新工科背景下专业课教学模式改革与实践——将PBL、TBL及BOPPPS相结合

李金龙，高晓蓉，彭朝勇，王 楠

（西南交通大学 物理科学与技术学院，四川 成都 611731）

传统的教学模式以教材、课堂及教师为中心，忽略了学生的学习主体功能，没有充分调动学生的学习主动性，使得学生在课堂中的参与度不足，致使教学成效差［1-2］。在新工科时代背景下，教学生态更加开放融合，学习更加泛在化和移动化，同时愈发重视学生群体的需求以充分发挥学生的创造精神。近年来，教育部多次强调“打造金课、淘汰水课”，这就要结合时代特点，促使教与学角色的转变［3-4］。PBL（Problem-Based Learning/Project-Based Learning）即基于问题/项目的学习，以问题/项目为导向，以学生为主体，教师辅导与指引。这种教学模式最初应用于医学教育，在加拿大麦克马斯特大学取得巨大成功，并逐步被教育领域借鉴和使用［5-8］。PBL教学模式基于实际问题/项目，尤其适用于实践性强的专业课教学，对提高学生分析和解决问题的能力大有裨益。TBL（Team-Based Learning）即基于团队的学习，以团队协作为导向，调动学生团队协作精神，教师组织讨论。这种教学模式被美国俄克拉荷马州州立大学Larry Mchaelsen教授命名，并在医学教学中推广使用［1-2，9-11］。TBL教学模式适于学生组成团队共同完成某项工作，利于提高学生的组织力、领导力及综合能力。BOPPPS教学模式源于加拿大的教师技能培训，是一种以教学目标为导向、以学生为中心的教学模式，由导言（Bridge-in）、学习目标（Objective/Outcome）、前测（Pre-assessment）、参与式学习（Participatory learning）、后测（Post-assessment）和总结（Summary）六个教学环节组成［12-13］。

本文将PBL及TBL两种教学模式相结合，应用于工科专业课“传感器技术”及专业基础课“信号与系统”中，取得了良好效果，实现了从“以教师为中心”到“以学生为中心”的转变；同时，构建了基于BOPPPS教学模式的“传感器技术”及“信号与系统”专业课的起承转合六阶段教学法，并引入翻转课堂、头脑风暴、文献调研综述等环节，使学生成为知识的发现者；使得教学质量显著提升，教改成效突出，在历年的专业课教学评估和学生反馈中名列前茅，为专业培养目标的达成发挥了重要作用，并已逐步在其他课程中推广。

一、专业课程教学中存在的问题分析

1.专业课教学三要素相互关系不够明确。构成课堂教学的三要素是教师、学生和教学内容，处理好三者之间的关系是提高课堂教学质量的关键。目前高等教育的专业课教学中一些教师仍然把教学重点放在客观知识的传授上，强调自己对课堂的主导作用，与学习的主体——学生缺少有效互动，没有很好调动学生学习的积极性，不利于学生创新能力的培养。

2.课堂教学内容“以本为本”，教学方式单一。由于侧重课本知识的传授和课时计划的完成，过度依赖教材教案等书本知识，忽视了培养能力和提高素质的目标。同时，教师负责教，学生负责学，教学成为教师对学生的单向培养活动，由于教学方式单一，学生缺少自主探索、合作交流、独立获取知识并分享表达的机会，已不能适应“互联网+”时代多样化、实用型及创新型人才的培养目标。

3.人才培养理念不够先进，对教学任务认识不足。其主要表现是知识本位占统治地位，在大学专业课教学中以教书为中心任务的同时育人功能被淡化了，甚至出现将育人抛到一边，教书与育人严重割裂的情况。大学生肩负着社会发展的重任，其品德情操影响社会的安定和国家的未来。

二、专业课程教学问题解决方法实践

针对以上问题，结合PBL、TBL及BOPPPS教学模式，在“传感器技术”及“信号与系统”课程教学中予以实践，很好地解决了以上问题。

1.PBL教学模式研究与实践，使学生成为知识的发现者，完成从“以教师为中心”到“以学生为中心”的转变。与传统的以教师为中心的教学模式不同，PBL教学模式是在老师的引导下，“以学生为中心，以问题/项目为基础”，通过围绕实际问题的资料收集，发现问题、分析和解决问题，培养学生自主学习能力和创新能力的教学模式。在专业课“传感器技术”及“信号与系统”的教学设计中，把学习设置到具体的有意义的项目情景中，学生围绕项目任务，通过自主探究和合作解决问题，不仅学到了问题背后隐含的多学科知识，同时给予了学生充分的空间去发挥，大大增强了学生的学习主动性和创造性。

2.TBL教学模式，多个小组团队以自学、思考、讨论、发表等方式学习并解决问题，培养学生自主学习能力和团队精神。在“互联网+”时代，面临问题的多样化需要各类人才共同解决，所以团队合作是必需的能力。TBL中团队是最基本的前提，团队成员有所分工，分别就某个子问题做更多的钻研，同时团队汇总各方面信息分析问题、解决问题。团队成员通过相互学习、共同进步能够大大增加项目成功的概率。在“传感器技术”及“信号与系统”专业课的教学实践中，一个大班分成若干小组，每组学生5～8人，配置组长和副组长，通过每周不定期的小组交流及定期的小组周会、周计划和总结等形式实现团队合作及进度管理。同时，个人成绩由小组的项目成绩和个人在小组的贡献权重共同决定。

我们通过实践摸索出了周期为10周的基于五个环节的PBL和TBL教学模式，即“提出项目或问题→制定方案和计划→实践和制作→总结分享和成果展示→反馈评价”。在“提出项目或问题”环节强调项目背景需求调研和分析；在“制定方案和计划”环节鼓励学生的创新设计思维；在“实践和制作”环节推动学生为解决问题而不断寻求知识和方法，把学科知识的学习隐含在问题的解决与团队合作中；在“总结分享和成果展示”环节鼓励学生展示独特才智和创新成果；在“反馈评价”环节采用多维度多角度的评估方法，实践了“小组项目成绩+个人在小组贡献权重”为基础的学生个人成绩评定方法。

3.在BOPPPS“起承转合”六阶段法教学模式中引入翻转课堂、头脑风暴、文献调研综述等环节，促进学生体验知识获取的过程，理解对知识的意义建构和迁移。翻转课堂遵循建构主义认知学习理论，逆向安排知识传授和知识内化过程，重新编排教学内容和传统角色。通过在“传感器技术”及“信号与系统”各单元模块的教学中引入BOPPPS和翻转课堂的教学方法，提升学生的自主学习能力、协作学习能力、表达能力和组织能力等综合素质。

“Bridge-in导言”环节布置课前预习作业和视频观看；“Objective/Outcome学习目标”环节引入PBL，在课前发布头脑风暴；“Pre-assessment前测”环节利用课堂5～10分钟，采用提问形式了解预习情况及理解程度；“Participatory learning参与式学习”活跃教学氛围，提高学生课堂学习参与度；“Post-assessment后测”环节基于TBL安排文献调研作业和课程设计；“Summary总结”环节采用翻转课堂设计设置交流互动。在这样的教学活动中，学生查阅文献资料能力、科研能力、表达能力、知识应用能力、思维能力等都得到了全方位的锻炼和提高。如图1所示。

图1 BOPPPS教学模式

三、成绩评定方法

课程总成绩由平时成绩、课程设计成绩及期末考试成绩三部分组成，三者的构成权重视具体情况而定，我们一般取30%∶30%∶40%。其中平时成绩由出勤、课堂表现及作业构成，期末考试按卷面成绩。这里针对本文主要涉及的课程设计部分，以下给出成绩评定方法。首先按照PBL教学模式，给出多个问题/项目供学生选择（学生也可自由选题），再根据各问题/项目的实际报名人数按照兴趣爱好自由组合，每组5～6人，每组设组长1名，副组长1名。组长的职责包括：负责小组实践的组织、协调和安排；每周召集成员交流讨论至少一次，并形成本周工作总结及下周工作计划；合理化明确分工，把握小组设计进度，并对组员做好日常工作考评。副组长协助组长做好以上工作。

每位学生课程设计环节的最终成绩按公式（1）计算：

其中，SM（Student Mark）为每位学生该环节的最终成绩，PM（Project Mark）为项目总成绩，用以评估每组项目的完成质量，IA（Individual Assessment Mark）为组员分数，用以评估每个组员在团队中的贡献，其评定标准可为1、3、5、7、9分；AIA（Average Individual Assessment Mark for the Team）为团队成员分数的平均值。

上式中PM由指导教师及助教综合评估给出，由以下组成（权重可视情况适当调整）：

1.总结报告（Word文档方式），占PM的30%。

2.陈述报告及答辩，占PM的40%。

3.总体讨论，占PM的30%。

结语

本文介绍的基于TBL、PBL及BOPPPS的教学模式先后在“传感器技术”课程和“信号与系统”课程中加以运用，教学质量显著提升，教改成效突出，两门课在历年的专业课教学评估和学生反馈中均名列前茅。同时，在各届学生的课程总结书面反馈中，对课程的教学成效给予了充分的肯定和高度评价。该教学方法已逐步推广应用到多个专业课程教学中。