓組外人員也印象深刻，領悟和學習了相關知識。

4.成果的總結與匯報

在教師的引導下，學生們完成組隊、課題確立以及資料的收集和查閱，最后需要將分析、解決問題的思路和成果進行整理，并分享給全班同學，讓大家參與討論，共同學習和交流，這就需要最后的成果總結和匯報。

在2014級學生的教學中，我們采取的是由組代表用多媒體進行20～30分鐘匯報，同學提問10～15分鐘的形式展開。這種方式由于同組成員參與度不高，其他組員由于對課題不熟悉，因此所提問題多流于表明，從而不能形成深層次的激烈討論。

在2015級的教學中，我們在各組匯報之前，由教師首先對各組課題所涉及的基礎知識進行初步的講解，讓學生對基本的概念和理論有一定的了解;然后對各組課題進行公開和討論，大家各抒己見，對于擬定的題目想知道哪些方面的信息？想學習哪些方面的知識？課題組成員記錄討論過程和同學們提出的問題，在后續的資料查閱過程中，將這些提出的問題穿插其中，予以解決。與2014級相比較，由于在組員匯報之前多了這個環節，組員在開展課題之前集思廣益，思路更開闊;同時，其他同學參與度更高，對本組外課題所涉及知識的熟悉和掌握度也更高。

在2015級的該教學環節中，我們還將現代化工具——手機引入課堂，學生在每組匯報完后，立刻用手機對該組完成情況進行初步的A、B、C、D等級評定，讓該組學生可以及時了解同學的總體反饋。隨后深入匯報之前的討論內容，檢驗該組學生對問題的解決程度。該環節的設置，力求將學生的參與轉化為動力，督促每組學生認真有效地解決目標問題。

5.成績的評定

成績是學生學習的動力之一，很好地利用這個動力可以提高學生的學習能動性。成績的評定應該多元化和全過程化。學生的最終成績首先由平時成績和期末考試成績組成，前者占70%，后則占30%。平時成績由平時出勤率、課堂活躍度和總結匯報成績組成。其中前兩項由教師根據平時記錄給分，后一項由全班同學和老師共同評定。

在2014級的教學中我們發現，總結匯報的成績在很大程度上受匯報人口頭表達能力的影響，因此組員會推薦一些本身口頭表達能力比較強的學生作為匯報人，這樣口頭表達能力較差的學生鍛煉機會更少，容易出現兩極分化。

在2015級的教學中，我們不僅鼓勵多人參與匯報，還在匯報結束后，讓各組成員分別介紹自己主要負責的內容，以及在做的過程中遇到的困難和解決的方法，既是陳述自己的工作量和工作態度，又是分享分析問題和解決問題的方法，同時鍛煉了口頭表達能力和溝通交流的技巧。這樣既有助于教師和學生公平公正地給分，也使每個學生均得到了一定的鍛煉機會。

四、結束語

隨著環境物理性污染的日漸突出和人們對環境要求的不斷提高，物理性污染控制課程的特性使傳統的教學模式在人才培養中捉襟見肘。本文研究基于PBL聯合TBL物理性污染控制教學模式的構建及具體組織實施方案和效果。

研究結果表明，基于PBL聯合TBL的物理性污染控制教學模式有效彌補了傳統的講授式教學模式“滿堂灌”的不足，在增強學生學習興趣的同時，提升了學生資料收集整理能力、口頭表達能力、團隊協作能力以及分析和解決問題的能力。

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[責任編輯：劉鳳華]