姚磊 刘韬 邹殿文 刘姗姗

摘 要 海关科普教育是构筑国门安全防线、提升全民生物安全意识的重要途径。为进一步提升科普效能，针对传统科普模式在形式创新、互动体验及公众参与活力上的优化方向，探索更具实效性的科普路径，本研究基于问题导向学习（Problem-Based Learning，PBL）理论框架，选取具有典型边境口岸特征的绥芬河海关科普基地为实证对象，通过“问题—能力—价值”的递进式学习路径，设计并实施“国门生物安全探秘”实践项目，推行“前期准备—问题导向设计—自主探究—协作研讨—成果转化—反思评价”六阶教学流程，为科普工作提供可复制的PBL实施方案。

关键词 PBL教学法；国门安全；科普教育；海关科普基地

Application of PBL Model in Port Science

Popularization Work

YAO Lei ¹ LIU Tao ² ZOU Dian-Wen ¹ LIU Shan-Shan ^3*

Abstract Customs science education plays a vital role in safeguarding national borders and enhancing public awareness of biological safety. To enhance the effectiveness of science outreach and address limitations in traditional models—such as lack of innovation, limited interactivity, and weak public engagement—this study explores a more practical approach grounded in the Problem-Based Learning (PBL) framework. Taking the Suifenhe Customs Science Education Base—characterized by typical border port features—as a case study, we designed and implemented the practice project “National Border Biological Safety Exploration” through a progressive “problem-ability-value” learning path. The project adopted a six-stage teaching process: “preliminary preparation, problem-oriented design, independent inquiry, collaborative discussion, achievement transformation and reflection evaluation”. This approach offers a replicable PBL implementation scheme for science popularization work.

Keywords PBL teaching method; National border security; Science popularization education; Customs science popularization base

基金项目：海关总署科研项目（2024HK251）

第一作者：姚磊（1986—），女，汉族，黑龙江绥芬河人，硕士，高级农艺师，主要从事植物检疫、生物标本馆管理及科普讲解工作，E-mail: yaolei22619@163.com

通信作者：刘姗姗（1990—），女，汉族，天津人，本科，工程师，主要从事进出口商品检验工作，E-mail: liuss3@139.com

1. 绥芬河海关综合技术中心 绥芬河 157399

2. 哈尔滨海关 哈尔滨 150000

3. 天津海关工业产品安全技术中心 天津 300457

1. Technology Center of Suifenhe Customs District Technical Center, Suifenhe 157399

2. Harbin Customs District, Harbin 150000

3. Technical Center for Safety of Industrial Products of Tianjin Customs, Tianjin 300457

随着国际贸易与人员流动日趋频繁，国门安全面临多重风险挑战，这不仅使得国门安全防控压力增加，也推动着国民对相关领域的科普需求不断提升。2024年修订的《中华人民共和国科学技术普及法》，进一步强化科普工作的法律地位，对科普形式的创新和公众科学素养的提升提出更高要求。在此背景下，科普基地作为科学普及与教育的重要载体，其建设质量与社会服务功能的优化成为亟待解决的关键问题。本研究以绥芬河海关科普基地为实证对象，在科普工作中运用问题导向学习（Problem-Based Learning，PBL）模式，通过详细的活动设计及科学化效果评估，为海关科普工作提供可复制推广的PBL实施方案。

1 PBL模式的理论基础与实践优势

1.1 理论基础

创始人Barrows认为PBL既是一种课程，又是一种过程。该模式以学习者为核心，以真实问题为驱动，能有效提升学习者的学习兴趣和主动性，培养问题解决能力和团队协作精神，被视为传统教育模式的一种延伸，在教育领域广泛应用且成效显著^[1-3]。在PBL中教师作为促进者，主要负责营造学习共同体、创设问题情境、引导学生对问题进行反思等^[4-5]。鉴于该模式的优势，将其创新性应用于科普领域具有充分的理论依据，能有效满足传统科普模式在形式创新、互动体验及公众参与活力等方面的优化需求，为提升科普效能、探索更具实效性的科普路径提供有力支撑。

1.2 实践优势

在科普主体方面，绥芬河海关科普基地是黑龙江省省级科普基地及海关首批署级科普基地，拥有丰富的科普资源。依托生物标本馆（含3200余种、13000余号动植物标本）以及涵盖食品、化妆品、矿产品检测和动植物检疫等多个领域检测实验室的实操环境，在开发PBL科普项目中具有良好的互动基础和实操体验。研究表明，PBL对于培养学生问题意识、创造性思维、批判性思维等高阶思维能力，提升学生自主学习、解决问题及合作交流等方面具有显著效果^[6]。结合海关截获等案例情况，科普项目可以提高参与者的知识留存率、违规物品识别准确率等，PBL模式的科普项目对受众生活体验的影响显著、感受直观，使得国门生物安全知识的科普更容易呈现项目式学习体验。在受众群体方面，对于科普受众群体参与科普的心态分析显示，参与科普活动受众有低龄、高兴趣、组织性强的特征，这类受众群体由于认知发展阶段的特性和群体学习的特点，对PBL模式适应性强，易于实现PBL模式转型。因此，该理论模型在海关科普模式的转型中更具实践优势。

2 应用PBL模式的实施路径

传统的科普教育模式往往以单向知识灌输为主，难以有效激发公众深度参与和解决实际问题的能力。创始人 Barrows 将 PBL 模式的操作流程划分为：组织小组、开始一个新问题、后续行动、汇报展示、问题后反思五个阶段^[7]。该模式的核心在于以“问题”为起点，驱动学习者主动探究，在过程中锻炼信息检索、批判性思维、协作沟通等能力，最终实现科学素养提升、责任意识培养等认知深化和“价值”内化，形成“问题—能力—价值”的递进式学习闭环。

为更好地契合海关科普工作实践性、专业性、公共性强的特点，强化国门生物安全、进出口知识、通关政策、卫生检疫、知识产权保护等海关科普效果，本研究以 Barrows 模式为基础，开展了具有适应性的优化与调整。提出更具操作性的海关科普PBL实施路径，包含前期准备、问题导向设计、自主探究、协作研讨、成果转化、反思评价等六个关键环节，如图1所示。

图1 应用PBL模式的科普工作实施路径

Fig.1 Implementation path of science popularization work applying the PBL model

3 应用PBL模式的案例分析

3.1 前期准备

3.1.1 选取研究对象

本研究采用准实验设计，选取2024年参与绥芬 河海关研学活动的某小学五年级125名学生作为研究对象。随机将一班、二班（63人）设为对照组，采用传统参观式科普模式；三班、四班（62人）设为实验组，采用PBL科普模式。两组学生性别、年龄的基线资料无统计学意义（P＞0.05），具有可比性（表1）。

表1 参加研学活动的学生基本资料比较

Table 1 Comparison of basic information of students participating in research activities

3.1.2 识别需求

绥芬河作为中俄边境重要口岸城市，独特的地理经济环境使科普对象对国门生物安全议题具有天然的认知基础。调研表明，由于很多学生家庭从事进出口贸易、跨境服务行业等，其日常生活与口岸业务紧密关联，真实的生活基础使科普对象对国门生物安全主题下与生活相关的题目（如外来物种入侵、进口食品安全、跨境宠物检疫等）具有良好的兴趣基础。同时，该基地结合多年查获案例与海关业务基础，拥有丰富的国门生物安全科普资源，科普对象对海关科普国门生物安全的认可度较高。

3.1.3 设置科普项目

在PBL教学设计中，通过前期对科普对象的校园走访与科普对象的需求分析，设计多个与国门安全知识相关的科普项目，例如“国门生物安全探秘”“食品安全实验室之旅”“传染病防控模拟”“食品标签知多少”等，每个项目都以实际案例为基础编写教案。结合教案的成熟度、教学资源适配性及预期教学效果，选择科普项目“国门生物安全探秘”作为本次案例的测试项目，该项目紧密结合绥芬河口岸实际，作为黑龙江省最大对俄陆路口岸和中欧班列“东通道”枢纽，绥芬河口岸年进出口货物运量超千万吨，生物安全防控压力显著，使科普项目更具现实针对性与实践价值。

3.2 问题导向设计

结合口岸特性，以“绥芬河口岸防范外来物种入侵”为核心问题，采用“认知冲突法”，配以苹果蠹蛾（Cydia pomonella）、豚草（Ambrosia L.）等我国典型外来物种入侵案例，让学生们对问题的严重性有更直观的认识，引发主动思考，在教案中设有贯穿学习全过程的问题（表2）。

表2 “国门生物安全探秘”研学活动问题设计表

Table 2 Problem design table for “national border biological safety exploration” research activity

3.3 自主探究

本环节是PBL科普模式中的核心环节，科普基地关员作为引导者，旨在培养学生独立获取信息、分析问题和解决问题的能力。实验组学生围绕研学活动的核心问题，在引导下通过多元化的探究路径主动获取关键信息，利用基地提供的国门生物安全专业工具书和电子数据库，系统检索目标物种的生物学特性、入侵途径、危害现状及防控措施等信息。在专业人员指导下，借助显微镜等设备对目标外来物种标本进行细致的形态学观察，整合分析所收集的数据与观察结果进行综合研判，重点突破“物种准确识别”与“潜在风险等级评估”两大认知难点。如通过对比本土与外来入侵物种的差异理解其入侵性，并通过分析物种适生区、繁殖力、扩散能力等数据，初步评估其对本地生态及农业的潜在风险等级。

3.4 协作研讨

采用异质分组策略，依据前期观察的学生兴趣、能力倾向、性格特点等，将实验组混合编成11个小组（每组5～6人）。异质分组是一种基于差异进行混编的教学策略，将不同水平的学生分在一个小组，发挥各自的能力优势，形成以优带差、能力互补的协作学习氛围^[8]，以确保组内背景与视角的多样性，并设置组长、记录员、发言人、资料员等角色，明确职责。在此基础上，各小组聚焦核心问题及其衍生的关键议题展开讨论。议题紧密模拟实际检疫决策场景，包括基于自主探究阶段收集的物种危害性、处理技术可行性等证据，对携带可疑有害生物的进口水果是否应放行进行风险评估及模拟决策；整合关键形态特征观察、分子生物学检测方法应用及口岸查验流程等信息，探讨“如何有效识别检疫性有害生物”并总结识别要点与难点。在此过程中，组员需展示个人探究成果与初步结论，接受同伴质疑与挑战，通过相互论证、补充证据、辨析信息真伪，小组共同校验信息准确性与分析合理性，最终目标是在充分讨论基础上形成小组共识或清晰呈现多元观点及其依据。

3.5 成果转化

成果转化是PBL模式中将探究、讨论所得的知识与技能进行整合、应用和外显的关键环节，实现知识的内化与迁移。本环节采用多样化、情境化的科普创作形式输出学习成果。学生可参与“小国门卫士”模拟演练，分组还原海关查验现场场景，运用所学的国门生物安全知识演绎安全风险识别及相应处理决策的全过程，从而加深知识理解与应用，体验海关关员的工作职责与决策压力；也可以小组形式进行“小研究员”科普报告活动，将探究学习的过程、核心发现、形成的观点或建议整理为结构化报告。在完成科普内容创作后，将组织正式的成果展示会，邀请海关关员、学校教师及家长等多元主体参与。

3.6 反思评价

反思评价作为PBL模式的闭环环节，构建了关员与学生共同参与的评估分析机制，引导学生审视学习过程、方法、结果及自身表现，以促进深度学习和持续改进。引导学生开展自我反思可通过撰写反思日志或口头陈述实现，内容覆盖在自主探究中遇到的困难及解决方法、小组讨论中的贡献与收获、成果制作过程中体会、对国门生物安全重要性新认识等；进行小组同伴互评，引导小组成员从参与度、合作精神、贡献度、沟通能力等方面对同伴进行客观评价；关员凭借丰富的业务经验，对活动过程与成果进行专业反馈，重点评估学生在模拟演练、报告撰写等环节中对生物安全知识的应用准确性、风险判断合理性，为学生知识体系的完善提供指导；海关科普基地通过对问卷调查与活动观察记录的系统分析，从参与效能、认知建构水平及科普态度等方面综合评价活动整体成效。

4 应用PBL模式在口岸科普教学的结果分析

4.1 参与效能提升

通过调查问卷的形式进行调查，共计发放问卷125份，回收125份，有效回收率为100%，数据显示PBL模式下深度参与人数明显增加（表3）。但小组协作效率仍有待提高，部分学生存在“被动依附、缺乏实质性参与”现象；在小组讨论发言环节，部分学生因性格内向、知识内化速度较慢等原因，存在表达困难的情况。

4.2 完善认知建构水平

科普活动结束后，对参与者进行科普知识小测验。测验成绩显示，正确率在80%以上的学生比例从69.84%提升至85.58%，成绩显著提高。在模拟检疫任务中，90.32%的参与者能准确识别3种及以上有害生物（表4），表明参与者对国门生物安全知识的理解和运用能力得到有效增强。

表4 认知建构情况统计表

Table 4 Statistics on cognitive construction

4.3 参与者对科普活动的态度

PBL模式下，学生对海关职能认知度显著提升，对国门生物安全的关注度也大幅增强（表5），深刻认识到外来物种入侵可能带来的严重后果，也对海关在防控有害生物入境工作中的关键作用有了更加深入的认识和理解，在行为意向方面改善显著，会让家人主动申报可疑物品的行为有所增加。

5 结论

本研究通过实践案例验证了PBL模式在海关领域科普效果中的显著提升作用。前期准备阶段是提升受众参与度的关键基础，建议未来科普工作以领域真实案例设计科普项目，通过增强学习代入感激发认知内在动力，培养科技知识应用能力实现认知深化，引导受众完成从被动接收向主动参与的态势转变。同时，以问题为导向精心设计科普活动，构建科学的教学流程体系，可有效激发受众参与热情。通过量化受众在科普活动中的参与度、对海关知识的认知提升程度以及对海关工作的态度转变，精准衡量PBL模式的实际成效，并基于分析结果有针对性优化科普活动的问题设计、案例选择及实施流程，为海关科普向互动式、参与式转型提供科学依据与优化路径。多维度的过程性评价更能真实地反映学生具体的学习情况，达到能力目标和综合素质的考核要求^[9]。在此基础上，建立多方协同机制，为海关科普理论体系创新提供实践支撑。本研究也存在一些局限需要在未来进一步探讨。在样本上，仅以绥芬河海关科普基地为研究对象，我国不同区域海关科普基地在区位特征、资源禀赋、受众结构等方面存在显著差异，单一案例研究结论的普适性有待进一步验证。未来，本研究将深入探索建立适切性良好的海关科普质量评估体系，通过客观数据及其分析对海关科普活动的效果进行更全面、深入、客观地评估。

参考文献

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表3 采用PBL模式前后学生参与效能表现情况统计表

Table 3 Statistics on students’ participation efficiency before and after applying the PBL model

表5 职能认知情况统计表

Table 5 Statistics on functional cognition