基于小任務大挑戰的項目進階教學模式探討

摘" 要：該研究探討一種新的項目式教學（PBL）模式，旨在通過“大挑戰”引領“小任務”的進階方式，替代傳統的多個簡單項目重復的教學模式。該文首先分析當前項目式教學中存在的問題，如項目與實際工程脫節和過度關注項目數量。針對這些問題，研究提出個人任務、小組任務和大組任務的三層次任務結構，以促進學生的知識掌握、團隊協作和系統思維能力。該模式的實施不僅提升學生的技術技能，還增強他們的溝通能力和批判性思維能力。研究表明，深度項目能夠更好地滿足現代工程的復雜性需求，為學生未來的職業發展奠定基礎。該文為教育工作者提供切實的理論與實踐指導，以引入深度項目，從而培養學生的綜合能力。

關鍵詞：項目式教學；深度項目；進階學習；工程應用能力；傳感器

中圖分類號：G642" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-000X（2025）11-0120-04

Abstract： This study explores a new Project-Based Learning （PBL） model that aims to replace the traditional approach of repeating multiple simple projects with a progressive structure driven by a \"big challenge\" and supported by \"small tasks.\" This paper first analyzes existing issues in current PBL practices， such as the disconnect between projects and actual engineering， and the overemphasis on project quantity. In response to these issues， the study proposes a three-tier task structure consisting of individual tasks， group tasks， and large group tasks， designed to enhance students' knowledge acquisition， teamwork， and systems thinking skills. The implementation of this model not only improves students' technical skills but also strengthens their communication and critical thinking abilities. The research demonstrates that deep projects better meet the complexity demands of modern engineering and lay a solid foundation for students' future career development. This paper offers practical theoretical and methodological guidance for educators to introduce deep projects， thereby cultivating students' comprehensive capabilities.

Keywords： Project-Based Learning; deep projects; progressive learning; engineering application skills; Sensors

隨著高等教育改革的不斷深入，項目式教學（Project-Based Learning， PBL）逐漸成為高等教育中一種重要的教學方法。這種以學生為中心的教學模式強調通過實際項目促進學生自主學習和實踐能力。PBL的起源可追溯至20世紀初期的“實用主義”教育理論，尤其是美國教育家John Dewey的影響。他提倡“做中學”（Learning by Doing），認為學生通過真實情境和體驗式活動，能更好地理解和應用知識[1]。PBL的發展還受到了20世紀60年代以來建構主義教育理論的影響，尤其是Vygotsky的理論。他強調知識的構建過程對學習的促進作用[2]。這些理論推動了PBL的快速發展，使得教育界意識到將學生從單一知識灌輸模式中解放出來的重要性，以便更好地滿足現代社會對問題解決能力和創新能力的需求。

早期的PBL較少關注系統性和理論基礎，更多依賴教師和學生的直觀理解。隨著教育心理學的發展，PBL逐漸成為一種體系化的教學方法。許多高校尤其是工程類學科開始采用PBL進行實踐和創新教育。20世紀90年代以后，PBL成為一種獨立的教學理論和方法，逐漸應用于各類學科，包括醫學、教育學、管理學等。隨后許多中外學者對PBL的有效性進行了大量研究，并提出了多種PBL設計模型，以期更好地指導教師進行項目設計[3-5]。例如，Blumenfeld提出了“問題驅動型學習”（Problem-Driven Learning， PDL）模型，其核心在于明確學習目標并圍繞核心問題設計任務[6]。筆者也曾提出利用科研項目中的真問題引領項目學習[7]。

在此基礎上，本文進一步探索了一種新的項目進階教學模式，旨在通過“大挑戰”引領“小任務”的進階結構，提高項目式教學中學生解決復雜工程問題的能力。

一" 傳統項目式教學分析

在當前的項目式教學中，許多課程設計仍然依賴于多個簡單項目的重復，這種模式在很大程度上無法滿足現代工程教育對學生綜合能力的要求。傳統項目式教學的局限性主要體現在以下幾個方面。

首先，多個簡單項目往往缺乏復雜性和挑戰性，導致學生在完成任務時難以進行深入思考，無法有效培養其解決復雜工程問題的能力[8]。簡單的項目任務通常關注具體的操作或技能訓練，缺乏復雜問題的解決過程，這種教學方式限制了學生思維的拓展和批判性思維的訓練。并且在這種碎片化的學習中，學生停留在“做”而非“思考”的層面，無法提升面對復雜問題時的綜合分析與解決能力。

其次，項目與實際工程需求之間的脫節，使學生在真實情境中的應用能力不足[9]。盡管傳統項目式教學強調通過項目來培養學生的實際操作能力，但許多項目設計缺乏與現代工程技術和行業需求的緊密結合，無法模擬真實工程環境中的復雜情況。使得學生學到的技能往往脫離實際工作中的情境，無法有效對接工程實際需求。例如，學生可能在完成項目的過程中學到一些具體技術操作，但當面臨多元化和復雜的工程挑戰時，他們缺乏系統性的解決問題的能力和應變能力。

最后，傳統模式對項目的量化追求使得學生忽視了對項目深度和質量的關注[10]。許多傳統項目式教學過分強調項目的數量和完成度，注重的是學生在短時間內完成大量獨立項目，而忽視了項目本身的復雜度和深度。這種過度追求數量的教學方式，容易導致學生陷入“做了很多，卻沒有學到什么”的窘境，最終沒有真正掌握和內化項目所涉及的核心理念。比如，在多個簡單項目的實施過程中，學生可能僅僅是完成了任務的表面工作，缺乏對項目背景、技術原理及其實際應用的深入理解，這直接影響到他們的知識遷移能力和創新能力的培養。

然而，現代工程項目通常涉及復雜系統設計、長時間的實施過程和多學科協作。只有深度項目才能模擬這種真實情境，幫助學生了解各階段的完整流程和各環節的相互影響，進而提高其解決復雜問題的能力。因此，項目式教學不僅需要廣度，更需要深度。所以拓展項目的深度是提升PBL效果、滿足現代工程需求的必然趨勢。

二" 項目進階教學模式

為拓展項目式教學的深度，我們提出了一種基于“大挑戰”引領“小任務”的進階項目式教學模式。通過實施深度項目，學生能夠在解決真實、復雜問題的過程中，獲得更為全面的學習體驗，進而更好地為應對復雜工程問題做好準備。深度項目的進階是通過逆向拆解真實工程項目來串聯整個課程，然后通過個人任務、小組任務和大組任務的正向進階學習，來獲取知識、訓練能力、培養思維，最終完成復雜工程方案設計與創新。

其中，個人任務是學生在項目初期需要獨立完成的基礎性工作，通常包括文獻研究、數據收集、初步分析等。學生首先需選擇與項目主題相關的文獻，進行廣泛閱讀和資料收集。然后撰寫一份關于項目主題的簡要分析，識別關鍵問題和挑戰。教師通過文獻綜述的完整性和深度，以及問題分析的清晰性與邏輯性等進行評估。目的是幫助學生建立與項目相關的基本知識框架，激勵學生自主探索和學習，培養其獨立思考能力，同時為后續的團隊合作打下基礎。

小組任務是在學生完成個人任務后，通過小組合作解決特定子任務，整合各自的個人研究成果。每個小組可以選擇一個與大挑戰相關的子任務，例如，設計某個組件、制定項目計劃、進行風險評估等。首先小組成員根據個人特長和興趣選擇子任務（如設計、實現或測試）。通過需定期召開會議，匯報進展，討論問題，協商解決方案。最后將各自的研究成果整合為一份小組報告或設計。目的是鼓勵學生將個人研究與團隊項目整合，提高其綜合應用能力，同時通過小組合作培養學生團隊合作與溝通能力，讓學生學會如何有效地分配任務、交流想法和解決沖突。

大組任務是在全班范圍內完成綜合性復雜項目，理解項目的整體結構和各部分之間的關系，通常是對大挑戰的綜合性解決方案。大組任務可以包括項目的最終實施、成果展示或項目的評估與反饋。目的是培養學生全局觀和系統思維，通過大組任務，學生能夠理解項目的整體架構，學會從全局出發思考問題。有效提高學生在真實場景中的解決問題的能力，讓學生在真實的、復雜的環境中進行實踐，培養其適應性和靈活性。

同時為更好地培養學生的綜合素養，項目設計中可以增加跨學科任務。鼓勵不同專業的學生共同參與項目，形成多學科團隊，促進知識的融合與創新。例如，測控專業的學生與機械專業的學生合作，共同完成智能火焰檢測與滅火裝置的設計與開發。在跨學科的具體任務中，學生需要運用電子工程知識設計電路，同時運用機械原理來設計滅火裝置，使其更具可用性。通過定期舉辦跨學科的知識分享會，讓學生分享自己學科的專業知識，促進不同學科間的相互理解和協作。

通過這樣的個人任務、小組任務和大組任務的任務進階設計，學生在知識、技能和能力上得到全面提升，有效促進其對復雜問題的理解與解決能力。項目進階模式的核心在于通過大挑戰引領小任務漸進學習，幫助學生逐步深化對項目的理解。下面將結合貴州大學測控技術與儀器專業的傳感器課程進行具體闡述。

三" 基于傳感器課程的項目進階教學案例

傳感器課程是電子信息類專業的核心課，主要學習各類信息轉換的傳感器，是一門交叉多、應用廣、理論與實踐并重型課程。傳統課程內容按傳感器基礎與傳感器類型分，知識邏輯關聯少，應用對比分析少，導致學生基礎不牢，后續學習遷移很難建立。因此，課程根據項目進階教學模式重構了逐級進階的學習內容，使學生融匯知識、形成方法、建立傳感器信息轉換思維，形成“理論”“應用”和“設計”三個進階模塊。首先總結傳感轉換原理，構建理論基礎模塊，讓學生可以探究轉換原理共性。其次結合工程檢測案例，進階應用模塊，讓學生能在真實問題中對比不同傳感器的特點和特性。最后補充相關知識，拓展設計模塊，為學生創新提供空間。

課程首先從教師科研和地區需求的真實項目中提煉出適合的教學項目，作為大組任務，例如，從煤礦瓦斯燃燒當量比測量項目中提煉多源火焰檢測教學項目。然后從中拆解出需要學習的教學要點，如溫度傳感器測量、光電傳感器測量、煙霧傳感器測量等，設計一系列從簡單到復雜的小組任務。再將任務中的各種傳感器的工作原理和結構材料特性等知識設置成學生需要闖關的個人任務。通過層層深入的進階任務，引導學生主動構建傳感器相關知識、形成檢測方法、培養工程思維，提升學生學習傳感器的積極性與獲得感。

傳感器課程在結束了線上學習后會讓學生首先到實驗室選擇傳感器實物，并制作相應的傳感器簡歷和卡牌作為個人任務。這一任務不僅增強了學生對傳感器知識的理解，也提升了他們的信息收集能力和歸納總結能力。通過選擇不同類型的傳感器，學生需要深入研究其工作原理、材料結構、特性參數及應用領域等內容，從而對傳感器的功能和特性有更全面的了解。制作傳感器簡歷和卡牌的過程中，學生將所學知識進行總結和歸納，以簡潔、直觀的方式呈現每種傳感器的關鍵信息。這種任務設計不僅幫助學生整理知識結構，還激發了他們對技術細節的探索欲望。通過這種以學生為主體的任務設計，學生能夠自主構建獲取傳感器知識的方法，提升了他們的自主學習能力，幫助他們更好地應對傳感器技術快速發展的挑戰。

個人任務中每名學生都要參與到卡牌的設計和制作過程中，并制作不同的傳感器。通過團隊合作，一個班級最終可以制作6大類50多小類傳感器類型。小組內的合作不僅促進了知識的共享，還讓學生在交流和討論中加深了對傳感器各類應用場景的理解。同時，卡牌的制作讓學生能夠將理論知識與實際應用結合，使學生能夠直觀地理解傳感器的工作原理和實際意義。這一過程不僅鞏固了學生的理論知識，還提高了他們的創新思維和團隊協作能力。最終所有同學們制作的卡牌都將按套發放給學生，作為他們在傳感器課程上的第一個集體成果。學生制作的卡牌，不僅是學生總結知識的工具和學習成果的體現，還作為一種小組任務教具，具有重要的教學功能。

在小組任務中，會在課堂上通過卡牌問答的游戲加深學生對傳感器特性的理解，這不僅是鞏固知識的有效方式，還幫助學生提高分析和解決問題的能力。在活動中，教師會給出特定的檢測場景，如火災檢測、智慧農業、智能制造等，學生需要根據場景的具體要求，分析不同傳感器的特性，并選擇最合適的傳感器進行匹配。通過這種方式，學生能夠更好地理解每種傳感器的工作原理、性能優勢以及在不同環境中的適用性，培養他們在實際工程中選擇合適傳感器的能力。此外，卡牌問答也能夠促使學生更深入地思考傳感器的應用背景，提升他們的系統思維和綜合分析能力。

為了進一步增強學生的工程思維和團隊合作，課程設計還包括組間競爭方案匯報環節。各小組需要在規定的時間內，針對特定工程檢測問題如火焰特征檢測設計出合理的傳感器解決方案，并進行匯報。匯報時，其他小組的同學可以提出問題和建議，促進對方案的深入討論。這一環節不僅鍛煉了學生的方案設計能力，還培養了他們的思辨能力和批判性思維。在組間競爭的氛圍中，學生不僅要展示自己小組的優點，還要學會從他人的方案中汲取靈感，優化自己的解決思路。通過這種互動式的教學設計，學生的工程思維得到了有效訓練，他們不僅能學會應用傳感器解決實際問題，還能提升團隊合作和問題解決的能力。

在最后的大組任務中，學生將圍繞真實工程項目開展合作，設計針對火焰檢測的多源傳感器檢測方案，并搭建實物驗證系統。這一任務設計旨在讓學生將之前所學的傳感器知識運用于實際工程場景，解決真實問題。通過團隊合作，學生不僅需要綜合運用不同類型傳感器的原理，還需要在系統集成、數據處理和信號融合等方面進行深度思考。學生們通過分工合作，發揮各自的特長，共同完成傳感器方案的設計和實驗驗證，確保方案的可行性與有效性。這一過程既鍛煉了學生的工程實踐能力，也加深了他們對傳感器技術在實際應用中的多樣性和復雜性的理解。

在搭建實物驗證環節中，學生們需將理論與實踐相結合，設計實驗平臺并進行實際檢測速度和準確度測試。通過實際的傳感器數據采集和分析，學生可以驗證他們設計的檢測方案是否達到預期效果，并進一步優化和調整系統。這一過程中，學生不僅提升了動手能力，還加深了對傳感器性能和使用條件的理解。

大組任務的最后，學生通過答辯的形式展示他們的設計方案和實驗結果，接受教師、同學以及行業專家的提問與評審。這一環節不僅考察了學生的方案設計和實驗結果，還訓練了他們的表達能力和應變能力。通過答辯，學生能夠總結自己的學習成果，反思項目中的不足之處，并從反饋中汲取經驗，進一步增強創新意識和團隊合作精神，并對設計進行完善。完善后的設計還可以參加各類學科比賽幫助學生建立自信，更有機會真正參與和應用到實際科研項目中，讓學生更獲得感。通過將復雜工程挑戰拆解為多個“小任務”，學生可以在每個小任務中逐步探究和掌握相關理論與技術知識，通過對工程實際問題的分析，逐漸領悟學習的方法與策略，提升他們的自主學習能力。

四" 結束語

本研究探討了一種新的進階項目式教學模式，旨在通過“大挑戰”引領“小任務”的進階方式，替代傳統的多個簡單項目重復的教學模式。本研究的重要性在于，它為教育工作者提供了一種切實可行的教學改革方案，旨在提升項目式教學的效果，培養學生應對現代工程領域復雜挑戰的能力。通過深入探討深度項目的實施與評估，我們希望為高等教育的持續發展貢獻新的視角與方法。

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