基于PBL联合TBL的教学模式改革初探

范立维 韩晓刚 廖益强 封磊 卢泽湘

[摘 要]近年来，PBL（Problem-Based Learning）和TBL（Team-Based Learning）教学法受到广泛关注。物理性污染控制課程是环境工程专业主干课程，如何克服其学时短、内容庞杂等教学限制性因素，是亟待解决的问题。课题组研究基于PBL联合TBL的教学模式在物理性污染控制课程教学中的构建和具体组织实施方案和效果。研究结果表明，PBL联合TBL的教学模式在当下网络信息化教学背景下，可以将课堂从课内延伸至课外，能有效解决物理性污染控制课程教学中存在的问题。教学效果表明，该教学模式增强了学生学习兴趣，提升了学生文献检索、口头表达、团队协作以及分析和解决问题的能力。

[关键词]PBL;TBL;物理性污染控制;课程;教学模式

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2019）06-0051-04

一、PBL和TBL教学模式的特征分析

PBL（Problem-Based Learning）是基于实际问题，以问题为中心，以学生为主体，辅以教师引导的教学模式。PBL最早起源于20世纪50年代的医学教育，其在麦克马斯特大学的应用取得了巨大的成功，并逐步得到了其他教育领域学者的认同[1-4]。该教学模式以解决实际问题为目标，十分适合实践性较强的专业课程的教学，有利于提高学生分析问题和解决问题的能力。然而，学生由于需花费大量精力收集资料，学习内容可能会偏向横向发展，而缺乏对知识整体的纵向把握。同时，学生由于是根据解决问题的需要进行学习的，也容易造成对基础知识的系统性学习的缺乏。

TBL（Team-Based Learning）是基于团队协作精神，以协作讨论为中心，教师鼓励学生相互讨论的教学模式。2002年以前国外学者称这种教学模式为“Team Learning”，2002年美国俄克拉荷马州立大学Mchaelsen等学者将这种模式命名为“Team Based Learning”，并在欧美发达国家的医学等课程教学中逐步地推广应用，该教学模式可以有效提高学生的学习效率和综合素质[5-7]。由于TBL的开展需要学生具有课前预习和积极思考等良好的学习习惯，这样才可以在课堂讨论中积极发言，形成真正的思想碰撞。但鉴于种种原因，目前许多大学生较难做到课前预习;同时因为习惯于老师课堂讲授的教学模式，也限制了他们思维的发散性和主动性，这些都大大地影响了TBL的课堂学习效果。

PBL和TBL教学模式起源于国外的医学教育，国内应用也主要集中在医学教育领域[8-10];近年来，该教学模式已经扩展到国内的企业文化、电子技术、大学英语、环境化学、有机化学及其实验等其他学科领域[11-16]。目前，国内有关物理性污染控制课程的PBL和TBL教学模式研究文献十分有限，只有杨旗等在研究环境工程专业课程的PBL和TBL教学中，提到了PBL和TBL教学模式在物理性污染控制教学中的应用[18]。然而，研究主要考查该教学模式的适用性，对其在物理性污染控制课程的开展细节及具体组织模式未进行详尽探讨。此外，由于物理性污染控制课程学时短、内容庞杂、理论与实践性均较强的特性，单一的PBL或TBL教学模式较难实现较好的效果。因此，研究融合PBL和TBL教学优势的新教学模式，并探讨其在物理性污染控制课程教学中的组织实施模式，将推动此类理论和实践性较强，但课堂学时又短的课程的学习。

二、物理性污染控制教学存在的问题

继水环境、大气环境和土壤环境保护之后，物理性污染控制成为环境工程专业最具发展潜力的方向。我国“全国勘察设计注册环保工程师”专业考试内容明确，以物理性污染防治与水污染防治、大气污染防治、固体废物处理处置等四个专业方向为主要考核内容。由此可见，物理性污染控制课程教学在环境工程专业人才培养中的重要性。教育部制定的《高等学校环境工程专业规范》中明确了物理性污染控制课程为高等学校环境工程专业的主干课程[17]。

物理性污染控制课程是环境学科重要组成部分，该课程理论和实践性均较强，它不仅囊括了物理、力学及工程学等基础学科知识，还涉及环境监测、环境影响评价和环境工程原理等专业基础知识，同时它还需要工程设计、污染控制的理论和实践。鉴于课程的以上特性，目前该课程教学主要存在以下问题：

（一）知识体系庞杂，内容较抽象

我们把物质和能量交换和转化过程中产生的污染称为物理性污染。目前，物理性污染控制课题内容几乎包括了水、气、固以外的其他污染，涉及噪声与振动、电磁与放射性辐射、光与热等物理性污染及其防治[1]，内容十分庞杂。由于物质和能量的交换和转化很多都是看不见摸不着的，比如生活中常使用的微波炉，我们知道电能转化成了热能，把食物加热或煮熟，但具体的电磁波，以及在使用这些电器过程中造成的物理性电磁辐射污染却不易被人觉察。环境工程专业的学生以污染控制为目标，要提高产品的设计及技术，就需要了解其产生、来源及传播等，才能更好地解决其造成的污染问题，而这些理论与知识，往往都十分枯燥和抽象。

（二）课时十分有限，教学任务重

物理性污染控制课程虽然越来越受到重视，但目前在很多高校仍将其作为一门专业选课程来开设，其课时设置一般在32学时左右。在这有限的学时之内，教师要完成如上所述课程教学内容，这本身就是一项挑战。再则，该学时设计是基于学生在前期对该门课程所涉及的物理、监测和评价等课程内容掌握之上的。然而，事实是由于以上基础及专业基础知识的枯燥性和抽象性，大部分学生的完成度是不高的，这就加重了该门课程的教学难度，使该课程在教学中呈现时间紧、教学任务重的态势。

（三）学生重视不够，基础较薄弱

从认知层面上看，学生对物理性污染控制课程的重视程度远远不如水、气、固污染控制课程。从科学层面，以身边实实在在的物理性污染为例，容易调动学生的学习兴趣，但是解决这些污染问题所涉及的基本原理却依赖于他们在之前大一大二就完成的很多基础学科知识，这些知识涉及声学、力学、电磁、放射性、光、热等诸多学科，由于环境工程专业特性，其在这些学科知识的系统和深入方面不及专业的建筑、机械、能源与动力工程、核技术等相关专业，显示出基础的薄弱性。

三、基于PBL联合TBL的教学模式构建与实施

PBL以问题为导向，TBL以团队为主体，融合PBL和TBL教学优势的新教学模式——PTBL（Problem-Team-Based Learning）教学，将问题和团队整合，以团队为单位，教师引导团队对问题进行资料的收集、查阅、归纳和汇报。本文对该新教学模式在物理性污染控制课程中的具体组织和实施进行探索。

（一）教学模式的构建

本课程改革基于TBL教学模式，首先将学生进行分组，然后根据PBL教学模式确立每一组的目标问题，最后引导和辅导学生以组为单位对其确立的问题进行资料的收集和查阅，并完成成果总结与汇报。

为了探讨物理性污染控制课程PT教学模式的具体实施细节和模式，我们以2014级和2015级环境工程专业学生的对比和改进教学为基础，研究了分组模式、课题设立、组织汇报形式等具体组织实施模式和改进措施。

（二）教学组织与实施

教学组织实施方案及内容如图1所示。

1.学生分组

本课程改革的第一步是以TBL为核心的学生分组。学生分组是基础，它直接影响着目标问题的完成度。学生分组涉及的问题包括分组人数、组员组合以及组长确立等。

组员人数的确立，在2014级环境工程专业的教学中，我们采取了10人组的分组模式。在实施的过程中发现，10组人数偏多，队员之间协调难度较大，同时容易出现推诿现象。于是，在2015级学生中，我们采用了5人组分组模式，结果表明对于设立的目标问题，5人组的人数设置较合适，队员之间责任分工较明确，组员协调较顺畅。

组员的组合，在2014级的学生中，我们采取了按学号组合的方式，考查随机组合的教学效果;而在2015级的教学中，我们根据学生综合排名和性别均衡的原则进行组员组合。结果表明，2014级的这种随机模式起到了意想不到的效果。有些组别虽然组员排名并不靠前，但可以较有创意地完成相应的目标课题，其原因可能是由于组员对课题比较感兴趣，可以较好地激发组员的潜能。在后续的研究中，我们将继续研究自由组合的教学效果。

组长是团队的“领头羊”，组长的积极性和协调与沟通能力都是该组出色完成目标课题的保障。在2014级的学生中，由于之前没有上过该年级的課程，教师对学生不够了解，因此首先采取的是组员推举组长的方法。2014级中的实施证实这种组织方式较合理。由于该课程开设在大三阶段，组员之间相互了解较深，组员推荐的组长不仅个人能力较出色，而且组织和协调能力也较强，可以较好地完成领头作用。为了对比，在2015级的教学中，教师根据之前学生的综合排名，确立了组长人选。结果发现，该组织实施方式效果不如2014级，其原因可能在于，学生的综合排名在很大程度上体现的是个人的学习能力，而组长需要具备的能力对综合素质要求较高;另外，有些组员可能对于老师指定的组长的能力并不认可，有一定的抵触情绪。

2.课题确立

如前所述，物理性污染控制课程的内容较庞杂，如何在一个有机整体的框架内将这些内容合理分解而确立每组的目标课题是除了分组以外，在具体的实施过程需要解决的另一个问题。

在2014级的课题设立中，我们着重考虑了实例性，首先让学生去调查、观察和发现身边的物理性污染，然后通过查阅资料和与老师讨论，确立目标课题。比如，学生发现有邻居为金鱼缸噪声事情发生了矛盾，于是确立了“室内观赏养殖低频噪声污染危害及防控措施”的课题。再比如，学生发现学校食堂集中收碗筷时的噪声较为严重，因此设立了“学生食堂碗筷收集噪声分析及其消声设置”课题。这种方式虽然在前期花费了较长的时间，但学生兴趣较浓，积极性和主动性较好，完成度较理想。

在2015级的课题设立中，我们着重考虑了资源化利用、学科交叉及前言性。比如，在光污染及控制的相关课题中，我们结合国内外文献，和学院地理信息化专业的师生一起讨论，设立了“光源及其在城市化评价中的应用”课题;和学校园艺学院师生讨论，设立了“城市景观照明的光污染防治”课题。这些课题体现了很强的学科交叉性和科研前言性，对开阔学生的视野和提高其科技创新具有一定的引导作用，但是由于这些课题可查阅的资料较少，课题难度较大，因此自觉性较差的组别完成度并不理想。

3.过程的监督及促进

现代信息化技术的发展，为物理性污染控制课程的教学模式改革提供了十分有利的条件。通过微信群的建立，教师、学生以及组员之间的沟通实现了实时化和无障碍化;资料的收集、整理和归纳总结还可以通过视频会议实现;同时，教师可以根据学生资料的收集上传状况、会议的召开频次、文稿的完善程度等对各组的进度进行监督和促进。

为了做好一个课题，比如上面所说的“室内观赏养殖低频噪声污染危害及防控措施”课题，学生们会主动去查阅各种资料，力求在汇报时先把“低频”噪声讲清楚，为什么室内金鱼养殖产生的是低频的噪声？低频的噪声是什么形态的？它和高频的噪声有什么区别？这类噪声有哪些控制的方法？这些控制方法的原理是什么？哪些方法适合解决室内观赏金鱼养殖带来的低频噪声污染？具体实现的方法如何？教师在整个过程中，顺着学生的思路，查漏补缺，完善个中细节和理顺课题的框架结构，学生就可以较顺利地完成相应的课题。同时，由于其思路和解决问题的途径完全来源于学生，在该组汇报和讲解时，也更容易被学生所接纳和吸收，让组外人员也印象深刻，领悟和学习了相关知识。

4.成果的总结与汇报

在教师的引导下，学生们完成组队、课题确立以及资料的收集和查阅，最后需要将分析、解决问题的思路和成果进行整理，并分享给全班同学，让大家参与讨论，共同学习和交流，这就需要最后的成果总结和汇报。

在2014级学生的教学中，我们采取的是由组代表用多媒体进行20～30分钟汇报，同学提问10～15分钟的形式展开。这种方式由于同组成员参与度不高，其他组员由于对课题不熟悉，因此所提问题多流于表明，从而不能形成深层次的激烈讨论。

在2015级的教学中，我们在各组汇报之前，由教师首先对各组课题所涉及的基础知识进行初步的讲解，让学生对基本的概念和理论有一定的了解;然后对各组课题进行公开和讨论，大家各抒己见，对于拟定的题目想知道哪些方面的信息？想学习哪些方面的知识？课题组成员记录讨论过程和同学们提出的问题，在后续的资料查阅过程中，将这些提出的问题穿插其中，予以解决。与2014级相比较，由于在组员汇报之前多了这个环节，组员在开展课题之前集思广益，思路更开阔;同时，其他同学参与度更高，对本组外课题所涉及知识的熟悉和掌握度也更高。

在2015级的该教学环节中，我们还将现代化工具——手机引入课堂，学生在每组汇报完后，立刻用手机对该组完成情况进行初步的A、B、C、D等级评定，让该组学生可以及时了解同学的总体反馈。随后深入汇报之前的讨论内容，检验该组学生对问题的解决程度。该环节的设置，力求将学生的参与转化为动力，督促每组学生认真有效地解决目标问题。

5.成绩的评定

成绩是学生学习的动力之一，很好地利用这个动力可以提高学生的学习能动性。成绩的评定应该多元化和全过程化。学生的最终成绩首先由平时成绩和期末考试成绩组成，前者占70%，后则占30%。平时成绩由平时出勤率、课堂活跃度和总结汇报成绩组成。其中前两项由教师根据平时记录给分，后一项由全班同学和老师共同评定。

在2014级的教学中我们发现，总结汇报的成绩在很大程度上受汇报人口头表达能力的影响，因此组员会推荐一些本身口头表达能力比较强的学生作为汇报人，这样口头表达能力较差的学生锻炼机会更少，容易出现两极分化。

在2015级的教学中，我们不仅鼓励多人参与汇报，还在汇报结束后，让各组成员分别介绍自己主要负责的内容，以及在做的过程中遇到的困难和解决的方法，既是陈述自己的工作量和工作态度，又是分享分析问题和解决问题的方法，同时锻炼了口头表达能力和沟通交流的技巧。这样既有助于教师和学生公平公正地给分，也使每个学生均得到了一定的锻炼机会。

四、结束语

随着环境物理性污染的日渐突出和人们对环境要求的不断提高，物理性污染控制课程的特性使传统的教学模式在人才培养中捉襟见肘。本文研究基于PBL联合TBL物理性污染控制教学模式的构建及具体组织实施方案和效果。

研究结果表明，基于PBL联合TBL的物理性污染控制教学模式有效弥补了传统的讲授式教学模式“满堂灌”的不足，在增强学生学习兴趣的同时，提升了学生资料收集整理能力、口头表达能力、团队协作能力以及分析和解决问题的能力。

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[责任编辑：刘凤华]