熊 蘭，余傳祥，孫 韜，彭光金，侯世英

（重慶大學 國家電工電子教學基礎實驗中心，重慶 400044）

0 引言

1969年，美國的神經(jīng)病學教授Barrows在加拿大Mc Marster大學創(chuàng)立了基于問題的學習（Problem －Based Learning，PBL）的教學模式［1－3］，即在臨床前期課或臨床課中，以問題為基礎、學生為主體、教師為導向的小組討論式教學方法。該模式的特點是打破學科界限，圍繞問題編制綜合課程，以塑造學生的獨立自主性，培養(yǎng)創(chuàng)新力和獲取新知識、有效運用知識、解決新問題的能力為教學目標。隨著我國教育改革的推進，近年來眾多高等院校的教育工作者在課程教學中應用或借鑒PBL教學模式，取得了一定的經(jīng)驗［4－5］。

PBL模式具有傳統(tǒng)教學模式（基于授課或者講座的學習LBL：Lecture－Based Learing）無法比擬的優(yōu)點，這已成為不爭的事實。但是，它也存在一些不足之處，例如：導致教學成本、師生時間和精力消耗的顯著增加，同時，缺乏PBL配套教材與課程體系等教學條件，以及科學的評價體系，都限制了該模式在全國范圍內全面鋪開推廣，也不能完全取代傳統(tǒng)的LBL教學模式。

1 結合PBL模式的課程綜合設計

電工學課程是一門面向非電工科學生開設的工程實踐性很強的專業(yè)基礎課程，學生的電學知識和技能在很大程度上要通過分析和解決實際問題來得到掌握和提高。但是，該課程通常以理論教學和（課夾或者獨立）實驗為主，鮮見在后期開設課程設計的院校。這樣，就暴露了傳統(tǒng)的LBL教學模式在理論教學和實驗環(huán)節(jié)中應用存在的許多弊端，尤其是知識學習與實踐環(huán)節(jié)的脫節(jié)，學習者缺乏動手實踐的主動性，不能熟練選用元器件搭接各種功能電路，難以有效地使用測試儀器進行相關的測試與分析。

考慮到國內學生自學及自律能力較差的普遍性，并結合電工學課程的特點，作者在課堂教學中仍然以傳統(tǒng)教學模式為主，向學生介紹基本概念、基本定律和電工電子元器件的結構與工作原理，講解例題，使學生掌握電路的分析方法和設計技巧。在授課課時接近總學時的2／3時，通常學生已基本完成了電路與電子技術兩部分主體內容的學習，此時作者增設了電路與電子技術綜合設計內容，作為實施PBL教學模式的突破口，教學目標是將理論知識與綜合實踐相結合，培養(yǎng)學生解決實際問題的積極主動性以及查新閱讀、總結歸納和分工協(xié)作等能力。

作者以2007級化工專業(yè)1－2班和2008級材控專業(yè)1－2班為對象，開展了電路與電子技術綜合設計的教學改革，課程設計的具體安排和要求如下：

1）以自由組合方式形成設計小組，每組人員不多于5名。選定組長，組長主持任務分工與協(xié)調；通常教學班為60人左右，分為12－15個小組。

2）教師提供8－10個設計題目和任務要求，各小組選擇題目。原則上最多3個小組可選擇同一個題目，以避免設計方案雷同；

3）各小組在3周內完成設計方案的確定、電路仿真、數(shù)據(jù)分析和PPT報告的定稿；教師提供每周一次3小時的答疑時間。

4）在第4周的課堂時間，安排各小組在15分鐘內完成PPT宣講和回答其余同學的問題。同時，教師書面提出修改建議，對于設計方案合理的小組，可安排在開放性實驗室完成電路的搭接、調試與測試。

5）各小組在第5周完成方案的修訂和完善，并撰寫設計報告，其中應明確各組員的任務分配和實際完成的工作。教師完成對各小組設計工作的綜合測評，以一定比例計入總成績。

2 兩種教學模式的優(yōu)勢對比

從課程設計的各個環(huán)節(jié)，作者深刻地體會到LBL和PBL兩種模式的學習優(yōu)勢與不足：

1）LBL教學模式以縱向知識體系展開教學，對每一門課程均有較大的深度和廣度，學科的知識結構相對全面系統(tǒng)。比較而言，在基礎理論課學習階段，LBL模式更易發(fā)揮其高效、全面的優(yōu)勢。

正是基于LBL教學模式實現(xiàn)了知識結構體系的形成，學生才能在此基礎上根據(jù)需要和興趣不斷豐富和補充知識。例如：在課堂學習了集成運放構成的電壓比較器以及一階RC電路的暫態(tài)響應之后，雖然尚未學習555時基電路的結構與應用，但學生在設計數(shù)字鐘時，能夠自主學習，理解555電路構成振蕩電路，產(chǎn)生秒脈沖信號或者定時報警的結構與工作原理。同樣地，雖然教師在課堂上僅僅介紹了74LS90器件的管腳功能和應用電路，學生也能將知識加以拓展、發(fā)揮，根據(jù)實際需要選用了74LS290、CD4518等器件。又例如學生已經(jīng)學習了由RS觸發(fā)器實現(xiàn)防抖電路的結構和工作原理，所以，在任務要求中強調對手動校時信號進行防抖處理時，學生很自然地聯(lián)系上前期學習的知識。然而，在查閱文獻時，他們又了解到眾多能實現(xiàn)防抖功能的電路，雖然并不熟悉某些器件，也尚未學習單片機知識，但是這些范例開拓了學生的視野，增強了后期學習的興趣。

2）PBL模式以問題為中心，以學習者為主體，在解決問題的過程中學習和掌握基礎理論知識，符合人類獲取知識的自然心理過程，能有效地激發(fā)學者的學習興趣，充分調動和發(fā)揮學習的能動性，提高學習者的自學能力。筆者發(fā)現(xiàn)經(jīng)過PBL訓練的學生更容易抓住學習重點，并把握解決問題的主體框架和整體構思。他們學會了如何把大問題分解為更多的小問題，并逐一解決，如何查找和篩選信息，如何分工協(xié)作、信息匯總，同時，在反復討論的過程中，他們的語言表達能力和文字組織能力也得到了鍛煉。

PBL模式的不足之處是學習者在獲取、掌握知識的過程中要耗費較多的時間和精力，指導者也須付出相比LBL模式更多的時間和精力。同時，教學進程的各環(huán)節(jié)都需要師生的積極準備和主動參與，才能確保自主式學習的順利、有效進行。如果教師能力有限或者學生的積極性不夠，可能導致學生不予配合或者消極應付。事實上，教師對于PBL模式的靈活應用其著非常重要的引導作用，要求教師對每個教學環(huán)節(jié)都有著充分的知識準備，關注學生的學習進程和認知心理，能夠適時給予學生技術支持，并且善于煥發(fā)學生學習的主動性。

例如一組選擇電子鎖為設計題目的學生，在答疑時毫無事先準備，反復詢問教師如何設置密碼，怎樣完成有序地解碼？從這樣的問題可知這組學生的學習依賴性很強，沒有通過廣泛查詢資料來開拓自己的見識，對比不同的方案。因此，指導教師并沒有直接告知解決方案，而是建議學生通過網(wǎng)絡引擎、數(shù)字圖書館、紙質圖書館等方式去了解一些成熟的方案，通過分析理解之后，選定滿意的方案，再根據(jù)任務要求加以改進，或者加入自主設計的電路部分。在這組學生第二次參加答疑時，就不再詢問類似的問題，而是和教師探討擬定方案的原理合理與否，改進電路能否完成特定的功能。由此可見，教師正確的引導，才能充分發(fā)揮PBL模式學習的優(yōu)勢，調動學生的能動性，進行信息檢索和資料對比，尋找問題的解決方案。

在教師布置任務之后，通常由5－6名學生自愿為一個小組，通過任務分工、查找資料、獨立思考和方案匯總，每個小組形成總設計方案，這樣有助于培養(yǎng)學生的團隊工作的協(xié)調性和團結合作性。當各組成員在課堂上宣講設計方案時，其余小組成員或質疑或補充，激勵學生參與表達與辯論。教師評價要肯定學生的主動參與意識和創(chuàng)新精神，但對于學生提出的不全面甚至錯誤的設計要進行分析、指導，最終得以修正或者完善。如果學生人數(shù)較多，可以安排研究生助教參與指導，保證每個方案得以討論，激勵學生的積極性和自信心。最后，通過比較各種設計方案的可行性和優(yōu)缺點，評定優(yōu)秀的設計方案。

以點鈔機設計為例，雖然學生尚未學習單片機原理課程，但通過分模塊設計整流穩(wěn)壓電路、施密特整形電路、計數(shù)電路、寄存器、譯碼顯示電路、報警電路和電動機驅動電路（仿真時采用燈泡代替電動機），仍然完成了點鈔機的基本的點鈔功能，并實現(xiàn)了在點鈔數(shù)額達到999時能使電動機和計數(shù)器自動停止工作，且發(fā)出報警信號，以及數(shù)字清零等規(guī)定的功能。同時，他們觀察并研究了實際點鈔機的運行狀況，自主增加了在對計數(shù)器清零時將初始數(shù)據(jù)移存至從顯示器的功能，體現(xiàn)了一定的創(chuàng)新思想與能力?！拔覀冇龅搅巳缦吕щy，即：怎么將計數(shù)器上的初始數(shù)據(jù)通過寄存器轉到另一個數(shù)碼顯示器上，且使主計數(shù)器實現(xiàn)清零功能。兩個命令若同步進行，可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)還沒傳到寄存器上時計數(shù)器已清零。經(jīng)過多次小組討論與資料查詢，我們決定引入一個基于555電路的延時電路，使寄存器先寄存并顯示計數(shù)器的初始數(shù)據(jù)，再完成計數(shù)器的清零”?？梢?，綜合設計營造了一個很好的發(fā)揮PBL模式的學習氛圍，使學生們積極主動地去學習理論，去提問、思考、論證，最終獲取答案。

這里沿用一小組成員在設計報告中的小結文字，展示他們對PBL學習模式的深刻理解和體會?！敖鉀Q問題的過程就是一個解紐扣的過程，我們必須得耐下性子一個個依次解開，每解開一個難題我們離課題的圓滿結束就又進了一步，這種過程是充滿困惑、欣喜和樂趣的。當問題迎刃而解時，我們收獲的是心靈的愉悅和滿足，這種成就感讓人振奮，也鼓舞著自己也更加堅定自己以后迎難而上的決心。這次的綜合課程設計就是這么一個美妙而令人難忘的過程”。

3 結論

我校自2006年以來，每年均實施著“大學生創(chuàng)新基金”（現(xiàn)已更名為“大學生科研訓練計劃”（SRTP）），旨在引導學生以各學科研究熱點或者國內外的新技術、新材料、新工藝、新方法等為立項題目，充分利用校、院兩級實驗中心的教學科研資源，加強對學生創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)。本校國家電工電子教學基礎實驗中心也每年提供科技訓練基金和開放性實驗室，吸引電類專業(yè)以及非電類專業(yè)學生參與電工電子技術的科技訓練與創(chuàng)新。

在電工學課程中以PBL模式指導學生的綜合設計，有助于培養(yǎng)工程技術人員必須具備的信息查詢、團結協(xié)作、語言表達和科技寫作等能力，同時，也有助于實現(xiàn)非電類學生對本學科與電工學科的知識融合，增強學生的創(chuàng)新意識，為進一步實施的多種大學生科技訓練計劃培養(yǎng)后備人才。

［1］李星，倪秀芹，孫淑娟等.PBL教學法在腎內科臨床見習教學中的研究與實踐［J］.中國高等醫(yī)學教育，2008，（10）：33－34

［2］Chan LC.Factors affecting the quality of problem－based learning in ahybrid medical curriculum［J］.Kaohsiung J Med Sci，2009，25（5）：254－257

［3］Beachey WD.A comparison of problem－based learning and traditional curricula in baccalaureate respiratory therapy education［J］.Respir Care，2007，52（11）：1497－1506

［4］童曉敏.在工程實踐教學中實行PBL模式的探索，南京廣播電視大學學報，2007，48（3）：21－24

［5］梅人朗.PBL：教育實踐和研究的未來挑戰(zhàn)，復旦教育論壇，2008，6（1）：81－86

［6］謝彥紅.PBL—CD模式在教育研究方法課中的應用，中國成人教育，2009，16：123－124