案例教学PBL模式在环境研究生教学中的应用*——

成小英，耿梦蝶，魏 超，杨桂军

(江南大学环境与土木工程学院，江苏 无锡 214122)

案例教学法(case method)是以真实案例为中心的教学模式，强调以真实案例为先导来培养学生独立分析和解决问题的能力，有助于环境工程硕士研究生将理论知识与工程实践相结合，进而提高研究生在环境工程实践中的实际问题解决能力。PBL教学法(problem-based learning)是以问题为核心的教学方式，在教学中引入问题，通过教师引导和学生的探究、答疑，使学生达到既定的学习目标。PBL教学法使学生一直处于主动学习的过程中，学生是通过查阅资料、讨论、总结以及教师引导而获得知识，有利于环境工程硕士生理论知识的掌握。PBL教学法和案例教学法二者是相辅相成的，问题中引入案例能使问题凸显生动性和实用性，案例以问题为引导能使案例分析更具有逻辑性。环境工程研究生综合讨论课是深化学生理论知识体系和提升研究生实践能力的重要课程内容，但是综合讨论课讨论内容较深较复杂，涉及面广，知识点众多，研究生难以通过自身知识的有效整合和自主搜索资源等途径来寻求并得到解决问题的答案，严重影响了研究生开展综合讨论课的积极性和主动性，更难以完成综合讨论课教师预设的任务目标。为此，采用案例教学法结合PBL教学模式，可以有效的帮助环境工程研究生运用已学理论知识来发现、分析和解决实际的工程问题，将所学知识与实际工作中的应用情境相结合，促进学生知识内化和迁移应用，使学生既掌握了知识，也掌握了运用知识的方法，更加深了对工程实践的了解[1-20]。

1 对案例教学法与问题教学法的认识评价

环境工程是一个对理论与实践都有着严格要求的专业，是否掌握实践技能是本专业研究生能否在激烈的市场竞争中博得一席之地的重要筹码。然而，在传统教学当中，研究生对于知识点的掌握停留在书本上，因为研究生普遍缺乏社会实践经验，难以掌握工程中的实际问题，造成理论与实践脱节的现象，教学实际效果较差。环境工程案例教学以真实的案例为核心，正好弥补了这一不足，成为联系理论与实践的重要桥梁。教师通过对具体实际工程案例的讲解和分析，将理论知识应用于真情实景中，将抽象知识具体化，以提升研究生对概念、原理等抽象概念的理解、组织和加工处理能力，将自身掌握的理论知识、概念原理等内容在实践中进行拓展，使理论知识转化为实践操作能力，不但培养了学生独立思考和解决问题的能力，更是减少了传统教学理论脱离实践的弊端，大大提高了研究生的学习效果。

在环境工程教学中使用问题式教学法，可以培养和发掘研究生的自主学习能力，培养研究生为解决问题主动查阅相关资料的能力，归纳整理所学知识与技能的能力，运用所学理论知识和技能的能力，将零散孤立的知识点化为整体的知识链的能力，将不同方面的理论与知识点运用在某一个具体环境工程污染问题解决的能力。

环境工程具有特殊性，教师不能把工程对象带到课堂上，因此，设计者(教师)把环境工程污染问题诊断过程和污染控制过程详细记录下来，进行归纳整理，总结相应的案例摘要，概括问题诊断和污染控制思路，形成具有代表性的环境工程案例。然后根据环境工程案例安排教学内容，学生根据工程案例摘要充分展开讨论，如同面对环境工程污染现场一样，从工程案例中学习案例特点，逐步形成问题诊断和问题解决思路。

案例教学和问题式教学法的不足主要表现为：教学实践发现，环境工程案例教学或问题式教学法需要花费较多的课堂教学时数，研究生环境工程类课程的教学时数是固定的，如果全部课程采用案例教学或问题式教学法，会影响整个课程体系的完整性和理论知识系统搭建的完整性，学生理论基础知识较为薄弱和不完整。因此，可以针对环境研究生课程后期的综合讨论课深入使用案例教学结合PBL的方式，研究生既有了前期扎实的理论基础，师生之间、同学之间又已相互熟悉，可以较好的完成相关的学习流程，既能深入实践，又能较好的掌握相关知识[21-27]。

2 在环境工程研究生综合讨论课中案例教学法的应用

以环境工程研究生课程《水环境生态修复工程》为例，探讨在环境工程研究生综合讨论课中深入开展案例教学法结合PBL的应用模式。

2.1 提出案例

在开展研究生综合讨论课之前，教师根据《水环境生态修复工程》课程的教学目的、授课内容和研究生学习特点，按照既能反映环境工程课程的理论知识、又能联系环境工程实践的标准，精心收集和选择既能说明和解释教学理论知识点、教学难点和教学重点内容，又能启发学生环境工程实践思维的已建成的环境工程综合案例。同时，这个环境工程案例应背景资料详实、问题诊断明确。总之，该环境工程综合案例应包括若干污染问题，包括若干子环境治理方案，覆盖了整个课程较多的知识点，各子环境治理方案相互联系，较为系统。实际上，环境工程案例除了借鉴国内外经典环境工程案例外，还要从对口企业中挖掘与专业相关的项目实例。通过与环境专业相关企业联系，努力与企业内的工程师合作，拉近校企间的距离，在征得企业许可的条件下，使用相关数据，借助工程师的经验，采用学术书面的语言，形成工程案例，指导研究生的教学。

2.2 展示案例，依次提问，完成解决方案

运用多媒体教学、翻转课堂等现代教学方式，将与环境工程综合案例有关的水体小流域自然条件、社会经济条件、污染源现状调查、水体污染现状以图片、动画、视频、数据表格、文本资料等形式充分展示给学生，让研究生身临其境，激发研究生思考和探索的动力。提出工程案例后，结合案例逐步深入，依次提出相关问题。这些问题要注意结合环境工程案例的诊断和解决要点，具有开放性及深入性，要对知识点的理解具有启发性，要对工程案例实际应用具有指导意义。

污染问题诊断。在展示案例过程中，教师要积极引导研究生发现环境污染的原因，激励学生评判性思维，最后分小组进行公开讨论。具体来说，研究生根据水体污染现状问题及其相关背景资料，通过分组讨论和公开展示自己的观点，在教师的适当引导下，对水体污染问题进行诊断，确定水体污染的主要原因。例如，在水体出现藻类大量爆发、水质急剧恶化的状况时，教师提出一个问题：水体出现大量藻类、水质急剧恶化是什么现象？导致出现大量藻类、水质急剧恶化这些现象的根本原因是什么？在通过研究生分组讨论-学生公开展示自己的观点-教师和其他学生反诘-学生回答-教师点评的流程，确定导致水体出现污染问题的根本原因。之后，按照工程实际工作流程引导学生进行工程背景采集，对环境现状进行书写；提出重点检测内容，学生根据教师提供的检测结果完成问题诊断文本，明确污染产生的根本原因。

技术方案设计。通过问题诊断后，明确了污染问题出现的根本原因。在此基础上，教师抽丝剥茧、层层剥离提出如下问题，针对这些原因，为了控制污染，环境工程应该采取哪些技术方案？这些技术方案的原理是什么？在污染控制过程中可能出现哪些不良反应？通过环环相扣、依次递进的提问和引导，学生根据所学环境工程基础理论知识对已做出问题诊断的工程案例提出“问题-控制方案”。以小组为单元，让学生运用已学过的基础知识、查阅资料、对比其他工程方案、小组讨论等确定对症下药的工程技术方案。在此过程中，一般5～10名学生为一组进行讨论效果最佳。每一个小组要推选出一位组长，负责组织工作，教师应给学生留足自由讨论的时间，做好小组讨论的指导工作。每组研究生团队开展若干次头脑风暴，在此过程中，可以通过收集和整理相关信息提出自己的工程技术方案，并重复进行集体讨论，最终达成环境工程综合技术方案的共识。例如，上述案例可以采用清淤挖泥、建立河岸污染隔离带、开展水质强化净化工程等共同实现。达成共识后，小组成员集体对所要研究的主题进行讨论，设计小组工作的进程、规则，为每个人分配相应的角色，明确每个成员的任务职责，决定谁将做什么工作，以及他们将如何合作，如何将成员个人的成果和小组的成果统一起来。例如，几位同学负责清淤挖泥技术方案及其相关知识点，几位同学负责河岸污染隔离带技术方案及其相关知识点，还有几位同学负责水质强化净化技术方案及其相关知识点，另有几位同学负责记录多次讨论的发言。在此过程中，通过多种途径，收集与主题相关的信息，进而通过整理、分析信息，小组成员多次相互交流，最终形成小组解决方案，确定各子技术方案的具体内容。

在整个过程中，教师既不是旁观者，也不是知识的运输大队长，而应积极参与每个小组的头脑风暴与讨论，通过监控、质疑、鼓励和示范等教学活动，成为学生参与活动、交流思想和解决问题的每个环节的指导者和引导者。针对学生每个阶段存在的问题，提出问题，适当点拨，帮助学生进行反思和回答，进而过度到下一环节。使整个提问-回答-反诘-回答-提出新问题-回答-反诘-回答的过程可以持续反复进行下去，直至整个工程问题得到解决。在提出整体设计方案和针对每个子方案的具体内容时，可以通过小组讨论-个人学习-小组讨论-个人学习的过程反复进行直至问题得到解决。

2.3 展示成果

完成环境工程综合技术方案之后，通过小组每个组员的PPT汇报-全班同学和教师质疑-小组成员回答并修改PPT-最终完成PPT汇报。每个小组的综合技术方案可作为该环境工程的推荐方案使用。然后，教师出示实际采用的工程技术方案，对照推荐工程方案和实际使用工程方案，比较两者异同，分析原因，此举可以帮助学生通过对比、思考，巩固教学内容，提升归纳总结能力。实际上，工程方案没有固定标准，更没有对错，只有工程方案是否合理的区别。

2.4 教学评价

课后巩固和教学评价是案例教学实施的最后一个环节，对提升教学成果意义重大。案例教学结束后，教师可以要求学生根据课堂上掌握的内容以及小组讨论、自我分析等结果，书写总结报告并上交，这种方式可以促进学生通过对比、思考，厘清思路，巩固教学内容，提升归纳总结能力。课程完成后，教师针对研究生平时学习态度、最终PPT汇报、课后总结报告和任务完成情况，通过多元化的综合评价方式，全面考察学生的成绩。并进行问卷调查，根据考试结果和问卷调查结果，进一步改善案例和PBL教学过程，进而构建和完善环境工程研究生课程教学的案例教学法和PBL结合的教学模式。

图1 技术路线图

3 结 语

开展研究生综合讨论课，必须突破现有的教学方法的束缚，采取符合研究生现有学习能力的教学方法。根据环境工程硕士生受众的能力与特点，采用案例教学法和PBL结合的教学模式，学生具有一定的知识储备，可以进行必要的文献资料检索与分析，能够运用自己的常识和掌握的知识针对教师提出的案例问题通过小组讨论提出解决方案，进而通过师-生共同学习，延展讨论，引导学生拓展思路，了解解决方案背后蕴含的科学原理与知识点，并提出可能的改善方案，更好的激发研究生的独立思考能力和创新意识，培养研究生的探究意识和批判意识。