劉樹勇 柴凱 陳萍 張帥 李婧

摘? 要：針對(duì)課堂教學(xué)重知識(shí)傳授，輕學(xué)生能力培養(yǎng)的問題，采用基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，提出相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計(jì)思路及活動(dòng)框架。課前設(shè)置多樣化的線上學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生完成任務(wù)清單、評(píng)價(jià)和自我矯正等活動(dòng)，開展自主式個(gè)性化差異化學(xué)習(xí);依托智慧教學(xué)工具分析學(xué)情，適時(shí)調(diào)整課堂教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)策略;以項(xiàng)目為牽引，學(xué)生經(jīng)歷認(rèn)知沖突、深層次互動(dòng)、反思如何解決問題、增加元認(rèn)知以及掌握知識(shí)的應(yīng)用與遷移等，有效提升教學(xué)效果，促進(jìn)課程學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目式學(xué)習(xí);翻轉(zhuǎn)課堂;教學(xué)改革;教學(xué)實(shí)踐;軍事人才

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2023）31-0054-04

Abstract： In view of the problem that classroom teaching emphasizes knowledge imparts and ignores students' ability cultivation， the flipped classroom teaching model based on project-based learning is adopted to put forward the corresponding teaching design ideas and activity framework. A variety of online learning tasks are set before class. Students complete tasks list， evaluation， self-correction and other activities to carry out independent personalized and differentiated learning. Relying on intelligent teaching tools to analyze learning situation， timely adjust classroom teaching content and teaching strategies. Guided by the project， students experience cognitive conflict， deep interaction， reflection on how to solve problems. The study increases metacognition and grasp the application and transfer of knowledge， which effectively improves the teaching effect and promotes the achievement of the course learning objectives.

Keywords： project-based learning （PBL）; flipped classroom; teaching reform; teaching practice; military talent

船舶機(jī)械設(shè)備測(cè)試與診斷課程作為機(jī)電管理人才培養(yǎng)的主干課程之一，其目的是要培養(yǎng)學(xué)生在掌握測(cè)試基本理論和方法的基礎(chǔ)上，能夠應(yīng)用振動(dòng)監(jiān)測(cè)、油液監(jiān)測(cè)、紅外監(jiān)測(cè)等方法，在設(shè)備持續(xù)運(yùn)行且基本不拆卸的情況下，獲取設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并能夠診斷設(shè)備故障的部位、性質(zhì)和嚴(yán)重程度。該課程涉及理論力學(xué)、材料力學(xué)、振動(dòng)機(jī)理、機(jī)械電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及信號(hào)分析處理等學(xué)科知識(shí)，具有典型的學(xué)科交叉性特點(diǎn)。在傳統(tǒng)教學(xué)中，為使學(xué)生掌握這些監(jiān)測(cè)診斷知識(shí)，通過老師講授為主，學(xué)生做作業(yè)、做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行理解消化掌握。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，大多數(shù)學(xué)生能夠緊跟老師節(jié)奏，完成課程學(xué)習(xí)，甚至獲得了不錯(cuò)的考試成績(jī)。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，近年來新技術(shù)、新設(shè)備在船上大量使用，新故障時(shí)常出現(xiàn)，傳統(tǒng)教學(xué)并沒有考慮如何應(yīng)對(duì)新故障的發(fā)生，包括如何監(jiān)測(cè)、診斷、分析以及給出科學(xué)整治方案;二是隨著船舶遠(yuǎn)航等任務(wù)的增加，設(shè)備使用的強(qiáng)度急劇增加，船舶出現(xiàn)的故障數(shù)量陡增，故障種類也不勝枚舉，教學(xué)內(nèi)容與崗位需求出現(xiàn)了差距。為此，迫切需要采用基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法，開發(fā)遠(yuǎn)洋航行、無人值守、水下巡查等不同工程應(yīng)用背景下的監(jiān)測(cè)診斷項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，吸引學(xué)生廣泛參與，促進(jìn)學(xué)生能夠通過自主個(gè)性化學(xué)習(xí)、查閱資料、國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)閱讀、同伴互學(xué)和師生深層次討論交流等多樣化學(xué)習(xí)途徑，增強(qiáng)機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)診斷能力，適應(yīng)新任務(wù)下監(jiān)測(cè)崗位對(duì)人才的更高需求。

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（Project-Based Learning，簡(jiǎn)稱PBL）是教師提供高復(fù)雜性、高真實(shí)性的項(xiàng)目，讓學(xué)生通過項(xiàng)目實(shí)施來尋找問題、規(guī)劃方案、收集資料、解決問題、進(jìn)行決策和完成研究過程，并最終呈現(xiàn)產(chǎn)品的學(xué)習(xí)方式[1]。教師以“項(xiàng)目”為教學(xué)載體，將課程知識(shí)體系視為一個(gè)可分解為階段任務(wù)的項(xiàng)目整體，通過探究式、體驗(yàn)式等不同學(xué)習(xí)模式，將課程核心概念和原理通過系列目標(biāo)植入項(xiàng)目推進(jìn)過程。而學(xué)生則受高度精煉的問題驅(qū)動(dòng)，通過項(xiàng)目規(guī)劃、實(shí)地調(diào)研、文獻(xiàn)查閱和資料收集等一系列過程，采取“做中學(xué)”的方式對(duì)既有認(rèn)知不斷更新并促成新的知識(shí)建構(gòu)[2]。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)PBL教學(xué)方法的相關(guān)研究眾多，大都關(guān)注“教學(xué)的應(yīng)用”，其次是“模式”“問題與對(duì)策”和“理論基礎(chǔ)”等研究。例如，丹麥洛斯基勒大學(xué)和奧爾堡大學(xué)率先在工程教育領(lǐng)域?qū)嵤┮皂?xiàng)目為基礎(chǔ)的PBL教學(xué)模式，項(xiàng)目包含復(fù)雜工程問題的課程任務(wù)，學(xué)生圍繞課程項(xiàng)目選擇相應(yīng)的理論、方法和工具，以團(tuán)隊(duì)協(xié)作的形式進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)[3];盧海麗等[4]結(jié)合教學(xué)實(shí)踐提出了智能時(shí)代項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的模式和實(shí)施過程，并通過Python的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)案例展示了該模式在高等教育領(lǐng)域的應(yīng)用;譚江月等[5]在PBL模式的實(shí)施過程中引入Padlet網(wǎng)絡(luò)在線協(xié)作平臺(tái)，并建立了“項(xiàng)目績(jī)效”分層考核體系;顧劍鋒[6]提出利用PBL模擬不同工作環(huán)境、在單元教學(xué)中設(shè)置項(xiàng)目、分組合作，然后匯報(bào)并展示成果等具體措施，以提升高職英語課堂效率與學(xué)生學(xué)習(xí)能力。PBL教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位，能有效培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，這與“以學(xué)生為中心”教育理念相吻合。

因此，本文將針對(duì)船舶機(jī)械設(shè)備測(cè)試與診斷課程課堂教學(xué)重知識(shí)傳授、輕學(xué)生能力培養(yǎng)的問題，采用基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，提出相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計(jì)思路及活動(dòng)框架。本文研究成果有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、能動(dòng)性和創(chuàng)造性，打破現(xiàn)實(shí)課堂中時(shí)間和空間的限制，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)度以及教與學(xué)的有效性，對(duì)于推進(jìn)高等教育教學(xué)改革，培養(yǎng)高素質(zhì)、專業(yè)化新型軍事人才具有重要意義。

一? 基于PBL的教學(xué)設(shè)計(jì)路線圖

PBL的基本流程或操作程序分為選定項(xiàng)目、制訂計(jì)劃、活動(dòng)探究、產(chǎn)品制作、成果交流和活動(dòng)評(píng)價(jià)六個(gè)步驟[7]。具體流程如圖1所示。

為了有效地完成基于PBL的教學(xué)活動(dòng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了船舶機(jī)械設(shè)備測(cè)試與診斷課程在各個(gè)階段的任務(wù)，從而幫助學(xué)生清晰找到學(xué)習(xí)途徑，直到目標(biāo)達(dá)成。

（一）? 課前階段

盡管基于PBL的教學(xué)目的是大力提升學(xué)生的能力，但知識(shí)部分的學(xué)習(xí)也是不可或缺的。個(gè)性化、多樣化的學(xué)習(xí)方式是確保學(xué)生有效學(xué)習(xí)的保障。實(shí)踐表明，通過在線資源的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以反復(fù)學(xué)習(xí)或者重點(diǎn)學(xué)習(xí)在線課程的內(nèi)容，滿足了個(gè)性化學(xué)習(xí)需求;同時(shí)，在線課程課后的一些挑戰(zhàn)性難題，也能夠滿足不同層次的同學(xué)學(xué)習(xí)需求，實(shí)現(xiàn)了在線課程的內(nèi)涵，即個(gè)性化自主學(xué)習(xí)，基本模式如圖2所示。

需要注意的是需要采取一些策略防止在線學(xué)習(xí)走過場(chǎng)。第一，學(xué)習(xí)活動(dòng)的多樣化。在線課程的學(xué)習(xí)活動(dòng)不能過于單一，要包含選擇題，適當(dāng)?shù)膯柎痤}，信號(hào)處理過程中的編程或者補(bǔ)充缺失程序語句等，讓學(xué)習(xí)者不會(huì)覺得視覺疲勞;讓不同層次的學(xué)生都能找到適合自己的題目、任務(wù)。第二，學(xué)習(xí)過程的規(guī)范化。學(xué)習(xí)要有評(píng)估，不能夠只完成任務(wù)，不實(shí)現(xiàn)評(píng)估和自我矯正;將測(cè)試結(jié)果一并計(jì)入過程成績(jī)?cè)u(píng)估，同時(shí)又允許學(xué)生多次嘗試答題，有利于個(gè)性化自主學(xué)習(xí)。第三，學(xué)習(xí)時(shí)間的制度化。在課程教學(xué)計(jì)劃中，課內(nèi)留出特定的時(shí)間讓學(xué)生線上學(xué)習(xí)，有基本的時(shí)間保證。第四，學(xué)習(xí)流程的職業(yè)化。學(xué)習(xí)內(nèi)容關(guān)聯(lián)學(xué)生未來的崗位需求，涉及知識(shí)點(diǎn)、業(yè)務(wù)流程能激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。

（二）? 課中階段

課堂授課階段主要采取翻轉(zhuǎn)課堂的模式，也是線上線下有機(jī)銜接階段。線下教學(xué)活動(dòng)過程的特點(diǎn)是：基于問題導(dǎo)向的精準(zhǔn)化教學(xué)，主要解決作業(yè)難題及線上智能教學(xué)工具統(tǒng)計(jì)的共性問題、項(xiàng)目實(shí)施中遇到的棘手問題等，通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)解決問題。其主要形式是參與式互動(dòng)教學(xué)，師生各自的任務(wù)明確，學(xué)生負(fù)責(zé)展示和討論，教師是組織者和引導(dǎo)者，負(fù)責(zé)點(diǎn)評(píng)和答疑。

教師通過引入問題，觀察各學(xué)習(xí)小組的反應(yīng)，隨著認(rèn)知沖突的加劇，實(shí)時(shí)介入并提供一些“彈藥”。課堂貌似混沌狀態(tài)，實(shí)則是一種符合自然規(guī)律的深度耦合狀態(tài)，即課堂多自由度非線性系統(tǒng)的內(nèi)共振，產(chǎn)生了非線性耦合，將產(chǎn)生非常豐富的“成果”。有的小組爭(zhēng)得面紅耳赤;有的旁征博引，用大數(shù)據(jù)說話;有的直接沖上黑板圖示化據(jù)理力爭(zhēng)。大風(fēng)大雨過后，老師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生反思問題的解決方法，增加元認(rèn)知。引導(dǎo)學(xué)生將本單元模塊的知識(shí)如何引用到解決同類問題甚至新出現(xiàn)的問題中，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的應(yīng)用遷移，如圖3所示。

（三）? PBL項(xiàng)目式學(xué)習(xí)任務(wù)

教學(xué)過程中，學(xué)生是主體，老師起引導(dǎo)作用。老師的任務(wù)仍然需要講授，但打破了傳統(tǒng)的“眉毛胡子一把抓”“重復(fù)性講授低階內(nèi)容”，這里要求的是一種具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的精準(zhǔn)互動(dòng)[8]。

學(xué)生需要積極參與把當(dāng)前遇到的疑惑及時(shí)解開，并迎接下一個(gè)挑戰(zhàn)。老師構(gòu)建了一個(gè)充滿未知元素的學(xué)習(xí)環(huán)境，點(diǎn)燃了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，在每一個(gè)PBL項(xiàng)目里，教學(xué)小組設(shè)置了多種可能遇到的情況，學(xué)生在接收到推送的信息后，要迅速做出反饋，包括向外界提出需求，軟件的支持、硬件的支持、自發(fā)組織攻關(guān)小組、同伴協(xié)作學(xué)習(xí)等等，具體如圖4所示。項(xiàng)目的內(nèi)容具有牽引作用，其是一種通過現(xiàn)有知識(shí)來解決未來問題的實(shí)戰(zhàn)化模擬，更是一種知識(shí)的遷移，從而使得培養(yǎng)的學(xué)生更具有自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生會(huì)積極收集信息、獲取知識(shí)、探討方案，以此來解決具有現(xiàn)實(shí)意義的問題，因此，在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)過程中，不僅僅要求學(xué)生能夠應(yīng)用所學(xué)的學(xué)科知識(shí)，還要懂得如何在工程實(shí)際中，將這些知識(shí)學(xué)以致用。通過學(xué)中用、用中學(xué)，實(shí)現(xiàn)學(xué)用合理。學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的過程，也是運(yùn)用知識(shí)解決問題的過程。學(xué)生運(yùn)用知識(shí)及解決問題的過程也是學(xué)習(xí)新知識(shí)的過程，其本質(zhì)是做中學(xué)和深度學(xué)習(xí)。

在這個(gè)過程中，學(xué)習(xí)的目標(biāo)是學(xué)生能掌握知識(shí)和概念，具有運(yùn)用知識(shí)的能力，培養(yǎng)獲得成功的技能，教師的作用是一個(gè)設(shè)計(jì)者、支持者、引導(dǎo)者或激勵(lì)者。

二? 實(shí)踐案例

在船舶測(cè)試與診斷課程中，設(shè)備監(jiān)測(cè)診斷的方法有振動(dòng)監(jiān)測(cè)、油液分析、紅外監(jiān)測(cè)等。第1單元教學(xué)模塊中，主要學(xué)習(xí)振動(dòng)監(jiān)測(cè)診斷方法的應(yīng)用。設(shè)備監(jiān)測(cè)部門在日常檢查中，發(fā)現(xiàn)新修ABCD四艘船中，A船的空壓機(jī)組振動(dòng)劇烈，“只要一開機(jī)，全船都知道?！奔葒?yán)重影響大家的工作環(huán)境，又具有潛在的巨大隱患。究竟是什么原因呢？怎么處理這個(gè)問題呢？將項(xiàng)目布置給6個(gè)學(xué)習(xí)小組，每組4人，時(shí)間2周完成。實(shí)際操作如圖5所示。

6個(gè)學(xué)習(xí)小組根據(jù)課前學(xué)習(xí)，課后搜集資料分析，課中討論，有3組分析認(rèn)為機(jī)組振動(dòng)大的原因是系統(tǒng)產(chǎn)生了共振。因此，首先需要通過測(cè)試脈沖振動(dòng)響應(yīng)，證實(shí)這個(gè)判斷，其次，想辦法消除共振。有2組認(rèn)為，是機(jī)組安裝問題，出現(xiàn)了松動(dòng)或者不對(duì)中，需要測(cè)試振動(dòng)，分析頻譜特征，重新檢查安裝情況，并加固安裝就可以了。有1組認(rèn)為可能是機(jī)器本身有故障，要檢查機(jī)組的各種性能指標(biāo)，如氣缸的溫度、壓力等，并和其他機(jī)組進(jìn)行比較。

看到學(xué)生通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，能夠得到這些專業(yè)的解答，是非常有成效的。因?yàn)槊恳粋€(gè)結(jié)論背后，都蘊(yùn)含了課前對(duì)理論的深度學(xué)習(xí)和思考。例如，第1組提出了“通過測(cè)試脈沖振動(dòng)響應(yīng)”來判斷是否共振。其中，就包括其建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，得到一個(gè)二階振動(dòng)系統(tǒng)，通過沖擊作用，產(chǎn)生有阻尼單自由度振動(dòng)響應(yīng)，從而解算出系統(tǒng)的固有頻率。

通過項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，體驗(yàn)主動(dòng)和堅(jiān)持，學(xué)會(huì)團(tuán)隊(duì)合作并在實(shí)踐探究中形成解決問題的能力。其次，將知識(shí)從零散理解到綜合理解，改變以往對(duì)知識(shí)的理解是碎片的、孤立的和零散的狀態(tài)，通過項(xiàng)目把知識(shí)與知識(shí)，知識(shí)與工程問題統(tǒng)一起來，有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，以及跨領(lǐng)域的理解，從而對(duì)知識(shí)的整體認(rèn)知和把握。

從脫離情境到情境認(rèn)知。傳統(tǒng)課堂的學(xué)習(xí)脫離了工程實(shí)際應(yīng)用的情境，這種學(xué)習(xí)變成了信息的加工;而項(xiàng)目化學(xué)習(xí)依托一件具體的事情，讓學(xué)生在實(shí)踐中參與學(xué)習(xí)，注重了情境認(rèn)知，使得學(xué)習(xí)更有意義。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)從被動(dòng)機(jī)械到主動(dòng)構(gòu)建轉(zhuǎn)變。學(xué)習(xí)不是一個(gè)被動(dòng)過程，而應(yīng)該是主動(dòng)建構(gòu)。強(qiáng)調(diào)學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)，去解決，去創(chuàng)造，從而調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

三? 結(jié)束語

基于PBL的教學(xué)模式，是以能力提升為目標(biāo)的教和學(xué)，符合人才培養(yǎng)目標(biāo)中三位一體的目標(biāo)要求，不僅能夠提升自身教師專業(yè)的發(fā)展，還能夠推動(dòng)教育的改革與發(fā)展。在實(shí)施過程中，有三個(gè)重要特點(diǎn)。一是線上、線下有機(jī)結(jié)合。線上需要依托相關(guān)軟件，進(jìn)行學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)分析、通過教育智能實(shí)現(xiàn)教師智慧;通過新技術(shù)賦能教育發(fā)展;線下需要大力提倡同伴學(xué)習(xí)，協(xié)作學(xué)習(xí)。二是注重學(xué)生的應(yīng)用遷移能力。迫切需要關(guān)注學(xué)生對(duì)崗位的適應(yīng)能力，通過學(xué)生完成項(xiàng)目，培養(yǎng)他們自主發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力;通過課堂的各種展示、辯論、討論、同伴互幫互學(xué)，構(gòu)建自身的知識(shí)體系，并將知識(shí)內(nèi)化為能力;通過系統(tǒng)化訓(xùn)練眼光更睿智，思維更敏捷，能夠在未來的工作中科學(xué)識(shí)變、精準(zhǔn)應(yīng)變、主動(dòng)求變;能夠在危機(jī)中發(fā)現(xiàn)新機(jī)、在變局中開辟新局。三是對(duì)學(xué)習(xí)效果的科學(xué)評(píng)價(jià)。無論采用哪種形式進(jìn)行教學(xué)，必須以學(xué)生的學(xué)習(xí)效果為中心。開展科學(xué)的教學(xué)評(píng)價(jià)是一種規(guī)范要求;老師除了構(gòu)建學(xué)習(xí)的環(huán)境氛圍，當(dāng)好學(xué)生學(xué)習(xí)的腳手架;需要做好過程管理，評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效果，包括評(píng)價(jià)的內(nèi)容、評(píng)價(jià)的方法、評(píng)價(jià)的依據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)。

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基金項(xiàng)目：海軍工程大學(xué)教育科研課題“基于認(rèn)知負(fù)荷理論的艦艇裝備監(jiān)測(cè)診斷課程教學(xué)效果提升策略研究”（NUE2023ER51）

第一作者簡(jiǎn)介：劉樹勇（1975-），男，漢族，湖南望城人，博士，教授，博士研究生導(dǎo)師。研究方向?yàn)榕灤瑒?dòng)力裝置監(jiān)測(cè)與診斷教學(xué)。

*通信作者：柴凱（1989-），男，漢族，湖南益陽人，博士，講師。研究方向?yàn)榕灤瑒?dòng)力裝置振動(dòng)噪聲控制教學(xué)。