楊鐵濱，薛 偉，沈博昌，辛 穎

(東北林業(yè)大學工程技術學院，哈爾濱150040)

森林工程是國民經濟的基礎產業(yè)，森林工程裝備是現(xiàn)代森林工程的重要基礎之一，在森林采伐、城市綠化等方面發(fā)揮著重要的作用。森工機械與裝備是高等林業(yè)院校森林工程專業(yè)重要的專業(yè)技術課，是一門理論與實際聯(lián)系非常緊密的課程。通過該課程的學習，使學生熟練掌握森林采伐裝備的原理與構造，并能夠運用木材鋸切基本原理進行裝備設計。所以，使用先進的教學和學習方法，是使學生掌握該課程的前提，也是提高學生設計和綜合應用能力的有力保障。對提高教學質量，培養(yǎng)學生的專業(yè)知識和創(chuàng)新能力、激發(fā)學習興趣等方面具有重要意義。

PBL(Problem Based Learning)即“基于問題的學習方法”，是基于現(xiàn)實中以學生為中心的教學方式。這種教學方法通過具體實例，在教師的整體把握和指導下，啟發(fā)學生應用學過的知識來思考、分析問題，要求學生主動參與，積極討論，共同思考，讓學生親歷探索與研究的全過程。有助于培養(yǎng)學生自學能力、綜合分析能力和創(chuàng)新意識。在教學過程中，由教師命題，以學生為主體，以問題為中心，分組單獨進行從資料搜集到結果討論的全過程。教師對學生進行引導和提示，讓學生自己來思考、分析問題，比較結果。在分組討論完成之后，教師進行點評。PBL教學法目前已成為一種在國際上普遍接受的教學方法［1］。

根據我?！渡C械與裝備》課程的教學經驗發(fā)現(xiàn)，利用“PBL”教學法講授該課程對培養(yǎng)學生學習該課程的興趣，激發(fā)學生學習主動性，提高解決實際問題和學術溝通能力及自信心等方面都有很大幫助。

1 “PBL”教學法在《森工機械與裝備》課程教學中的嘗試

1.1 傳統(tǒng)的《森工機械與裝備》課程講授方法中存在的問題

在傳統(tǒng)的《森工機械與裝備》課程教學中，教師在授課過程中起絕對的主要作用，學生只是聽講，記筆記，極少有師生之間或學生之間對某些知識點展開充分的討論。教師盡自己最大努力將鋸切原理和森工裝備的結構與工作原理詳盡地闡述清楚，卻難以把握學生的領會程度。此外，《森工機械與裝備》課程教學內容涉及木材切削基本理論、機械、電子、車輛、內燃機、木材生產與管理、人機工程學等眾多學科，知識點比較分散，缺少將各個知識點橫向聯(lián)系起來的綱領性的習題或實踐課。在課程體系中缺乏承上啟下的連貫性，與基礎課脫鉤，與其它專業(yè)課聯(lián)系不夠。學生很難把鋸切原理與工作裝置設計聯(lián)系起來。有的學生在課程結束時還不明確學習鋸切原理的目的是什么，更談不上如何使用基本原理進行工作裝置設計。結果學生往往開始學習時還有較大的興趣，但是由于一直處于被動學習狀態(tài)，在學習比較枯燥的基本原理后漸漸地失去了興趣。使本來與實際應用聯(lián)系很緊密的專業(yè)課，成了剛性記憶的“鐵板”知識，無法掌握和靈活運用這些知識來解決實際問題［2］。從教學方法入手，改變傳統(tǒng)教學中的以教師為中心的教學方法，促進學生自主學習和學習積極性的提高，是解決本科生學習專業(yè)課的有效方法［3］。

1.2 “PBL”教學法在《森工機械與裝備》課程教學中的教學模式

在“PBL”教學法實施過程中，由教師為學生創(chuàng)造具體環(huán)境，確定學習內容，啟發(fā)學生提出探索性問題。一般由6～10名學生和1名教師組成一個問題研究小組。教師的作用是明確學習內容，控制課程進度，把握討論方向，確保達到教學大綱的要求，監(jiān)督學生完成規(guī)定的作業(yè)內容，協(xié)助學生表達他們的研究結果。學生獨立尋找解決問題的方法，并在課堂上討論、總結可能出現(xiàn)的多種答案。最后，由教師對學生的課堂表現(xiàn)和解決問題的能力給予評價，給出成績。因此PBL教學法是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力，提高學習主動性的重要教學方法，是解決目前《森工機械與裝備》課程教學中存在問題的有效手段。

根據《森工機械與裝備》課程教學內容分散、學生人數較多的實際情況，在實際教學過程中對“PBL”教學模式進行了適應性的改革。課程教學的主體內容仍由教師講授，將原本分散的部分教學內容集中起來形成一個綜合性的設計題目。即由任課教師命題，指導學生完成。每十名學生為一組，根據成績和學習條件的方便性自由組合。在學習完基本切削原理后給出題目，由學生利用課余時間完成資料的查閱、計算、設計圖紙等工作。在講授完全部學習內容后進行課堂討論、總結，最后參觀實際的設備。整個過程僅占用4個學時。

2 “PBL”教學法在《森工機械與裝備》課程中的實施

2.1 問題設計

設計“問題”是教師的中心任務，教師必須精心準備，把所講授的知識點貫穿在“問題”中，并且這個問題必須是開放的、真實的和具有可探討性的。

《森工機械與裝備》這門課程的主要知識點包括木材切削基本理論、鋸鏈、鏈鋸結構、人機工程學、采伐機械等。針對這些知識點，題目設置為“原條自動造材分選設備”。這個題目體現(xiàn)了本門課程的多個重要知識點，并且與其它專業(yè)課和專業(yè)基礎課聯(lián)系緊密。為明確設計內容并不失問題的開放性，確定設計任務為:將打枝后的原條按操作者的要求尺寸進行造材，并根據造材后的原木尺寸進行分選。技術要求如下:

(1)造材尺寸:2 m、3 m、3.5 m、4 m。

(2)原條最大直徑＜500 mm。

(3)原條最大密度＜1.4×103kg/m3。

同時考慮學生的實際設計能力，沒有對造材效率和設備成本控制提出具體要求。

設計內容為:

(1)機械系統(tǒng)，包括送料、鋸切、分選、出料機構。

(2)測試系統(tǒng):測試內容包括造材長度、原條長度、造材直徑等 (設計測試系統(tǒng)方案、選擇傳感器和數據采集方式)。

(3)控制系統(tǒng):控制執(zhí)行機構及安全保護機構。(設計工藝流程、選擇控制器和執(zhí)行器、選擇軟件開發(fā)平臺、設計程序框圖)

2.2 學生調查設計

教師把上述問題介紹給學生后，給學生一個月的時間，讓學生進行查閱資料、課下討論與設計。課下討論以小組為單位，由每組的小組長負責組織討論的全部過程，每小組自行確定討論時間。學生經過一個多月的準備后，每組都要完成一個以上的設計方案。在進行PBL教學前，由教師審核學生的設計資料，審核合格后，每組選擇1－2個方案，學生分組準備PPT演示文稿，確定PBL課堂教學時間。

2.3 課堂實施

進行PBL課堂教學時，每組每個方案選出一名代表，用8min的時間講解設計方案，其他組員補充。其他組同學自由提問，本組同學解答，答辯總時間不超過15 min。每組抽一名同學負責其他一組同學的答辯記錄。

每組PBL結束后，小組成員進行自我評價和組間評價，最后任課教師再對每個小組在設計方案、知識掌握、答辯表現(xiàn)等方面進行點評和補充。全部設計方案討論完畢后，教師概括性地總結討論問題的要點，對共性問題進行詳盡分析，同時對各組的方案不足進行點評和補充，并給出成績。最后任課教師利用課余時間，帶領學生參觀實際的原條自動造材分選設備，詳細分析每個系統(tǒng)構造，讓學生從整個PBL教學中體會森工機械與裝備設計的全過程以及課內各章節(jié)知識的應用。

3 實行PBL教學法的效果與存在的主要問題

在實施PBL教學法過程中，師生角色發(fā)生轉變，激發(fā)了學生學習興趣，培養(yǎng)了學生的綜合應用能力和主動獲取知識的能力。雖然PBL教學環(huán)節(jié)的成績只占最終課程成績的5%，但絕大多數同學都能積極參加。通過課后問卷調查，同學們普遍認為，PBL教學法使他們對森工機械與裝備課程有了比較全面和系統(tǒng)的了解，消除了他們對裝備設計的“恐懼感”。同時學會了在系統(tǒng)設計中分工合作和處理人際關系，也學會了如何準備答辯及答辯中的一些技巧。實踐表明，在該課程教學過程結束前實行4學時PBL教學對提高學生的綜合設計能力，自信心和學習興趣都有很大幫助。

通過一個教學年度的教學實踐，我們發(fā)現(xiàn)PBL教學法在《森工機械與裝備》課程教學過程中存在以下幾個主要問題:

(1)PBL教學對教師的綜合能力提出了更高的要求。PBL教學是一個十分復雜的過程，要求教師能采取靈活的方式組織教學。具備這種能力，不僅要求教師具有扎實的專業(yè)知識基礎，還要具備節(jié)目主持人式的應變能力，把重點放在引導學生敢想、敢問、會問。既要善于解答學生無法回答的問題，把握好討論方向，又要避免大包大攬，變成講授式教學。

(2)實踐表明，PBL教學對中等以上學生提高學習興趣和能力有很大幫助。但另一方面，考試結果和調查問卷都顯示PBL教學對基礎知識薄弱和學習目的不明確的學生的影響非常有限。

(3)在實施過程中，學生合作能力不強，只有少部分組的設計是合作完成的。大部分組的設計結果是每個學生單獨完成，然后經“選舉”產生的。

(4)成績評價。學生PBL教學環(huán)節(jié)的成績主要來自學生互評和指導教師給分，主觀性強，目前還沒有客觀、統(tǒng)一的評價標準。

4 結束語

通過進行調整的PBL教學法實踐，為學生提供了寬松的教學環(huán)境和氛圍，激發(fā)了學生學習森工機械與裝備課程的積極性，對提高學生的裝備設計能力、創(chuàng)新能力和合作意識都有較大的幫助。在今后的教學過程中，如何合理發(fā)揮PBL教學法的優(yōu)勢，解決已存在的問題，尤其是建立量化評價標準等方面還有待進一步地研究。

［1］劉寶存.美國研究型大學基于問題的學習模式［J］.中國高教研究，2004(10):60－62.

［2］蘇初旺，周叢矩，梁炳釗，等.森林工程專業(yè)教學建設與改革的實踐［J］.森林工程，2004，20(5):45 －46.

［3］楊鐵濱，薛 偉，辛 穎.《森工機械與裝備》課程教學改革探索［J］.森林工程，2011，27(4):85 －87.