基于POPBL理念的开放式实践教学模式探索与研究

郭 杰 张美凤 胡圣尧 葛为民 张 燕 刘珂琴

（常州工学院电气与光电工程学院，江苏 常州 213002）

1 引言

伴随着我国科技与经济的飞速发展，高等教育人才培养面临诸多挑战，尤其是社会对应用型人才创新实践能力的需求日益提升。高校教学尤其是工科教学中，实验教学比重逐渐上升。然而，在实验教学投入巨额购置资金后，在专业课实验教学时却发现不少问题。一方面由于学生课时受限、开课周期等问题，造成设备空置浪费；另一方面，实验教学时间过于集中，学生按部就班地按批次跟随老师进行实验，往往来不及深入思考，缺乏创新意识，同时按预先安排的批次进行实验时，很多学生没有主动预习，实验中“走马观花”、“形式主义”，实验结果借鉴动手能力强的同学，导致学生的实践能力得不到较大的提升。

虚拟仪器技术课程是我校测控专业自2003年以来一直开设的一门专业前沿课程。依托我校立项的“基于POPBL的研究型教学模式”教学改革，虚拟仪器技术课程进行了“以问题为导向，以项目为驱动”的教学方式改革，建立了较为完整的课程理论教学体系，并进行了初步课程改革，取得了一定的成效。为了进一步深化POPBL的理念，提高学校实验设备利用效率，提升学生创新应用能力，充分整合优势资源，该课程于2016年进行了开放式实践教学模式的探索。本文以《虚拟仪器技术》课程实践教学为例，探讨实施测控专业课程开放式实践教学的可行性。

2 基于POPBL理念的开放式实践教学的内涵

研究型的POPBL（Problem Oriented and Project Based Learning）教学模式是由奥尔堡大学于2005年提出的一种创新型人才培养模式。其核心思想为“发生认知论”与“情景学习论”，即在“图式”的基础上，通过在实际环境中，不断进行同化与平衡，最终达到学生自主地形成解决问题所需具备的专业知识、技能和素养[1]。将POPBL的理念引入到实践教学中，是实施开放式实践教学的前提。

在“问题引导、项目驱动”的思路指引下，课程内容体系进行了系统性优化改革，传统的按指导书步骤按部就班的实践模型已不能适应课时需要。基于POPBL理念的开放式实践教学模式是对POPBL课程教学模式的进一步深化，通过项目的开展，实践设备的租借和预约登记，学生可以在课余时间自行进行项目设计，达到实践教学的开放进行。与传统实践教学方式相比，POPBL实践教学方式更关注学习的主动性，更能激发学生探索新奇知识的欲望，在“做”中学，在“做”中得，在“做”中乐，学生获得科研要素和科研精神的同时，取得巨大的自身成就感和专业认同感。

3 开放式实践教学模式在测控课程教育中的试点应用

在《虚拟仪器技术》课程的教学过程中，我们对15测一班学生实践教学部分进行了开放式实践教学试点。开放式实践教学模式主要由项目式课程教学体系、开放式实践教学平台和课程考核体系三部分组成。通过表1所建立的项目问题案例库，学生进行了自主选择和方案设计。在实践过程中，学生依托现有实验资源，根据所需解决的问题，在“口袋设备实践管理系统”（自主研发的实践设备管理平台）及大中型实验设备预约平台进行设备的租借使用登记（如图1）。通过管理员审核和发放后，可以在课余时间内，充分对项目进行设计，同时，教师和助教通过网络教室、微信等多种途径进行技术难题的解答和引导。项目达到任务书目标后，采用多样化考核方式，将课程知识点、项目的方案设计、软硬件设计、团队合作等情况综合得出教学成绩，提高实践教学在成绩中比重。作为课程的延伸，学生将开放性实践项目课题进行升华，参加学科竞赛，申报大学生创新训练项目，或者提前进入教师科研课题组，实现知识链的连贯性，真正达到“学有所用”、“学以致用”。

表1 案例库[2]

图1 基于POPBL的开放式实践教学平台构成体系

4 实施效果

自2016年至今，对测控专业15测一班进行了试点教学后，学生利用开放实验室系统实现了小型设备租借、实验仪器预约开放、问题项目自主研究等步骤，实验时间由课程大纲规定的20学时变为课余所有空闲时间，实验设备被充分利用。将POPBL的理念引入到实践教学中，通过开放实验的形式，引导学生理解课程的专业知识点，增强学生的参与感，同时，使得学生拥有充裕的时间对仪器设备进行熟悉，加深解决实际问题的能力和对所设计系统的理解。通过试点，该模式受到学生的一致好评，达到预期目标。在此期间，部分学生参加江苏省虚拟仪器大赛，获得二等奖，此外，还有多名学生自主申报大创项目并成功获批。

5 基于POPBL理念的开放式实践教学模式深化改革思路

基于POPBL理念的开放式实践教学模式经过一段时间的探索，取得一些较好的效果，不过还存在以下问题值得反思：

(1)传统的实验室管理无法适应开放性实践需求，急需新的实验室管理模式。我校的实验室管理人员遵循行政上下班时间，当某些同学期望利用晚自习、周末或其他课余时间进行自主实践教学时，实验室必须关闭以确保安全，很大程度上制约了教学的进行。此外，实验队伍不健全，许多大型设备无专人运行管理。虽然二级学院制定了博士兼职实验室管理的方案，但是缺乏有效的激励措施，所谓的专职人员流于形式，缺乏奉献精神，学生指导依赖于任课教师，师资缺乏，影响了教学的效果。因此，在强化调整实验室管理思维方式的基础上，尝试实施开放性实践教学模式工作量的鼓励性政策，适当引入学生助教管理，实施网络实践辅助教学，相信未来会有较大改善。

(2)现有实践教学体系一刀切的考核方式在某种程度上影响了学生对知识的后续理解，在今后的改革中，尝试引入难度递进型阶段考核，编写针对性强、知识融合度高的指导书，因人而异，因程度而异，以图早日实现因材施教的实践教学。

6 结束语

本文对POPBL的开放实践教学方式进行了探讨，在《虚拟仪器技术》课程实践教学中实施改革，研究了适合地方型应用本科高校前沿专业课的实践教学方法，并对改革遇到的问题进行分析，给出了建议。试点结果表明，基于POPBL理念的开放性实践教学将会给传统实践教学带来较大冲击，不仅能够为实验管理系统注入大的活力，还能激励教师和学生的积极性，以问题为引导，以项目为驱动，以竞赛为激励，形成“学以致用”、“学有所用”的良好局面。

参考文献：

[1]M Lehmanna，P Christensena，X Dua．Problem- Orientedand Project- Based Learning(POPBL) as an innovativelearning strategy for sustainable development in engineering education[J]．European Journal of Engineering Education，2008，33(3) ：283-295．

[2]郭杰，张美凤．基于P OP B L的研究性教学模式研究——以《虚拟仪器技术》课程为例[J]．软件导刊，2015，14(12)：224-225．