PBL教學(xué)法在“微機(jī)原理及應(yīng)用”課程教學(xué)中的應(yīng)用研究

劉細(xì)陽，陳羨美

(海南大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，海南海口570228)

信息時代，知識膨脹、科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，社會化越來越復(fù)雜，這種局面導(dǎo)致學(xué)生要學(xué)習(xí)的知識越來越多，因此許多學(xué)生開始疑惑該學(xué)些什么、要怎樣去學(xué).如果在學(xué)習(xí)過程中不給予正確的引導(dǎo)，學(xué)生很容易對學(xué)習(xí)缺乏興趣和動力.在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中，基于問題的學(xué)習(xí)法(PBL)是一種不錯的方法.最近，我們在“微機(jī)原理及應(yīng)用”課程的接口技術(shù)部分采用PBL教學(xué)法，教學(xué)實(shí)踐表明PBL模式下的微機(jī)原理及應(yīng)用課程的教學(xué)更有利于提高當(dāng)今大學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時有利于培養(yǎng)學(xué)生的控制系統(tǒng)思維和應(yīng)用控制器解決實(shí)際問題的能力，明顯提高了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果.

1 PBL教學(xué)法的原理

PBL(problem－Based Learning)是一種以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法，是基于現(xiàn)實(shí)世界的以學(xué)生為中心的教育方式［1］.20世紀(jì)60年代末美國神經(jīng)病學(xué)教授Barrows在加拿大麥克馬斯特大學(xué)首創(chuàng)，最初主要用于醫(yī)學(xué)教育，目前已成為國際上較流行的教學(xué)方法.

PBL教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)置于復(fù)雜的、有意義的問題情境中，以問題為學(xué)習(xí)的起點(diǎn)，鼓勵學(xué)生提出問題，這些問題沒有固定的解決方法，通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)和集體討論、相互協(xié)作來分析問題、建立假設(shè)、仿真和實(shí)驗、解決問題，從而學(xué)習(xí)隱含于問題背后的科學(xué)知識.PBL教學(xué)法的步驟如圖1所示［2］.

圖1 PBL教學(xué)法的步驟示意圖

該過程可以使學(xué)生意識到他們已經(jīng)知道需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容并盡可能地去解決問題，他們通過多種途徑在嘗試解決實(shí)際問題的過程中發(fā)現(xiàn)和使用各種各樣的信息資源，主動獲得大量應(yīng)用知識的機(jī)會，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣和積極性，培養(yǎng)學(xué)生掌握并運(yùn)用知識的能力.

2 PBL教學(xué)法在“微機(jī)原理及應(yīng)用”課程教學(xué)中應(yīng)用的可行性

“微機(jī)原理及應(yīng)用”是當(dāng)前很多高校很多專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，在整個專業(yè)建設(shè)和課程體系中占據(jù)重要地位［3］.微機(jī)接口技術(shù)是一種硬件軟件相互交錯且互為基礎(chǔ)的應(yīng)用技術(shù)，是學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程、畢業(yè)設(shè)計和今后工作的重要技術(shù)基礎(chǔ).課程內(nèi)容包括理論和實(shí)踐兩大部分，其內(nèi)容繁瑣且枯燥抽象，對課程基礎(chǔ)性、先進(jìn)性、前沿性和綜合性方面要求高，對學(xué)生實(shí)踐動手能力要求也較高.在以教師為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式中，學(xué)生對于這門課程的學(xué)習(xí)目的不夠明確，認(rèn)為沒有什么實(shí)際用途，對自己今后的學(xué)習(xí)和就業(yè)沒有太多的幫助，而老師普遍存在有勁使不上的感覺，因此該門課程的學(xué)習(xí)基本上處于“學(xué)生學(xué)得艱辛，老師教得困難”的兩難局面.傳統(tǒng)的教學(xué)過程忽視了學(xué)生的認(rèn)知主體作用，以“教”為主，缺乏互動，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情.如何在有限的教學(xué)時間內(nèi)完成內(nèi)容抽象復(fù)雜、知識點(diǎn)涉及面廣、實(shí)踐性強(qiáng)的微機(jī)原理及應(yīng)用課程的教學(xué)目標(biāo)?筆者認(rèn)為，PBL教學(xué)模式可應(yīng)用于該課程的教學(xué).

3 PBL教學(xué)法在“微機(jī)原理及應(yīng)用”課程中的實(shí)施

在“微機(jī)原理及應(yīng)用”課程的接口技術(shù)部分的教學(xué)過程中，為了調(diào)動大家的學(xué)習(xí)積極性，筆者曾對海南大學(xué)電子信息工程專業(yè)的68名同學(xué)實(shí)施了PBL教學(xué)模式.為了對比教學(xué)效果，對另外一個班級的71名同學(xué)實(shí)施常規(guī)教學(xué)法.

在PBL教學(xué)中，首先是問題的設(shè)計.按照教學(xué)目標(biāo)設(shè)置問題，問題應(yīng)是結(jié)構(gòu)不良的、開放的、真實(shí)的、有探索性的［4］，要兼顧學(xué)生已有的知識和技能，做到難度適中，符合教學(xué)大綱的總體要求.由此，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，給他們提出的問題如下:利用8086/8088作為微處理器，在所學(xué)知識的范圍內(nèi)，設(shè)計一個方波發(fā)生器(為了降低難度，未規(guī)定方波發(fā)生器的輸出頻率).與該問題相關(guān)的課程內(nèi)容如表1所示.

表1 與問題相關(guān)的課程內(nèi)容

隨后將68人進(jìn)行分組，每組4～5人.引導(dǎo)各小組確立學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)計劃后，讓小組成員各自自主學(xué)習(xí).一周后，組織各小組成員匯報，并對其中存在的問題進(jìn)行輔導(dǎo)和答疑，引導(dǎo)他們對解決問題的方案進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷暮驼{(diào)整.又經(jīng)過一周，對他們的成果進(jìn)行答辯和驗收.

從反饋的情況來看，大家基本上制定了以下兩個解決方案:

(1)采用8086控制器和8253A，利用8253A的工作方式3，給它設(shè)定一個初始值，從8253A的輸出端輸出一定頻率的方波;有的同學(xué)用了8253A的兩個定時/計數(shù)器，將其中一個計數(shù)器輸出的方波作為另一個計數(shù)器的時鐘脈沖信號，以提高分頻作用.硬件方案如圖2所示.

圖2 8253A產(chǎn)生方波硬件方案圖

(2)采用8086控制器和DAC0832以及集成運(yùn)放(有的在8086/8088和DAC0832之間加了8255A)，將DAC0832輸出的模擬電流量通過集成運(yùn)放轉(zhuǎn)換成電壓信號，根據(jù)設(shè)置的數(shù)字量不同而輸出高、低電平后，分別調(diào)用相同的延時子程序，以滿足方波的要求.硬件方案如圖3所示.

圖3 DAC0832產(chǎn)生方波硬件方案圖

Protesus仿真軟件的虛擬示波器上顯示的方波波形圖如圖4所示.當(dāng)然輸出電壓信號有的是單極性方波，有的是雙極性方波.

圖4 方波輸出波形

4 PBL教學(xué)法的教學(xué)效果分析

大多數(shù)學(xué)生反映在“微機(jī)原理及應(yīng)用”課程中應(yīng)用PBL教學(xué)法后，加深了對微機(jī)結(jié)構(gòu)、匯編語言、接口技術(shù)等知識的理解，對計算機(jī)的內(nèi)部原理和一些芯片的工作流程有了更直接的感性認(rèn)識，對硬件和軟件系統(tǒng)的綜合應(yīng)用有了初步的認(rèn)識和了解，對解決問題的能力和創(chuàng)新能力以及綜合素質(zhì)的培養(yǎng)方面起到了比較重要的作用.可見PBL教學(xué)法激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣和積極性，利于知識的理解、掌握和記憶，提高了思辨能力、自學(xué)能力和學(xué)習(xí)效率.

PBL教學(xué)法也帶來了不同的考試成績.考試采取教考分離的形式，期末統(tǒng)一命題，題型為選擇題、填空題、簡答題、綜合設(shè)計題.統(tǒng)一考試、閱卷，實(shí)驗班和對照班的期末考試成績比較如表2所示.

表2 實(shí)驗班和對照班的期末考試成績比較

當(dāng)然，在PBL教學(xué)法的具體實(shí)施中，也存在一些有待解決的問題:(1)有些學(xué)生因為課程多缺乏自學(xué)時間和討論時間，完成任務(wù)時采用敷衍的態(tài)度;(2)學(xué)生的交流、合作等能力明顯不足，教學(xué)方式的改變可能促使部分學(xué)生不適應(yīng)，有的甚至產(chǎn)生抵觸情緒，從而影響教學(xué)質(zhì)量;(3)PBL教學(xué)法強(qiáng)調(diào)以學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，自律性較差的學(xué)生，很容易當(dāng)“南郭先生”;(4)PBL教學(xué)法對老師的要求也更高，要求老師有必要的心理準(zhǔn)備和技能準(zhǔn)備，如果準(zhǔn)備不夠充分，也會影響教學(xué)效果;(5)PBL教學(xué)過程中，要求老師的引導(dǎo)行為要做到“適時”、“適度”、“適法”，如果老師沒有做到這三“適”，也會影響教學(xué)效果;(6)PBL教學(xué)法要求有更好的教學(xué)條件，圖書館的學(xué)習(xí)資源、電腦網(wǎng)絡(luò)資源和教學(xué)軟件以及實(shí)驗室硬件條件的不足，直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)效果.

［1］王春紅.基于PBL的大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)模式的探索［J］.科技文匯，2012，(31):47－48.

［2］費(fèi)鴻萍.問題中探索，合作中學(xué)習(xí)——丹麥阿爾堡大學(xué)PBL教學(xué)模式簡析［J］.大學(xué)(研究與評價)，2008，(10):68－72.

［3］王焱，鄭俊輝，易發(fā)勝.“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程的案例教學(xué)探討［J］.計算機(jī)教育，2009，(23):136－138.

［4］Hmelo C E.Problem－based learning:Effects on the early acquisition of cognitive skill in medicine［J］.The Journal of the Learning Science，1998，(2):173－208.