[摘要]结合高校机械制造及其自动化专业的人才培养要求，分析了在专业教学中实施基于问题学习的教学模式的特点、给出了该种教学模式的方法、教学手段和考核方法，并在实践中进行了实施，实践证明该种教学模式发展了学生解决实际问题的创造性思维能力，发展了合作能力与自主学习能力，提高了学生的工程素养和竞争力。
[关键词]基于问题的学习模式，机械制造专业教学，教学模式，考核方法。
[中图分类号]G642.0[文献标识码]A[文章编号]1005-4634(2007)02-0136-04
机械设计制造及其自动化专业是为我国培养国民经济急需的工程设计专业人才的。目前，随着科学技术的发展，我国工业形态的改变，对人才的要求也发生了变化。如何能有效地实现培养高素质专业人才，教学改革势在必行。
1基于问题学习的教学模式的提出
建构主义的课程观强调用情节真实复杂的故事来呈现问题，营造问题解决的环境，以启动学生的思维，帮助学生在解决问题的过程中活化知识，并让他们参与课程的设计与编制；这种课程努力为学生提供大量认知工具，以拓展学习方式和视角，增强学习能力；它充分利用超媒体和超文本以方便各类信息的使用和更新，提供跨学科、跨时空、面向真实世界的链接[1]。
建构主义的教学观强调，通过设计一项重大任务或问题，设计真实、复杂、具有挑战性的开放的学习环境与问题情境，来诱发和支撑学习者积极主动的探究活动、问题解决活动，促进学习者在完成任务或解决问题过程中成为学习活动主体；强调提供机会使学习者在学习的同时，对学习的内容和过程进行反思和调控；强调创建学习共同体，共创互动合作、支持双赢的文化。建构主义的课程观和教学观，同我们所倡导的以德育为核心、以创新精神和实践能力为核心的人才培养目标和教育理念十分吻合。
基于问题学习（Problem Based Learning）简称PBL，这种模式的典型教学过程是：学生以小组为单位，开始解决一个实际问题；为了解决问题，学生往往需要获得一些必要的专业知识，即所谓的学习议题，学生分头查找资料获取知识，然后相互交流所获得的知识，并讨论如何用所获得的知识来促进问题的解决；如果在讨论的过程中，小组发现还需要研究另外一些新的学习议题，学生们就需要反复循环地产生学习议题、分头查找资料，小组交流并讨论问题解答，直到问题得到解决；问题解决后，学生们还需要对自己的学习过程进行自我反思和评价，总结所获得的知识和思维技能。
科学技术的变化对科学教育改革提出了巨大挑战。例如，怎样提高学生的创新精神和能力？怎样教会学生把在学校学习的科技知识用于理解和解决日常生活中出现的科技问题？怎样提高学生对科学本质的理解，使其具有科学精神？怎样培养学生的团队合作精神？等等。国内许多专家学者都认为建构主义理论是教学改革的主流。
基于此，笔者在教学改革中提出了基于建构主义理论的基于问题学习的教学模式。
该教学模式以建构主义学习理论为指导进行课程的教学改革与实践，树立以学生为主体、激发和培养学生的创新意识和创新能力的新型教育观念，扬弃传道、授业、解惑以教师为主体的传统教育观念，探索新的教学模式、方法和手段、学生的学习形式及学习成绩的评定。
研究该种教学模式在专业教学中的应用，将有助于促进学生打下灵活的知识基础，发展解决实际问题、批判性思维和创造性思维能力，发展合作能力与自主学习能力，将有助于提高学生的工程素养和竞争力，有利于提高教学质量。
2基于问题学习模式的教学过程
2.1实施基于问题学习模式的教学环节的特点
在设计和实施基于问题学习时，应基于整体课程的知识结构的系统性来设计问题，要使各问题之间所包含的学习议题（如专业概念、原理等）多次地相互邻接和交叉重叠。笔者在改造机械制造与自动化专业时，为了保证为学生提供综合性、设计性、创造性比较强的实践环境，让每个大学生在4年中能经过多个这种实践环节的培养和训练，在专业课学习的同时，为学生增加了7周的课程设计时间，18周毕业设计时间。
课程设计和毕业设计的进行紧密结合工程实践，有利于问题的提出，并考虑了知识的交叉。在学生完成机械制造技术基础、计算机辅助制造、数控技术等课程后，安排一个综合的计算机辅助制造的课程设计。在掌握生产过程信息技术的基本原理之后，安排3周的信息制造综合课程设计。在专业课和课程设计阶段，以及后来的毕业设计环节，运用基于问题学习的教学模式，学生结合指导老师的题目，综合运用所学知识，取得了很好的效果。选择实施基于问题学习模式的课程和环节时，结合专业课和实践环节进行，效果较好。
2.2基于问题学习模式对教师的要求
在基于问题学习中，教师作为促进者并不是将知识的结果直接告诉学生，而是通过学生在解决实际问题时会遇到各种真实性的问题，通过适时适当的质疑，将专家的思维过程和策略体现出来。因而对教师提出了更高的要求。首先教师应是一名专家型的学习者，能为学生示范好的学习策略和解决问题的思维策略，使学生学会应当如何向自己提出疑问。例如，当学生提出一个问题解答时，教师应问他们“为什么?”并鼓励他们解释并证明自己的思维。这样的询问有助于学生将询问与自己的假设联系起来，从而掌握使用假设演绎推理。教师不直接教学生如何解决问题，而主要是以监控、示范、质疑以及鼓励等活动来促进学生学习。使学生成为一个自主学习者，承担学习结果和学习过程上的责任。教师若不真正了解学生正在想什么，教学就没有针对性，其结果就是教师和学生都白费了力气。
因此，教师要在所研究议题的相关性和完整性方面有能力向学生质疑和挑战。要了解和研究学生如何学，从学生的角度出发教学和实践。如，怎样让学生的主体作用得到充分发挥；怎样使学生对问题有兴趣并有解决问题的信息；学生的学习状况如何。
2.3基于问题学习模式对学生的要求
基于问题的学习，学生需要自我激励、设置学习目标、做独立的研究、进行自我引导的学习、将新建构的知识应用到复杂的问题解决之中，还要监控和反思解决问题的过程[2]。当完成问题解决之后，他们学会成为独立自主的思考者和学习者。同时还学习如何成为有效的合作者。由于问题太复杂了，学生需要以小组为单位进行工作，学生共享专业知识，共同处理学习议题的复杂性。在小组中，学生需要积极主动参与小组活动，与小组其他成员相互依赖、共同承担责任，进行积极的良性互动，相互交流想法、相互鼓励和沟通。通过基于问题学习，最终使学习者成为愿意合作也善于合作的人。
通过这种方式，学会了如何表达自己的想法，如何倾听别人的理论，每个人对于自己的任务主动学习、交流，最后很好地完成了课程的要求。从中体会出，学生在解决问题的过程中要通过查询资料、相互讨论以及自我反思而获得和理解知识，不是直接从教师和课本中获得知识，依赖于解决问题的成效，而不是依赖于与权威观点之间的一致性。学生的主动性非常重要。
从专业课程开始，逐渐采用基于问题学习的教学模式，让学生解决具体的应用实际问题，而不是一张考卷就行了。使学生感到学习知识是自己的事，要对自己的学习负责，发挥自己的自主性、主动性和独创性，能很好地掌握知识。
2.4基于问题学习模式的教学内容
由于学时压缩、教学基本要求变化和教学内容更新，针对一些理论性和实践性都较强的专业课，从基于问题学习的教学模式出发对教学内容进行了进一步优化和整合。如计算机辅助制造、数控技术等课程。
如对《计算机辅助制造》这门专业必修课的教学内容，提出“以理论为基础，应用为主线；理论和实践并重”的指导思想。为使学生掌握计算机辅助工艺过程设计的基础，笔者利用一些已有的商业软件进行教学，并且特别强调对本课程所特有的一些基本方法的掌握，如利用工程软件进行图像交互式自动编程。利用这些方法处理实际工程问题，更为简单有效。在讲授过程中，重点培养学生的计算机编程能力，特别强调工程软件的应用能力，通过完成项目的形式提高学生解决实际问题的能力。
2.5基于问题学习模式的教学方法
在教学活动中，教师负责制定分析教学目标，设计教学环境，提出具体明确的学习要求，制定成绩考核办法，对一些重点和难点进行适当的讲解，对学生遇到的疑难问题进行解答和指导，并组织引导学生进行自主性学习[3]。
在理论教学方面，改变过去面面俱到、重点不突出的教学方法，把课程内容分成三大部分，采取讲授、讨论、自学相结合的教学方法。对于重点章节的内容进行深入细致的讲解并安排具有互动性的习题课；对于需要讨论部分的内容教师制定明确的讨论题目，并事先通知学生，采取课堂分组讨论和答辩的形式，最后以小组为单位上交讨论报告；对于非重点章节，教师则制定学习要求让学生自学，并上交自学报告。
这种教学方法的关键在于合理划分这三部分内容，设计出具有启发性和开放性的讨论题目，制定明确具体的学习要求，并有效地组织学生展开课堂讨论。这一教学方法的出发点是承认学生在教学活动中的中心地位，学生自愿分组，每组2～3人，完成一个题目。充分考虑学生的认知能力，并尽可能地引导他们进行自主性学习。
2.6基于问题学习模式的教学手段
在教学手段方面，引入多媒体的教学手段，使教学内容更加形象生动，易于学生的理解和掌握。通过多媒体手段，一方面增加了内容的信息量；另一方面使关键知识点讲解得形象生动、易于理解，极大地提高了授课效率和效果。在绪论中，笔者利用多媒体手段增加内容信息量，将本学科的最新成果及发展趋势介绍给学生，通过图形、动画、声音的有机结合产生强烈的冲击力，提高了学生对本课程的学习兴趣，为今后的学习打下了良好基础。当然在采用多媒体时，一定要注意与传统教学手段的相互结合，互为补充。如果过多采用，会使学生的视觉产生疲劳，注意力下降，教学效果反而不好。
学生则以小组形式，进行小组讨论、大组交流、文献阅读与研究报告的形成这些方式完成知识的获取和应用。
2.7基于问题学习模式需要高知识含量的实践环节
基于问题学习模式需要相应的高知识含量的实验课和上机环节，以极大地提高学生的学习积极性。通过该实验使学生深入理解和掌握有关知识，培养学生综合利用现代手段获取知识的能力。培养学生的创新设计的能力。课程设计作为教学中一个十分重要的实践环节，可以将分散的知识融会贯通起来，加深学生对课程所学的基本原理、基本理论及各重要知识点的理解，对于培养学生综合利用所学知识进行创新设计的能力具有十分显著的作用。
可以通过为学生安排适合课程的自选题目，培养学生的创新能力，使他们获得利用所学知识解决实际问题的成就感，激发他们的学习热情。
2.8基于问题学习教学模式的考核方法
为了客观地评定学生的学习效果，在成绩评定方面，拟采用作业10%，小论文10%，小项目20%，考试60%的多项成绩累加的考核办法，注重培养学生良好的学习习惯，克服学生中普遍存在的突击学习、应付考试的不良学习习惯。有利于调动学生的学习积极性。
为更好地考察学生在项目进行中的工作成绩，采用了一个基于问题学习教学模式的小组学习一览表（如表1）来了解和督促学生进行研究和学习。
采用了分阶段讨论、考核的教学方法。将每个班分成10组，每组2人，每组一个题目。在答辩时，每组都要就拟定的主题进行5分钟左右的发言，其他同学可以提出问题。教师根据小组一览表、并结合答辩情况给出项目和课程设计的最终成绩。这种方式，一方面为学生提供了全面展示自己能力的机会，调动了他们主观能动性，激发了创新意识，培养了创新精神，充分体现了“以学生为中心”的教育新观念；另一方面也使教师更加全面地掌握了学生的真实水平，使成绩评定更加科学、客观和真实。
3基于问题学习的教学模式在专业课中的实施
从2005年3月开始到2005年12月止，在机械制造及其自动化专业的专业教学中进行了基于问题学习教学模式的改革和探索。选取了理论性和实践性都很强的《计算机辅助制造》、《数控技术》、《生产过程信息技术》等课程进行了试点研究。
首先在教学过程中，对学生进行新教学模式的讲解，在首次课上提出了该课程的要求、考核方式。并给出了适合于小组活动的、使学生能够提出多种解决问题途径的项目。教师对课程进行了进一步的优化和整合，主动地了解学生的情况并据此而备课。这样，教师的教就有了一个“起点”。经过一年的教学改革的实行，取得了较明显的效果，学生的动手能力、沟通能力有了明显的改善，受到了学生的好评。
在该教学模式的实施中，要注意选择难度适中的项目，对学生的考核要更细，在项目的实施过程中应保证实施条件的完备，实践环节还需要进一步加强建设，以满足学生动手的需求。
4 结论与探讨
在基于问题学习中，学生通过解决实际问题而学习。学生以小组为单位进行工作学习，学生共享专业知识，共同处理学习问题的复杂性。在小组中，学生积极主动参与小组活动，与小组其他成员相互依赖、共同承担责任，进行积极的良性互动，相互交流想法、相互鼓励和沟通。通过基于问题学习，最终使学习者成为一个愿意合作也善于合作的人。通过该项目研究得出了基于问题学习的教学模式的教学方法、教学手段、成绩评定方法，该方法在教学中取得了较好的效果。将有助于提高学生的综合素质，培养学生的学习、创新和合作能力，更好适应国家经济发展对人才的要求。
参考文献
1王红军.《计算机辅助制造》教学改革的几点体会[J].中国当代教育杂志,2004,(7).
2刘儒德.问题式学习:一条集中体现建构主义思想的教学改革思路[J].教育理论与实践,200l,(5)．
3王红军.浅谈基于问题的学习模式[J].中国教育教学杂志, 2004,（12）.
