PBL教学法在“水利工程施工”课程教学中的应用

武心嘉，戚晓明，潘争伟，杨 兰，汪艳芳

（蚌埠学院 机械与车辆工程学院，安徽 蚌埠 233030）

2018年9月教育部印发了《关于加快建设发展新工科，实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见》，提出着力提升学生解决复杂工程问题的能力，推广实施案例教学、项目式教学等研究性教学方法，注重综合性项目训练。随后教育部又印发通知，要求全面梳理各门课程的教学内容，淘汰“水课”、打造“金课”［1］，合理提升学业挑战度、增加课程难度、拓展课程深度，切实提高课程教学质量，进一步明确了实施本科教育创新计划的指导思想和主要任务。

PBL教学法是一套设计学习情境的完整方法，是以问题为导向，以学生为中心的教学模式，源于医学专业［2］，目前已成为国际上较流行的一种教学方法，为培养创新型人才提供了可行的培养模式。有资料表明，国内已有高校将PBL教学法应用于有限元分析［3］、机电一体化［4］、工程创新设计方法学［5］、环境生物学实验［6］等工科本科生的课程教学中，同时也有将PBL教学法运用到工程类研究生课程中的案例［7］。这些实践已取得良好的教学效果，PBL教学法能培养学生自主学习能力、创造能力及团队合作等综合能力，有助于学生把学习过程中获得的专业技能运用于未来的工作实践中。虽然PBL教学法在工科教学中的使用越来越多，但是目前在水利类专业中的应用还处于初级阶段。根据应用型本科院校水利工程施工课程设置的特点，结合教学实践，探索PBL教学法在水利工程施工课程中的实施过程和效果，为其他院校提供理论支持和实践经验。

一、“水利工程施工”课程特点及教学现状

“水利工程施工”是水利水电工程专业的主干课程，在专业培养方案中占有重要地位，具有实践性、综合性强的特征，是一门理论与实践紧密结合的课程。其主要目的是培养学生掌握各种水工建筑物的施工方法、施工技术和施工组织等基本专业技能，以及解决水利工程施工技术问题能力和创新能力［8］。该课程涉及知识面较广，教学知识点较多，包括水工建筑物、水电站等很多专业课程，并涉及到大量有关水利工程施工规程规范、法令法规的运用。因此教学要求学生不仅需要掌握综合专业知识，还要掌握多种行业规范，其学习量较大。

“水利工程施工”课程传统教学以“老师讲、学生听”的方式，学生并未主动参与到教学全过程中［9］。在“填鸭式”教学模式中，学生主要是被动吸收知识，虽然能较快地掌握课程整体知识结构并从教师那里直接获得具体知识点，但难以体会到学习能解决的实际问题，导致基础理论学习和实际应用脱节，无法调动学生的积极性。

根据培养方案要求，生产实习应安排在“水利工程施工”课程结束之后进行，即学生在学习本课程前并没有深入到水利工程第一线的机会。虽在二年级会给学生安排认知实习，但由于学时有限，学生对实际工程认知并不深刻，导致学生在听课过程中容易产生空洞感，难以理解教师所讲授的内容。即使有课程设计等实践环节，与实际工程仍有较大差距，并不能增加学生的感性认识，难以真正培养工程思维。

二、PBL教学法利弊分析

PBL教学法的特点是强调学生学习的主动性，学生在课堂上由被动的接受知识转变为主动发现问题、解决问题。相对于传统的灌输式教学模式，PBL教学法有效激发了学生的学习兴趣，增加了学生主动探索和思考问题的机会，培养了学生创新性思维。PBL教学全过程都以学生为主体，教师主要起到引导和辅助作用。学生在课堂讨论中可以充分发挥主观能动性，彼此交流自己的观点和想法，在获得信息的同时拓展思路［10］。

PBL教学法优点是：（1）由问题驱动，学习主动性提高。每小组学生根据指导教师提供的项目不断去探索和发现，带着问题去看教材、翻规范、查资料、搜文献，再共同讨论处理所获得的知识，在这样不断发现和解决问题的过程中，增加学生的学习成就感，调动学习积极性，并加深对知识的印象，大大提高学习效果。（2）锻炼解决实际工程问题的能力。指导教师根据实际工程案例设计项目，把学习置于复杂有意义的问题情景中，从而辅助学生在探索过程中学习分析和解决问题的能力，掌握实际工程的相关概念和技能。（3）激发学生的创新意识。教师不再是唯一的知识库，而是在以学生为中心设计教学过程中，扮演的启发者和协助者，引导学生接触学科前沿的知识和问题，培养学生的探索和创新精神。（4）培养良好的团队意识。小组成员互相交流，协同合作，整理汇报结果，可以锻炼综合能力，提高团队意识。

PBL教学法的学习难度相对较高。学生作为学习主体需要有一定的理论基础，并需投入较多的精力和时间去思考。因此，PBL教学适宜在理论课讲完基础内容之后再进行，可安排在教学周的最后两周，每周完成2次小组讨论。

三、PBL教学应用案例

（一）工程项目案例

关于施工导流模块内容，以某山区河流的水利枢纽施工过程为案例，设计工程的背景资料，如表1。

表1 工程特性表

（二）教学准备阶段

为了让学生对PBL教学有较好的了解和适应，教师在项目前阶段先向学生详细介绍水利工程施工PBL教学法的学习特点和评价标准，让他们对新模式下师生角色的转变有所准备。然后教师将打印好的工程项目背景资料发给学生，并随机把学生分成若干小组（每组10人左右），各有一位教师辅导，分组进行讨论研究。

（三）教学实施阶段

根据PBL教学法应用的基本步骤，结合“水利工程施工”课程特点，提出水利工程施工PBL教学法的实施步骤，如图1所示。

图1 水利工程施工PBL实施模型

第一次讨论课，学生会提出很多问题和猜想，指导教师需要适时加以引导，启发学生根据自己的学习兴趣去寻找并识别相关问题，在拓宽学生思路的同时，又要留下足够的空间，激发学生的探究欲望。初步讨论问题后，学生会发现有很多需要填补的知识空白以及一些需要论证的想法，从而确定下一步自主学习的内容。最后总结待解决的问题和解决思路，由记录员整理该次讨论课的成果，并布置课下任务。

第二次讨论课中，学生分别对自己查阅的资料及其关注的知识点进行阐述，以实现小组成员之间的信息互补与更正［11］；同时，将在查阅资料过程中产生的问题与其他同学讨论，辩证的理解其他成员的观点和方案，汇聚整合出新信息。在随后的自主学习和小组讨论中，学生再次经历交流—启发—批判的过程，将新获得的知识融会贯通成较合理的现象解释或较可行的问题解决方案。随着讨论的深入，学生可能会发现以前没关注的新问题，遂进一步寻找答案和解决方法。在深入分析的过程中，学生对涉及到水利工程施工的其他几门学科以及相关行业规范都有了进一步了解，把理论知识转化为解决实际工程问题的能力。

第三次讨论课，学生合作确定该工程施工中存在的问题和解决的方案。在此过程中，指导教师鼓励学生从多方面解答问题，并与所学的理论知识结合起来，分析学生给出结论的正确和不足之处，以便加深理论知识的理解与掌握，使问题的解决方案更趋于完善，最终建构小组的理论和解决方案。相比于传统教学法，这种以工程案例形式的PBL教学法让学生更贴近实际工程情况，通过提出问题，有针对性的讲授理论知识，有助于加深学生对于水利水电工程中各种工程技术、项目施工管理及相关法规与标准的了解，锻炼了工程思维能力，与实际工况结合更紧密，有利于应用到今后的工程实践中。

（四）教学评价阶段

每个小组派出代表，以PPT形式就各自在案例中发现的问题及解决的方案进行不少于15分钟的汇报，同时接受其他小组的提问。在PBL教学结束后，向学生了解这种教学方法的适应情况，根据学生的反馈意见，适当调整以后的教学方案。

四、结语

PBL教学法在“水利工程施工”课程中的应用，能够锻炼学生自主学习能力、创新能力以及团队合作能力，弥补了传统教学方法的不足，是打造“金课”的有效教学方法。通过不断的提出和解决实际工程问题，学生们在指导教师协助下，不仅能更好的掌握本课程的基础知识，还能有机整合其他专业课的知识结构，真正做到学以致用。这种将PBL教学法加入到传统教学中的新型教学模式，可以充分发挥学生的主观能动性，提高学生的综合能力，有利于推动本科教学改革，对学科发展起到促进作用。