“4W+PBL”教学模式优化中职课堂教学的探究与实践

中等职业教育是职业教育体系的基础，是服务于我国现代化经济体系和充分就业的需要，着力培养德智体美劳全面发展的高素质劳动者的教育。其人才培养质量反映了劳动者从事职业活动的综合能力（职业能力）。本文以中职的课堂教学为研究对象，通过CSMS系统观察学生在课堂中的学习发生行为，分析呈现学生学习的思维激发数据，探究聚焦“四何”问题的PBL（Problem-Based Learning）教学模式在中职课堂教学设计中的应用与实践。

一、研究背景分析

课题组以培养中职学生的职业适应性、提高专业人才培养质量为目标，聚焦学生职业能力的评测，面向全国各地制造业相关128家产业行企展开问卷和访谈调研，发现行企对工业现场一线的操作人员，除专业技能和专业知识外，还尤其注重核心素养，如图1所示。

课堂是学生学习的主阵地，专业课堂教学的目标应涵盖专业知识与技能的掌握、学习方法、情感态度与价值观的培养等多个方面。为了达成这一目标，中职课堂教学需要注重理论与实践的结合，通过多样化的教学手段和方法，激发学生的学习兴趣和积极性，培养学生的自主学习能力和创新精神，养成适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。

目前，在专业课堂教学过程中，还存在教学成效难观察、难评价，综合能力难培养等问题，具体表现在：第一，过程性评价手段单一，很难观察学生思维能力习得过程。专业课堂注重专业理论知识的学习和专业实践技能的掌握，尤其是利用理论知识指导实践创新的思维能力。教师很难通过教学互动、学业测评等方式动态观察到学生的思维能力的掌握情况。第二，传统教学模式方法单一，难培养学生自主学习能力和创新精神。中等职业学校专业课堂教学为激发学生的学习兴趣，培养学生的问题意识，常常采用启发式教学。但是在实际操作中，由于问题的设计表面化，流程简单等原因影响，传统的PBL教学模式往往难实现培养目标。

二、基于CSMS大数据分析的“4W+PBL”教学模式设计

（一）基于CSMS系统的大数据分析

教学质量好坏主要取决于教学过程及结果的观察和达成度判断。实时动态观察课堂教学过程，客观全面地观察课堂实施、教师个人表现、学生学习效果以及教学资源利用等方面的信息，是优化课堂教学全过程，提高教学质量的主要依据。

课题组坚持以学生发展为中心的教育理念，借助基于大数据技术的教育数据分析工具——“CSMS课堂观察大数据分析系统”采集课堂的音视频、学生互动等多维度数据，为教师提供课堂实施情况、学生学习效果以及教学资源利用情况等方面的深入洞察。运用先进的数据挖掘和机器学习算法，实现对课堂教学全过程的教师主导、学生主体、教学达成三个类别的40个量化指标精细化分析，再现课堂教学实施的整体情况，发现课堂中存在的问题，为优化教学设计提供依据。

（二）“4W+PBL”教学模式设计

PBL作为一种以学生为中心的教学方式，其核心理念在于将学习与真实、有意义的问题情境相融合，通过学生的自主学习、小组合作和批判性思维等方式，培养学生的问题解决能力、团队合作能力和创新能力。

PBL教学模式以其独特的以问题为导向的教学方式，极大地激发了学生的学习动力和兴趣，提高了学生的问题解决能力和自主学习能力。但是实施PBL教学模式需要教师和学生都具备一定的专业素质和能力，教师需要具备良好的问题引导和支持能力，学生需要具备较高的自主学习和合作能力，同时还需要资源和条件支持。

项目组通过对68所中等职业学校的生源情况及学习需求情况展开调研发现：中职生学习上普遍存在文化基础薄弱，自我控制和自我管理能力不足，没有清晰的奋斗目标，缺乏学习动力的情况，但是他们大多数思维敏捷、动手能力强、善于接受新鲜事物、适应能力强、可塑性强，渴望被认同。通过座谈和问卷调查，学生普遍反映对实践学习很感兴趣，但是对技能型课的教学模式和方法提出了师徒帮传、实岗实践的需求，如图2所示。

为提高学生的核心素养，针对中职学生自主学习能力不强的特点，项目组从问题设计、个性化的教学设计和优化教学流程等方面入手，聚焦“四何”问题提出了培养学生进行深入的分析和思考的“4W”教学策略，在此基础上优化了“4W+PBL”教学模式。

1.“四何”问题（4W）

“是何”类问题：学生需要明确所学的知识是什么，涉及事实的问题。教师需明确课堂教学的目标，每节课开课前向学生传达，确保学生对自己上这节课所学到知识和技能达到何种程度心中有数，并为此设定一个合理的预期。

“为何”类问题：学生需要理解知识内容之间的原理、规律、逻辑等。教师需通过个性化教学激发学生兴趣，这是提高课堂教学效果的关键。教师可以使用多样化的教学方法和教具，设计引人入胜的实验、案例或视频，以吸引学生的注意力并让他们主动参与学习。

“如何”类问题：指向方法、途径和形式。教师可以通过创设合作情境，鼓励学生之间的互动与合作，鼓励学生与教师之间的互动与合作，学生与教师采用小组讨论、问题解答、实践操作等形式，激发学生思维，培养他们的合作能力和实践能力。

“若何”类问题：指向知识迁移拓展。学生需要在新学习情境中自主获取创新性知识，在此过程中培养推理、知识迁移思维能力等。教师此时应及时给予学生反馈和评价，帮助他们了解自己的学习进展和不足之处，激励学生继续努力并改进学习方法。

2.“4W+PBL”教学模型

“4W+PBL”教学模式巧妙地将“四何”问题（是何、为何、如何、若何）与基于问题为导向的教学模式（PBL）相结合，从而构建出一个更加高效、深入、具有针对性的教学框架，如图3所示。聚焦“四何”问题的PBL教学模式“4W+PBL”在教学方法、教学过程和教学目标上强调问题导向、学生的主动性和综合能力的培养，使学生能够在解决问题的过程中提高自己的思维能力和实践能力。

从教学方法上来看，“四何”问题与PBL教学模式都强调问题导向。PBL教学模式的核心是围绕实际问题展开教学，让学生在解决问题的过程中学习相关知识。而“四何”问题则通过提出一系列问题，引导学生逐步深入探究，从而达到教学目的。因此，这两种教学方法都注重问题的设置和解决，使学生能够在解决问题的过程中锻炼自己的思维能力和实践能力。

从教学过程来看，“四何”问题与PBL教学模式都强调学生的主动性。PBL教学模式强调学生的自主性，要求学生自己寻找解决问题的方法，并在解决问题的过程中与他人合作、交流。而“四何”问题则通过引导学生主动思考，激发学生的学习兴趣和好奇心，使学生在解决问题的过程中产生自我驱动力。因此，这两种教学方法都注重学生的主动性和参与性，使学生能够在解决问题的过程中提高自己的学习积极性和实践能力。

在实际教学中，我们可以通过提出“四何”问题引导学生深入思考，并结合PBL教学模式组织教学活动。同时，我们也需要注意这两种教学方法的适用范围和限制条件，根据不同的教学场景和学生特点灵活运用，以实现最佳的教学效果。

三、利用“4W+PBL”教学模式优化课程教学的案例分析

（一）电工基础课程培养目标分析

电工基础课程是中职装备制造类专业的专业基础课。本课程是理论与实践相结合的实践性强的课程。因此，本课应该通过实验、实训等方式，让学生亲自动手操作，加深对理论知识的理解和掌握。同时，还应该注重培养学生的创新思维和解决问题的能力，以适应装备制造领域不断变化的需求。

（二）中职学生学习能力分析

本课程开设在中职第一学年，这一年龄段的学生正处于青春期，既充满好奇心和求知欲，又面临着学习和成长的多重挑战。

从知识储备来看，这些中职一年级的学生已经掌握了一定的物理基础知识，包括力学、电磁学、光学等方面的基本概念和原理，但由于之前的学习经历和认知水平的限制，学生的理论基础相对薄弱。

从学习经历来看，中职学生对一些基础学科的理解和掌握并不深入。随着学习难度的提升，他们可能会遇到越来越多的复杂概念和现象，而由于缺乏足够的前期铺垫和积累，他们在理解和消化这些新知识时会感到力不从心。

从认知水平来看，中职学生在知识储备、思维水平和学习方法等方面的个体差异较大。一些学生在面对复杂问题时，可能由于思维方式的局限或学习方法的不当，难以深入理解和把握问题的本质。学生也可能因缺乏足够的实践经验和独立思考的能力，无法将理论知识与实际问题相结合，从而影响了对复杂概念的理解和应用。

（三）传统电工技术基础课堂教学成效分析

传统的专业课堂以教师讲授为主，侧重于解决具体问题，有明确且具体的教学重点。整个教学过程通常围绕导入新课、分析任务、演示实验、学生实践以及归纳总结这几个关键环节展开。每一个环节都紧扣教学重点，教师通过对重点问题的深入分析和讲解，帮助学生理解和掌握相关知识和技能。

项目组以电工基础课堂的一个学习使用电工工具剥削导线绝缘层的理实一体化项目为例。设计了本次课堂的教学流程，利用“CSMS课堂观察大数据分析系统”观察课堂，发现课堂教学整体得分为78分（满分100分）。其中目标定位、教学艺术表现不错，但是在思维激发、师生有效互动等方面有所欠缺。结合学生课堂实际教学效果看，大部分学生能按要求完成实验内容，但实际上工艺优秀的学生不多。原因是教学的着眼点与任务的完成往往局限于解决具体问题，而忽视了对学生解决问题和创新能力的培养，学生知其然而不知其所以然，没有拓展和创新，不能做到真正的知行合一。

（四）利用“4W+PBL”教学模式优化教学设计与教学流程

1.教学设计优化模型

优化后的教学设计运用“四何”问题教学设计框架（图4），课堂学习以“是何”“为何”为学习目标，引导学生提出“如何”“若何”的高层次、高质量问题，推动学生发展高阶思维。

“是何”反映教师提问的开放性教学倾向，主要指出本节课的教学目标是什么，需要的工具是什么，做出来的成品是什么样。“为何”反映教师所提的问题是为了找到课堂的根源和价值，主要是为什么学这个知识，为什么选择这个工具，为什么需要严谨的工艺。“如何”反映教师提问的问题解决教学倾向，主要是指怎样进行操作、怎样选择工具、怎样做到严谨细致。“若何”反映教师提问的批判性及创造性教学倾向，引导学生思考有没有其他的方式达到同样的效果，若是换一种材料或规格应该怎么做，若是没有严谨的工艺会出现什么情况。

2.教学流程优化模型

优化后的教学过程引入师生互动、拓展训练、三方评价等方式，使课堂教学更加生动、有趣且富有成效。知行理论强调知识与实践的相互转化和相互促进，优化后的教学过程中，教师应该注重理论与实践的结合，并通过运用“四何”问题的方式传递知识，帮助学生不仅掌握扎实的电工基础知识，还能够提升实践能力和创新思维，为未来的职业发展奠定基础。

（五）教学模式优化成效

1.提升师生互动氛围

通过运用“四何”问题的方式传递知识，进一步推进了课堂互动模式的创新，以更多元、更具活力的方式提升师生互动氛围，新增加的师生互动、拓展训练、自我评价和教师评价，使学生真正做到学中做，做中学，学生的学习热情得到进一步激发，不但保证了教学的质量，而且使课堂的教学效果得到了升华。对比课堂投放信息的“四何”分布比例情况的前测和后测数据，观察优化教学设计后的“四何”分布情况。

前测课的“四何”比例分布分别为若何25%，为何8.3%，是何41.7%，如何 25%；后测课的“四何”比例分布分别为若何21.9%，为何23.8%，是何28.1%，如何26.7%，表明通过优化教学设计后，“四何”运用均衡，课堂知识结构清晰；教师推动有效学习程度为 0.60，在参考值 0.47-1.00 区间内，这一数值处于较高的水平，表明教师运用“四何”方式有效地促进了学生的内化建构和思维练习。通过引导学生从不同角度思考问题，激发他们的学习兴趣和主动性，教师成功地推动了学习的发生。

通过深入对比两次课堂的“四何”比例分布，我们可以清晰地看到优化教学设计所带来的显著变化。在前测课中，是何和若何的比例相对较高，而为何和如何的比例相对较低，这反映出课堂在解释知识和描述情境方面做得相对较好，但在引导学生深入思考和实际操作方面还有所欠缺。然而，在后测课中，这一比例分布得到了明显的改善。虽然是何仍占据一定的比例，但为何和如何的比例均有了显著提升，尤其是为何的比例从8.3%增加到了23.8%，显示教师在课堂上更加注重引导学生思考问题的原因和背景。这种均衡分布使得课堂知识结构更加清晰，每个部分都扮演着不可或缺的角色。是何为学生提供了基础知识的学习，为何则引导他们深入思考问题的本质，若何则为他们构建了一个生动的学习场景，而如何则教会他们如何将这些知识应用到实际中。

图5虚线表示常模，通过对比前测数据与后测数据的分析可见，激励学生主动参与互动的比例提升，引发学生思考的清晰度和启发性总体提高，学生的想象力激发比前测数据明显。经过深入对比前测数据与后测数据的差异，我们可以清晰地看到，在实施了一系列教学设计优化后，学生的学习态度和表现都有了显著的改善。首先，激励学生主动参与互动的比例显著提升，这主要得益于我们采用了更多富有创意和吸引力的教学方法，如小组讨论、角色扮演等，使学生能够更积极地参与课堂互动，学生在思考问题时能够更清晰地表达自己的想法，同时也能够从中获得更多的启发。这主要归功于教师在课堂中更注重培养学生的批判性思维和问题解决能力，通过引导他们进行深度思考和探究，使他们的思维水平也得到了提升。

2.思维能力养成

对比学生本课例的FIAS结果表，分析教学流程优化后学生的思维情况。

从表1中，我们可以看到本课例在多个维度上相较于常模有了显著的提升。在启发性方面，本课例的得分达到了0.56，远高于常模的0.38。这意味着在教学过程中，教师更加注重激发学生的思考能力和创新精神。通过设计富有启发性的问题、引导学生进行深入探讨，本课例成功地提升了学生的思维活跃度，使他们能够更好地理解和掌握知识。本课例中，学生话题的稳定性达到了0.8，明显高于常模的0.44，反映学生在课堂上能够更加积极地参与讨论，表达自己的观点和想法。教师通过创造宽松、自由的课堂氛围，鼓励学生大胆发言，使得学生在课堂上能够更好地发挥自己的主观能动性。教师互动的稳定性达到了0.79，相较于常模的0.6有了显著的提高，表明教师在教学过程中能够更加有效地与学生进行互动，及时回应学生的问题和反馈。通过与学生建立良好的师生关系，教师能够更好地引导学生学习，促进学生思维的全面发展。在教学与管控方面，本课例得分达到了0.8，明显高于常模的0.47。这反映教师在教学过程中能够灵活运用各种教学方法和手段，有效地掌控课堂节奏和氛围。

对比学生的左右脑思维激发情况，如表2所示。

对左右脑思维激发对比表进行深入分析，从时间效率方面来看，左脑思维激发后测数据显示为00：14：20，而前测数据为00：09：11。这意味着在优化教学流程后，左脑思维激发的时间效率得到了显著提升。同样地，右脑思维激发后测数据为00：08：47，较前测数据00：06：33也有明显的增长。这表明优化教学流程对于左右脑思维激发的时间效率均产生了积极影响。从学生思维深度和广度的变化可见，优化教学流程后，左脑与右脑的思维激发时长比例从1.40提升至1.63。这意味着在优化教学流程后，左脑思维激发的时间增长幅度相对较大，而右脑思维激发的时间增长幅度相对较小。这可能是因为优化教学流程更加注重对左脑逻辑思维、分析能力的培养，同时也关注到了右脑创造性思维、直觉思维的激发。

四、总结与展望

（一）数字化教学评价是优化中职课堂教学设计的重要支撑

数字技术的发展为中职课堂教学提供更多教学观察的工具和资源，它可以更加生动、形象地展示教学内容、过程、评价流程，提高学生的学习效果和兴趣。中职课堂教学质量的提升建立在客观深入的课题洞察基础之上，需要建立完善的教学评一体化的反馈机制。教师应及时关注学生的学习情况，发现问题并及时给予指导。同时，还应鼓励学生积极参与课堂互动，发表观点和看法，培养批判性思维和创新能力。

（二）“4W+PBL”教学模式是培养学生核心素养的有效手段

注重学生学习发生的知行合一规律，培养学生的问题意识、创新能力和知识迁移能力等核心素养，意义重大，教学模式的选择显得尤为重要。“4W+PBL”教学模式聚焦学习行为发生的是什么、为什么、怎么做、如果这样会怎么样的问题式教学下，学生的主动性得以激发，解决问题的能力得到锻炼，同时思维能力和创新等核心素养得以提升。

[基金项目：教育部第二批国家级职业教育教师教学创新团队专业领域课题研究课题“以工业机器人技术应用专业领域学生能力评测为核心的教学质量评价体系创新与实践”（项目编号：ZI2021020206，主持人：左湘）。]

责任编辑 陈春阳