范立維 韓曉剛 廖益強(qiáng) 封磊 盧澤湘
[摘 要]近年來,PBL(Problem-Based Learning)和TBL(Team-Based Learning)教學(xué)法受到廣泛關(guān)注。物理性污染控制課程是環(huán)境工程專業(yè)主干課程,如何克服其學(xué)時短、內(nèi)容龐雜等教學(xué)限制性因素,是亟待解決的問題。課題組研究基于PBL聯(lián)合TBL的教學(xué)模式在物理性污染控制課程教學(xué)中的構(gòu)建和具體組織實施方案和效果。研究結(jié)果表明,PBL聯(lián)合TBL的教學(xué)模式在當(dāng)下網(wǎng)絡(luò)信息化教學(xué)背景下,可以將課堂從課內(nèi)延伸至課外,能有效解決物理性污染控制課程教學(xué)中存在的問題。教學(xué)效果表明,該教學(xué)模式增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,提升了學(xué)生文獻(xiàn)檢索、口頭表達(dá)、團(tuán)隊協(xié)作以及分析和解決問題的能力。
[關(guān)鍵詞]PBL;TBL;物理性污染控制;課程;教學(xué)模式
[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437(2019)06-0051-04
一、PBL和TBL教學(xué)模式的特征分析
PBL(Problem-Based Learning)是基于實際問題,以問題為中心,以學(xué)生為主體,輔以教師引導(dǎo)的教學(xué)模式。PBL最早起源于20世紀(jì)50年代的醫(yī)學(xué)教育,其在麥克馬斯特大學(xué)的應(yīng)用取得了巨大的成功,并逐步得到了其他教育領(lǐng)域?qū)W者的認(rèn)同[1-4]。該教學(xué)模式以解決實際問題為目標(biāo),十分適合實踐性較強(qiáng)的專業(yè)課程的教學(xué),有利于提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。然而,學(xué)生由于需花費大量精力收集資料,學(xué)習(xí)內(nèi)容可能會偏向橫向發(fā)展,而缺乏對知識整體的縱向把握。同時,學(xué)生由于是根據(jù)解決問題的需要進(jìn)行學(xué)習(xí)的,也容易造成對基礎(chǔ)知識的系統(tǒng)性學(xué)習(xí)的缺乏。
TBL(Team-Based Learning)是基于團(tuán)隊協(xié)作精神,以協(xié)作討論為中心,教師鼓勵學(xué)生相互討論的教學(xué)模式。2002年以前國外學(xué)者稱這種教學(xué)模式為“Team Learning”,2002年美國俄克拉荷馬州立大學(xué)Mchaelsen等學(xué)者將這種模式命名為“Team Based Learning”,并在歐美發(fā)達(dá)國家的醫(yī)學(xué)等課程教學(xué)中逐步地推廣應(yīng)用,該教學(xué)模式可以有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和綜合素質(zhì)[5-7]。由于TBL的開展需要學(xué)生具有課前預(yù)習(xí)和積極思考等良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,這樣才可以在課堂討論中積極發(fā)言,形成真正的思想碰撞。但鑒于種種原因,目前許多大學(xué)生較難做到課前預(yù)習(xí);同時因為習(xí)慣于老師課堂講授的教學(xué)模式,也限制了他們思維的發(fā)散性和主動性,這些都大大地影響了TBL的課堂學(xué)習(xí)效果。
PBL和TBL教學(xué)模式起源于國外的醫(yī)學(xué)教育,國內(nèi)應(yīng)用也主要集中在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域[8-10];近年來,該教學(xué)模式已經(jīng)擴(kuò)展到國內(nèi)的企業(yè)文化、電子技術(shù)、大學(xué)英語、環(huán)境化學(xué)、有機(jī)化學(xué)及其實驗等其他學(xué)科領(lǐng)域[11-16]。目前,國內(nèi)有關(guān)物理性污染控制課程的PBL和TBL教學(xué)模式研究文獻(xiàn)十分有限,只有楊旗等在研究環(huán)境工程專業(yè)課程的PBL和TBL教學(xué)中,提到了PBL和TBL教學(xué)模式在物理性污染控制教學(xué)中的應(yīng)用[18]。然而,研究主要考查該教學(xué)模式的適用性,對其在物理性污染控制課程的開展細(xì)節(jié)及具體組織模式未進(jìn)行詳盡探討。此外,由于物理性污染控制課程學(xué)時短、內(nèi)容龐雜、理論與實踐性均較強(qiáng)的特性,單一的PBL或TBL教學(xué)模式較難實現(xiàn)較好的效果。因此,研究融合PBL和TBL教學(xué)優(yōu)勢的新教學(xué)模式,并探討其在物理性污染控制課程教學(xué)中的組織實施模式,將推動此類理論和實踐性較強(qiáng),但課堂學(xué)時又短的課程的學(xué)習(xí)。
二、物理性污染控制教學(xué)存在的問題
繼水環(huán)境、大氣環(huán)境和土壤環(huán)境保護(hù)之后,物理性污染控制成為環(huán)境工程專業(yè)最具發(fā)展?jié)摿Φ姆较?。我國“全國勘察設(shè)計注冊環(huán)保工程師”專業(yè)考試內(nèi)容明確,以物理性污染防治與水污染防治、大氣污染防治、固體廢物處理處置等四個專業(yè)方向為主要考核內(nèi)容。由此可見,物理性污染控制課程教學(xué)在環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)中的重要性。教育部制定的《高等學(xué)校環(huán)境工程專業(yè)規(guī)范》中明確了物理性污染控制課程為高等學(xué)校環(huán)境工程專業(yè)的主干課程[17]。
物理性污染控制課程是環(huán)境學(xué)科重要組成部分,該課程理論和實踐性均較強(qiáng),它不僅囊括了物理、力學(xué)及工程學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科知識,還涉及環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境影響評價和環(huán)境工程原理等專業(yè)基礎(chǔ)知識,同時它還需要工程設(shè)計、污染控制的理論和實踐。鑒于課程的以上特性,目前該課程教學(xué)主要存在以下問題:
(一)知識體系龐雜,內(nèi)容較抽象
我們把物質(zhì)和能量交換和轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生的污染稱為物理性污染。目前,物理性污染控制課題內(nèi)容幾乎包括了水、氣、固以外的其他污染,涉及噪聲與振動、電磁與放射性輻射、光與熱等物理性污染及其防治[1],內(nèi)容十分龐雜。由于物質(zhì)和能量的交換和轉(zhuǎn)化很多都是看不見摸不著的,比如生活中常使用的微波爐,我們知道電能轉(zhuǎn)化成了熱能,把食物加熱或煮熟,但具體的電磁波,以及在使用這些電器過程中造成的物理性電磁輻射污染卻不易被人覺察。環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)生以污染控制為目標(biāo),要提高產(chǎn)品的設(shè)計及技術(shù),就需要了解其產(chǎn)生、來源及傳播等,才能更好地解決其造成的污染問題,而這些理論與知識,往往都十分枯燥和抽象。
(二)課時十分有限,教學(xué)任務(wù)重
物理性污染控制課程雖然越來越受到重視,但目前在很多高校仍將其作為一門專業(yè)選課程來開設(shè),其課時設(shè)置一般在32學(xué)時左右。在這有限的學(xué)時之內(nèi),教師要完成如上所述課程教學(xué)內(nèi)容,這本身就是一項挑戰(zhàn)。再則,該學(xué)時設(shè)計是基于學(xué)生在前期對該門課程所涉及的物理、監(jiān)測和評價等課程內(nèi)容掌握之上的。然而,事實是由于以上基礎(chǔ)及專業(yè)基礎(chǔ)知識的枯燥性和抽象性,大部分學(xué)生的完成度是不高的,這就加重了該門課程的教學(xué)難度,使該課程在教學(xué)中呈現(xiàn)時間緊、教學(xué)任務(wù)重的態(tài)勢。
(三)學(xué)生重視不夠,基礎(chǔ)較薄弱
從認(rèn)知層面上看,學(xué)生對物理性污染控制課程的重視程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如水、氣、固污染控制課程。從科學(xué)層面,以身邊實實在在的物理性污染為例,容易調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,但是解決這些污染問題所涉及的基本原理卻依賴于他們在之前大一大二就完成的很多基礎(chǔ)學(xué)科知識,這些知識涉及聲學(xué)、力學(xué)、電磁、放射性、光、熱等諸多學(xué)科,由于環(huán)境工程專業(yè)特性,其在這些學(xué)科知識的系統(tǒng)和深入方面不及專業(yè)的建筑、機(jī)械、能源與動力工程、核技術(shù)等相關(guān)專業(yè),顯示出基礎(chǔ)的薄弱性。
三、基于PBL聯(lián)合TBL的教學(xué)模式構(gòu)建與實施
PBL以問題為導(dǎo)向,TBL以團(tuán)隊為主體,融合PBL和TBL教學(xué)優(yōu)勢的新教學(xué)模式——PTBL(Problem-Team-Based Learning)教學(xué),將問題和團(tuán)隊整合,以團(tuán)隊為單位,教師引導(dǎo)團(tuán)隊對問題進(jìn)行資料的收集、查閱、歸納和匯報。本文對該新教學(xué)模式在物理性污染控制課程中的具體組織和實施進(jìn)行探索。
(一)教學(xué)模式的構(gòu)建
本課程改革基于TBL教學(xué)模式,首先將學(xué)生進(jìn)行分組,然后根據(jù)PBL教學(xué)模式確立每一組的目標(biāo)問題,最后引導(dǎo)和輔導(dǎo)學(xué)生以組為單位對其確立的問題進(jìn)行資料的收集和查閱,并完成成果總結(jié)與匯報。
為了探討物理性污染控制課程PT教學(xué)模式的具體實施細(xì)節(jié)和模式,我們以2014級和2015級環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生的對比和改進(jìn)教學(xué)為基礎(chǔ),研究了分組模式、課題設(shè)立、組織匯報形式等具體組織實施模式和改進(jìn)措施。
(二)教學(xué)組織與實施
教學(xué)組織實施方案及內(nèi)容如圖1所示。
1.學(xué)生分組
本課程改革的第一步是以TBL為核心的學(xué)生分組。學(xué)生分組是基礎(chǔ),它直接影響著目標(biāo)問題的完成度。學(xué)生分組涉及的問題包括分組人數(shù)、組員組合以及組長確立等。
組員人數(shù)的確立,在2014級環(huán)境工程專業(yè)的教學(xué)中,我們采取了10人組的分組模式。在實施的過程中發(fā)現(xiàn),10組人數(shù)偏多,隊員之間協(xié)調(diào)難度較大,同時容易出現(xiàn)推諉現(xiàn)象。于是,在2015級學(xué)生中,我們采用了5人組分組模式,結(jié)果表明對于設(shè)立的目標(biāo)問題,5人組的人數(shù)設(shè)置較合適,隊員之間責(zé)任分工較明確,組員協(xié)調(diào)較順暢。
組員的組合,在2014級的學(xué)生中,我們采取了按學(xué)號組合的方式,考查隨機(jī)組合的教學(xué)效果;而在2015級的教學(xué)中,我們根據(jù)學(xué)生綜合排名和性別均衡的原則進(jìn)行組員組合。結(jié)果表明,2014級的這種隨機(jī)模式起到了意想不到的效果。有些組別雖然組員排名并不靠前,但可以較有創(chuàng)意地完成相應(yīng)的目標(biāo)課題,其原因可能是由于組員對課題比較感興趣,可以較好地激發(fā)組員的潛能。在后續(xù)的研究中,我們將繼續(xù)研究自由組合的教學(xué)效果。
組長是團(tuán)隊的“領(lǐng)頭羊”,組長的積極性和協(xié)調(diào)與溝通能力都是該組出色完成目標(biāo)課題的保障。在2014級的學(xué)生中,由于之前沒有上過該年級的課程,教師對學(xué)生不夠了解,因此首先采取的是組員推舉組長的方法。2014級中的實施證實這種組織方式較合理。由于該課程開設(shè)在大三階段,組員之間相互了解較深,組員推薦的組長不僅個人能力較出色,而且組織和協(xié)調(diào)能力也較強(qiáng),可以較好地完成領(lǐng)頭作用。為了對比,在2015級的教學(xué)中,教師根據(jù)之前學(xué)生的綜合排名,確立了組長人選。結(jié)果發(fā)現(xiàn),該組織實施方式效果不如2014級,其原因可能在于,學(xué)生的綜合排名在很大程度上體現(xiàn)的是個人的學(xué)習(xí)能力,而組長需要具備的能力對綜合素質(zhì)要求較高;另外,有些組員可能對于老師指定的組長的能力并不認(rèn)可,有一定的抵觸情緒。
2.課題確立
如前所述,物理性污染控制課程的內(nèi)容較龐雜,如何在一個有機(jī)整體的框架內(nèi)將這些內(nèi)容合理分解而確立每組的目標(biāo)課題是除了分組以外,在具體的實施過程需要解決的另一個問題。
在2014級的課題設(shè)立中,我們著重考慮了實例性,首先讓學(xué)生去調(diào)查、觀察和發(fā)現(xiàn)身邊的物理性污染,然后通過查閱資料和與老師討論,確立目標(biāo)課題。比如,學(xué)生發(fā)現(xiàn)有鄰居為金魚缸噪聲事情發(fā)生了矛盾,于是確立了“室內(nèi)觀賞養(yǎng)殖低頻噪聲污染危害及防控措施”的課題。再比如,學(xué)生發(fā)現(xiàn)學(xué)校食堂集中收碗筷時的噪聲較為嚴(yán)重,因此設(shè)立了“學(xué)生食堂碗筷收集噪聲分析及其消聲設(shè)置”課題。這種方式雖然在前期花費了較長的時間,但學(xué)生興趣較濃,積極性和主動性較好,完成度較理想。
在2015級的課題設(shè)立中,我們著重考慮了資源化利用、學(xué)科交叉及前言性。比如,在光污染及控制的相關(guān)課題中,我們結(jié)合國內(nèi)外文獻(xiàn),和學(xué)院地理信息化專業(yè)的師生一起討論,設(shè)立了“光源及其在城市化評價中的應(yīng)用”課題;和學(xué)校園藝學(xué)院師生討論,設(shè)立了“城市景觀照明的光污染防治”課題。這些課題體現(xiàn)了很強(qiáng)的學(xué)科交叉性和科研前言性,對開闊學(xué)生的視野和提高其科技創(chuàng)新具有一定的引導(dǎo)作用,但是由于這些課題可查閱的資料較少,課題難度較大,因此自覺性較差的組別完成度并不理想。
3.過程的監(jiān)督及促進(jìn)
現(xiàn)代信息化技術(shù)的發(fā)展,為物理性污染控制課程的教學(xué)模式改革提供了十分有利的條件。通過微信群的建立,教師、學(xué)生以及組員之間的溝通實現(xiàn)了實時化和無障礙化;資料的收集、整理和歸納總結(jié)還可以通過視頻會議實現(xiàn);同時,教師可以根據(jù)學(xué)生資料的收集上傳狀況、會議的召開頻次、文稿的完善程度等對各組的進(jìn)度進(jìn)行監(jiān)督和促進(jìn)。
為了做好一個課題,比如上面所說的“室內(nèi)觀賞養(yǎng)殖低頻噪聲污染危害及防控措施”課題,學(xué)生們會主動去查閱各種資料,力求在匯報時先把“低頻”噪聲講清楚,為什么室內(nèi)金魚養(yǎng)殖產(chǎn)生的是低頻的噪聲?低頻的噪聲是什么形態(tài)的?它和高頻的噪聲有什么區(qū)別?這類噪聲有哪些控制的方法?這些控制方法的原理是什么?哪些方法適合解決室內(nèi)觀賞金魚養(yǎng)殖帶來的低頻噪聲污染?具體實現(xiàn)的方法如何?教師在整個過程中,順著學(xué)生的思路,查漏補缺,完善個中細(xì)節(jié)和理順課題的框架結(jié)構(gòu),學(xué)生就可以較順利地完成相應(yīng)的課題。同時,由于其思路和解決問題的途徑完全來源于學(xué)生,在該組匯報和講解時,也更容易被學(xué)生所接納和吸收,讓組外人員也印象深刻,領(lǐng)悟和學(xué)習(xí)了相關(guān)知識。
4.成果的總結(jié)與匯報
在教師的引導(dǎo)下,學(xué)生們完成組隊、課題確立以及資料的收集和查閱,最后需要將分析、解決問題的思路和成果進(jìn)行整理,并分享給全班同學(xué),讓大家參與討論,共同學(xué)習(xí)和交流,這就需要最后的成果總結(jié)和匯報。
在2014級學(xué)生的教學(xué)中,我們采取的是由組代表用多媒體進(jìn)行20~30分鐘匯報,同學(xué)提問10~15分鐘的形式展開。這種方式由于同組成員參與度不高,其他組員由于對課題不熟悉,因此所提問題多流于表明,從而不能形成深層次的激烈討論。
在2015級的教學(xué)中,我們在各組匯報之前,由教師首先對各組課題所涉及的基礎(chǔ)知識進(jìn)行初步的講解,讓學(xué)生對基本的概念和理論有一定的了解;然后對各組課題進(jìn)行公開和討論,大家各抒己見,對于擬定的題目想知道哪些方面的信息?想學(xué)習(xí)哪些方面的知識?課題組成員記錄討論過程和同學(xué)們提出的問題,在后續(xù)的資料查閱過程中,將這些提出的問題穿插其中,予以解決。與2014級相比較,由于在組員匯報之前多了這個環(huán)節(jié),組員在開展課題之前集思廣益,思路更開闊;同時,其他同學(xué)參與度更高,對本組外課題所涉及知識的熟悉和掌握度也更高。
在2015級的該教學(xué)環(huán)節(jié)中,我們還將現(xiàn)代化工具——手機(jī)引入課堂,學(xué)生在每組匯報完后,立刻用手機(jī)對該組完成情況進(jìn)行初步的A、B、C、D等級評定,讓該組學(xué)生可以及時了解同學(xué)的總體反饋。隨后深入?yún)R報之前的討論內(nèi)容,檢驗該組學(xué)生對問題的解決程度。該環(huán)節(jié)的設(shè)置,力求將學(xué)生的參與轉(zhuǎn)化為動力,督促每組學(xué)生認(rèn)真有效地解決目標(biāo)問題。
5.成績的評定
成績是學(xué)生學(xué)習(xí)的動力之一,很好地利用這個動力可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性。成績的評定應(yīng)該多元化和全過程化。學(xué)生的最終成績首先由平時成績和期末考試成績組成,前者占70%,后則占30%。平時成績由平時出勤率、課堂活躍度和總結(jié)匯報成績組成。其中前兩項由教師根據(jù)平時記錄給分,后一項由全班同學(xué)和老師共同評定。
在2014級的教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn),總結(jié)匯報的成績在很大程度上受匯報人口頭表達(dá)能力的影響,因此組員會推薦一些本身口頭表達(dá)能力比較強(qiáng)的學(xué)生作為匯報人,這樣口頭表達(dá)能力較差的學(xué)生鍛煉機(jī)會更少,容易出現(xiàn)兩極分化。
在2015級的教學(xué)中,我們不僅鼓勵多人參與匯報,還在匯報結(jié)束后,讓各組成員分別介紹自己主要負(fù)責(zé)的內(nèi)容,以及在做的過程中遇到的困難和解決的方法,既是陳述自己的工作量和工作態(tài)度,又是分享分析問題和解決問題的方法,同時鍛煉了口頭表達(dá)能力和溝通交流的技巧。這樣既有助于教師和學(xué)生公平公正地給分,也使每個學(xué)生均得到了一定的鍛煉機(jī)會。
四、結(jié)束語
隨著環(huán)境物理性污染的日漸突出和人們對環(huán)境要求的不斷提高,物理性污染控制課程的特性使傳統(tǒng)的教學(xué)模式在人才培養(yǎng)中捉襟見肘。本文研究基于PBL聯(lián)合TBL物理性污染控制教學(xué)模式的構(gòu)建及具體組織實施方案和效果。
研究結(jié)果表明,基于PBL聯(lián)合TBL的物理性污染控制教學(xué)模式有效彌補了傳統(tǒng)的講授式教學(xué)模式“滿堂灌”的不足,在增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時,提升了學(xué)生資料收集整理能力、口頭表達(dá)能力、團(tuán)隊協(xié)作能力以及分析和解決問題的能力。
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[責(zé)任編輯:劉鳳華]