移动学习环境下PBL模式在软件工程实训课程中的应用探索*

潘 怡，吴庆华，刘华富，何可可

（长沙大学计算机科学与技术系，湖南长沙 410022）

移动学习环境下PBL模式在软件工程实训课程中的应用探索*

潘 怡，吴庆华，刘华富，何可可

（长沙大学计算机科学与技术系，湖南长沙 410022）

实训是培养软件工程专业学生实践能力的重要环节，基于问题的学习PBL注重培养学生的自主学习、团队合作及解决复杂问题的能力，契合了项目实训课程的教学目标.利用移动学习环境，将PBL方法引入软件工程实训课程教学，建立移动学习环境下的PBL实训教学平台，能为实训教学提供技术支持，实现教学的情境性和灵活性，有利于教学双方的互动交流，实现教学相长.

基于问题的学习；移动学习；实训教学

实训课程是软件工程专业人才培养的主要环节，对强化学生工程素质、提高学生实践创新能力有着重要意义［1］.传统的软件工程实训课程在教学过程中仍大多沿袭了以教师引导为主的教学模式，实践项目的结构及教学预期目标基本固定，教学手段及评价标准也较为单一，学生自主学习积极性未能得到充分调动.基于问题的学习［2］（Problem Based Learning，PBL）将学生从课堂教学机械的参与者转变为信息分析、问题评估的引领者，满足了工程教育对学生发现问题、分析问题及解决问题能力的培养要求.随着移动通信技术的发展，探讨移动学习环境下PBL模式在软件工程项目实训课程中的应用对培养工程素质高、实践能力强的高素质软件人才具有积极意义.

1 PBL教学模式

1.1 PBL模式

PBL是上世纪60年代末由霍华德·巴罗斯教授提出来的一种以建构主义学习理论为基础，结合了协同学习及情境学习等理论的教学创新［3］，它假设有用的专业理论知识应来源于学习者自身的实践，强调以解决复杂问题为导向，在教师指引下，将学生分成若干学习小组，通过学生的自主学习与小组间协作学习在学习者解决问题的过程中获得知识. PBL教学模式具有五个明显特征：（1）学习者首先进入预先设置好的问题情境中，这些问题往往是复杂和不完整的.（2）学习者必须以团队协作的形式，将问题分解至每个小组成员.（3）学习者通过收集和利用资料，利用已经储备的专业知识寻找相似问题情境下的解决方法.（4）学习小组通过内部讨论完成学习者之间的知识共享及融合，形成超越历史经验的新的知识架构.（5）整个学习过程中，教师并不参与问题的解决，更多地承担协调者和点评者的角色.

1.2 PBL应用的困境

人类具有面对挑战探索未知答案的本能，问题驱动教学能够激发学习者的学习兴趣，契合了在实践中培养学生自主学习获取知识、评价知识、应用理论知识解决复杂问题、通过学习团队间沟通交流完成合作学习以及运用所学知识提升创新能力具备终身学习能力的工程教育理念，因此自提出伊始PBL模式便得到了众多工程教育研究者的青睐.但是PBL教学实施效果与学习者的自主学习能力、问题的规模及复杂度、教师的引导能力、团队交流平台等诸多因素密切相关［4，5］，在某些情况下PBL的教学实施效果并不如人们期待中的那样理想.萨文·巴登将PBL分成纯PBL及混合PBL模式，指出纯PBL模式完全依赖学习者自己来确定问题的研究方式及问题的求解方向，往往会因学习者能力差别导致学习效果的不稳定.高雪［6］认为PBL的学习效率与常规学习模式相比并不具备优势，为了获取正确答案，学生往往要花费数倍时间来完成课程任务，使得部分学生产生懈怠和抵触情绪.同时，学习者在问题求解过程中往往不会完全按照学习大纲循序渐进，容易导致基础知识掌握不牢固，对学科知识缺乏系统性的把握.另外，PBL要求参与的教师必须既是专业学习的学科专家又是指导专家，学科能力和指导技能缺一不可，同时教学模式往往采用以小组为单位，相比大班授课的传统教学，兼具专业背景及工程背景的师资往往满足不了实际教学需求.而项目实训课程的交流平台单一，学习的交互性不足，问题反馈难以得到及时响应，教学资源共享有限，这些问题都为PBL的具体实施带来了阻碍.

2 基于移动环境的PBL实训教学平台

2.1 M－PBL架构

基于移动环境的PBL（Mobile PBL，M－PBL）实训教学平台分成客户端及服务器两大部分，其总体框架如图1所示.实训指导教师负责问题布置、人员分组、成绩评估，实训问题库及关联的知识库维护由实训课程的主讲教师完成.为了强化具有工程背景的师资力量，从企业聘请专业技术骨干担任实训教学顾问，在教学过程中以行业专家身份参与教学，负责为学习者提供技术指导及解决方案点评.系统管理员负责用户信息管理以及相关权限处理.

图1 M－PBL实训教学平台总体框架

2.2 M－PBL移动客户端

移动客户端分成学习者和教师两类，指导教师和实训顾问可通过移动客户端与学习者随时交流，为学习者提供难点解答，及时跟进并协调学习进度等.学习者的移动客户端界面如图2所示.当学习者通过移动客户端登录进入系统后，可选择查询个人任务，查看问题相关信息，包括问题名称、问题要求、时间限制、同组合作人员以及指导教师等；学习者也可利用客户端使用问题求助、师生互动、知识分享以及查阅知识库等功能.

图2 M－PBL实训平台学习者客户端示意

2.3 M－PBL实训平台的问题库

问题库是M－PBL实训平台的核心资源，实训平台的问题设计遵循“差异培养、分层递进、融合贯通”的原则，分成基础实训、专题实训、工程实训以及创新实训问题四大类，分别对应实践教学体系中学科基础课程、专业核心课程、综合应用课程以及学生科研创新培训课程四类.教师在问题设计时引入CDIO工程教育理念，将学生工程能力培养分成12项指标，不同类别问题对学生能力培养的侧重点不同.

M－PBL的问题以工作单元形式组织，每一个工作单元包括子问题的目标、求解方案、方案点评，如图3所示.

表1 实训平台问题资源库能力培养指标体系

图3 问题工作单元

2.4 M－PBL实训平台的知识库

知识库的维护由实训教师按照“定义问题标题－＞问题基本描述－＞解决方案描述－＞定义同义扩展－＞问题附加信息描述”的流程完成，其中问题标题定义要求教师以统一的方式定义该项知识的标题；问题基本描述定义问题的难度级别、问题的基本要求等初始信息；解决方案描述将描述问题解决的方法、问题解决的过程、实施方案的反馈结果等；问题的同义扩展将定义相关联的知识群范围，便于扩展查询；问题的附加信息包括解决方案的应用范围等其他信息.图4以ATM交易管理问题为例，展示了一个基本的知识表示模板.

2.5 M－PBL实训平台的教学实施原则

使用M－PBL实训平台进行软件工程专业实训教学课程时，需要把握以下几点实施原则：

（1）在进行基础实训和专业实训时，不宜采用“医学院模式”这样完全以学生为中心的纯PBL模式，可采用“流动促进者”模式，把学生分成4－5人一组，教师和实训顾问在每个小组轮流指导，小组成员在每一阶段在教师指导下完成内部讨论和结果汇总后，然后由教师引导完成全班讨论.基础实训的问题相对简单，但为了使每个学生都能顺利完成被动学习到主动学习的转变，教师的工作量较大，在这一阶段可结合“同学导师”模式，请高年级同学担任小组兼职导师，协助教师指导学生实训.

图4 知识案例模板

（2）在进入工程实训和创新实训阶段后，经过了前期基础实训和专业实训的训练，学生的学习能力已经得到一定强化，基本了解和掌握了PBL模式的过程和学习方法，也建立了一定的问题思考模式，这两类实训在条件合适的情况下应采用以学生为中心的“医学院模式”完成教学过程，教师不再充当学习的“保护伞”，大部分任务都由学生自己组织、自己完成，教师和实训顾问仅对问题边界进行规范，对解决方案的质量进行把关.

3 M－PBL实训教学平台的优势

建设基于移动学习环境的PBL实训平台具有以下优势：

（1）可根据问题求解需要，为学习者构建更真实的问题情境提供支持.PBL教学理念强调教师要为学习者设置类似真实工作情境中发生的各种问题，学习者在通过对这些问题的探究学习中完成知识的转换建构，移动通信设备借助无线网络和Internet打破了教室与现实世界中距离产生的隔阂，学习者能够更加真实地感受到当前学习情境的特殊性.

（2）可利用移动通信技术的便捷，为小组团队学习提供更灵活的交流渠道，提高基于交互的自主学习效果.学习者与同伴间的正式或非正式学习交互，是PBL学习者知识获取的一种重要途径，通过M－PBL实训平台及移动客户端，学习者可随时向小组其他成员及指导教师反馈问题解决进展，并在遇到困难时通过平台进行求助，教师也能够在平台上随时对小组成员的学习情况进行跟踪及协调.通过平台，原本仅局限于学习小组内部的讨论被扩大至整个学习群体，问题思考的广度和方案讨论的深度也将相应得到扩展，即使对于那些不主动参与讨论的学习者，他们也可在理解消化他人的交互过程中完成一部分知识的建构.

（3）可利用移动通信技术的共享性更好地实现学习资源的分享，激发学生的领袖意识，更好地培养学生的学习兴趣及学习积极性.学习者在求解问题的每一环节积累了不同的学习经验，这些经验可通过客户端实时上传至教学平台，经教师整理后形成案例问题的知识库，供其他人参考借鉴，这不但有助于提高学习资源库的质量，同时在这一分享过程中，发起分享活动的学习者也将体验到因信息分享而带来的愉悦感，持续专注于问题的探究学习，增强有效解决问题的能力.

4 总结

学习者自主学习能弱、学习资源有限、专业师资匮乏是长期以来影响PBL教学模式实施的主要因素，无线通信及移动终端设备技术在教育领域的应用，促成了移动学习这一新生学习范式，PBL与移动学习有很多相通之处，二者都以建构主义为基础，强调真实情境下学习者通过学习活动在与学习环境的互动中感知问题；强调学习沟通渠道的泛在性以及经验学习的重要性，建设移动环境下的PBL软件工程实训教学平台，能够充分利用移动情境教学的便利条件，在PBL教学理论思想指导下，推动学生实践及自主学习和团队合作能力的培养.

［1］文俊浩，徐玲，熊庆宇，等.渐近性阶梯式工程实践教学体系的构造［J］.高等工程教育研究，2014，（1）：159－162.

［2］汤丰林，申继亮.基于问题的学习与我国的教育现实［J］.比较教育研究，2005，（1）：73－77.

［3］Erik D G，Anette K.Characteristics of problem－based learning［J］.International Journal of Engineering Education，2003，（5）：657－662.

［4］MuñozM，Martínez C，Cárdenas C，et al.Active learning in firstyear engineering courses at Universidad Católica de la Santísima Concepción in Chile［J］.Australasian Journal of Engineering Education，2013，（1）：17－38.

［5］Denis B，Christelle L，Daniel D，etal.Problem－based and project－based learning in engineering and medicine：Determinants of students’engagement and persistance［J］.Interdisciplinary Journal of Problem－based Learning，2012，（2）：7－30.

［6］高雪.基于问题的学习（PBL）在医学教育中的利与弊［J］.基础医学与临床，2014，（1）：142－144.

（作者本人校对）

Research and App lication of PBL M ode in the Practical Training Course of Software Engineering Under M obile Environment

PAN Yi，WU Qinghua，LIU Huafu，HE Keke
（Department of Computer Science and Technology，Changsha University，Changsha Hunan 410022，China）

Practical training is very important for the cultivation of students’practical ability.Problem Based Learningmethod focuses on students’self－learning，team cooperation and trouble－shooting，which fitwellwith the goal of the project training courses.With the utilization ofmobile learning environment，the PLB practical training system can bemore situational and dynamic.

problem based learning；mobile learning；the teaching of practical training

G642

A

1008－4681（2014）05－0128－03

2014－08－06

潘怡（1974－），女，江苏宜兴人，长沙大学计算机科学与技术系副教授，博士.研究方向：数据流挖掘、网络个性化学习.