基于PBL教学模式下的《精密机械制造技术》课程改革实践

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摘要: 介绍了基于项目学习(pbl)模式的定义和特征,通过对《精密机械制造技术》课程传统教学过程中存在问题的分析,阐明对该课程进行教学改革的必要性,提出了基于PBL模式下的《精密机械制造技术》课程的教学新方法,有利于激发学生的学习兴趣和热情、提高学生创新思维能力,对其他工科类课程的教学具有一定的指导意义。

Abstract: The definition and the characteristics of Project -based learning (PBL) are introduced. By analyzing problems of traditional teaching in precision machinery manufacturing course,necessity of educational reform is illuminated,a new method of teaching for course of precise machinery manufacturing base on PBL is given,which can be advantageous to stir up enthusiasm of student and improve the creative ability of student,also it has referential value for other course teaching.

关键词: PBL;教学改革;精密机械制造;实践

Key words: PBL;educational reform;precision machinery manufacturing;practice

中图分类号:G642.3文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)13-0214-03

0引言

《精密机械制造技术》是测控技术与仪器专业的一门专业课,该课程涵盖了《金属切削原理》、《金属切削加工工艺》和《先进制造技术》等,内容庞杂,工程指向明确,传统的教学方法是按照教材内容,由教师讲,学生听,教师始终处于中心主导地位,学生只能被动的接受,创新精神和实践能力培养很难落实。基于项目学习(PBL)教学模式,其核心是强调以学习者为中心,将学习者从被动地接受外部刺激状态转化为信息搜集、加工和知识自主重构的主体,教师从知识传授者角色转变为学生学习知识重构过程的组织者、帮助者、促进者,最大限度地发挥学生的积极性、主动性,最终激发学习者的创造性。将项目学习(PBL)教学模式引进到课堂,把一节课当成一个项目来对待,让学生参与其中,无疑对学生的学习动力、学习兴趣、创新精神、团队合作和工程意识培养都会大有裨益。

1项目学习(PBL)模式的定义、建构要素和特征

项目学习(PBL)模式最早起源于上世纪50年代,加拿大麦克马斯特大学医学院对毕业生的抽测发现,学生对前几年所学内容的遗忘率竟然高达90%[1-2],经过调查研究,1966年医学院成立专家小组,抛弃了以学科为中心设置课程的“标准”做法,制定了一个“三年规划”,使问题式学习开始正式进入教学领域[2]。之后,美国的著名学者布里奇斯和海林杰注意到了PBL的生命力和其在教育领导发展领域的应用价值,在大量的文献和实证研究的基础上,出版了《管理者的以问题为本的学习》一书,将PBL正式引入教育领域[1]。目前,项目学习(PBL)模式已被国外特别是欧美国家广泛应用到包括医学、生物学、生理学、心理学、工程学、经济学、管理学等多个学科领域的教学中,取得了显著的教学成果[3]。

1.1 项目学习(PBL)的定义项目是管理学科中的概念,它是以一套独特而相互联系的任务为前提,有效地利用现有资源,为实现一个特定的目标所做的努力,是借助多种资源,在一定时间内解决多个相互关联着的问题的任务[4]。学习的本质是一种知识的自主建构过程,是以学习者已有的经验为基础,通过与外界(包括环境和人物)的相互作用来获取、建构新知识的过程[5]。

项目学习是管理学科中的项目概念在教学领域的延伸、发展和具体运用,它是以学习者为中心,基于已有学科的概念和原理,借助多种资源开展探究,并在一定时间内解决一系列相互关联着的问题的一种新型的探究性学习模式[6]。

1.2 项目学习(PBL)的建构要素比较成熟的理论认为,项目学习的建构要素包括内容、活动、资源环境和结果四个方面[7]。

1.2.1 内容来源于现实工程实际,贴近学生熟知的知识环境,具有知识的系统性、连续性和开放性,提出的问题往往有多种解决的途径,但有一定难度,促使学生积极思考,主动探索,可以培养的学生高级认知技能,激发学生创造性。

1.2.2 活动注重项目的过程研究,强调在过程中张扬个性,挑战自我;强调系统运用已学知识重构知识新体系;强调过程的探究和团队协作。

1.2.3 资源环境创设包括硬件的物化设备、软件的知识和人力资源环境以及信息技术支撑的虚拟环境。使项目参与者按照项目的目标要求,真正置身于主动探究、解决问题的情境之中。

1.2.4 结果项目学习成果注重过程中的能力培养,成果形式可以多种多样,可以是在探究活动中所学到的知识综合或集成;也可以是也运用知识的小作品;还可以是对课程中的某些章节的体会、讲稿或多媒体作品等。

1.3 项目学习(PBL)教学模式的特征基于项目的学习(PBL)教学模式主要有如下特征:①学习者的主体地位与教师的主导地位。PBL教学模式倡导学生自主学习,教学组织以学生为主体,以项目设置为手段,教师将课程按照一个个子项目进行组织,创设一种激发学生思考、鼓励学生提问学习环境;②学习过程与结果并重。PBL教学模式要以完成项目内容,达到预期目标为前提,但更注重学习过程中对学习者知识重构、信息摄取、加工和组织协调等能力的培养;③工程简化与工程回归并重。PBL教学模式强调项目以工程中的真实问题为研究对象,而工程中的真实问题往往是一种多种学科交叉的问题,需综合运用多种学科知识来理解和分析。这就要求在研究初期能够对纷繁复杂的工程问题进行工程简化,抓住主要矛盾,建立理想模型,然后进行研究;研究的最终目的是要应用到工程实际中,所以PBL教学模式更强调将研究结果回归工程本身,这样才能将理论学好用活;④生师互动与生生互动有机结合。PBL教学模式以学习者为中心,打破了对老师的崇拜,老师和学生在学习过程中形成“学习共同体”。在平等的学习环境中相互合作、共同促进,在项目中学生提出的问题也很可能是老师从来没有思考过的问题,促使老师积极思考,达到生师互动;学生与学生展开讨论,思维碰撞,达到生生互动;两者有机结合,共同提高。

2《精密机械制造技术》课程传统教学过程中存在的问题及改革的必要性

2.1 存在的问题①教学方法单一,学生缺乏参与。目前,绝大多数学校的《精密机械制造技术》课程采用传统黑板式或多媒体教学方式,都是老师讲,学生听,课后作业按老师的要求或例题临摹来完成;学生始终处于被动的学习地位,缺乏主动参与,难以激发学生的学习兴趣。另外,学生将大量的精力和时间用于进行繁杂的记忆和简单的重复劳动上,而未能理解本课程在工程实践中的真正意义,再加之课程中大量应用性较强的内容又不能实际动手设计、分析,这种模式长此以往,老师对教学少了激情,学生对课程产生厌倦。

②加工方法和技术定论化,限制了学生主动探索的欲望。课程中已成定论的知识和技术,只能作为启发学生思维的钥匙,而不能成为闭锁学生思维大门的魔咒。把加工方法和技术定论化的传统教学方法使学生对课本、对老师产生较强的依赖性,缺乏独立的探究意识。学生可能会有很强的解题能力,但缺少分析和批判思维的培养,一旦遇到在教科书和参考资料上找不到样板的问题时就无所适从,这样就谈不上创新能力的培养。

③把学习看成是知识由外到内的简单传递,缺乏知识重构。现代学习不只是把知识装进学习者的大脑中,而是知识继承和创新的过程。传统的教学方法把前人的结论告诉学生,并让他们记下来,完成了知识传递,而学生并没有机会对知识做出分析、综合并提出自己的观点。在这样的教学模式中,学生的学习活动基本是理解和记忆,缺少高水平的自主思维活动、知识的重构。

④学生缺乏有效参与,挫伤了学习积极性。传统教学模式学生很难参与其中,把工程实际理想化的处理,失去了工程实际的本来面目,学生与生俱来对未知世界的好奇心被扼杀,无法激发学生的求知欲,反而会挫伤学习积极性。

2.2 教学改革的必要性科学技术的飞速发展,特别是制造技术领域的新知识新技术的不断涌现,对传统教学模式提出了严峻的挑战。现有教科书上的内容已不能满足技术发展的需要,甚至很多新的加工方法和技术,在高校课堂上学生却无法接触,这就造成了学校培养与企业用人之间的巨大反差。《精密制造技术》作为测控专业人才培养的一门重要课程,具有理论性强,所涉及的学科门类广,工程应用性强,初次接触时抽象概念多的特点,学生感到难学,教师也觉得难教,教学过程枯燥乏味。因此,对本课程教学模式进行改革是十分必要的。

3基于PBL模式下的《精密机械制造技术》课程的教学方法及实践

PBL模式的核心是以学习者为中心,教师以能够激发学生的学习兴趣,引导学生去主动的探索为目的来设计教学项目,使学生在解决问题的过程中与人合作,摄取整合相关信息,综合运用相关知识,从而激发学生“创造冲动”,增强学生主动探寻未知世界的能力。为此我们在《精密机械制造技术》课程中进行了一些教学探索与实践。下面就以《特种加工技术》一章的教学为例做一简单介绍。

3.1 PBL学习流程PBL学习流程包括学生自主性完成选择项目、制定计划、活动探究、作品制作、成果交流和学习评价等六个阶段[7]。

3.1.1 选择项目项目选择时,学生要根据课程目标和自己的兴趣特点等来自主进行。在此过程中,教师不能把某个特定项目强加给学生,而只能作为指导者,对学生选定的主题进行评价,并将选择相同项目研究的同学合并成立研学小组,确立项目负责人,分工协作。

3.1.2 制定计划作为项目,研学小组的成员需对项目内容、项目进度以及所需条件进行周密规划和详细安排。

3.1.3 活动探究活动探究中,首先根据题目要求建立模型,然后借助一定的研究方法和技术工具来收集信息,处理和加工信息,并对建立模型进行实证,最终得出问题解决的方案或结果。

3.1.4 作品制作作品制作是PBL区别于一般活动教学的重要特征。作品的形式不定,可多种多样。如研究报告、实物模型、图片、音像片段等。

3.1.5 成果交流成果交流的形式可多种多样,如举行展览会、报告会、辩论会、小型比赛等。参与人员除本校的老师和学生外,还可能有校外来宾,如:家长、专家等。

3.1.6 活动评价评价要求由专家、学者、老师、同伴以及学生自身来共同完成。评价的内容有:项目选择、学生在小组学习中的表现(如活动中的积极性、主动性,发散性思维,建设性意见,动手能力,对项目的贡献等)、项目的制作质量、学生及专家的反响、是否具有推广价值等。

3.2 教学过程

3.2.1 在选择项目时,教师不能硬性分配,而是先介绍本章的要点和需要达到的目的,然后由学生根据各自的实际情况和兴趣点,自由组合自主选择,教学内容可以不按教科书上的次序,由小组自主整合,其总原则是用项目来统领教学内容,把本章教学内容中要解决的问题当作一个个子项目来看待。在老师的指导下,将相同或相近的项目进行整合,成立动态研学小组,并推举负责人,协调各成员之间的工作任务。

3.2.2 在制定计划中,教师要充分尊重小组意见,一定要注意自己的角色转换,当好配角,当好参谋,切忌过多干预。小组成员根据对项目的理解,初步拟定解决问题的实施方案,在方案中要落实人员和完成时间。根据初步方案的完成情况可以对计划作适当的修改,以保证项目的按期完成。

3.2.3 在活动探究中,各成员要始终瞄准项目目标,分工协作,利用一切能够利用的信息获取资源和技术工具,获取―筛选―加工―处理各种有用信息,为项目的完成提供有力的知识和信息支持。这一阶段,工作量很大,比较辛苦,有时可能要做很多在后来看起来的无用功。教师在这个阶段,要注意引导学生,防止偏离主题太远,克服急躁情绪,要注意鼓励学生,暗中帮助学生,使其树立自信心。

3.2.4 在作品制作中,教师要适当对学生进行一些教学方法的指导。要将本小组的工作成绩充分展示出来,可以发挥小组成员的特长,采用多种形式进行汇报。在本项目中,就可以采用黑板讲解、多媒体演示、模型制作等。

3.2.5 在交流与评判阶段,教师应充分肯定学生的成绩,指出存在的问题。综合各成员的表现对小组要有评判,对成员更要逐个点评。只有这样,才能激发学生积极探索的求知欲望,达到项目学习的真正目的。

3.3 实践效果《特种加工技术》这一章内容,是在学生学习完传统切削加工以后,具备了本门课程的基础知识的前提下,由教师提前一个月将任务布置下去,学生经历了项目学习的六个阶段,花费了近一个月的准备时间,教师选择了一个相对集中的时间对学生的成果进行了汇报交流,反响很好。共有四个小组21人参与,四个小组的汇报形式各有特点,有的自制挂图,黑白讲解,板书工整,条理清楚;有的采用多媒体教学,自制幻灯片,图文并茂,便于学生理解;有的利用身边的零件加工举例,语言朴素,便于沟通;有的利用网络,搜集了大量的设备图片和零件图片,给听者以强烈的视觉冲击,扩大了视野,了解了现代加工、特种加工的“魅力”……总之,学生都是尽自己的最大努力去积极主动的学习,提高了学习兴趣,激发了探求未知世界的欲望,收到了良好的效果。经过这种训练后的学生在后来的毕业设计过程中绝大多数表现突出,还有4位同学在学校“挑战杯”比赛中获奖,一位同学的“清洁卫士”获第三届全国大学生机械创新设计大赛陕西赛区一等奖。

4几点体会

4.1 工程教育急需PBL模式面对快速发展的科学技术,教学模式必须改革,社会需要具有创新精神和实践能力强的毕业生;面对激烈的市场竞争,学生有强烈的学习愿望,我们如果还在沿用传统的教学模式,无异于“刻舟求剑”。

4.2 推进PBL模式改革,教师的培养是关键PBL模式虽然强调学生在学习过程中的主导作用,以学生为中心,但丝毫没有忽视老师的指导作用,相反,给老师提出了更高的要求,学生主动学习的积极性一旦被激发,就会提出很多超乎想象的问题需要老师来回答,这就迫使老师必须不断向实践学习。目前,绝大多数高校教师,特别是40岁以下的中青年教师,基本是从学校到学校,学历很高,但缺乏工程实践经验。在讲授专业课时不能引用工科实例阐述基本理论和原理,难以用自身经历或者工业中的实际问题来充实和丰富课程的教学内容,这样将难以激发学生学习兴趣和主动性的。

4.3 学生可挖掘的“潜力”很大。在改革开始,根据平时学生的上课和考试情况,对本次活动能否进行下去没有足够的信心,但在整个实施的过程中对我们老师的教育是很大的,学生就像一堆等待去点燃干柴,一旦老师能适时有效的去给一点火种,它们必将能燃烧起熊熊大火。

参考文献:

[1]肖晓飞,贾颖.我国目前PBL研究现状的分析与思考.中国教育先锋网,2007-07-07.

[2]黄金丹.基于PBL的工科人才培养机制研究.浙江大学硕士学位论文,2008,(6).

[3]孙韬,熊兰,侯世英.澳大利亚维多利亚大学PBL课程的教学模式浅析.电气电子教学学报,2008,(7).

[4]齐善鸿,王学秀,曾昊.第一次做项目经理[M].北京:中国经济出版社,2003,(01),第二版.

[5]付云.成人学习过程的建构主义分析.成人教育,2007,(01),总第240期:33-34.

[6]刘景福,钟志贤.基于项目学习(PBL)模式研究.外国教育研究,2002,(11),第29卷.

[7]刘景福.PBL:自主学习的新模式.宁波大学学报(教育科学版),2007年10月,第5期,第29卷:56-60.