基于PBL教学理念的四融合五引导混合式教学实践

刘莉　赵中涛　史骏

摘 要：传感器与检测技术是铁道车辆专业群的一门专业基础课程，具有学科交叉、实践性强的特点。基于PBL（Problem-Based Learning）理念对课程内容进行重构，以动车组真实检修案例为载体，构建项目式教学环节，形成一案例—一项目、一重点—一作品，鼓励学生自主设计制作创新作品，提升了课程“两性一度”。践行思政引领课堂，从思想引领、价值塑造、知识探究、能力建设四个方面设立了“四融合”教学目标，依据教学规律，探索出层层递进式的“五引导”式教学策略。综合教学数据显示，案例的教学达到预期目标，学生真正实现了理论知识与创新技能的双提升。

关键词：PBL “四融合”教学目标 “五引导”式教学策略 传感器与检测技术 混合式教学

1 课程简介

1.1 课程基本信息

传感器与检测技术是铁道车辆专业群的一门专业基础课程，开设于第五学期，授课对象为动车组检修技术专业在校生，本课程教学改革对于促进传感技术与专业课的交叉融合具有重要意义。课程系统地介绍了传感器技术的基本理论、工作原理、测量电路和参数指标。通过学习，学生了解常规敏感元器件的工作原理和特性，掌握常见物理量的检测方法，能够对传感器进行选型、应用和故障排查，具备传感器的设计与开发能力，提高解决实际测量和控制问题的能力。

以自建的国家级教学资源库课程为基础，依据教学实际，依托十四五规划教材，构建以“四大平台+四大资源库”为主要内容的多层次立体化教学资源。结合课程实践性强的特点，将本课程与专业课交叉融合，基于PBL（Problem-Based Learning）理念重构课程体系，以动车组真实检修案例为载体，构建项目式教学环节，并从思想引领、价值塑造、知识探究、能力建设四个方面设立相应的“四融合”教学目标，同时依据教学规律，探索出层层递进式的“五引导”式教学策略，真正实现问题导向、由浅及深、循序渐进的教学过程。

1.2 案例的意义

案例节选自传感器与检测技术中项目四“动车组轴温检测系统”，注重学科的交叉融合，基于PBL教学理念构建教学情境，以国产动车组中华之星轴温故障案例为引入，引导学生自主设计轴温检测系统，开展小组探究式学习，训练学生自主学习能力，并通过理论认知、仿真分析、实操训练的层层进阶的教学模式，将知识学习融入在项目解决过程中，在项目结束后学生还可得到一套自己设计制作的轴温检测系统，提升了动手操作能力。同时教学过程注重对学生的思想引领和价值塑造，通过本案例中列车轴温升故障影響行车安全的视频，培养学生的严谨细致的职业精神，利用小组探究的教学方法，训练学生的团队协作能力。

2 思路与目标

2.1 分析学情特点，找出教学矛盾

授课对象包含了普招生、单招生、扩招生和社招生，课程基础参差不齐，传统的课堂教学模式难以满足个体差异化的教学需求。课程开设于大三第一学期，学生即将步入实习工作岗位，对未来工作充满期待，动手实践意愿强，但专业知识体系尚未完善，对行业前沿动态和发展趋势了解有限，分析和解决问题的思维尚未建立，创新意识和创新能力不足，传统的课程架构以理论知识讲解为主，难以提升学生的学习兴趣。

2.2 根据教学实际，整合教学资源

以十四五规划教材为基础，依托教学互动平台、国家级虚拟仿真共享平台、YL610综合试验平台和学校创新开放平台（四大平台），将动车组检修国家级教学资源库、企业案例库、微课视频库、思维导图库（四大资源库）有效整合到一起，对课程资源进行了互补和融合，构成多层次立体化的混合式教学资源[1]，既包含了适用于基础学习的微课、能力进阶的动画、归纳总结的思维导图和拓展延伸的企业案例视频，能够满足不同基础和不同学习阶段的学生学习（多层次），同时还能将理论学习、仿真学习、实践学习有效融合（立体化），真正实现线上线下有机结合、理论实践有机结合、课内课外有机结合，教学资源多维度，教学情境多元化。

2.3 依据课程特点，重构课程体系

针对学生实践意愿强但动手能力弱的矛盾，引入现场应用案例，将专业基础课程与专业课交叉融合，基于PBL理念重塑线上线下教学内容。以动车组检修真实案例为载体，构建项目式教学环节，形成一案例—一项目，一重点—一作品。以重构课程体系中的项目四为例，将中华之星动车组轴温报警故障作为引入案例，鼓励学生自主设计动车组轴温检测系统，根据学生学习基础进行分组，小组团队协作探究解决方案，教学过程中教师引导学生自行观看教学视频、学习原理动画、线上模拟仿真等逐步掌握温度检测系统的重点内容，利用创新开放平台动手实现团队设计方案，制作作品，真正激发学生的学习积极性、提升创新实践能力。

2.4 结合学生需求，明确教学目标

本课程的授课对象是大三年级学生，学生即将走向工作岗位，对未来的工作充满好奇和担忧，但缺乏成熟的职业情感，所以本课程的教学不仅是知识的传授，更是价值观的输出[2]。结合学生的情感需求，根据动车组检修技术人才培养要求，抓住习近平新时代中国特色社会主义思想和高速动车组发展两个维度，紧扣动车组检修与运用核心能力，围绕“检测技术发展概况”“动车组塞拉门开闭检测系统”“动车组车速检测系统”“动车组轴温检测系统”“动车组车重检测系统”五大知识单元，在思想引领、价值塑造、知识探究、能力建设四个方面为学生设立了相应的教学目标（“四融合”教学目标），从“追寻复兴的理想信念”“求真务实的职业内核”“创新发展的时代内涵”三个层面进行价值观塑造，实现从核心价值观的个人层面到社会层面和国家层面的辐射，全方位塑造学生健全人格。

2.5 总结教学规律，梳理教学策略

把握以学生为主体、教师做引导的原则，形成了“岗位导向——案例导引——概念导学——仿真导做——实操导思”的渐进式“五引导”教学实践策略[3]，实现从理论到仿真再到实操的教学过程，整个教学环节由浅及深、由易到难、逐层推进，即使基础薄弱的学生也容易上手，能充分调动学生学习积极性。同时项目导向式教学理念强调小组合作的方式，合作探究法的应用也能够使不同基础的团队成员间取长补短，保证课堂教学的有效性。

3 教学设计

3.1 内容设计与资源整合

案例节选自项目四“动车组轴温检测系统”，基于内容设计对教学资源进行有效整合。依托国家级教学资源库在线开放课程，持续补充行业现场应用案例、行业技术前沿等内容，累积视频资源15个，课外文献20篇，练习题目49道，互动讨论超过70次。提升单元测试与单元作业的难度，考核重点从认知了解转变为应用优化；教师围绕教学重点、难点、热点发起开放讨论话题，引导学生实现自主探索、知识体系构建到自主学习与辩证思考的渐进式教学目标，体现课程的“两性一度”（高阶性、创新性和挑战度）。

思想引领：培养使命担当，树立职业精神，强化创新教育；

价值塑造：热爱工作岗位，懂得团队协作，养成严谨态度，具备创新思维；

知识探究：掌握温度传感器的工作原理，熟悉元件选型和使用方法；

能力建设：能完成温度检测电路的设计与制作，具备优化和拓展检测功能的能力。

3.2 教学过程与实施方法

3.2.1 课前任务设计

（1）依托教学互动平台，引导课前预习

在上节课结束时发布本单元的课程预告，包含在线课程资源、讲义、PPT和思维导图等，同时发布本章节的引入视频：我国早期国产动车组中华之星的轴温报警案例，学生可结合专业背景知识准备课堂任务（①动车组出现热轴故障的原因是什么②如何避免动车组热轴故障）。

（2）基于教学互动平台，进行预习前测

结合课前发布的教学资源与引入案例，向学生发布前测题目，关于温度传感器的基本知识。题目形式以不定项选择为主，如“常见的温度检测元件有哪些？（A热电阻式温度传感器，B热电偶式温度传感器，C红外传感器）”，通过前测引导学生梳理温度传感器的类型及基本原理。

3.2.2 课堂任务设计

（1）基于“岗位导向”的引入

回顾课前案例，讲述早期国产动车组的艰难研发历程，激发学生的爱国情怀。以小组为单位上台分享团队听后感，教师总结：高速运行情况下轴承温度升高不可避免，做好温度检测是有效避免热轴故障的关键。轴温检测系统能够见微知著、防患未然。由此引出本章节的实践任务：制作一款动车组轴温监测系统。

（2）基于“概念导学”的启蒙

以实践任务为载体，教师引导学生利用线上教学资源，探究常见的温度测量方法和温度感应元件，并以小组汇报和组间PK的方式进行自学效果评价。最后教师以常见生活场景为载体对课本概念进行分析，并对知识点进行归纳总结。团队内部和团队间的评价机制，有利于培养学生团队协作能力和沟通交流能力。

（3）基于“仿真导做”的巩固

依托传感器仿真软件，模拟高速运行情况下轴承外部环境，通过设置不同的运行速度值得到不同的轴承温升曲线，引导学生归纳温度变化规律，总结不同感温元件的测温特性，让学生切身感受动车组速度提升对设备性能的高要求，提醒学生在以后工作中不可麻痹大意，秉持严谨细致的检修工作态度是保障动车组安全行车的重要前提。

（4）基于“实操导思”的拓展

教师分享复兴号动车组的轴温检测系统拓展材料，引导学生总结高速运行情况下轴温检测的环境特点，对小组发布任务：选取适合于轴温实时检测的温度传感器。采取小组PK方式从若干温度传感器中选择最优检测元件。教师利用思維导图对课程内容进行总结。

使用Protues软件对轴温检测电路进行设计并仿真运行。针对设计过程中的疑问，可进行组内讨论，也可结合教学互动平台发弹幕进行即时提问，教师将通过线上+线下答疑的方式解答，仿真运行成功的团队在班级内进行分享。课程最后，发布本章节教学反馈问卷。

3.2.3 课后任务设计

轴温检测系统仿真运行成功的团队可通过创新开放平台制作轴温检测设备，并根据平台资源进行适当包装。学生上传作品视频、制作报告等资料到教学互动平台，教师根据团队成果进行实时反馈评价和综合考评。

3.3 考核评价方式

构建过程性评价、总结性评价、发展性评价相结合的全过程全方位评价体系[4]，对学生课程学习、交流研讨、小组成果汇报、实践作业、成果总结等方面进行综合考评。线上主要依托教学互动平台，对学生的学习过程展开梯度测试，通过平台的评价系统实现自动评价。线下评价主要依托于课中的师生评价、生生互评、自我评价及企业导师评价四种方式的结合。

4 特色与创新

4.1 学科融合，问题驱动（PBL），提高课程“两性一度”

案例采用项目式教学，以中国标准动车组复兴号的轴温检测系统为引入点，将传感器课程内容与动车组运用课程交叉融合，渗透了当下的前沿技术。在课堂上以小组协作的方式进行组间研讨辩论，加深对理论知识和分析方法的认知，课程的每章对应一个综合性的实践项目，从方案设计到零件选型再到作品制作，全部由学生自主探究完成，训练了学生分析问题的思维、解决问题的能力和耐挫力，提高了学生的动手实践水平，真正做到了知识领悟、能力提升和素质培养的有机结合，提升了课程的“两性一度”。

4.2 价值塑造，人格养成，践行思政引领课堂

动车组轴温检测系统是保障安全运行的关键系统，案例将思想引领、价值塑造、知识探究、能力建设四个教学目标进行融合，以“见微知著，防患未然”为思政主题，渗透了爱岗敬业的工作情怀、严谨细致的工作态度和精益求精的工作精神，通过案例实施，学生掌握了温度感应系统的设计方法，坚定了保障铁路安全的职业信念，培养了严谨细致的劳动习惯，训练了团队协作的能力，也提升了对动车组检修工作的适应能力。

4.3 学生主体，教师引导，构建递进式课堂教学

坚持学生主体、教师引导的设计原则，教学过程中采用“五引导”的教学策略，即岗位导向、案例导引、概念导学、仿真导做、实操导思[4]。课程引入案例贴合现场实际，激发学生学习的热情；教学过程采用线上模拟结合线下实操的方法，使学生认知实现由抽象变直观，由直观变立体的层层递进过程，降低直接上手的难度，提升学生学习积极性和主动性。层层递进式的教学策略能够满足不同学习基础的同学，课堂应用效果良好。

5 效果评价

案例构建了“四融合”教学目标，全方位培养学生职业素养和职业精神。在教学设计中采用“五引导式”教学策略，共设提问11次，环环相扣，通过学生反应可随时掌握学生对相关知识的理解程度，从而及时调整授课节奏和内容。教学互动平台提供了学生到课率、预习率、合作学习的参与度等信息，直观反映学生课堂参与度和学习热情度，便于对学生进行个性化指导和教学调整，打造高效课堂。章节末的问卷反馈能帮助教师进行教学反思，进一步提高教学质量。综合所有数据，本案例教学达到了预期目标。基于PBL教学理念，以项目式教学环节为载体，每章对应一个综合性设计与实践项目，学生将课堂上的作品和创新思维应用在各类技能大赛中，屡获大奖，本案例中，19级学生张宇鑫带领团队自主设计制作的无线轴温监测装置获2021年中国国际互联网+大学生创新创业大赛陕西赛区银奖，实现了知识技能双提升。

基金项目：2023年西安铁路职业技术学院课程思政示范课程校级一般培育项目“动车组技术”（无编号）；2023年陕西省职业技术教育学会专项课题“基于‘五引导式教学模式的课程思政研究与实践”（课题编号：2023SZX501）；2023年陕西省职业技术教育学会专项课题“轨道车辆检修类专业课程改革的研究与实践”（课题编号：2023SZX476）；陕西省第三批党建工作样板支部（无编号）。

参考文献：

[1]邱峰.基于“三全育人”的高校思想政治理论课混合式教学研究[J]. 2021（2019-16）：61-64.

[2]朱红霞.高中思想政治课中价值观教育的包容与坚持[J].才智，2016（26）：3.

[3]刘莉，尹文龙，史骏，等.浅谈“动车组技术”课程典型思政案例教学设计——以“解析高速动车组走行部技术”为例[J].中国设备工程，2023（01）：249-251.

[4]刘莉，史骏，张配，等.分节闭环螺旋上升式教学设计与实践——以动车组机械装置检修课程为例[J].中国设备工程，2021（23）：2.