基于小任务大挑战的项目进阶教学模式探讨

摘  要：该研究探讨一种新的项目式教学（PBL）模式，旨在通过“大挑战”引领“小任务”的进阶方式，替代传统的多个简单项目重复的教学模式。该文首先分析当前项目式教学中存在的问题，如项目与实际工程脱节和过度关注项目数量。针对这些问题，研究提出个人任务、小组任务和大组任务的三层次任务结构，以促进学生的知识掌握、团队协作和系统思维能力。该模式的实施不仅提升学生的技术技能，还增强他们的沟通能力和批判性思维能力。研究表明，深度项目能够更好地满足现代工程的复杂性需求，为学生未来的职业发展奠定基础。该文为教育工作者提供切实的理论与实践指导，以引入深度项目，从而培养学生的综合能力。

关键词：项目式教学；深度项目；进阶学习；工程应用能力；传感器

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2025）11-0120-04

Abstract： This study explores a new Project-Based Learning （PBL） model that aims to replace the traditional approach of repeating multiple simple projects with a progressive structure driven by a "big challenge" and supported by "small tasks." This paper first analyzes existing issues in current PBL practices， such as the disconnect between projects and actual engineering， and the overemphasis on project quantity. In response to these issues， the study proposes a three-tier task structure consisting of individual tasks， group tasks， and large group tasks， designed to enhance students' knowledge acquisition， teamwork， and systems thinking skills. The implementation of this model not only improves students' technical skills but also strengthens their communication and critical thinking abilities. The research demonstrates that deep projects better meet the complexity demands of modern engineering and lay a solid foundation for students' future career development. This paper offers practical theoretical and methodological guidance for educators to introduce deep projects， thereby cultivating students' comprehensive capabilities.

Keywords： Project-Based Learning; deep projects; progressive learning; engineering application skills; Sensors

随着高等教育改革的不断深入，项目式教学（Project-Based Learning， PBL）逐渐成为高等教育中一种重要的教学方法。这种以学生为中心的教学模式强调通过实际项目促进学生自主学习和实践能力。PBL的起源可追溯至20世纪初期的“实用主义”教育理论，尤其是美国教育家John Dewey的影响。他提倡“做中学”（Learning by Doing），认为学生通过真实情境和体验式活动，能更好地理解和应用知识[1]。PBL的发展还受到了20世纪60年代以来建构主义教育理论的影响，尤其是Vygotsky的理论。他强调知识的构建过程对学习的促进作用[2]。这些理论推动了PBL的快速发展，使得教育界意识到将学生从单一知识灌输模式中解放出来的重要性，以便更好地满足现代社会对问题解决能力和创新能力的需求。

早期的PBL较少关注系统性和理论基础，更多依赖教师和学生的直观理解。随着教育心理学的发展，PBL逐渐成为一种体系化的教学方法。许多高校尤其是工程类学科开始采用PBL进行实践和创新教育。20世纪90年代以后，PBL成为一种独立的教学理论和方法，逐渐应用于各类学科，包括医学、教育学、管理学等。随后许多中外学者对PBL的有效性进行了大量研究，并提出了多种PBL设计模型，以期更好地指导教师进行项目设计[3-5]。例如，Blumenfeld提出了“问题驱动型学习”（Problem-Driven Learning， PDL）模型，其核心在于明确学习目标并围绕核心问题设计任务[6]。笔者也曾提出利用科研项目中的真问题引领项目学习[7]。

在此基础上，本文进一步探索了一种新的项目进阶教学模式，旨在通过“大挑战”引领“小任务”的进阶结构，提高项目式教学中学生解决复杂工程问题的能力。

一  传统项目式教学分析

在当前的项目式教学中，许多课程设计仍然依赖于多个简单项目的重复，这种模式在很大程度上无法满足现代工程教育对学生综合能力的要求。传统项目式教学的局限性主要体现在以下几个方面。

首先，多个简单项目往往缺乏复杂性和挑战性，导致学生在完成任务时难以进行深入思考，无法有效培养其解决复杂工程问题的能力[8]。简单的项目任务通常关注具体的操作或技能训练，缺乏复杂问题的解决过程，这种教学方式限制了学生思维的拓展和批判性思维的训练。并且在这种碎片化的学习中，学生停留在“做”而非“思考”的层面，无法提升面对复杂问题时的综合分析与解决能力。

其次，项目与实际工程需求之间的脱节，使学生在真实情境中的应用能力不足[9]。尽管传统项目式教学强调通过项目来培养学生的实际操作能力，但许多项目设计缺乏与现代工程技术和行业需求的紧密结合，无法模拟真实工程环境中的复杂情况。使得学生学到的技能往往脱离实际工作中的情境，无法有效对接工程实际需求。例如，学生可能在完成项目的过程中学到一些具体技术操作，但当面临多元化和复杂的工程挑战时，他们缺乏系统性的解决问题的能力和应变能力。

最后，传统模式对项目的量化追求使得学生忽视了对项目深度和质量的关注[10]。许多传统项目式教学过分强调项目的数量和完成度，注重的是学生在短时间内完成大量独立项目，而忽视了项目本身的复杂度和深度。这种过度追求数量的教学方式，容易导致学生陷入“做了很多，却没有学到什么”的窘境，最终没有真正掌握和内化项目所涉及的核心理念。比如，在多个简单项目的实施过程中，学生可能仅仅是完成了任务的表面工作，缺乏对项目背景、技术原理及其实际应用的深入理解，这直接影响到他们的知识迁移能力和创新能力的培养。

然而，现代工程项目通常涉及复杂系统设计、长时间的实施过程和多学科协作。只有深度项目才能模拟这种真实情境，帮助学生了解各阶段的完整流程和各环节的相互影响，进而提高其解决复杂问题的能力。因此，项目式教学不仅需要广度，更需要深度。所以拓展项目的深度是提升PBL效果、满足现代工程需求的必然趋势。

二  项目进阶教学模式

为拓展项目式教学的深度，我们提出了一种基于“大挑战”引领“小任务”的进阶项目式教学模式。通过实施深度项目，学生能够在解决真实、复杂问题的过程中，获得更为全面的学习体验，进而更好地为应对复杂工程问题做好准备。深度项目的进阶是通过逆向拆解真实工程项目来串联整个课程，然后通过个人任务、小组任务和大组任务的正向进阶学习，来获取知识、训练能力、培养思维，最终完成复杂工程方案设计与创新。

其中，个人任务是学生在项目初期需要独立完成的基础性工作，通常包括文献研究、数据收集、初步分析等。学生首先需选择与项目主题相关的文献，进行广泛阅读和资料收集。然后撰写一份关于项目主题的简要分析，识别关键问题和挑战。教师通过文献综述的完整性和深度，以及问题分析的清晰性与逻辑性等进行评估。目的是帮助学生建立与项目相关的基本知识框架，激励学生自主探索和学习，培养其独立思考能力，同时为后续的团队合作打下基础。

小组任务是在学生完成个人任务后，通过小组合作解决特定子任务，整合各自的个人研究成果。每个小组可以选择一个与大挑战相关的子任务，例如，设计某个组件、制定项目计划、进行风险评估等。首先小组成员根据个人特长和兴趣选择子任务（如设计、实现或测试）。通过需定期召开会议，汇报进展，讨论问题，协商解决方案。最后将各自的研究成果整合为一份小组报告或设计。目的是鼓励学生将个人研究与团队项目整合，提高其综合应用能力，同时通过小组合作培养学生团队合作与沟通能力，让学生学会如何有效地分配任务、交流想法和解决冲突。

大组任务是在全班范围内完成综合性复杂项目，理解项目的整体结构和各部分之间的关系，通常是对大挑战的综合性解决方案。大组任务可以包括项目的最终实施、成果展示或项目的评估与反馈。目的是培养学生全局观和系统思维，通过大组任务，学生能够理解项目的整体架构，学会从全局出发思考问题。有效提高学生在真实场景中的解决问题的能力，让学生在真实的、复杂的环境中进行实践，培养其适应性和灵活性。

同时为更好地培养学生的综合素养，项目设计中可以增加跨学科任务。鼓励不同专业的学生共同参与项目，形成多学科团队，促进知识的融合与创新。例如，测控专业的学生与机械专业的学生合作，共同完成智能火焰检测与灭火装置的设计与开发。在跨学科的具体任务中，学生需要运用电子工程知识设计电路，同时运用机械原理来设计灭火装置，使其更具可用性。通过定期举办跨学科的知识分享会，让学生分享自己学科的专业知识，促进不同学科间的相互理解和协作。

通过这样的个人任务、小组任务和大组任务的任务进阶设计，学生在知识、技能和能力上得到全面提升，有效促进其对复杂问题的理解与解决能力。项目进阶模式的核心在于通过大挑战引领小任务渐进学习，帮助学生逐步深化对项目的理解。下面将结合贵州大学测控技术与仪器专业的传感器课程进行具体阐述。

三  基于传感器课程的项目进阶教学案例

传感器课程是电子信息类专业的核心课，主要学习各类信息转换的传感器，是一门交叉多、应用广、理论与实践并重型课程。传统课程内容按传感器基础与传感器类型分，知识逻辑关联少，应用对比分析少，导致学生基础不牢，后续学习迁移很难建立。因此，课程根据项目进阶教学模式重构了逐级进阶的学习内容，使学生融汇知识、形成方法、建立传感器信息转换思维，形成“理论”“应用”和“设计”三个进阶模块。首先总结传感转换原理，构建理论基础模块，让学生可以探究转换原理共性。其次结合工程检测案例，进阶应用模块，让学生能在真实问题中对比不同传感器的特点和特性。最后补充相关知识，拓展设计模块，为学生创新提供空间。

课程首先从教师科研和地区需求的真实项目中提炼出适合的教学项目，作为大组任务，例如，从煤矿瓦斯燃烧当量比测量项目中提炼多源火焰检测教学项目。然后从中拆解出需要学习的教学要点，如温度传感器测量、光电传感器测量、烟雾传感器测量等，设计一系列从简单到复杂的小组任务。再将任务中的各种传感器的工作原理和结构材料特性等知识设置成学生需要闯关的个人任务。通过层层深入的进阶任务，引导学生主动构建传感器相关知识、形成检测方法、培养工程思维，提升学生学习传感器的积极性与获得感。