基于PBL的電子電路綜合實踐教學(xué)案例的設(shè)計

段友蓮+張寧寧

摘要：為了提高電子電路綜合實踐課程的教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習的能力和創(chuàng)新能力，在實踐教學(xué)中引入基于問題的學(xué)習——PBL（Problem Based Learning）教學(xué)模式。根據(jù)教學(xué)要求，設(shè)計教學(xué)任務(wù)，合理安排教學(xué)分組，并在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等方面進行改革。實踐表明，這種基于PBL的教學(xué)模式能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，增強學(xué)生的動手實踐能力。

關(guān)鍵詞：PBL；電子電路綜合實踐；實踐教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）20-0208-02

電子電路綜合實踐是電氣自動化專業(yè)的一門實踐性課程。目前這門課程的教學(xué)通常采用的是傳統(tǒng)的LBL（Lecture-Based Learning）教學(xué)方式，這種教學(xué)方式主要以教師講授為主，教學(xué)方法單一，學(xué)生處于被動的學(xué)習狀態(tài)，沒有學(xué)習積極性。PBL是一種基于問題的教學(xué)模式，理論基礎(chǔ)是建構(gòu)主義[1，2]，包含圍繞項目進行知識建構(gòu)，強調(diào)以學(xué)習者為中心，通過項目成果反映知識的建構(gòu)和能力培養(yǎng)三個基本特征[3，4]。筆者在電子電路綜合實踐教學(xué)中采用了基于PBL的教學(xué)模式，得到了較好的教學(xué)效果，以下從教學(xué)任務(wù)、教學(xué)內(nèi)容、綜合實踐的教學(xué)安排到成績考核四個方面進行介紹。

一、PBL的教學(xué)任務(wù)

1.問題設(shè)置。PBL教學(xué)模式最關(guān)鍵的是問題的提出，好的問題可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣和學(xué)習主動性。這些問題的難度不能太簡單，也不能太難，最好能運用以前或者正在學(xué)習的知識，甚至可以涉及到后期的專業(yè)學(xué)習，讓學(xué)生對后期的專業(yè)學(xué)習有一定的認識。因此，一個專業(yè)的教師團隊應(yīng)該根據(jù)自己的專業(yè)特長，設(shè)計出一系列的問題并進行討論研究。問題最好由易到難，并對問題的設(shè)置進行分類：（1）基礎(chǔ)應(yīng)用型；（2）綜合應(yīng)用型；（3）科技創(chuàng)新型。

2.教學(xué)要求。電子電路綜合實踐教學(xué)要求：（1）熟練應(yīng)用專業(yè)的畫圖、仿真軟件進行電路的設(shè)計和仿真；（2）使用應(yīng)用軟件進行PCB制板；（3）能夠識別常用電子元器件，熟練應(yīng)用萬用表進行鑒別元件的好壞；（4）熟練使用實驗室的常規(guī)儀器儀表設(shè)備；（5）具有基本的焊接技能；（6）能進行常規(guī)電路的檢查和調(diào)試；（7）按照報告要求完成課程實踐報告；（8）能夠清楚地表述設(shè)計過程。

在綜合實踐的過程中可以舉行各種技能比賽來提高學(xué)生的實踐能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，比如軟件比賽、焊接調(diào)試比賽、作品展示等多種技能競賽提高學(xué)生的學(xué)習主動性。

3.教學(xué)目標。在電子電路綜合實踐的教學(xué)過程中，要有電子設(shè)計電路的電路板，并能實現(xiàn)電路應(yīng)有的功能，完成一份實踐報告。

二、PBL的教學(xué)內(nèi)容

PBL教學(xué)模式的首要問題是提出高質(zhì)量的問題，這個問題的提出可以是教師提出的，也可以是學(xué)生提出的。Sockalingam和Des.Marchaia對高質(zhì)量的問題提出了幾個標準：（1）適當?shù)慕虒W(xué)目標；（2）能夠激發(fā)自主學(xué)習；（3）與先前學(xué)過的知識相關(guān)；（4）確保小組協(xié)調(diào)工作；（5）引起好奇心；（6）具有一定的難度；（7）背景詳細；（8）語言表述清晰恰當。[5-7]根據(jù)以上標準和學(xué)生的水平，兼顧考察學(xué)生應(yīng)用理論知識的水平。

在應(yīng)用PBL教學(xué)模式之前應(yīng)該通過實際的生活實例、視頻，或者學(xué)生的電子作品進行引導(dǎo)學(xué)習，激發(fā)學(xué)生學(xué)習的興趣和好奇心。這些題目的設(shè)計特點：（1）設(shè)計題目的目的是讓學(xué)生對所學(xué)過的知識進行靈活應(yīng)用；（2）題目中所用的知識是在理論課中講過的，但傳感器的應(yīng)用激發(fā)了學(xué)生通過查找資料去主動學(xué)習相關(guān)的知識并應(yīng)用到設(shè)計當中；（3）題目的選擇是開放的，既沒有唯一的答案也沒有規(guī)定的步驟，可實施的方案較多；（4）題目給出的要求簡單易懂，學(xué)生比較容易理解；（5）為后續(xù)的課程自動檢測技術(shù)、單片機、可編程控制器打下伏筆，提前引入這些課程的概念，引起學(xué)生對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習和了解。

三、綜合實踐的教學(xué)

電子電路綜合實踐課程一般安排在理論課程結(jié)束后進行，對電氣自動化專業(yè)的學(xué)生要求較高，課程時間較長，一般為5周。這種時間安排的優(yōu)點是時間集中，學(xué)生可以集中精力完成這一門課的設(shè)計，當然也可以根據(jù)教師的安排放在理論教學(xué)過程中，課程可以分為5個階段：（1）從所給的題目當中選擇一個設(shè)計題目進行分析研究或者調(diào)研，確定題目的總體方案和系統(tǒng)的框圖結(jié)構(gòu)；（2）器件特性及常用儀器儀表的使用、焊接、調(diào)試；（3）電路板制板；（4）電子電路板調(diào)試；（5）答辯、完成項目報告

四、教學(xué)方式

1.實驗室管理。實驗室采用開放式管理，學(xué)生根據(jù)自己的需要可以到實驗室進行調(diào)試，強調(diào)以學(xué)生為主，教師為輔，考察學(xué)生對實驗儀器的熟練應(yīng)用程度，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習的能力和解決問題的能力。

2.學(xué)生分組。合理地對學(xué)生進行分組，既可以增強學(xué)生的交流溝通能力，又可以促進學(xué)生間的知識交流。學(xué)生小組的規(guī)模一般為2—4人不等，如何科學(xué)地進行分組又能防止搭順風車的現(xiàn)象是教學(xué)過程中的難點。根據(jù)以往的教學(xué)經(jīng)驗，一般指導(dǎo)教師會根據(jù)題目的難易程度將不同類型的題目提供給所需小組，然后在小組進行合理分配后，將要求統(tǒng)一下發(fā)給學(xué)生，學(xué)生再根據(jù)自己小組的知識水平選擇相應(yīng)的題目。

3.基于PBL的教學(xué)方法。根據(jù)學(xué)生要熟練掌握元器件、萬用表的使用這一教學(xué)要求，采用PBL的教學(xué)方法，將簡單的器件識別展示給學(xué)生，并按器件類別分配給每一個小組：（1）電阻類元件；（2）電感類元件；（3）電容類元件；（4）二極管類元件；（5）三極管類元件；（6）集成芯片類；（7）萬用表使用；（8）常規(guī)用變壓器。查找這些元器件的實物圖片和對應(yīng)元器件的特性參數(shù)及使用注意事項，將搜集到的這些材料歸納整理成PPT文件，在每次的課程交流中要求在規(guī)定的時間內(nèi)條理清晰地講述自己的課件，利用這種角色翻轉(zhuǎn)方法讓學(xué)生充分參與到教學(xué)活動中。

五、結(jié)語

基于PBL的實踐教學(xué)模式，不僅可以使學(xué)生掌握電子技術(shù)的基本器件的特性、基本電路的分析方法和設(shè)計方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，提高學(xué)生理論和實踐相結(jié)合的能力，而且可以培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習的能力、團隊協(xié)作的能力和解決問題的能力，更重要的是，這種教學(xué)模式可以引導(dǎo)學(xué)生對后續(xù)課程，如傳感器技術(shù)、可編程控制器應(yīng)用的了解，激發(fā)學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新欲望，對電子電路綜合實踐課程的教與學(xué)具有積極的促進作用。

參考文獻：

[1]傅四報.建構(gòu)主義學(xué)習理論指導(dǎo)下的項目教學(xué)法初探[J].中國大學(xué)教學(xué)，2011，（2）：56-58.

[2]任山章，陳志偉.基于彭加勒建構(gòu)思想的實驗教學(xué)模式[J].實驗室研究與探索，2010，29（1）：98-100.

[3]鄧繼忠，金濟，陳羽白.基于PBL模式的數(shù)字圖像處理實踐教學(xué)探索[J].實驗室研究與探索，2012，（9）：139-141.

[4]Ravitz J.Project based learning as a catalyst in reforming high schools [EB/OL].2008-03-27.http：//www.ri.net/middletown/mef/linksresources/documents/researchreviewPBL_070226.pdf.

[5]SOCKALINGAM N.ROTGANS J.SCHMIDT H G.Student and tutor perceptions on attributes of effective problems in preblem-based learning[J].High Education，2011，（62）：8.

[6]DES MARCHAIS J E. A Delphi technique to identify and evaluate eriteria for constrcution of PBL problems[J].Medical Education，1999，33（7）：504-508.

[7]楊春梅.PBL：研究生課程學(xué)習與科研訓(xùn)練整合的有效機制[J].學(xué)位與研究生教育，2014，（7）：28-33.