“鉆探設(shè)備”課程PBL教學(xué)法問(wèn)題設(shè)置探討

趙大軍 韓君鵬 趙研

摘 ?要：以問(wèn)題為導(dǎo)向的PBL教學(xué)法以其思維創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)在國(guó)際高等教育中備受關(guān)注，而PBL教學(xué)法的關(guān)鍵在于問(wèn)題的設(shè)置。“鉆探設(shè)備”課程內(nèi)容與實(shí)踐結(jié)合緊密，學(xué)習(xí)者需要具有較強(qiáng)的三維空間想象能力。文章分析了中國(guó)大學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)與學(xué)習(xí)習(xí)慣，并根據(jù)PBL教學(xué)法問(wèn)題設(shè)置的原則，對(duì)“鉆探設(shè)備”課程PBL教學(xué)法的問(wèn)題設(shè)置進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：PBL教學(xué)法;鉆探設(shè)備;問(wèn)題設(shè)置

作者簡(jiǎn)介：趙大軍，吉林大學(xué)建設(shè)工程學(xué)院教授;韓君鵬、趙研，吉林大學(xué)建設(shè)工程學(xué)院。（吉林 長(zhǎng)春 130026）

基金項(xiàng)目：本文系吉林省高等教育教學(xué)改革研究“‘鉆探設(shè)備課程PBL教學(xué)法研究”的研究成果。

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1671-0568（2019）15-0023-02

PBL是以問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)方法，將學(xué)生作為教學(xué)主體，教師輔助引導(dǎo)學(xué)生探索問(wèn)題獲取知識(shí)。該學(xué)習(xí)法由美國(guó)神經(jīng)病學(xué)教授Barrows于1969年在加拿大麥克馬斯特大學(xué)首創(chuàng)，并率先應(yīng)用在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域。[1]隨后哈佛大學(xué)等多所世界著名院校先后將此方法應(yīng)用于本校各個(gè)專(zhuān)業(yè)，均獲得良好的實(shí)施效果。我國(guó)高校自20世紀(jì)80年代引進(jìn)PBL教學(xué)法，在活躍學(xué)生的思維方式、[2]培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)、提高學(xué)生的文獻(xiàn)閱讀水平[3]等方面得以應(yīng)用，教學(xué)質(zhì)量明顯提高。

PBL教學(xué)是基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)，它首先需要由教師提出合適的問(wèn)題，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)情境，并以該問(wèn)題為中心，組織學(xué)生調(diào)查研究，引導(dǎo)學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中學(xué)習(xí)知識(shí)并獲得技能，促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展。問(wèn)題的設(shè)置是PBL教學(xué)法的核心，好的問(wèn)題可極大地引發(fā)學(xué)生的求知欲，而差的問(wèn)題卻會(huì)使學(xué)生感覺(jué)課程枯燥、無(wú)味，喪失學(xué)習(xí)興趣。[4]結(jié)合“鉆探設(shè)備”課程的特點(diǎn)，以及大學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)特點(diǎn)，對(duì)“鉆探設(shè)備”課程PBL教學(xué)法問(wèn)題的設(shè)置進(jìn)行了深入分析和研究。

一、“鉆探設(shè)備”課程特點(diǎn)

“鉆探設(shè)備”是地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)的主干課程，主要介紹鉆探施工過(guò)程中應(yīng)用的鉆機(jī)、泥漿泵、鉆塔、動(dòng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、特點(diǎn)及適用條件，包括18類(lèi)部件、23臺(tái)設(shè)備，其理論基礎(chǔ)涉及機(jī)械設(shè)計(jì)、流體力學(xué)、液壓傳動(dòng)、鉆探工藝學(xué)等。該課程與實(shí)踐結(jié)合緊密，要求學(xué)生具有較強(qiáng)的三維空間想象能力和實(shí)踐、動(dòng)手能力，及綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，分析鉆探設(shè)備的工作原理、性能和特點(diǎn)的能力。

二、大學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)特點(diǎn)

1.大學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)。在學(xué)習(xí)“鉆探設(shè)備”課程前，學(xué)生在大學(xué)期間已經(jīng)學(xué)習(xí)了公共基礎(chǔ)課及專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課及部分專(zhuān)業(yè)課，完成了地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、專(zhuān)業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)。學(xué)生的公共基礎(chǔ)及學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)，為接受進(jìn)一步的專(zhuān)業(yè)理論教育打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但由于課程學(xué)時(shí)的限制及高等院校普遍存在的“重理論、輕實(shí)踐”現(xiàn)象，大學(xué)生缺乏足夠的三維空間思維能力和通過(guò)實(shí)踐去轉(zhuǎn)化應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)的機(jī)會(huì)。

2.大學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)。在長(zhǎng)期灌輸式教學(xué)模式下，學(xué)生的學(xué)習(xí)形式被動(dòng)，在知識(shí)獲取過(guò)程中具有較大的盲目性。在傳統(tǒng)應(yīng)試教育模式的影響下，學(xué)生缺乏科學(xué)的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，過(guò)于依賴(lài)家長(zhǎng)及教師設(shè)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)而去完成學(xué)習(xí)計(jì)劃。學(xué)生的上課時(shí)間多、課外社團(tuán)生活及兼職活動(dòng)也多，缺乏自主學(xué)習(xí)時(shí)間，繼而影響對(duì)所學(xué)知識(shí)的消化吸收、深入探索及拓展創(chuàng)新。傳統(tǒng)的教學(xué)形式是由教師選定教材后，學(xué)生以教材為首要學(xué)習(xí)范本對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行識(shí)記，相對(duì)于由學(xué)生自行查閱資料的開(kāi)放教育模式而言，閱讀量低，缺乏對(duì)所學(xué)知識(shí)的全方位深入了解，認(rèn)知層面較為狹窄。在網(wǎng)絡(luò)普及后，大學(xué)生更習(xí)慣于網(wǎng)絡(luò)短時(shí)間（10-15分鐘）的碎片化學(xué)習(xí)。[5]

三、PBL教學(xué)法問(wèn)題設(shè)置

依據(jù)“鉆探設(shè)備”課程特點(diǎn)，考慮到學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)特點(diǎn)，我們共設(shè)置了45個(gè)問(wèn)題，并遵循了以下原則：

1.精心選擇問(wèn)題。以“鉆探設(shè)備”課程教學(xué)目的和教學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)，注重引出鉆探設(shè)備相關(guān)的概念原理，確定學(xué)生需掌握的知識(shí)點(diǎn)，及學(xué)生需要獲得的基本概念和原理，結(jié)合地質(zhì)工程工科的學(xué)科特點(diǎn)、課程的教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生自學(xué)能力參差不齊的特征，精心選擇問(wèn)題。

2.將問(wèn)題與實(shí)際工程緊密聯(lián)系。提出與實(shí)際工程相緊密的問(wèn)題，學(xué)生會(huì)感覺(jué)更具吸引力，可激發(fā)學(xué)生解決問(wèn)題的積極性和主動(dòng)性。如針對(duì)“鉆機(jī)摩擦離合器的功用”這一內(nèi)容，提出了如下問(wèn)題：鉆機(jī)動(dòng)力機(jī)不能頻繁停啟，而鉆機(jī)的動(dòng)作改變頻繁，如何來(lái)實(shí)現(xiàn)？鉆機(jī)或汽車(chē)變速箱換擋時(shí)時(shí)常發(fā)生打齒、掛擋不到位，分析其原因并說(shuō)明如何解決？打撈孔內(nèi)鉆桿、套取孔底脫落巖心時(shí)，如何操作才能有效、可靠？孔內(nèi)鉆具突然遇阻，不能正常回轉(zhuǎn)或提拉，在鉆機(jī)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中如何保證動(dòng)力機(jī)及鉆機(jī)各部件不受損壞？

3.具有適宜的難度。基于個(gè)性化培養(yǎng)，根據(jù)維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)”原則進(jìn)行問(wèn)題設(shè)置，即在教師的啟發(fā)引導(dǎo)下，通過(guò)認(rèn)真思考和討論，學(xué)生最終自己能夠解決的問(wèn)題。[6]讓學(xué)生能夠通過(guò)自己的分析解決問(wèn)題，獲得最佳學(xué)習(xí)效果，避免過(guò)難的問(wèn)題使學(xué)生喪失信心，過(guò)于簡(jiǎn)單的問(wèn)題使學(xué)生失去探索的興趣。

四、PBL教學(xué)法問(wèn)題的教學(xué)應(yīng)用

根據(jù)教學(xué)進(jìn)度，分批給學(xué)生布置問(wèn)題。為了配合PBL教學(xué)法的應(yīng)用，幫助學(xué)生能夠很好地解決問(wèn)題，將課程內(nèi)容按照知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行碎片化處理，并根據(jù)知識(shí)點(diǎn)為學(xué)生制作了105個(gè)線上教學(xué)視頻。基于3DSMAX、unity3D計(jì)算機(jī)軟件，研制了摩擦離合器、變速箱、升降機(jī)等18個(gè)展示部件結(jié)構(gòu)和工作原理的三維動(dòng)畫(huà)。并為學(xué)生提供了“鉆探設(shè)備”多媒體課件、6種參考書(shū)、10余種鉆探設(shè)備使用說(shuō)明書(shū)、8個(gè)國(guó)內(nèi)主要鉆探設(shè)備生產(chǎn)廠家的網(wǎng)址等。

具體應(yīng)用過(guò)程如下：

①每周給學(xué)生布置2-3個(gè)問(wèn)題，學(xué)生可利用教師提供的學(xué)習(xí)資料進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，也可自行查閱資料，探索整理問(wèn)題的答案。

②將學(xué)生分成若干個(gè)學(xué)習(xí)小組，每組人員10左右，每組確定1名組長(zhǎng)。在教師的引導(dǎo)下，由組長(zhǎng)負(fù)責(zé)組織討論學(xué)習(xí)，對(duì)教師提出的問(wèn)題進(jìn)行探究，并形成小組答案。從小組形成的答案來(lái)看，學(xué)生的答案往往是多解的，答案內(nèi)容超越了課本所學(xué)的知識(shí)，說(shuō)明學(xué)生是通過(guò)發(fā)散思維后形成了答案。如“如何解決鉆機(jī)升降機(jī)制動(dòng)抱閘發(fā)熱的問(wèn)題”，學(xué)生的答案中包括教材中有的“安裝水冷系統(tǒng)、安裝水剎車(chē)”等解決辦法，同時(shí)也提出了教材中沒(méi)有的“連接發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電、使用高導(dǎo)熱材料快速降溫、閘帶采用耐高溫材料、采用輕質(zhì)鉆桿減小鉆桿重量、采用液氮汽化快速降溫、采用氣壓或液壓制動(dòng)、安裝風(fēng)冷裝置”等解決辦法。

③每2周組織一次課堂發(fā)言，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)。課堂發(fā)言是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果及解決問(wèn)題的重要手段，也為學(xué)生提供了一個(gè)充分展示自我的舞臺(tái)。課堂上，由教師組織，各小組長(zhǎng)作為代表發(fā)言，闡明各小組的觀點(diǎn)和見(jiàn)解，其他小組成員可自由提問(wèn)及辯論。最后由教師總結(jié)點(diǎn)評(píng)，歸納學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)習(xí)小組的劃分培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)及溝通協(xié)調(diào)能力，課堂成果展示鍛煉了學(xué)生提高歸納總結(jié)能力，同時(shí)通過(guò)論據(jù)博弈加深了學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解。

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[6] 鐘啟泉.最近發(fā)展區(qū)：課堂轉(zhuǎn)型的理論基礎(chǔ)[J].全球教育展望，2018，（1）：11-20+34.

責(zé)任編輯 ?郝 ?嬋