基于PBL教學理念的四融合五引導混合式教學實踐

劉莉　趙中濤　史駿

摘 要：傳感器與檢測技術是鐵道車輛專業群的一門專業基礎課程，具有學科交叉、實踐性強的特點?；赑BL（Problem-Based Learning）理念對課程內容進行重構，以動車組真實檢修案例為載體，構建項目式教學環節，形成一案例—一項目、一重點—一作品，鼓勵學生自主設計制作創新作品，提升了課程“兩性一度”。踐行思政引領課堂，從思想引領、價值塑造、知識探究、能力建設四個方面設立了“四融合”教學目標，依據教學規律，探索出層層遞進式的“五引導”式教學策略。綜合教學數據顯示，案例的教學達到預期目標，學生真正實現了理論知識與創新技能的雙提升。

關鍵詞：PBL “四融合”教學目標 “五引導”式教學策略 傳感器與檢測技術 混合式教學

1 課程簡介

1.1 課程基本信息

傳感器與檢測技術是鐵道車輛專業群的一門專業基礎課程，開設于第五學期，授課對象為動車組檢修技術專業在校生，本課程教學改革對于促進傳感技術與專業課的交叉融合具有重要意義。課程系統地介紹了傳感器技術的基本理論、工作原理、測量電路和參數指標。通過學習，學生了解常規敏感元器件的工作原理和特性，掌握常見物理量的檢測方法，能夠對傳感器進行選型、應用和故障排查，具備傳感器的設計與開發能力，提高解決實際測量和控制問題的能力。

以自建的國家級教學資源庫課程為基礎，依據教學實際，依托十四五規劃教材，構建以“四大平臺+四大資源庫”為主要內容的多層次立體化教學資源。結合課程實踐性強的特點，將本課程與專業課交叉融合，基于PBL（Problem-Based Learning）理念重構課程體系，以動車組真實檢修案例為載體，構建項目式教學環節，并從思想引領、價值塑造、知識探究、能力建設四個方面設立相應的“四融合”教學目標，同時依據教學規律，探索出層層遞進式的“五引導”式教學策略，真正實現問題導向、由淺及深、循序漸進的教學過程。

1.2 案例的意義

案例節選自傳感器與檢測技術中項目四“動車組軸溫檢測系統”，注重學科的交叉融合，基于PBL教學理念構建教學情境，以國產動車組中華之星軸溫故障案例為引入，引導學生自主設計軸溫檢測系統，開展小組探究式學習，訓練學生自主學習能力，并通過理論認知、仿真分析、實操訓練的層層進階的教學模式，將知識學習融入在項目解決過程中，在項目結束后學生還可得到一套自己設計制作的軸溫檢測系統，提升了動手操作能力。同時教學過程注重對學生的思想引領和價值塑造，通過本案例中列車軸溫升故障影響行車安全的視頻，培養學生的嚴謹細致的職業精神，利用小組探究的教學方法，訓練學生的團隊協作能力。

2 思路與目標

2.1 分析學情特點，找出教學矛盾

授課對象包含了普招生、單招生、擴招生和社招生，課程基礎參差不齊，傳統的課堂教學模式難以滿足個體差異化的教學需求。課程開設于大三第一學期，學生即將步入實習工作崗位，對未來工作充滿期待，動手實踐意愿強，但專業知識體系尚未完善，對行業前沿動態和發展趨勢了解有限，分析和解決問題的思維尚未建立，創新意識和創新能力不足，傳統的課程架構以理論知識講解為主，難以提升學生的學習興趣。

2.2 根據教學實際，整合教學資源

以十四五規劃教材為基礎，依托教學互動平臺、國家級虛擬仿真共享平臺、YL610綜合試驗平臺和學校創新開放平臺（四大平臺），將動車組檢修國家級教學資源庫、企業案例庫、微課視頻庫、思維導圖庫（四大資源庫）有效整合到一起，對課程資源進行了互補和融合，構成多層次立體化的混合式教學資源[1]，既包含了適用于基礎學習的微課、能力進階的動畫、歸納總結的思維導圖和拓展延伸的企業案例視頻，能夠滿足不同基礎和不同學習階段的學生學習（多層次），同時還能將理論學習、仿真學習、實踐學習有效融合（立體化），真正實現線上線下有機結合、理論實踐有機結合、課內課外有機結合，教學資源多維度，教學情境多元化。

2.3 依據課程特點，重構課程體系

針對學生實踐意愿強但動手能力弱的矛盾，引入現場應用案例，將專業基礎課程與專業課交叉融合，基于PBL理念重塑線上線下教學內容。以動車組檢修真實案例為載體，構建項目式教學環節，形成一案例—一項目，一重點—一作品。以重構課程體系中的項目四為例，將中華之星動車組軸溫報警故障作為引入案例，鼓勵學生自主設計動車組軸溫檢測系統，根據學生學習基礎進行分組，小組團隊協作探究解決方案，教學過程中教師引導學生自行觀看教學視頻、學習原理動畫、線上模擬仿真等逐步掌握溫度檢測系統的重點內容，利用創新開放平臺動手實現團隊設計方案，制作作品，真正激發學生的學習積極性、提升創新實踐能力。

2.4 結合學生需求，明確教學目標

本課程的授課對象是大三年級學生，學生即將走向工作崗位，對未來的工作充滿好奇和擔憂，但缺乏成熟的職業情感，所以本課程的教學不僅是知識的傳授，更是價值觀的輸出[2]。結合學生的情感需求，根據動車組檢修技術人才培養要求，抓住習近平新時代中國特色社會主義思想和高速動車組發展兩個維度，緊扣動車組檢修與運用核心能力，圍繞“檢測技術發展概況”“動車組塞拉門開閉檢測系統”“動車組車速檢測系統”“動車組軸溫檢測系統”“動車組車重檢測系統”五大知識單元，在思想引領、價值塑造、知識探究、能力建設四個方面為學生設立了相應的教學目標（“四融合”教學目標），從“追尋復興的理想信念”“求真務實的職業內核”“創新發展的時代內涵”三個層面進行價值觀塑造，實現從核心價值觀的個人層面到社會層面和國家層面的輻射，全方位塑造學生健全人格。

2.5 總結教學規律，梳理教學策略

把握以學生為主體、教師做引導的原則，形成了“崗位導向——案例導引——概念導學——仿真導做——實操導思”的漸進式“五引導”教學實踐策略[3]，實現從理論到仿真再到實操的教學過程，整個教學環節由淺及深、由易到難、逐層推進，即使基礎薄弱的學生也容易上手，能充分調動學生學習積極性。同時項目導向式教學理念強調小組合作的方式，合作探究法的應用也能夠使不同基礎的團隊成員間取長補短，保證課堂教學的有效性。

3 教學設計

3.1 內容設計與資源整合

案例節選自項目四“動車組軸溫檢測系統”，基于內容設計對教學資源進行有效整合。依托國家級教學資源庫在線開放課程，持續補充行業現場應用案例、行業技術前沿等內容，累積視頻資源15個，課外文獻20篇，練習題目49道，互動討論超過70次。提升單元測試與單元作業的難度，考核重點從認知了解轉變為應用優化；教師圍繞教學重點、難點、熱點發起開放討論話題，引導學生實現自主探索、知識體系構建到自主學習與辯證思考的漸進式教學目標，體現課程的“兩性一度”（高階性、創新性和挑戰度）。

思想引領：培養使命擔當，樹立職業精神，強化創新教育；

價值塑造：熱愛工作崗位，懂得團隊協作，養成嚴謹態度，具備創新思維；

知識探究：掌握溫度傳感器的工作原理，熟悉元件選型和使用方法；

能力建設：能完成溫度檢測電路的設計與制作，具備優化和拓展檢測功能的能力。

3.2 教學過程與實施方法

3.2.1 課前任務設計

（1）依托教學互動平臺，引導課前預習

在上節課結束時發布本單元的課程預告，包含在線課程資源、講義、PPT和思維導圖等，同時發布本章節的引入視頻：我國早期國產動車組中華之星的軸溫報警案例，學生可結合專業背景知識準備課堂任務（①動車組出現熱軸故障的原因是什么②如何避免動車組熱軸故障）。

（2）基于教學互動平臺，進行預習前測

結合課前發布的教學資源與引入案例，向學生發布前測題目，關于溫度傳感器的基本知識。題目形式以不定項選擇為主，如“常見的溫度檢測元件有哪些？（A熱電阻式溫度傳感器，B熱電偶式溫度傳感器，C紅外傳感器）”，通過前測引導學生梳理溫度傳感器的類型及基本原理。

3.2.2 課堂任務設計

（1）基于“崗位導向”的引入

回顧課前案例，講述早期國產動車組的艱難研發歷程，激發學生的愛國情懷。以小組為單位上臺分享團隊聽后感，教師總結：高速運行情況下軸承溫度升高不可避免，做好溫度檢測是有效避免熱軸故障的關鍵。軸溫檢測系統能夠見微知著、防患未然。由此引出本章節的實踐任務：制作一款動車組軸溫監測系統。

（2）基于“概念導學”的啟蒙

以實踐任務為載體，教師引導學生利用線上教學資源，探究常見的溫度測量方法和溫度感應元件，并以小組匯報和組間PK的方式進行自學效果評價。最后教師以常見生活場景為載體對課本概念進行分析，并對知識點進行歸納總結。團隊內部和團隊間的評價機制，有利于培養學生團隊協作能力和溝通交流能力。

（3）基于“仿真導做”的鞏固

依托傳感器仿真軟件，模擬高速運行情況下軸承外部環境，通過設置不同的運行速度值得到不同的軸承溫升曲線，引導學生歸納溫度變化規律，總結不同感溫元件的測溫特性，讓學生切身感受動車組速度提升對設備性能的高要求，提醒學生在以后工作中不可麻痹大意，秉持嚴謹細致的檢修工作態度是保障動車組安全行車的重要前提。

（4）基于“實操導思”的拓展

教師分享復興號動車組的軸溫檢測系統拓展材料，引導學生總結高速運行情況下軸溫檢測的環境特點，對小組發布任務：選取適合于軸溫實時檢測的溫度傳感器。采取小組PK方式從若干溫度傳感器中選擇最優檢測元件。教師利用思維導圖對課程內容進行總結。

使用Protues軟件對軸溫檢測電路進行設計并仿真運行。針對設計過程中的疑問，可進行組內討論，也可結合教學互動平臺發彈幕進行即時提問，教師將通過線上+線下答疑的方式解答，仿真運行成功的團隊在班級內進行分享。課程最后，發布本章節教學反饋問卷。

3.2.3 課后任務設計

軸溫檢測系統仿真運行成功的團隊可通過創新開放平臺制作軸溫檢測設備，并根據平臺資源進行適當包裝。學生上傳作品視頻、制作報告等資料到教學互動平臺，教師根據團隊成果進行實時反饋評價和綜合考評。

3.3 考核評價方式

構建過程性評價、總結性評價、發展性評價相結合的全過程全方位評價體系[4]，對學生課程學習、交流研討、小組成果匯報、實踐作業、成果總結等方面進行綜合考評。線上主要依托教學互動平臺，對學生的學習過程展開梯度測試，通過平臺的評價系統實現自動評價。線下評價主要依托于課中的師生評價、生生互評、自我評價及企業導師評價四種方式的結合。

4 特色與創新

4.1 學科融合，問題驅動（PBL），提高課程“兩性一度”

案例采用項目式教學，以中國標準動車組復興號的軸溫檢測系統為引入點，將傳感器課程內容與動車組運用課程交叉融合，滲透了當下的前沿技術。在課堂上以小組協作的方式進行組間研討辯論，加深對理論知識和分析方法的認知，課程的每章對應一個綜合性的實踐項目，從方案設計到零件選型再到作品制作，全部由學生自主探究完成，訓練了學生分析問題的思維、解決問題的能力和耐挫力，提高了學生的動手實踐水平，真正做到了知識領悟、能力提升和素質培養的有機結合，提升了課程的“兩性一度”。

4.2 價值塑造，人格養成，踐行思政引領課堂

動車組軸溫檢測系統是保障安全運行的關鍵系統，案例將思想引領、價值塑造、知識探究、能力建設四個教學目標進行融合，以“見微知著，防患未然”為思政主題，滲透了愛崗敬業的工作情懷、嚴謹細致的工作態度和精益求精的工作精神，通過案例實施，學生掌握了溫度感應系統的設計方法，堅定了保障鐵路安全的職業信念，培養了嚴謹細致的勞動習慣，訓練了團隊協作的能力，也提升了對動車組檢修工作的適應能力。

4.3 學生主體，教師引導，構建遞進式課堂教學

堅持學生主體、教師引導的設計原則，教學過程中采用“五引導”的教學策略，即崗位導向、案例導引、概念導學、仿真導做、實操導思[4]。課程引入案例貼合現場實際，激發學生學習的熱情；教學過程采用線上模擬結合線下實操的方法，使學生認知實現由抽象變直觀，由直觀變立體的層層遞進過程，降低直接上手的難度，提升學生學習積極性和主動性。層層遞進式的教學策略能夠滿足不同學習基礎的同學，課堂應用效果良好。

5 效果評價

案例構建了“四融合”教學目標，全方位培養學生職業素養和職業精神。在教學設計中采用“五引導式”教學策略，共設提問11次，環環相扣，通過學生反應可隨時掌握學生對相關知識的理解程度，從而及時調整授課節奏和內容。教學互動平臺提供了學生到課率、預習率、合作學習的參與度等信息，直觀反映學生課堂參與度和學習熱情度，便于對學生進行個性化指導和教學調整，打造高效課堂。章節末的問卷反饋能幫助教師進行教學反思，進一步提高教學質量。綜合所有數據，本案例教學達到了預期目標?；赑BL教學理念，以項目式教學環節為載體，每章對應一個綜合性設計與實踐項目，學生將課堂上的作品和創新思維應用在各類技能大賽中，屢獲大獎，本案例中，19級學生張宇鑫帶領團隊自主設計制作的無線軸溫監測裝置獲2021年中國國際互聯網+大學生創新創業大賽陜西賽區銀獎，實現了知識技能雙提升。

基金項目：2023年西安鐵路職業技術學院課程思政示范課程校級一般培育項目“動車組技術”（無編號）；2023年陜西省職業技術教育學會專項課題“基于‘五引導式教學模式的課程思政研究與實踐”（課題編號：2023SZX501）；2023年陜西省職業技術教育學會專項課題“軌道車輛檢修類專業課程改革的研究與實踐”（課題編號：2023SZX476）；陜西省第三批黨建工作樣板支部（無編號）。

參考文獻：

[1]邱峰.基于“三全育人”的高校思想政治理論課混合式教學研究[J]. 2021（2019-16）：61-64.

[2]朱紅霞.高中思想政治課中價值觀教育的包容與堅持[J].才智，2016（26）：3.

[3]劉莉，尹文龍，史駿，等.淺談“動車組技術”課程典型思政案例教學設計——以“解析高速動車組走行部技術”為例[J].中國設備工程，2023（01）：249-251.

[4]劉莉，史駿，張配，等.分節閉環螺旋上升式教學設計與實踐——以動車組機械裝置檢修課程為例[J].中國設備工程，2021（23）：2.