PBL教學法在“水利工程施工”課程教學中的應用

武心嘉，戚曉明，潘爭偉，楊 蘭，汪艷芳

（蚌埠學院 機械與車輛工程學院，安徽 蚌埠 233030）

2018年9月教育部印發了《關于加快建設發展新工科，實施卓越工程師教育培養計劃2.0的意見》，提出著力提升學生解決復雜工程問題的能力，推廣實施案例教學、項目式教學等研究性教學方法，注重綜合性項目訓練。隨后教育部又印發通知，要求全面梳理各門課程的教學內容，淘汰“水課”、打造“金課”［1］，合理提升學業挑戰度、增加課程難度、拓展課程深度，切實提高課程教學質量，進一步明確了實施本科教育創新計劃的指導思想和主要任務。

PBL教學法是一套設計學習情境的完整方法，是以問題為導向，以學生為中心的教學模式，源于醫學專業［2］，目前已成為國際上較流行的一種教學方法，為培養創新型人才提供了可行的培養模式。有資料表明，國內已有高校將PBL教學法應用于有限元分析［3］、機電一體化［4］、工程創新設計方法學［5］、環境生物學實驗［6］等工科本科生的課程教學中，同時也有將PBL教學法運用到工程類研究生課程中的案例［7］。這些實踐已取得良好的教學效果，PBL教學法能培養學生自主學習能力、創造能力及團隊合作等綜合能力，有助于學生把學習過程中獲得的專業技能運用于未來的工作實踐中。雖然PBL教學法在工科教學中的使用越來越多，但是目前在水利類專業中的應用還處于初級階段。根據應用型本科院校水利工程施工課程設置的特點，結合教學實踐，探索PBL教學法在水利工程施工課程中的實施過程和效果，為其他院校提供理論支持和實踐經驗。

一、“水利工程施工”課程特點及教學現狀

“水利工程施工”是水利水電工程專業的主干課程，在專業培養方案中占有重要地位，具有實踐性、綜合性強的特征，是一門理論與實踐緊密結合的課程。其主要目的是培養學生掌握各種水工建筑物的施工方法、施工技術和施工組織等基本專業技能，以及解決水利工程施工技術問題能力和創新能力［8］。該課程涉及知識面較廣，教學知識點較多，包括水工建筑物、水電站等很多專業課程，并涉及到大量有關水利工程施工規程規范、法令法規的運用。因此教學要求學生不僅需要掌握綜合專業知識，還要掌握多種行業規范，其學習量較大。

“水利工程施工”課程傳統教學以“老師講、學生聽”的方式，學生并未主動參與到教學全過程中［9］。在“填鴨式”教學模式中，學生主要是被動吸收知識，雖然能較快地掌握課程整體知識結構并從教師那里直接獲得具體知識點，但難以體會到學習能解決的實際問題，導致基礎理論學習和實際應用脫節，無法調動學生的積極性。

根據培養方案要求，生產實習應安排在“水利工程施工”課程結束之后進行，即學生在學習本課程前并沒有深入到水利工程第一線的機會。雖在二年級會給學生安排認知實習，但由于學時有限，學生對實際工程認知并不深刻，導致學生在聽課過程中容易產生空洞感，難以理解教師所講授的內容。即使有課程設計等實踐環節，與實際工程仍有較大差距，并不能增加學生的感性認識，難以真正培養工程思維。

二、PBL教學法利弊分析

PBL教學法的特點是強調學生學習的主動性，學生在課堂上由被動的接受知識轉變為主動發現問題、解決問題。相對于傳統的灌輸式教學模式，PBL教學法有效激發了學生的學習興趣，增加了學生主動探索和思考問題的機會，培養了學生創新性思維。PBL教學全過程都以學生為主體，教師主要起到引導和輔助作用。學生在課堂討論中可以充分發揮主觀能動性，彼此交流自己的觀點和想法，在獲得信息的同時拓展思路［10］。

PBL教學法優點是：（1）由問題驅動，學習主動性提高。每小組學生根據指導教師提供的項目不斷去探索和發現，帶著問題去看教材、翻規范、查資料、搜文獻，再共同討論處理所獲得的知識，在這樣不斷發現和解決問題的過程中，增加學生的學習成就感，調動學習積極性，并加深對知識的印象，大大提高學習效果。（2）鍛煉解決實際工程問題的能力。指導教師根據實際工程案例設計項目，把學習置于復雜有意義的問題情景中，從而輔助學生在探索過程中學習分析和解決問題的能力，掌握實際工程的相關概念和技能。（3）激發學生的創新意識。教師不再是唯一的知識庫，而是在以學生為中心設計教學過程中，扮演的啟發者和協助者，引導學生接觸學科前沿的知識和問題，培養學生的探索和創新精神。（4）培養良好的團隊意識。小組成員互相交流，協同合作，整理匯報結果，可以鍛煉綜合能力，提高團隊意識。

PBL教學法的學習難度相對較高。學生作為學習主體需要有一定的理論基礎，并需投入較多的精力和時間去思考。因此，PBL教學適宜在理論課講完基礎內容之后再進行，可安排在教學周的最后兩周，每周完成2次小組討論。

三、PBL教學應用案例

（一）工程項目案例

關于施工導流模塊內容，以某山區河流的水利樞紐施工過程為案例，設計工程的背景資料，如表1。

表1 工程特性表

（二）教學準備階段

為了讓學生對PBL教學有較好的了解和適應，教師在項目前階段先向學生詳細介紹水利工程施工PBL教學法的學習特點和評價標準，讓他們對新模式下師生角色的轉變有所準備。然后教師將打印好的工程項目背景資料發給學生，并隨機把學生分成若干小組（每組10人左右），各有一位教師輔導，分組進行討論研究。

（三）教學實施階段

根據PBL教學法應用的基本步驟，結合“水利工程施工”課程特點，提出水利工程施工PBL教學法的實施步驟，如圖1所示。

圖1 水利工程施工PBL實施模型

第一次討論課，學生會提出很多問題和猜想，指導教師需要適時加以引導，啟發學生根據自己的學習興趣去尋找并識別相關問題，在拓寬學生思路的同時，又要留下足夠的空間，激發學生的探究欲望。初步討論問題后，學生會發現有很多需要填補的知識空白以及一些需要論證的想法，從而確定下一步自主學習的內容。最后總結待解決的問題和解決思路，由記錄員整理該次討論課的成果，并布置課下任務。

第二次討論課中，學生分別對自己查閱的資料及其關注的知識點進行闡述，以實現小組成員之間的信息互補與更正［11］；同時，將在查閱資料過程中產生的問題與其他同學討論，辯證的理解其他成員的觀點和方案，匯聚整合出新信息。在隨后的自主學習和小組討論中，學生再次經歷交流—啟發—批判的過程，將新獲得的知識融會貫通成較合理的現象解釋或較可行的問題解決方案。隨著討論的深入，學生可能會發現以前沒關注的新問題，遂進一步尋找答案和解決方法。在深入分析的過程中，學生對涉及到水利工程施工的其他幾門學科以及相關行業規范都有了進一步了解，把理論知識轉化為解決實際工程問題的能力。

第三次討論課，學生合作確定該工程施工中存在的問題和解決的方案。在此過程中，指導教師鼓勵學生從多方面解答問題，并與所學的理論知識結合起來，分析學生給出結論的正確和不足之處，以便加深理論知識的理解與掌握，使問題的解決方案更趨于完善，最終建構小組的理論和解決方案。相比于傳統教學法，這種以工程案例形式的PBL教學法讓學生更貼近實際工程情況，通過提出問題，有針對性的講授理論知識，有助于加深學生對于水利水電工程中各種工程技術、項目施工管理及相關法規與標準的了解，鍛煉了工程思維能力，與實際工況結合更緊密，有利于應用到今后的工程實踐中。

（四）教學評價階段

每個小組派出代表，以PPT形式就各自在案例中發現的問題及解決的方案進行不少于15分鐘的匯報，同時接受其他小組的提問。在PBL教學結束后，向學生了解這種教學方法的適應情況，根據學生的反饋意見，適當調整以后的教學方案。

四、結語

PBL教學法在“水利工程施工”課程中的應用，能夠鍛煉學生自主學習能力、創新能力以及團隊合作能力，彌補了傳統教學方法的不足，是打造“金課”的有效教學方法。通過不斷的提出和解決實際工程問題，學生們在指導教師協助下，不僅能更好的掌握本課程的基礎知識，還能有機整合其他專業課的知識結構，真正做到學以致用。這種將PBL教學法加入到傳統教學中的新型教學模式，可以充分發揮學生的主觀能動性，提高學生的綜合能力，有利于推動本科教學改革，對學科發展起到促進作用。