首页 > 论文范文 > 教育综合论文 > 高等教育论文 > 基于STEAM理念的车辆工程专业成长式问题化教学模式研究

基于STEAM理念的车辆工程专业成长式问题化教学模式研究

2024-10-29 24 上传者：管理员

摘要：该文构建“以学生为中心，以实际问题为导向”的STEAM理念下车辆工程专业的GPBL教学模式，将学习过程置于复杂而真实的问题空间中，结合实际案例选定课程“问题”进行教学设计，设计时注重进行多学科知识的交叉融合，并设置难度随学生能力提升而循序渐进、动态变化的学习任务，进而促进学生高阶认知和解决问题能力的发展，锻炼学生团队合作、批判性思维等综合能力，以达到培养应用创新型工程技术人才的目的。

关键词：
GPBL
PBL
STEAM
教学模式
车辆工程专业
加入收藏

2018年，教育部发布《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》提到：“坚持学生中心，全面发展。”随着车辆工程专业的迅速发展，社会对创新型、复合型、应用型人才的需求也更为迫切。面对新形势下的教学改革需求，应用型高校在专业教育中应积极探究以学生为中心的教学模式，结合多学科融合教学理念，通过探究式、讨论式等新型教学模式，培养学生的社会责任感、创新精神和实践能力，提高学生的综合素质，促进学生的全面发展。

PBL(Project/Problem-BasedLearning）是一种以问题为导向、以学生为中心的项目式学习方法[1]，目前在车辆工程专业课程教学中已有应用。陈泽宇[2]等以实际工程问题为导向，构建了一种全新的基于PBL理念的车辆工程专业教学模式。刘国满[3]等将PBL教学理念引入车辆工程专业的实践教学，并探索出教学问题的设置、教师的综合素质和学生的学习态度是PBL教学效果的主要影响因素。郝磊[4]探究了“线上线下+PBL”的教学模式，完成了车辆工程课程教学改革。已有研究表明，项目问题式学习对促进车辆工程专业学生提高自主学习能力和探究、分析、解决问题能力有积极作用。因此，有学者在PBL基础上进一步采用成长式问题化教学模式（Growing Project/Problem-Based Learning,GPBL)[5]。GPBL在设置问题过程中更注重问题的真实性，并且会关注学生的成长变化，从而设置由浅入深的问题，循序渐进地开展教学活动。STEAM理念强调通过融合多学科知识来解决实际问题[6]，对培养综合型人才有促进作用，其理念与项目式学习的核心相契合。PBL与STEAM相结合的教学模式，主要鼓励学生发现、探究、合作并解决问题，并从中构建跨学科、多学科融合的知识体系，进而培养具有创新精神、沟通协作能力和解决问题能力的综合型人才[7]。然而，该模式目前在车辆工程专业教学研究中并未有所应用。

本文基于STEAM的GPBL教学模式在车辆工程专业教学中的应用，以成长式问题任务为驱动，保证知识体系完整性、跨学科内容融合性，以实践为取向，以合作学习作为基本形式，培养学生主动学习的意识，促进个体意义感的获得，形成责任意识和团队精神，可有效实现培养国家交通装备战略与发展所需的应用创新型工程技术人才。

1、基于STEAM理念的车辆工程专业成长式问题化教学改革目前存在的问题

1.1 传统“以问题为导向”教学方法中的“问题”缺少自源性和扩展性

在传统的车辆工程教学中，“问题”缺少自源性，均由教师提供问题化学习中的“问题”。对于这种给定的“问题”，虽然学生可以清晰地知道学习目标和学习内容，但是却会缺乏个体经验与主动学习的兴趣。此外，传统问题化学习中问题的建模和解决不易于切入且难度不易控制，问题没有足够的真实性和使用价值，缺乏扩展性。

1.2 教学任务难度缺乏递进层次

在传统车辆工程专业课程教学模式中，经常存在教学任务难度设置不合理的情况，主要体现在学生现阶段能力无法应对难度过大的任务，或者教学任务始终保持一个难度，而学生的能力已经随着课程的开展不断提升，无法满足其提升需求。因此，教师在设置教学任务时应该由浅入深，考虑到学生刚接触一门课程时经验和能力不足，会存在畏难情绪，第一个教学任务应易切入且具备一定的难度和实用性，接下来的教学任务难度再逐步递进。这样既能增强学生的学习自信，又能挖掘学习潜力。

1.3 考核评价与面向产出存在矛盾，考核方式单一，人才培养质量评价体系不完整

传统课程的考核主要包括学生的平时成绩和期末考核成绩两部分，考核重点主要集中在课程的基础理论环节。在这种单一的评价模式下，学生易产生应付式的学习心理，学生大多以考核重点和最终结果作为学习重心。最终的考核成绩只能反映片面信息，无法体现学生实际的课程目标达成情况。同时，当前形势下人才的培养越发偏向实践创新，传统的考核方式与新形势下面向产出的创新型人才培养需求难以形成有效统一，且大多仍侧重课堂教学的评价，较少涉及课程实践环节结合的综合评价研究。此外，大多研究仍侧重对单门课程质量的评价，缺少对整体人才培养的质量评价体系。

2、基于STEAM理念的车辆工程专业成长式问题化教学模式内容及实施方案

如何培养学生综合运用跨学科知识解决真实或复杂问题的高阶学习能力，是车辆工程专业教学改革及教学设计研究的重心。“STEAM-GPBL”教学模式框架的构建理念是以学生为中心，以解决复杂度渐增的真实问题为核心，将多学科交叉融合到教学设计中，培养学生的高阶能力，并建立人才综合考核及评价体系。实施方案流程图如图1所示。

2.1 教学准备

教师在课前基于学习通、大学慕课、3D打印技术以及动车组转向架虚拟仿真实验室等教学平台，创设虚拟体验式、开放共享式、主动参与式、互动交流式的教学情境，最大限度地实现课程基础教学资源的开放共享，充分激发学生的学习兴趣，让学生在课前预习过程中不仅掌握基本的专业知识，还能增强自主探索能力。

2.2 选题

问题是整个教学过程的出发点和重心，需要不断聚焦和升华并贯穿整个学习过程。因此，问题必须由学生参与提出或衷心认可。问题以师生协商的方式展开，首先，教师结合轨道交通工程实际案例向学生交代清楚基本的任务和组队要求，动员学生自行组建团队。学生根据要求明确分工、问题特征和范围，充分展开想象，形成问题的初步构想及框架。其次，学生以小组为单位向全班及教师做方案介绍，教师和其他同学对方案进行点评并提出修改建议。该小组共同修改后再与教师进一步聚焦、修订方案，反复淬炼，直至确定出最优的问题初始方案，在选题的整个过程中培养学生的分析、想象、协商和合作能力。

2.3 问题化教学设计

问题化教学设计需要脚踏实地地执行选题步骤中确定的最优初步方案。教师应做好引导和沟通工作，为学生完善问题建模提供资源支持、适当的鼓励和督促，引导学生在解决问题时调试好心态并反躬自省。

建模过程中注重多学科知识的交叉融合，将上一阶段的初步方案转化为清晰的目标、具体的设计方案和详细的实施步骤，使学生在设计过程中发现问题，学会寻求问题解决思路，逐渐尝试实施并评估改进问题解决方案。

2.4 成果展示和反思评鉴

学生以团队协作的角度展示所得成果，再现从“选题—运用方法及工具解决问题—问题解决”的过程，深化对实际工程问题的认知。反思评鉴是学生以小组为单位对成果展示的内容及过程进行点评、比较，并提出建议和评价。通过这个过程，学生可以深入思考和分析自己的作品，发现潜在的问题和改进空间。同时，通过与其他小组的成果进行比较，学习和借鉴他人的优点和创意，拓展自己的思维和视野。在展示和评鉴的过程中，进一步加强学生对问题具有真实性和现实意义的认同感，并锻炼其沟通合作、表达分析、思辨批判和反思优化的能力。

图1“STEAM-GPBL”教学模式流程图

2.5 反馈成长

反馈成长体现在问题难度和复杂度以及学生能力的增长。学生每完成一次阶段性任务，会极大地提升他们综合处理问题的能力。因此，面对下一阶段问题难度和复杂度渐增的任务，也会有更多的经验和信心。教师可以进一步修订、扩展、深化问题，并逐渐减少对学生的支持，从而进一步提升其高阶能力。反复循环，问题难度与学生高阶能力互为因果，形成正向反馈。

2.6 考核与评价

提出注重教学执行过程环节的多元化人才综合考核及评价体系，从六个方面制定车辆工程专业人才培养评价标准。教师根据评价指标，针对学生在整个教学培养实施过程中的实际表现进行跟进过程性评价，具体可以采用视频行为采集、记录过程表、在线学习行为记录、随堂测试等方式；学生可以利用检查表和评价量规等工具进行自评和组间互评。最后，通过模糊综合评判方法将多元化评价结果进行量化，学生基于量化结果可进一步提升综合素质。

3、结语

本文进行车辆工程专业教学理念、教学模式的改革，构建了基于STEAM理念的GPBL教学模式，实现以学生为中心，以解决实际问题为导向的创新教学模式改革。设计成长式问题化教学环节，并设置难度循序渐进的学习任务。构建多元化人才综合考核及评价体系，并通过考核对教学模式进行修订、扩展、深化和完善。搭建GPBL教学平台，使课堂融入真实情境，学生可以沉浸式体验运用多学科理论知识解决实际问题的过程。该教学模式也可推广至其他专业的相关教学改革，具有实际运用价值与推广意义。

参考文献:

[1]田雪飞,宋鑫.PBL教学模式在思想政治理论课中的应用探索:以“思想道德与法治”课为例[J].北京教育(德育),2022(9):48-54.

[2]陈泽宇,周楠,张渤.基于PBL理念的车辆工程教学模式改革研究[J].科教文汇,2021(3):78-79.

[3]刘国满,盛敬,刘新刚.车辆工程专业实践教学引入PBL教学法的探索[J].科技视界,2015(17):48,150.

[4]郝磊.基于线上线下混合的“车辆工程”课程PBL教学模式的探讨[J].中国多媒体与网络教学学报(上旬刊),2022(10):13-16.

[5]邓鹏.面向高阶认知发展的成长式问题化学习(GPBL)研究:概念､设计与案例[J].远程教育杂志,2020,38(3):76-85.

[6]彭敏,郭梦娇.STEAM教育的基本内涵与发展路径研究[J].教育理论与实践,2018,38(25):14-18.

[7]刘绮璇,李红菊.PBL项目式学习STEAM课程中设计思维的培养[J].艺术教育,2022(6):202-205.

基金资助:2021年度大连交通大学研究生课程思政研究项目“‘轨道车辆可靠性工程基础’思政教育改革与实践”(2021-16); 2022年辽宁省研究生教育教学改革项目“‘5E’教学模式下研究生应用创新能力培养的课程教学实践研究”(2022190); 2022年度辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目立项优质教学资源建设与共享委托项目“基于STEAM理念的车辆工程专业成长式问题化教学模式改革研究与实践”(2022329);

文章来源:李永华,石姗姗,陈秉智.基于STEAM理念的车辆工程专业成长式问题化教学模式研究[J].科教文汇,2024,(20):82-85.