PBL模式在水质工程学教学中的应用探讨

[摘 要]随着国内水环境污染的日益严重，培养适应社会发展的水工业人才成为当务之急。教学方法的改革已经成为新一轮教改的重点内容之一。PBL教学法（以问题为中心的教学法）作为国外较为成功的教学模式，由于其在提高学生学习兴趣、增强学生解决实验问题的能力等方面效果明显，近年来在全球被迅速推广。比较LBL教学法（传统教学法）与PBL教学法的利弊，就其适用范围进行讨论，可以提高水质工程学的教学质量，探索适合我国国情的高等教育专业课程教学方法。

[关键词]PBL教学模式；水质工程；LBL教学模式；教学改革

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）06-0021-03

水质工程学是给排水科学与工程和环境工程专业的一门主干课程， 其主要任务是使学生全面系统地掌握水中常见污染物的特性和水质标准、水体自净及人工强化处理工艺的基本概念、基本理论及其研究进展，以及水处理工程的工艺设计计算，为将来从事本专业的工程设计、科研及运行管理工作奠定必要的理论和应用基础。近年来，给排水科学与工程专业为适应我国水体污染日趋严重和水行业商品化、工业化的要求，越来越重视水质工程学在专业培养中的地位。[1][2][3]

水质工程学课程的主要特点是理论与实践性强，课程信息量大。该课程包括常规给水处理工艺、城市污水典型处理工艺和工业水处理工艺等水处理的基本理论和知识，涉及水处理工艺选择、设计和施工、水质测试与表征、水处理新工艺研究和实验等内容，课程涉及的知识点有几百个。[4][5]本课程的工程应用特点，决定了通过现场实践教学或者通过图片、实验、动画、视频等感官教学和加强实践案例比单纯的理论教学更容易让学生理解和掌握。传统教学模式在规定课时内很难将如此多的知识点保质、保量地教给学生。针对水质工程学课程的教学目标和课程特点， 下面笔者就该课程运用不同教学模式进行教学的效果进行探讨。

一、传统的LBL 教学法

LBL 教学法（Lecture-Based Learning）是现在普遍采用的以教师课堂讲授，学生被动接受为主的教学模式。[6][7]教师在教学过程中完全占据主导地位，控制教学进度、知识点的讲授深度和理解程度；学生必须适应教师的授课方式和进度，否则就会影响教学效果。这是目前我国教学过程中应用最多的教学模式。

（一）LBL 教学法的优点[8][9]

1.学生学习效率高。教师在短时间内可以向学生灌输大量的专业知识。LBL教学模式以教师讲授为主，教师将知识点按照自己的理解通过通俗易懂的方式传授给学生，对于难点或重点问题还会附加工程实践案例或者应用实例分析。这可以使学生站在教师对知识点理解程度的基础上迅速接收新理论，提高学习效率，能够让学生在课堂时间高效地获取专业知识。

2.知识体系完整，系统性强。教师授课内容完全按照教学大纲的要求编制教学计划，分学时依次完成教学任务。在教学过程中，教师能够根据个人的教学经验和实践经验深入理解各个知识点，把握课程体系的知识脉络，帮助学生克服学习过程中遇到的重点和难点问题。

3.督促自学能力不强、自制力不强的学生接受知识。教师在课堂讲授过程中能够主动发现不认真听讲的学生，并通过提问、测验、作业等手段督促检查学生完成教学内容的情况，学生迫于考核压力会在结课前努力掌握教师要求的各个知识点。

（二） LBL 教学法的缺陷

LBL 教学模式在国内应用30多年来存在很多弊端，主要表现在以下几个方面。

1.教学过程沉闷，课堂气氛不活跃。LBL教学模式形式上以教师讲授为主体，学生疲于跟上教师的教学进度，思维被动，缺乏积极主动思考、产生创造性的想法和反馈。即使有提问，一般也是教师抛出问题，学生被动思考，学生缺乏主动获取知识的激情和探索精神。同时，传统的课堂教学将知识的获取与应用分为两个孤立的阶段，学生在学习过程中体会不到知识的r值，学习的热情也大大降低。

2.不能适应每个学生的特点和要求，有些学生逻辑思维能力差但创新能力强，有些学生形象思维能力差但逻辑思维能力强，教师不能根据每个学生的特点因材施教，这不利于培养学生的独立思考能力和创造精神，与现今创新型专业人才培养方向相悖。

3.不同教师对知识点的理解和把握不同。教师按照自己的理解讲授知识，每个教师对知识点的把握深度和擅长领域不同，有些教师在工业废水处理领域有特长，有些在饮用水深度处理方面颇有研究。这样，教师在讲授过程中就不可避免地会对自身熟悉的领域多加讲解，从而造成不同学校、不同教师对课程知识点的偏重不同，学生不能按照自己的知识体系和生活阅历理解知识。

4.不利于学生学习能力的锻炼。教师按照教材和大纲要求授课，大部分学生不需要预习也能跟上教师的教学进度，这会造成学生课前预习不足，课上被动接受、课下忘到脑后的局面。长期这样不利于学生自学能力和创新能力的锻炼。

二、PBL 教学法

PBL 教学法，即Problem？鄄Based Learning（简称PBL，也称问题式学习）[10]，是以学生为主体，围绕某一专题项目进行研究学习，在学习过程中不断产生问题、解决问题的过程。此方法与传统的以学科为基础的教学法有很大的不同，它强调以学生的主动学习为主，将学习与更大的任务或问题挂钩，鼓励学生自主探究。这种教学法自20 世纪50年代在美国西余大学医学院提出， 1969 年由美国的神经病学教授Howard Barrows在医学教育领域首次试行以来，在北美、欧洲、亚洲等高校被迅速推广。

自20世纪90年代我国开始推广PBL教学模式以来，经过近20年的实践，PBL教学模式迄今仍是我国高等院校教学改革的热点。目前，其已经被引入到全国各个高校、各个专业的教学实践中，应用领域涉及工学、农学、医学、管理学、理学等各个学科，并取得了良好的教学效果。其中工学、医学由于学科实践性强、应用案例周期短等特点，PBL教学方法可行性更强。水质工程学作为典型的工科专业的核心课程，具有工程实例丰富、专业资料广泛易查、生活和工作过程中各种水体和水污染随处可见、应用性强的特点，适合采用这种教学模式。

（一）PBL 模式在水质工程学教学中的实践探索

根据PBL模式的教学理念和水质工程学的课程特点，本教学团队对将PBL教学模式引入水质工程学教学进行了探索。

首先，根据高等学校给排水科学与工程本科指导性专业规范的要求，将水质工程学核心知识分为我国水源污染特点及水质标准模块，水体自净原理及污水处理模块，人体健康与自来水处理模块，污水深度处理与中水回用模块，将教学知识点以讨论大纲的形式发给学生。

其次，根据4个教学模块将学生分成4个讨论小组，学生分组以自愿报名和统一调配相结合为原则。不同小组成员和同一个小组内部相互协作，以教师提供的各模块核心知识内容为指导，以完成项目课题为目标，达到教学大纲知识点的学习要求，并通过制作文稿、模型等形式展现自己的学习成果。

最后，按照课堂教学要求，各小组在课堂上和同学们分享自己的成果，并和同学、教师一起讨论遇到的问题和想法，教师根据小组成员的表现和工作量评定成绩。

本教学团队通过1年来PBL模式的教学实践，取得了较好的学习效果，也积累了一定的经验。在教学过程中，课堂氛围由沉闷枯燥变得轻松、愉悦，学生们在课堂上畅所欲言，充分表达自己的观点，同时能够专注地听取他人观点，相互讨论和主动获取知识的方式大大激发了学生对水质处理工艺的兴趣和热情。大部分学生通过本门课程的学习，掌握了自主学习的方法，很多学生不再满足于课本对知识点的要求，他们在掌握大纲要求知识点的基础上，进一步涉猎专业发展前沿动态，积极申请参加大学生创新创业项目研究和全国大学生“挑战杯”课外学术科技作品竞赛等活动，学习生活变得丰富多彩。有些学生通过完成项目在掌握工艺原理和设计知识的基础上还自学了项目招投标、CAD制图、施工组织及施工方法、工程监理、工程概预算等其他课程的内容，自身的知识体系更加完整。同时，这种教学模式也使学生学习的目的性更强，学习的主动性增加，自学能力得到锻炼。

（二）PBL 教学法在推广中遇到的问题

经过1个学年的实践，学生对水质工程学的学习热情和主动性大大增加，大部分学生通过PBL教学增强了自学能力，找到了自己的学习兴趣点，学习目标更加明确。但是在教学过程中，笔者也发现了新的问题。

首先，学生对知识点的把握深浅不一。由于每个学生所学习的模块不同，同一个模块又有不同的分工，这就造成学生对没有经历的模块知识点生疏。由于学生是完全按照自己的兴趣点来摄取知识的，这会造成知识体系的不完善。

其次，学生对理论知识的把握不够深入。由于数学、化学等理论功底的限制，学生对教材中的经典理论模型缺乏深入地认识，他们的关注点更多地集中在知识的应用上，专业基础不扎实，这给他们的继续深造带来不利影响。

再次，考核体系容易投机取巧。本教学团队采用统一答辩，集体考核的模式评定学生成绩，每个模块由7～10名学生共同完成，有些学生以私人关系交换学业成果，在完成任务的过程中存在投机取巧的现象，个别学生努力完成的成果小组成员一起分享。这容易使没有自制力的学生更加放松学习。

三、讨论

综上所述，PBL 教学法以问题为导向，具有很多传统教学模式所不具有的优点。它在学习主动性方面具有独特的优势，能顺应时代对创新型人才培养的要求。特别是我国高等教育自1999年扩招以来，目前的在校学生规模已达到2500万左右，高等教育从精英化教育转变为大众化教育，学生的就业去向从精英领导阶层转向一线生产车间，实践能力、自学能力和创新能力显得更为重要，工程型和应用型人才的缺口越来越大。在这种情况下，推广PBL教学模式，提高学生的自主学习能力和工程实践能力成为必然趋势。

水质工程学属于综合性、应用性较强的课程，水处理工艺过程中既需要物理、化学、生物的理论基础，也需要土力学、工程概预算、水文地质、供暖通风等各个领域的专业知识，自学能力是专业人才培养中不可或缺的基本素养。同时，随着水处理技术新工艺的不断出现，知识日新月异，这与PBL强调能力培养的教学目标一致。PBL模式的教学理念与教授方式非常适合水质工程学的课程特点，在水质工程学教学中采用PBL教学方法是合理且可行的。由于各学校的生源素质、学生的学习习惯存在差异，建议对学生素质较高的院校采用PBL模式，普通高校选拔学业优秀者试行PBL模式，普通学生仍以LBL模式为主。

1.在研究生教育阶段以及较好的本科院校中大力推进PBL教学模式。对于研究生A段以及教育质量较好的本科生来说，PBL教学方法有更多的优势。研究生以及教育质量较好的大学本科学生，学生基础知识扎实，自学能力较强，教学培养的目标应该以训练学生的问题意识，增加学生的创新精神为主。对于问题以外的知识，学生可通过自学自行掌握。PBL教学理念有助于培养优等生解决实际问题的能力，提高学生的创造力和适应能力。建议研究生全面实行PBL教学模式，本科院校则以通过专业评估的学校为宜。

2.中等本科院校以及高职高专可根据各校情况选拔成绩优良者试行PBL教学模式，普通学生仍以LBL教学模式为主。

对于中等本科院校以及高职高专的学生来说，学生基础知识不够扎实，自学能力和自制力普遍较差。PBL教学模式强调自学能力和主动学习，自学能力较差的学生在这种教学模式下容易造成基础不扎实、缺乏创新、就业面窄等问题。因此，各高校应根据自身的生源情况和学生在校学习的自觉性，制定适宜采用PBL模式的生源比例，通过一定的方式选拔有潜力的学生试行PBL教学模式；而对于自身条件不合适的学生仍然以LBL灌输式教学模式为主，督促其完成国家教委要求的学业任务。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 张彦平，李静，李一兵，王丽娟，赵赫.《水质工程学Ⅱ》教学存在的问题及改革措施[J].教育教学论坛，2013（38）：42-44.

[2] 尹儿琴，高雁.水质工程学实验教学改革与实践[J].教育教学论坛，2014（11）：51-52.

[3] 李静，张彦平，李一兵，王朋，李雨润，李志会，李思倩.关于提高《水质工程学》教学质量的教学模式探讨[J].教育教学论坛，2013（39）：96-97.

[4] 杨国红.水质工程学多样化教学方法探讨与实践[J].技术与创新管理，2013（6）：595-604.

[5] Looi Hong Cheong. A Problem Based Learning Approach to Teaching a Computer Programming Language[A].IEDRC.Proceedings of 2013 3rd International Conference on Edu？鄄cation，Research and Innovation（ICERI 2013）[C].IEDRC：，2013：6.

[6] 邹锦华，姜海波，刘洪瑞.提高工科学生毕业设计教学质量的认识与实践[J].社会工作与管理，2009（9）：230-232.

[7] 韦森.西方PBL理论的发展与热点问题研究[J].教育教学论坛，2014（15）：185-186.

[8] 赵红卫.“教育是什么”的哲学思考[J].河南社会科学，2015（8）：56.

[9] 冯海燕.高校与企业产学研合作机制创新研究[J].中国高教研究，2014（8）：74-78.

[10] 苗东利，雷佑安.研讨式教学在高校教学中的应用[J].大学教育，2013（1）：131-132.