基于PBL 和雙語教學的研究性教學模式探索與實踐

孟淑娟，張 夢，王 睿，魏中寶

（1.北京航空航天大學 材料科學與工程學院，北京 100191；2.北京航空航天大學 電子信息工程學院，北京 100191；3.東北大學 信息科學與工程學院，沈陽 110819；4.北京理工大學 機械與車輛學院，北京 100081）

基于問題的學習（Problem-Based Learning，PBL）是一種典型的以學生為中心的教學方法。該教學法以問題為導向，將學習置于復雜、有意義的具體問題情境中，讓學生以個體或者小組合作的形式解決學習過程中發現的問題，進而學習隱含于問題背后的科學知識，以促進他們自主學習和終身學習能力的發展[1]。在研究生課程的講授過程中，用專業相關前沿問題引領學生思考，串連起知識點，更能夠激發他們學習的主觀能動性，培養學生的學習能力。此外，雙語教學是我國大學教育進軍國際化的一個重要舉措和標志，同時也是我國高等校院培養具有國際競爭能力的高端人才的戰略部署和實踐手段[2]。應當注意到，當今有些學科的經典教材還是英文原版，本科階段已完成基礎學習的研究生完全可以適應英文教材，這將有助于解決他們對專業基礎知識一知半解、對學科前沿了解不足的狀態[3]。但純英語教學的模式，對于尚未接觸專業英語的學生來說難度較大，學生接受度有限。因此，受到原版教材資源、師資力量、學生外語水平等客觀條件的限制，可以采用雙語教學模式，利用英文課件中文講述的雙語教學模式是非常適宜的選擇[4]。

水化學原理課程研究化學物質在水環境中的存在（包括濃度、形態、分布）、行為（包括遷移、轉化、歸宿）與效應（環境效應和生態效應）[5]。通過本課程的學習，學生能夠了解和掌握各種污染物在天然水體多相介質中的遷移轉化規律等多方面的水環境化學的基本理論和基礎知識。因此本課程不僅適用于環境科學與工程專業研究生，也適用于其他專業，例如化學專業的研究生。同時，水是自然界中最豐富、人們最為熟悉但卻最不了解的物質之一，被認為“water：soft in nature，hard in science”。在《科學》雜志創刊125 周年之際，水的結構被選為21 世紀125 個最具挑戰性的科學問題之一。其中，離子水合物的微觀結構和動力學一直是學術界研究的熱點，例如2018 年《自然》雜志發表的文章中，科學家才首次看到水合鈉離子的原子級“真面目”[6]。因此，水化學原理是一門發展迅速并且在諸多領域具有重要指導意義和廣闊應用的學科，教學中必須注意相關學科的新發展和新動態[7-8]。因此，在研究生課程水化學原理（Aquatic Chemistry）講授中，傳統的講授方式未必適合這樣一門一直處于快速發展中的課程。選擇基于PBL和雙語教學的研究性教學模式，將會更適合開展水化學原理的教學活動。課程講授中利用最前沿的科學問題作為引領，激勵學生們搜索閱讀前沿文獻，能夠極大程度地激發學生發現問題解決問題的能力，為學生們從事專業研究提供幫助。運用英語前沿文獻、教材、課件講授課程，幫助學生架構“英文解題”的邏輯思維，使研究生能夠結合自身專業知識和專業外語進行學習，更好地服務于他們的實際課題研究工作。

一 PBL 和雙語教學在水化學原理課程中的踐行實例

筆者從課程的教學理念、教學內容、教學方法、教學手段和考核方式等幾個方面對課程內容進行了創新性改革。本課程在課前準備、課堂講授、課后反饋三個維度都對基于PBL 和雙語教學的研究性教學模式進行了研究和探索，課程的實踐技術路線如圖1 所示。

圖1 水化學原理課程技術路線圖

（一）課前基礎知識的預習

將水化學原理課程的內容依據英文原著教材（Water Chemistry）整理成英文課件，在字體選擇時特意采用和手寫字體較為相似的版本，使課件看起來更具親和力。同時，選取和課程知識點相關的外文文獻和外文章節設置實例問題，引入教學環節，以提高學生的學習興趣和對知識點的應用思考。鑒于授課對象是研究生，應當更注重學生思維能力和解決問題能力的培養，因此在課件制作上要注意留白以激發學生思考，而非平鋪直敘的排版方式。精心制作課堂案例問題，結合雨課堂、騰訊會議、微信群等先進教學手段，實施線上線下同步的教學方式，多維度多角度涵蓋教學活動的各個環節。在上課前，筆者充分收集學生對之前課程和習題的反饋，為學生準備完善的教材與參考資料及上課所需畫圖工具。以具體問題引導學生課前預習，以期上課時學生能夠給出對這個問題的見解，以此展開研討和教學活動。

（二）授課過程的知識內化

教學過程中，注重加強教學互動，激發學生的自學能力。筆者在授課過程中不僅給學生講解基礎知識，還會引入水化學原理在其他領域的應用實例，積極拓展學生的課外知識，結合科研工作的最新研究成果拓寬學生思維和視野。直接使用英文課件教材，在講授過程中注重培養學生的“英文解題”的邏輯思維架構，讓學生“用英文理解英文”，摒棄以往將英文知識翻譯為中文，再將自己的理解翻譯成英文的學習套路。這將進一步提高學生的國際視野，培養研究生看最新的最熱門研究領域的外文文獻，形成英語思維，為今后撰寫科研論文奠定基礎。同時，上課過程中注意學生實踐能力的培養，在課程后半期組織學生進行英文案例分析，通過自主討論和合作學習的方式進行英文成果展示。同時，根據學生研究課題的差異性，讓學生分享講解自己的課題，加強學生的了解互動，以此進一步激發學生的學習積極性，變被動學習為主動學習。

（三）課后的反饋消化

在課后，授課教師發布學習資料供同學學習，并布置相關習題供學生進行訓練。在習題布置上，根據重復加強記憶的效應采用“延后考核”的方式，即課后習題的相關知識點來自于前面幾節課的內容并非當堂課的知識點。同時在課程授課過程中，建立微信群，設立助教崗位，安排教師答疑和助教一對一反饋，構建水化學原理雙語教學的質量考核制度。

通過幾輪PBL 和雙語教學在水化學原理課程中的踐行經驗，筆者發現這種教學模式切實地提高了學生解決問題和應用英文的能力。在授課過程中多以問題為知識講授的起點，用一個個問題引入相關專業知識，能很好地激發學生的學習興趣和內在驅動力。英文素材的使用助力培養學生們專業英語素養，激勵學生們搜索和閱讀外文文獻，極大程度地提高學生們利用文獻與專業知識自學的能力，為學生們從事專業研究提供幫助。培養了學生的“英文解題”的邏輯思維架構，讓學生能夠“用英文理解英文”。

二 PBL 和雙語教學效果反饋

（一）PBL 教學方式的應用

PBL 核心理念是把學習置于問題情景中，引導學習者在解決問題的過程中去發現隱藏于問題背后的知識。研究生需要練就解決問題的能力，需要更多的主觀能動性[9]。因此在課堂講授過程中，以問題為牽引的PBL 教學模式既能更好地契合水化學原理課程的前沿特性，又能激發學生學習興趣，更為適合研究生教學過程。這一授課方式不僅可以很大程度上提升學生的學習積極性與專業認同感，也有助于教師將思政教育融入專業教學之中，使學生在學習專業知識的同時，與教師在教學科研工作中的心路歷程產生情感共鳴，自覺重視思想引領，遵守專業規范和學術道德。因此，相較于傳統授課方式，PBL 模式與教育部提出的高校課程思政建設要求更為契合，能夠切實落實立德樹人根本任務[10]。

筆者在近幾年的授課過程中一直在摸索適合研究生的教學模式。經過本科生階段的學習，研究生已經基本具備較為系統的學科專業知識體系，這為他們研究生階段繼續深造打下了堅實的理論基礎。在筆者最初的授課過程中，采用傳統的“師授生受”的授課方式，但在最后的期末考試中發現這一模式的教學效果并不理想，學生對于變換角度和思維的題目難以理解。由此，筆者認識到研究生階段的學習目標和本科生不同。本科生階段更傾向于對專業知識的學習掌握，但研究生階段的學習，主要培養學生使用知識解決實際科研問題或者工程應用問題的能力。因此研究生階段的授課目標應當是注重培養學生學習知識并進一步解決問題的思路和能力，而不是單純地傳授知識，正所謂“授人以魚不如授人以漁”。在近年的授課中，筆者經過探索，采取了“2+1”的新模式，即前兩節課講授知識點，第三節課利用前沿科研問題和實際工程案例引領學生對所學知識進一步應用并掌握。同時，組織同學們在課堂上開展充分的討論，以挖掘學生的知識盲點和應用誤區。從最終考核結果來看，這種新的PBL 教學模式，更適合研究生階段的教學，能夠幫助學生完成對專業知識從知道到應用的蛻變。研究生更適合“師導生研”這種具有更多思考空間的上課方式，而不是單純地傳授知識。

（二）雙語教學的實踐反饋

在過去幾年水化學原理課程講授過程中，筆者發現雙語教學因開展時間較短、研究生英文底子薄弱，在教學過程中存在很多問題和困難。這不僅表現在雙語教學實踐中，學生看不懂聽不懂，更體現在教師需要選擇合適的教材和素材以便與學生的外語能力相匹配，在備課方面存在一定難度。在完成課程后，筆者調研了選課同學對本課程的反饋，調研涵蓋了學生上課體驗、課程學習效果、上課意愿三個方面。圖2 為學生對雙語授課模式的實際體驗情況。首先，選課學生均認為經過一段時間磨合還是能夠適應英文課件和材料的授課方式，對雙語課程并沒有表現出明顯的不適應情況。因此，雙語教學對現今學生來說并不存在太大的難度壁壘，是完全可以適應的。其次，也應當注意到，所有學生都認為雙語課程對比中文課程難度有所增加，其中25%的學生認為難度明顯增加，75%的學生感到有點難度。因此，對于學生來說，雙語教學的確更有挑戰性，也需要他們花費更多時間和精力進行課程的學習。不過隨著翻譯軟件的普及，學生單詞不認識的情況能夠得到很好的緩解，但中英文邏輯思維的差異必須通過加強英文材料的閱讀才能得到提升。因此，雙語教學模式不僅能夠促使學生積極學習專業詞匯，更能夠讓他們熟悉英文的專業知識構建方式，有利于他們在專業學習中的進步。

圖2 學生對雙語課程體驗情況

雙語模式對學生的學習效果還是具有非常積極的促進作用的。如圖3 所示，75%的學生認為雙語模式結合PBL 的教學方式可以促進他們對專業課知識的學習，只有25%的同學認為和中文沒區別。所有選課同學都認為雙語課程不論是在專業知識體系構建上還是在專業英語學習上都有促進作用。筆者認為，這可能來源于學生花費了更多時間在復習課程上，英文課件引起了學生更多的關注和注意力，不僅有助于專業英語詞匯的學習，也同時使專業知識更好地內化。但對影響學生學習效果的具體因素還需進一步進行研究和探索。

圖3 雙語模式對學生課程學習效果的作用

最為重要的是，調查結果顯示大多數同學更愿意選擇雙語模式的研究生課程，課程結束后的調查問卷顯示，75%同學意愿選擇雙語教學，可以看出同學們對此懷有極大熱情和學習意愿。學生反饋，在研究生階段，不論是文獻閱讀還是科研成果論文的撰寫，都離不開英文，因此熟悉英文體系對學生來說非常必要和迫切。但雙語模式對教師的要求較高，首先需要準備完善充足的英文教學課件和材料，才可以切實地為研究生開展雙語教學活動，為他們在聽說讀寫等專業英語方面進行拓展訓練。此外，還需要授課教師積極即時地閱讀課程相關的前沿科研進展，能夠在課堂上給學生開展相關內容的講授。另外值得注意的是，英文課本的知識構建過程和中文體系有所不同，授課教師應當充分掌握英文的知識體系和課程結構，并在授課過程需要注意這一點，給以學生充足的思維轉換適應時間。

三 結論

基于PBL 的教學方式能夠以現實問題為導向，激發研究生學習的主觀能動性，引導學生在運用專業知識解決現實問題的具體實踐中提升專業能力；而雙語教學有助于營造較為系統的語言環境，幫助學生構建更適于科研工作的思維模式。

同時，PBL 模式將國家建設、社會發展的迫切需求融入專業課程教學之中，立足現實，在實際案例中提升學生的學習積極性與專業認同感，放眼未來，以環保事業面臨的機遇和挑戰激發學生的責任意識與使命擔當，實現專業教育與思政教育的有機結合與內在統一。

總之，將PBL 與雙語教學進行有機結合，是研究生教學模式的一次創新突破，有利于推進教育資源的合理配置，實現專業教育與行業需求的深度融合。與傳統模式相比，這一教學模式拓寬了專業教育的思政內涵，賦予高校育人平臺深厚的實踐性與鮮明的時代性特征，能夠切實落實立德樹人的根本任務。這既體現了教育部提出的高校課程思政建設要求，也與黨的二十大報告中將教育、科技、人才列為全面建設社會主義現代化國家的基礎性、戰略性支撐的重要論斷相契合。