PBL模式在電子電路實驗教學(xué)改革中的應(yīng)用

盧怡，霍城宇

（常熟理工學(xué)院 物理與電子工程學(xué)院，江蘇 常熟 215500）

PBL模式在電子電路實驗教學(xué)改革中的應(yīng)用

盧怡，霍城宇

（常熟理工學(xué)院 物理與電子工程學(xué)院，江蘇 常熟 215500）

PBL模式是以學(xué)生為中心，以解決問題為目標(biāo)自主學(xué)習(xí)的教學(xué)模式?；趥鹘y(tǒng)電子電路實驗存在的問題，提出引入PBL模式的電子電路教學(xué)改革，闡述了基于PBL實驗改革的具體實施方法。教學(xué)實踐證明，該模式有效地提高了電子電路實驗的教學(xué)質(zhì)量。

PBL；教學(xué)模式；電子電路實驗

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式偏重于驗證性教學(xué)，學(xué)生通常是根據(jù)教師提出的實驗要求被動的接受實驗，缺少教師與學(xué)生及學(xué)生與學(xué)生間的互動。另外，實驗方案類型較為單一，主要為一些電子類的基礎(chǔ)性實驗，達(dá)不到綜合訓(xùn)練的目的。因此，對電子電路實驗教學(xué)進行改革是非常必要的。本文提出將基于問題的交互式學(xué)習(xí)模式即PBL（Problem Based Learning）模式引入實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中，以提高電子電路實驗的教學(xué)質(zhì)量。PBL以學(xué)生為主體，強調(diào)學(xué)習(xí)要圍繞任務(wù)和問題展開，鼓勵以學(xué)生為中心，提倡學(xué)生自主學(xué)習(xí)、反思式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生思維能力［1］。

一、PBL實驗教學(xué)模式特點

（一）實驗教學(xué)角色互換

引入PBL模式后，教師和學(xué)生的角色發(fā)生互換，教師不再起主導(dǎo)者的作用，而是作為輔助性角色成為資源的提供者、學(xué)習(xí)過程的監(jiān)控者和學(xué)生發(fā)展的引導(dǎo)者，在學(xué)生分析問題、討論問題、解決問題的過程中給予一定的建議和指導(dǎo)［3］。

（二）實驗教學(xué)方式多樣化

引入PBL模式后，實驗教學(xué)方式由單一的授課制變?yōu)榻處熓谡n與學(xué)生組成的若干個小組討論相結(jié)合的模式，強調(diào)以小組工作的形式，由教師設(shè)計問題，通過學(xué)生之間相互合作、相互交流來解決問題。

（三）實驗教學(xué)內(nèi)容層次化

在PBL實驗教學(xué)中，教師會在原有的基礎(chǔ)性實驗內(nèi)容上，提出設(shè)計性的實驗要求及綜合性的實驗要求，學(xué)生在解決具體問題的過程中，可能需要多學(xué)科的知識，從而有助于提高綜合運用知識的能力。同時，問題涉及的應(yīng)用性實驗背景都是緊密聯(lián)系實際的。

二、基于PBL的電子電路實驗改革方案

基于PBL教學(xué)模式的電子電路實驗是圍繞具體問題，以層層深入的方式設(shè)置實驗內(nèi)容。學(xué)生在解決問題的過程中可以綜合應(yīng)用所學(xué)相關(guān)知識，從而提高自主學(xué)習(xí)能力、交流合作能力、組織協(xié)調(diào)能力。

（一）基于PBL教學(xué)模式的實驗內(nèi)容設(shè)置

基于提高學(xué)生對知識的綜合運用能力及創(chuàng)新能力的改革要求，將實驗內(nèi)容循序劃分為四個層次，即：基礎(chǔ)性實驗教學(xué)內(nèi)容、提高性實驗教學(xué)內(nèi)容、綜合性實驗教學(xué)內(nèi)容、應(yīng)用性實驗教學(xué)內(nèi)容。通過基礎(chǔ)性實驗教學(xué)，學(xué)生可以掌握電子電路的基本原理及實驗方法，從而驗證理論知識，為后續(xù)的實驗內(nèi)容做準(zhǔn)備。提高性實驗內(nèi)容可提高學(xué)生對基礎(chǔ)知識、基本實驗技能的運用能力，使學(xué)生掌握電子電路的內(nèi)在規(guī)律，開始從驗證性實驗過渡到自主性實驗。綜合性實驗內(nèi)容可加深學(xué)生對單元功能電路理解，了解各功能電路間的相互影響，掌握各功能電路間參數(shù)的銜接和匹配，提高學(xué)生綜合運用知識的能力。應(yīng)用性實驗內(nèi)容從工程實際出發(fā)，使學(xué)生掌握現(xiàn)代化的設(shè)計方法，培養(yǎng)、提高其創(chuàng)新能力［4］。

（二）電子電路實驗平臺配置

依據(jù)PBL模式的要求，需要對原有的電子電路實驗平臺進行調(diào)整，同時進行相應(yīng)的實驗室資源配置，為學(xué)生營造“自主”、“獨立”的學(xué)習(xí)環(huán)境，首先，公開實驗平臺各種信息與資源，使學(xué)生對實驗平臺的情況有所認(rèn)識，為實驗做好準(zhǔn)備。其次，開設(shè)電子電路實驗網(wǎng)絡(luò)平臺，包括選課系統(tǒng)，網(wǎng)上資源共享平臺、師生交流平臺等，充分利用網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代教育手段拓寬學(xué)習(xí)渠道，提高工作效率。第三，制定實驗平臺開放時間與教師安排表，原有的實驗平臺僅對基礎(chǔ)性實驗開放，無法滿足進一步開展多層次實驗的要求。引入PBL模式以后實驗平臺開放時間針對后續(xù)實驗內(nèi)容有所增加，并安排教師值班，方便學(xué)生在小組討論制定方案以后，可以第一時間在平臺得到驗證并得到教師指導(dǎo)。

（三）教學(xué)模式及流程制定

依據(jù)電子電路實驗改革的要求，結(jié)合PBL模式的特點，提出了包含四個環(huán)節(jié)的教學(xué)模式：教學(xué)方案介紹→設(shè)計問題→小組討論及提出解決方案→考核評價，現(xiàn)逐一介紹：

1.教學(xué)方案介紹

在實驗準(zhǔn)備課上介紹實驗平臺資源配置與實驗儀器的使用情況。使學(xué)生盡快適應(yīng)教學(xué)過程。同時在每一實驗開始前提出本次實驗的流程及具體要求，使學(xué)生了解實驗的重點和難點，為小組討論做準(zhǔn)備。

2.設(shè)計問題

設(shè)計問題是PBL教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，也是教師參與的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。結(jié)合基于PBL教學(xué)模式的實驗內(nèi)容設(shè)置，教師主要在每次基礎(chǔ)性實驗完成后提出提高性實驗課題，每次實驗課結(jié)束后提出綜合性實驗課題，在每學(xué)期實驗結(jié)束后提出應(yīng)用性實驗課題。使其學(xué)習(xí)更有針對性。尤其是應(yīng)用性課題應(yīng)具有足夠的綜合性和靈活性。解決此類問題必須多位學(xué)生分組合作，查閱參考資料，融合所學(xué)課程知識及在教師指導(dǎo)下才能完成。

3.小組討論及提出解決方案

基礎(chǔ)性實驗由單人獨立完成，提高性實驗在學(xué)生完成基礎(chǔ)性實驗的條件下分為2人一組，在規(guī)定的實驗時間內(nèi)合作完成。綜合性實驗由3到4人組成，小組圍繞每單元指定的問題在實驗課結(jié)束后討論。提出具體解決方案，由其中一名學(xué)生擔(dān)任秘書，在討論過程中做好記錄。方案提出后，學(xué)生可在實驗平臺開放時間內(nèi)利用現(xiàn)有的實驗資源進行驗證，由教師提供指導(dǎo)和幫助，得到預(yù)期結(jié)果，應(yīng)用性實驗為選做實驗，由6到8名學(xué)生組成興趣小組，同樣由一名學(xué)生負(fù)責(zé)記錄和組織協(xié)調(diào)，在討論之前可把問題進行模塊化處理，每部分模塊都由若干成員負(fù)責(zé)，按照實驗任務(wù)的次序，將各個模塊逐個調(diào)試，待各模塊驗證完成后，再把有關(guān)電路逐級連接測試，最終完成設(shè)計要求。

4.教師評價考核

依據(jù)電子電路實驗改革的要求，為克服PBL模式存在的知識系統(tǒng)性不強、組織管理不易和評價難等缺陷，制定了基于PBL模式的考核標(biāo)準(zhǔn)?？己藰?biāo)準(zhǔn)由以下三部分組成：第一是學(xué)生在實驗過程中的參與情況；第二是學(xué)生的實驗效果；第三是學(xué)生在實驗過程中的總結(jié)和自我評價。實驗成績采用百分制：學(xué)生實驗操作能力50%，實驗總結(jié)報告30%，學(xué)生自我評價20%，以此全面地評價學(xué)生的綜合能力。

三、基于PBL的電子電路實驗改革實例

筆者以數(shù)字電子技術(shù)實驗的計數(shù)器實驗為例，進行基于PBL的電子技術(shù)實驗改革，根據(jù)改革要求，把每個實驗分為四個層次：

1.基礎(chǔ)性實驗（計數(shù)器功能測試）：內(nèi)容為驗證74LS90、74LS192、74LS161各芯片的邏輯功能及控制作用，學(xué)生單人單組在實驗課規(guī)定時間內(nèi)完成。

2.提高性實驗（計數(shù)器應(yīng)用）：由教師提出若干關(guān)于計數(shù)器MSI芯片的應(yīng)用的問題，如利用74LS161構(gòu)成六十進制計數(shù)器，畫出芯片連線圖并通過實驗驗證，學(xué)生2人一組通過討論在實驗課規(guī)定時間內(nèi)完成。

3.綜合性實驗（計數(shù)、譯碼、顯示實驗）：在提高性實驗基礎(chǔ)上設(shè)計譯碼顯示電路，如選用七段顯示譯碼器74HC4511及數(shù)碼管LED連接六十進制計數(shù)電路顯示計數(shù)過程，并通過實驗驗證，學(xué)生可自由組合形成設(shè)計小組，每組3-4人，利用實驗平臺開放時間完成電路設(shè)計并通過平臺驗證。

4.應(yīng)用性試驗（數(shù)字電子秒表設(shè)計）：學(xué)生在掌握前面三種實驗的基礎(chǔ)上設(shè)計電子秒表并掌握電子秒表的調(diào)試方法。此為選做實驗，安排在學(xué)期末，學(xué)生以報名的方式組成設(shè)計小組，每組人員不多于6名。整個電路可分為四個模塊：RS觸發(fā)器模塊、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器模塊、555定時器模塊、計數(shù)譯碼顯示模塊，可安排1-2位同學(xué)負(fù)責(zé)各個模塊的設(shè)計，各小組在2周內(nèi)設(shè)計出電路總體設(shè)計方案、選用芯片、利用仿真軟件進行電路仿真及數(shù)據(jù)分析，教師提供每周三次的指導(dǎo)并與學(xué)生交流回答學(xué)生的問題，最終選定合適的方案利用實驗平臺進行電路的連接與調(diào)試，在調(diào)試時，應(yīng)該按照實驗方案的次序，將每個模塊逐個進行接線和調(diào)試，在每個模塊連接測試正常后，再將每個模塊連接起來，最后完成整個電子秒表的功能調(diào)試，同時利用準(zhǔn)確時鐘對電子秒表進行校時［5］。各小組在實驗完成后，撰寫實驗報告，其中內(nèi)容包括具體設(shè)計方案及各組員的任務(wù)分配及完成情況。教師可通過學(xué)生平時表現(xiàn)及任務(wù)完成情況對各小組設(shè)計工作進行綜合測評，以一定比例計入總成績。

實驗結(jié)束后回訪學(xué)生并進行效果評價?；卦L顯示有82.5%的學(xué)生對引入PBL的教學(xué)方法表示認(rèn)可和贊同，部分學(xué)生表示PBL學(xué)習(xí)方法能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)團隊意識，增加了師生間的交流，提高了實際動手和語言表達(dá)能力。

四、結(jié)束語

在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的過程中，高校實驗教學(xué)系統(tǒng)及平臺的建設(shè)起著不可替代的重要作用。引入PBL模式的目的是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力以及良好的學(xué)習(xí)方法，注重學(xué)生自主意識的開發(fā)、培養(yǎng)解決問題的能力。采用PBL模式的實驗教學(xué)，能真正體現(xiàn)以學(xué)生為中心、以學(xué)生的自我發(fā)展為本、培養(yǎng)學(xué)生能力為核心的教育內(nèi)涵。將PBL模式應(yīng)用于電子電路實驗教學(xué)中，有利于提高學(xué)生的分析、解決問題的能力、團隊合作能力和創(chuàng)新設(shè)計能力。

［1］電子電路基礎(chǔ)實驗與實踐［M］.南京：東南大學(xué)出版社，2008：1-2.

［2］劉銀萍，彭瑞，蔣力立.PBL教學(xué)模式在綜合性實驗中的應(yīng)用［J］.實驗科學(xué)與技術(shù)，2011（6）：78-81

［3］周靜，侯世英，孫韜，等.基于PBL的電工電子綜合實驗改革［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報，2010（9）：122-127.

［4］熊蘭，佘傳祥，孫韜，等.引入PBL模式的電工學(xué)綜合課程設(shè)計［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報，2010（9）：6-12.

［5］電子技術(shù)實驗與課程設(shè)計［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2010：23-25.

The Application of PBL Teaching Model in Electrical circuit Experiment Reform

LU Yi, HUO Cheng-yu
(School of Physics and Electronic Engineering,Changshu Institute of Technology,Changshu 215500,China)

PBL model is the teaching model,which is student-centered,and encourages independent learning to solve the problems.Based on the problems of traditional electronic circuit experiments,this paper puts forward PBL model of electronic circuit teaching reform ideas and describes the specific implementation method based on PBL experiment reform.The teaching practice has proved that the mode can effectively improve the quality of electronic circuit experiment teaching.

PBL;teachingmodel;electrical circuitexperiment

G642.4

A

1008-2794（2014）06-0115-03

2014-06-21

常熟理工學(xué)院教育教學(xué)改革項目“基于PBL模式的電子類基礎(chǔ)課程實踐教學(xué)改革”（CITJGGN201329）

盧怡（1982—），女，江蘇常熟人，實驗師，碩士，主要研究方向為電子技術(shù)。