吕 超 刘 爽 张丽珍 王世明 李军涛

上海海洋大学工程学院 上海 201306

教育部关于实施全面提升高等教育办学质量和水平行动计划中，明确要求各高校推进实践、实验模式改革和创新，培养学生的实践动手能力、分析问题和解决问题的能力，要加强大学生创新能力的培养[1]。近年来，各省市教育厅在实验室建设和大学生创新实验方面做了大量的投入。上海市自2010年以来对大学生创新项目的支持和投入大大加强[2]。同时，各高校相继进行了实验实践教学的改革，各专业实验实践教学所占比例逐年加大，形成了适合各自特点的方式、方法，取得了较好的成绩。

浙江大学现代光学仪器国家重点实验室从提升学生的科研能力着手，提出“基于项目学习和实践”的实践教学改革思路方法，探讨了在微机系统设计与应用课程中实施此方法的具体步骤、考核方式以及取得的效果[3]。其他学者以面向工程、基于项目的形式展开课程改革方法研究，应用在计算机、土木以及交通等工科专业[4-6]。然而面向工程与项目的方法，存在着占用时间过多以及缺乏小组交流等问题。有学者针对计算机方向信息系统专业提出了面向能力培养的实践课改方法[7]。该文提出面向能力培养的方法，侧重于从相关实验实践分阶段系统性设置的角度出发，缺乏对学生本身兴趣能力提升的考虑。针对教学内容设置，有学者从转变观念、管理模式和方法等方面进行了课改分析和探讨[8]。但这种方法缺乏具体可执行的步骤尺度。有学者提出了PBL(Problem-based Learning)的实验实践课改方法，取得一定效果[9-11]。而PBL方法中师资匹配、管理层支持以及教材大纲匹配等问题均有待解决。

综合上述分析，结合目前高校实践实验教学效果与社会对人才培养的要求还有一定差距的现状，采用何种本科实践实验课改模式提升课程质量和学生综合素质，是高校本科教育有待进一步研究的重要问题。以学生为本，从提高学生全面素质的角度出发，提出了基于学生创新能力培养与PBL结合的实践实验课改方法，并结合应用案例分析获得较好的实际效果。

1 大学生创新能力培养

高等学校是培养人才的基地，在注重大学生德智体全面提高的同时，注重创新能力培养是新时期高等学校的重要职责。尽管我国近几年加大了投入，但与国外高校相比还有一定的差距。培养大学生的创新能力是高等学校实施素质教育的核心内容。思维标准化以及知识陈旧无动力是阻碍大学生创新能力发展的两大因素，要提高大学生的创新能力，需要培养包括意志力、观察力、独立以及富于责任感等人格品质，这些要求恰恰符合高等学校学生培养的基本目标。而本科实践实验教学能够充分利用所学基本理论知识，较好地解决思维标准化与知识陈旧化的弊端，提高学生解决问题的实际能力。为此，结合高校自身优势特点，在开设本科实践实验课程内容时，要做好以下几项工作：

(1)大学生自身兴趣驱动与思维意识的转变。大学生通过基础理论知识的学习与积累，构建了相应专业领域的知识框架，这为创新能力的培养奠定了基础。培养锻炼观察力与独立思考的能力，进一步通过参加培训、国内外交流(包括各种专业相关或者兴趣爱好所涉及的大型展会)提升完善自我思维的转变。

(2)组织并鼓励学生参加各种创新活动。积极组织开展包括学科专业性、社会活动性、组织宣传性等各种有益活动，为大学生提供良好的思维拓展平台，总结发现现存问题，并结合专业知识尝试改善现存状态。

(3)开展大学生创新项目，形成完善的运行机制。以大学本科二年级学生为重点，构建省级、市级、校级、班级等多层次多梯度的创新项目研究团队。综合考虑学生的就业、升学等各方面因素，形成完善的运行管理机制。

(4)通过产学研平台，实现创新与科研结合。依据学校以及二级学院的产学研平台，引导大学生创新团队及个人与科研方向结合，更好地为创新能力培养提供实践土壤。

上述4项工作相辅相成，结合教学引导，能够较好地实现学生创新能力的培养。

2 PBL理论方法

PBL是美国神经病学教授Borrow于1969年在加拿大麦克玛斯特大学医学院首先试行的一种新教学模式，被称为“以问题为导向的学习”方法，目前已成为国际上一种较为流行的教学方法[12]。PBL作为一种教学模式，我国近几年有尝试和报道，但仍处于实验性探索阶段[13,14]。

与传统以学科为基础的教学法有很大不同，PBL包含非结构化问题、小组与自主学习、学生为中心、教师扮演教练角色、小组评价与自我评价等几个基本组成要素。其实施过程中应注意如下几点：

(1)执行PBL强调以学生的主动学习为主，而不是传统教学中的以教师讲授为主。

(2)PBL设计真实性任务，强调把学习设置到复杂的、有意义的问题情景中，通过学习者的自主探究与合作解决问题，从而学习隐含在问题背后的科学知识，形成解决问题的技能和自主学习的能力。

(3)PBL教学法的精髓在于发挥问题对学习过程的指导作用，调动学生的主动性和积极性。

在运用PBL教学法的过程中要注意不能将PBL转变成案例分析法，PBL教学法与案例分析是不同的，PBL是以问题为学习的起点，案例分析是教师先讲解基础知识，在学生掌握一定的知识前提下，再做案例分析。目前在我国实施PBL教学方法，存在师资数量、教材大纲、教学观念以及管理层支持等几方面的问题[12]。

3 基于创新培养与PBL结合的实践课改方法

高校本科实践实验课程对于培养学生的综合素质，起到至关重要的作用，而实践实验教学的实际效果有待进一步提高，需要运用合理方法对课程教学进行改革。因此，在综合分析了大学生创新能力培养与PBL教学法的基础上，应掌握各自的优缺点。为更好地实现实践实验课程对大学生能力素质培养的作用，借鉴两种方式方法的思维模式与理念，提出基于创新性能力培养与PBL结合的课改方法，其基本实施步骤流程如图1所示。

4 实施效果

以我校本科三年级学生为研究对象，学生来源包括物流工程、机械制造及自动化、工业工程3个专业，共59名学生。开设的实践课程为生产系统建模与仿真，时间为两周，每天8个学时，在开设实践课程之前，学生已经完成相关基础理论课程的学习。上课地点为学院公共实验楼机房，学生在两周内学习仿真软件，并以实现综合案例的大作业与总结报告为最终课程考核方式。在实施课程改革之前的教学方法为，第一周教师每天讲授4个学时，学生练习4个学时，在掌握基本软件之后，第二周开始做综合案例大作业。原来教学方法中存在相互依赖性，学生缺乏兴趣与积极性，未能达到实践课程要求的效果。以PBL教学法对实践课程教学进行改革研究，并通过问卷调查的方式总结实施效果。具体实施步骤如下：

步骤1：由于是大三学生，在上课前期，总结调查两专业学生的大学生创新项目，并分析与实践课程相互关联性，形成构建已有项目信息库，信息中包括参与人员、专业、技术角度、知识基础等。

步骤2：基于基础理论课程内容，借鉴已有大学生创新项目，并结合教研室与学院现有相关的科研项目，形成多综合案例，建立课程考核备选题库。

步骤3：第一天课程利用2～4个学时为学生讲解主要注意点与自助学习方法，分发课程教学PPT与初级案例，学生自学并完成初级案例，时限为3天，教师适当启发式指导。此阶段为全班级执行，不分组。

步骤4：结合已有创新项目，与学生沟通创新思路。观察初级案例的完成顺序，以前几名为组长，划分组别，分发综合案例题目。

步骤5：组别之间相互讨论，组员问题需组长解决，教师做适当启发式引导，纠正公共错误和注意点。

步骤6：全程观察实施效果，并记录数量变化。完成案例题目答辩和考核。最后填写问卷调查表。

结合PBL教学法，通过在实际案例中的应用，观察实施效果发现：

(1)运用所学基本理论知识和已有大学生创新项目，在确定综合案例之前，与学生沟通创新思路，丰富并及时更新课程案例内容，体现了课程内容的时效性。

(2)同时对于参与大学生创新项目的学生，一方面完成课程考核，另一方面推动项目的进展，而对于其他研学生，在新思维的激励下更易投入学习与实践中，因此学生学习兴趣提高显著。

(3)针对学生进行观察，在前3天，以自学为主体现自我解决问题的能力，并以初级案例定义组长，初级案例完成顺序的前10名作为组长(人数因班级总体人数而定)，进一步形成自主学习的组别，组别内部组长记录每天组员的分工与任务完成，有10%的权限为课程考核打分，组别外部各组之间优先完成任务的可以申请提前答辩。现场观察到课堂气氛活跃，组别内部学生相互协作解决各自安排的任务，组别外部形成较好的信息共享沟通以及良性竞争。同时组员之间的问题，由各组长处理解决，大大提升了学生积极性以及自我处理问题的能力。

(4)通过各个组长的协作与管理，教师适当启发式指导，克服了师资数量不足的问题。课程结题答辩与总结报告的质量较上届有明显提高。课程结束后，通过问卷调查的方式，收集相关数据分析结果如图2所示。

图2 方法实施后课程教学结果分析图

5 结束语

在研究大学生创新能力培养与PBL方法的基础上，提出了基于创新培养与PBL结合的本科实践教改创新方法，并结合实际案例应用分析了所得效果。实际应用效果表明，PBL教学法结合了创新培养与PBL的优点，通过课程综合案例与创新项目、思维结合，培养完善了学生创新能力，提升了学生学习兴趣与积极性，并实现了课程内容的时效更新；通过初级案例效果划分组长和组别，提升了学生自主学习能力，克服了师资数量不足的问题；通过课程基础知识自学与自助引导的方式，解决了PBL使用过程中的教材特殊性的要求。PBL教学法较好地实现了本科实践实验课程的改革，获得了较好的实际效果，而无需教学观念的转变以及管理层的较多支持。同时需要指出的是，本方法更加适合工科类具有可实施软、硬件环境工具的实践实验课程教学。

[1] 教育部、财政部.关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见[Z].2007.

[2] http://www.shmec.gov.cn/web/search_engine.php.

[3] 王立强,王晓萍,杜立辉.基于项目学习和实践的课程改革创新探索[J].实验室研究与探索,2012,31(4):114-116.

[4] 左建勇.面向工程的实训教学模式与案例分析[J].实验室研究与探索,2011,30(7):157-161.

[5] 陈宇.基于项目学习模式在计算机软件教学中的运用[J].时代教育,2011(8):181.

[6] 马万经,杨晓光.基于项目学习模式的交通设计课程教学改革探索[J].理工高教研究, 2010,29(3):105-107.

[7] 刘德喜,万常选,廖国琼.面向能力培养的信息系统专业方向实践课程改革[J].计算机教育,2011(17):30-34.

[8] 王立忠,张伟亮,张刚.高等学校实验课程改革的新思路[J].职业时空,2011,7(10):58.

[9] 高胜利,赵方方.PBL教学模式与高素质创新人才的培养[J].实验室研究与探索,2007,26(5):83-86.

[10] 杜翔云,Anette Komlos,Jette Egelund Holgaard. PBL:大学课程的改革与创新[J].高等工程教育研究,2009,3:29-35.

[11] 李丽萍. PBL课程改革中教师实践共同体的构建与思考[J].中国高教研究,2010(9):90-92.

[12] 杨伟平,陈万光.PBL教学模式在高校教学改革中的应用现状[J].中国科技信息,2010(13):264-265.

[13] 李正美.基于PBL教学法的《医学电子仪器》实验教学探索[J].中国科技信息,2012(11):242.

[14] 闫杰,张成路,靳奇峰.PBL教学法在精细化学品合成实验教学改革中的应用[J].实验技术与管理,2010,27(7):151-153.