問題 解決 教學 法

  问题驱动教学法即基于问题的教学方法(Problem-Based Learning,PBL)。这种方法不像传统教学那样先学习理论知识再解决问题。问题驱动教学法是一种以学生为主体、以专业领域内的各种问题为学习起点,以问题为核心规划学习内容,让学生围绕问题寻求解决方案的一种学习方法。教师在此过程中的角色是问题的提出者、课程的设计者以及结果的评估者。

  问题驱动教学法能够提高学生学习的主动性,提高学生在教学过程中的参与程度,容易激起学生的求知欲,活跃其思维。

  这种教学方法对教师的要求较高,教师必须具备较强的课堂掌控能力和引导能力。

  1.教师提出问题。教师要在课前准备好问题。这一步骤不仅仅需要教师熟悉教学内容,还要较好地了解学生的情况。这是成功实施问题驱动教学法的基础。

  2.分析问题。这一阶段以学生的活动为主,常常让全班同学相互间进行讨论和交流,也可以全体同学分组讨论,争取让每个学生都提出自己的观点和看法。教师在此阶段主要是发挥引导作用,当讨论发生跑题或者学生们误解问题的本意时,给予及时的提醒和引导。

  3.解决问题。即在上一阶段分析的基础上,让学生们提出解决问题的方法。这时可以让学生用报告的方式与全班进行交流。

  4.结果评价。包括自我评估、小组互评及教师评价等,评价内容为小组整体表现、问题解决方法的合理性、个人贡献等。

  问题设计是PBL教学法的基础,问题设计得科学与否直接关系到教学的成败。一般地说,问题设计应当遵循以下几个原则:

  1.要有明确的目标

  问题设计必须紧紧围绕教学目标,教师要尽量了解教材和学生的具体情况,设计的问题要明确。

  2.由浅入深

  在设计问题时,要给学生以清晰的层次感,由易到难,以便增强学生的自信心,激发学生的学习兴趣,促使学生积极思考。

  3.难度适当

  过于简单的问题难以激发学生的兴趣,但如果问题太难,学生就会望而生畏。

  4.面向全体学生

  在设计问题时,要注意调动每一个学生的学习积极性,力争让每个人都有发挥和表现的机会,做到人人参与、人人有收获。

  某大学对研究生课程进行大刀阔斧的改革,很多专业课由原来的教师单向灌输式教学模式转为学生主动探究式的文献阅读研讨课模式,以达到训练学生主动探求知识、自主创新思维的目的。“智能控制及应用”课程一直是控制科学与工程学科硕士研究生的主干课程,目前改为文献阅读研讨课。为了适应这种教学模式的转变,课程组将问题驱动的学习方法、团队学习方法等先进理念融入课程设计及教学实践中,经过多年探索,逐渐形成了以学生主动研究为特色的文献课教学方法。

  1.课程组织

  该课程主要学习智能控制的基本理论和应用技术,主要内容包括专家控制、模糊控制、神经网络控制、基于遗传算法的控制优化、分层递阶控制等五个专题,基本理论部分以教师授课为主、学生自学为辅,以使学生尽快掌握基本理论基础;应用技术部分以学生团队学习为主、教师辅导为辅,以培养学生的主动学习能力。围绕上述五个专题精选国外重要期刊的15篇应用型英文文献作为案例,每3人一组,协作完成1篇文献的学习研究。该课程总共40学时,持续10周,每周4学时,课程的学习流程为:(1)理论学习:教师讲授绪论及五个专题的基本理论知识,科技报告的主要技巧,问题驱动学习、团队学习的基本方法。(2)任务分配:学生按照兴趣和研究方向自由组合分组及选择文献,每个小组成员选择文献的一部分内容作为学习任务,了解课程组织的目标、形式和过程,明确学习要求及评分标准。(3)独立自学:针对所选文献的部分内容,通过参阅其他资料,采用问题驱动学习方法学习所选部分。(4)小组讨论:小组成员互相报告各自部分的学习结果,共享成果,互相质询,激发讨论,引出新问题,课程组教师集中答疑。(5)独立完善:根据小组讨论结果,针对新问题再进行独立学习和完善,形成最终结果。(6)成果汇总:小组将各成员的最终成果汇总整合,形成统一的PPT汇报文档。(7)成果汇报:每次课按一个专题组织汇报,首先由该专题各小组做报告,然后其他组自由质询,最后全班针对该专题进行讨论。(8)论文提交:个人提交书面课程论文。(9)成绩评定:课程学习的最终成绩由课程学习质量和课程论文质量综合评分,前者以小组评分为主,主要指标包括学习过程的表现、学习成果的组织、汇报时的语言表述、汇报时与听众的交流技巧;后者以个人评分为主,主要指标包括论文内容的正确性、深度和格式的规范性。

  2.问题驱动链设计

  本课程是基于团队学习和问题驱动学习设计的,每个小组成员针对同一篇文献的任务分工各不相同,各人围绕任务提出问题、围绕问题主动学习,小组交流互相学习、小组协作解决问题,整个学习过程由多层次的问题链来驱动,主要问题链如下:

  (1)如何提出问题?

  第一个小组成员主要锻炼提出问题的能力,要求重点学习文献引言、应用系统介绍部分,参考相关文献,了解该领域国内外研究现状,提出该应用对象需要解决的主要问题。二级问题链主要为:应用对象是什么,应用对象的主要特点是什么,应用对象的主要问题是什么,国内外已经采用过哪些方法解决该问题,已有方法解决的效果如何,尚未解决的主要问题是什么。

  (2)如何提出解决方案?

  第二个小组成员主要锻炼提出问题解决方案的能力,要求重点学习文献控制方案、技术应用部分,参考相关文献,了解控制方案的主要思想,掌握智能控制理论的具体应用方法。二级问题链主要为:控制方案的主要思想是什么,智能控制系统的主要结构是什么,针对主要问题采用该方案的主要优势是什么,针对采用的智能控制方法作了哪些改进,智能控制器是如何结合具体对象进行设计的,最后设计出的控制器是什么。

  (3)如何得出结论?

  第三个小组成员主要锻炼从实验结果得出结论的能力,要求重点学习文献实验方案、实验结果、结论部分,参考相关文献,了解实验设计的主要思想和实验数据分析的主要方法,学习从具体数据总结出一般结论的方法和作出恰当评价的能力。二级问题链主要为:为了说明上述方案的有效性,需要验证哪些性能指标;针对性能指标是如何设计实验的;获得的原始实验数据是什么;原始实验数据采用哪些方法进行了处理;与其他方法进行了哪些比较;得到的实验结果是什么;从实验结果得到哪些一般性结论;智能控制方法在本应用中体现出哪些优缺点。经过上述实践,大多数学生能够补充领域背景知识和研究细节,能够提出切中要害的问题,说明学生的主动学习和主动思考的能力有所提高,通过团队协作和自主学习能够较好地掌握某个专题的智能控制应用方法。

  問題驅動教學法即基於問題的教學方法(Problem-Based Learning,PBL)。這種方法不像傳統教學那樣先學習理論知識再解決問題。問題驅動教學法是一種以學生為主體、以專業領域內的各種問題為學習起點,以問題為核心規劃學習內容,讓學生圍繞問題尋求解決方案的一種學習方法。教師在此過程中的角色是問題的提出者、課程的設計者以及結果的評估者。

  問題驅動教學法能夠提高學生學習的主動性,提高學生在教學過程中的參與程度,容易激起學生的求知欲,活躍其思維。

  這種教學方法對教師的要求較高,教師必須具備較強的課堂掌控能力和引導能力。

  1.教師提出問題。教師要在課前準備好問題。這一步驟不僅僅需要教師熟悉教學內容,還要較好地瞭解學生的情況。這是成功實施問題驅動教學法的基礎。

  2.分析問題。這一階段以學生的活動為主,常常讓全班同學相互間進行討論和交流,也可以全體同學分組討論,爭取讓每個學生都提出自己的觀點和看法。教師在此階段主要是發揮引導作用,當討論發生跑題或者學生們誤解問題的本意時,給予及時的提醒和引導。

  3.解決問題。即在上一階段分析的基礎上,讓學生們提出解決問題的方法。這時可以讓學生用報告的方式與全班進行交流。

  4.結果評價。包括自我評估、小組互評及教師評價等,評價內容為小組整體表現、問題解決方法的合理性、個人貢獻等。

  問題設計是PBL教學法的基礎,問題設計得科學與否直接關係到教學的成敗。一般地說,問題設計應當遵循以下幾個原則:

  1.要有明確的目標

  問題設計必須緊緊圍繞教學目標,教師要儘量瞭解教材和學生的具體情況,設計的問題要明確。

  2.由淺入深

  在設計問題時,要給學生以清晰的層次感,由易到難,以便增強學生的自信心,激發學生的學習興趣,促使學生積極思考。

  3.難度適當

  過於簡單的問題難以激發學生的興趣,但如果問題太難,學生就會望而生畏。

  4.面向全體學生

  在設計問題時,要註意調動每一個學生的學習積極性,力爭讓每個人都有發揮和表現的機會,做到人人參與、人人有收穫。

  某大學對研究生課程進行大刀闊斧的改革,很多專業課由原來的教師單向灌輸式教學模式轉為學生主動探究式的文獻閱讀研討課模式,以達到訓練學生主動探求知識、自主創新思維的目的。“智能控制及應用”課程一直是控制科學與工程學科碩士研究生的主幹課程,目前改為文獻閱讀研討課。為了適應這種教學模式的轉變,課程組將問題驅動的學習方法、團隊學習方法等先進理念融入課程設計及教學實踐中,經過多年探索,逐漸形成了以學生主動研究為特色的文獻課教學方法。

  1.課程組織

  該課程主要學習智能控制的基本理論和應用技術,主要內容包括專家控制、模糊控制、神經網路控制、基於遺傳演算法的控制優化、分層遞階控制等五個專題,基本理論部分以教師授課為主、學生自學為輔,以使學生儘快掌握基本理論基礎;應用技術部分以學生團隊學習為主、教師輔導為輔,以培養學生的主動學習能力。圍繞上述五個專題精選國外重要期刊的15篇應用型英文文獻作為案例,每3人一組,協作完成1篇文獻的學習研究。該課程總共40學時,持續10周,每周4學時,課程的學習流程為:(1)理論學習:教師講授緒論及五個專題的基本理論知識,科技報告的主要技巧,問題驅動學習、團隊學習的基本方法。(2)任務分配:學生按照興趣和研究方向自由組合分組及選擇文獻,每個小組成員選擇文獻的一部分內容作為學習任務,瞭解課程組織的目標、形式和過程,明確學習要求及評分標準。(3)獨立自學:針對所選文獻的部分內容,通過參閱其他資料,採用問題驅動學習方法學習所選部分。(4)小組討論:小組成員互相報告各自部分的學習結果,共用成果,互相質詢,激發討論,引出新問題,課程組教師集中答疑。(5)獨立完善:根據小組討論結果,針對新問題再進行獨立學習和完善,形成最終結果。(6)成果彙總:小組將各成員的最終成果彙總整合,形成統一的PPT彙報文檔。(7)成果彙報:每次課按一個專題組織彙報,首先由該專題各小組做報告,然後其他組自由質詢,最後全班針對該專題進行討論。(8)論文提交:個人提交書面課程論文。(9)成績評定:課程學習的最終成績由課程學習質量和課程論文質量綜合評分,前者以小組評分為主,主要指標包括學習過程的表現、學習成果的組織、彙報時的語言表述、彙報時與聽眾的交流技巧;後者以個人評分為主,主要指標包括論文內容的正確性、深度和格式的規範性。

  2.問題驅動鏈設計

  本課程是基於團隊學習和問題驅動學習設計的,每個小組成員針對同一篇文獻的任務分工各不相同,各人圍繞任務提出問題、圍繞問題主動學習,小組交流互相學習、小組協作解決問題,整個學習過程由多層次的問題鏈來驅動,主要問題鏈如下:

  (1)如何提出問題?

  第一個小組成員主要鍛煉提出問題的能力,要求重點學習文獻引言、應用系統介紹部分,參考相關文獻,瞭解該領域國內外研究現狀,提出該應用對象需要解決的主要問題。二級問題鏈主要為:應用對象是什麼,應用對象的主要特點是什麼,應用對象的主要問題是什麼,國內外已經採用過哪些方法解決該問題,已有方法解決的效果如何,尚未解決的主要問題是什麼。

  (2)如何提出解決方案?

  第二個小組成員主要鍛煉提出問題解決方案的能力,要求重點學習文獻控制方案、技術應用部分,參考相關文獻,瞭解控制方案的主要思想,掌握智能控制理論的具體應用方法。二級問題鏈主要為:控制方案的主要思想是什麼,智能控制系統的主要結構是什麼,針對主要問題採用該方案的主要優勢是什麼,針對採用的智能控制方法作了哪些改進,智能控制器是如何結合具體對象進行設計的,最後設計出的控制器是什麼。

  (3)如何得出結論?

  第三個小組成員主要鍛煉從實驗結果得出結論的能力,要求重點學習文獻實驗方案、實驗結果、結論部分,參考相關文獻,瞭解實驗設計的主要思想和實驗數據分析的主要方法,學習從具體數據總結出一般結論的方法和作出恰當評價的能力。二級問題鏈主要為:為了說明上述方案的有效性,需要驗證哪些性能指標;針對性能指標是如何設計實驗的;獲得的原始實驗數據是什麼;原始實驗數據採用哪些方法進行了處理;與其他方法進行了哪些比較;得到的實驗結果是什麼;從實驗結果得到哪些一般性結論;智能控制方法在本應用中體現出哪些優缺點。經過上述實踐,大多數學生能夠補充領域背景知識和研究細節,能夠提出切中要害的問題,說明學生的主動學習和主動思考的能力有所提高,通過團隊協作和自主學習能夠較好地掌握某個專題的智能控制應用方法。

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