基于PBL模式的“电工学”课程教学改革研究

李志宇，史仪凯，袁小庆

(西北工业大学机电学院，陕西西安 710072)

0 引言

“电工学”课程作为高校非电类专业的一门专业基础课，教学内容几乎涉及到电工与电子学科的各个领域，虽然其内容要求不深，但知识面广，信息量大，理论性实践性较强，是工科学生知识结构中不可缺少的重要组成部分。现行的“电工学”课程教学模式中，注重知识的积累和教师在课堂上的授课，教师在课堂上系统讲授精心整理的知识，学生勿需独立整理资料，久而久之就形成了依赖教师的习惯，对教师传播的知识不加反思地接受，学生完全处于被动、从属地位，没有发展独立判断能力的条件和机会，没有充分考虑学生的接受能力和学习兴趣。电工学课程应突出技术应用能力的培养，在教学方法上应改革以教师讲课为中心的传统教学模式，抓住电工学基础性的重点，突出其应用性和先进性的特点，不断提高教学质量。

我们对电工学课程教学改革进行了认真的研究与实践，结合电工学课程教学的实际情况，将基于问题的交互式学习PBL(Problem-Based Learning)教学模式引入电工学课程教学环节中。采取将PBL教学模式与传统的讲授教学相结合的复合教学方法，培养学生掌握电工基本理论、基本知识、基本技能，全面培养学生自我完善、综合研究的能力和创新意识，培养适应于当代社会需要的创新性人才。教学改革提高了学生的学习主动性，改善了教学效果。

1 目前“电工学”教学存在的问题

多年来，受传统教育教学思想影响，在电工学课程教学方法的主要特点是注重知识的积累和教师在课堂上的授课，一般采用大班授课，学时有限、学习内容较多，教学中仍然存在以下几方面的问题:

(1)教学内容上，主要集中于已有知识的传承，轻知识的创造。因而在教育教学中重视对系统知识的讲授、记忆、模仿和重复的练习，忽视科技创新的思维意识和实践的培养。

(2)在教学方法上，主要以课堂教学为主。目前，传统的灌输式教学方法仍然是高校的主要教学方法。学生在课堂上只是被动的听讲，缺乏积极思维和师生互动。

(3)在教学主体上，以教师和教材为中心。现行的教学模式中，以考试为目的的基本理论与计算的教学，使得教学受困于传统的课堂授课和指定的教材，决定教学内容和教学方法的教师习惯于按既定计划系统讲授知识，学生忙于复习教材和应付练习题。由于片面强调系统讲授知识，教师授课中依赖教材现象十分突出，过度使用多媒体电子课件造成学生的视觉疲劳，影响授课质量。

传统的教学方法习惯以教师中心、课堂中心和书本中心为基础的“传递—接受”教学方法。用这种方法培养出来的学生往往只知道按部就班，照搬照抄，不利于发挥其创造性，“电工学”的教学模式受到了很大冲击。调查表明，电工学课程实践性强，对于非电类的学生而言，难度不小。有部分学生觉得电工学与他们所学的专业无关，主观学习的愿望不是很强。只要教师注重学生个性化发挥，尊重学生选择，并结合有效的教学方法，适时给予学生必要的引导和启发，就一定会取得良好的教学效果。因此，在教学过程中，有一个很重要的原则是调动学生的积极性。

为提高“电工学”课程的教学质量，对课程的教学研究显得非常迫切和必要。要求教师在教学中，及时不断进行课程教学改革与优化，努力激发学生的学习兴趣，鼓励学生的独立思考，激发学习的主动性，提高教育教学效果。

2 PBL教学模式简介

PBL教学模式是近年来受到国内外教育界广泛重视的一种教学模式，是目前西方的主流教学模式之一。PBL是以学生为学习活动的主角，他们组成小组，通过协作学习与自主学习，在问题的驱动和引导下，不断寻求新信息，找出新问题，直至最后得出正确解决问题的方法，不断训练批判性思维和解决问题的技能。PBL强调把学习设置到相关背景和有意义的问题情境中;通过对实际问题的解决过程，让学生来学习隐含于问题背后的科学知识，促进学生形成批判性思维，获得自主学习与协作学习的技能以及高效解决问题的能力。PBL教学理念是使学生掌握学习的方法，使之具有自我获取知识与更新知识的能力，从而实现较高的教学质量与教学效率［1］。

PBL在培养学生自我引导学习、团队合作能力和应用知识能力方面具有优越性。PBL教学模式在国内医科大学课程中应用比较普及，但是在电气信息类课程的教学领域中较少开展。我们在“电工学”课程教学中采用PBL教学模式，有如下几个原因。

(1)“电工学”是一门实践性强的课程，它专门为非电类学生开设，课程内容与工程实践紧密联系，因此本课程中有趣的问题较多，采用PBL教学模式进行教学有得天独厚的优势。

(2)几乎在所有科学技术领域中，都有电工学的应用。在中国的大学里，只要具有科学技术方面学科的大学都要开设本课程，成千上万的学生必修此课。鉴于当今学科越来越纷繁复杂，PBL教学模式提供了一种学习的方法。

(3)在传统教学中，本课程尽管是为非电类学生开设，不是他们的主干课程，但学生的负担依然很重。许多学生学习浮于表面，死记硬背的现象比较普遍。于是，针对如何提高学生的学习兴趣，学习动力的问题，基于趣味性实际问题的PBL教学模式便可发挥作用，让学生积极主动地学习原先感觉枯燥的知识，培养解决问题的能力和受益终生的学习技巧［2］。

3 PBL教学模式的实施过程

PBL教学模式的实施过程可以划分为3个基本阶段［3］。

(1)问题设计、呈现和遭遇阶段

“问题”是PBL教学过程的核心，在教学中的地位举足轻重，“问题”的质量直接影响教学活动的成效，因此“问题”的设计是PBL教学过程中的关键环节。教师在设计好了问题并掌握了与问题相关的资料之后，就可以将问题呈现给学生，要让学生根据各自爱好自行选择合作者并通过教师协调建立合作小组。同时，教师要让学生明确他们要扮演的角色，要掌握的主要概念或观点，希望他们在解决问题时能够揭示的基本事实和形成的成果形式，以及大致的日程安排。另外，还要向学生提供可用的资源。教师在呈现问题时要确保没有暴露出问题的关键因素，否则问题对学生认知的挑战意义就会受到削弱。

(2)自我指导学习阶段

当学生遭遇问题后，发现存在现有的知识和能力不足以解决问题时，就要通过自主学习去弥补认知结构中的空隙。他们将这些有待解决的学习议题提炼出来，并分派任务。学生分头去查找所需资源，在获得资源后，学生还需要对得来的资源的有用性、客观性等进行评估。学生在分析问题的基础上为问题建构可能的解决办法，并经过比较、小组协商，选定可行的方法。各小组利用合乎要求的适当形式来报告自己的问题解决成果。如经过自我指导学习和小组合作学习，仍不能顺利解决问题，那么他们必须再回到问题定义阶段，对此前的问题解决过程进行反思，必要时重新分析问题，围绕对问题的新的分析思路进行新的自我指导学习。

(3)总结、评价与反思阶段

各小组分别完成问题解决任务后，要对问题解决的成果进行总结，并参照问题学习的目标实施评价。评价方式包括自评、同伴互评和教师评价。评价在学习和解决问题的过程中进行，每一次问题解决过程就是一次评价机会，阶段性评估和终结性评估相结合，在时间上具有动态性。为了更好的发挥小组合作学习的效果，评价一般与小组的成绩而非个人的表现挂钩。评估和反思是紧密结合的。评估不但有利于学生思维的深刻性、灵活性等的提高，而且评估过程也是一个系统的总结过程，可以避免学生经由问题解决获得的知识零散化的问题。

例如在正弦交流电路部分关于功率因数提高的内容可以采用PBL教学模式，提出问题是“关于能否用串联电容的方法来提高感性负载功率因数的问题?”在许多电工学教材或辅助教材中，讲到用电容来提高感性负载功率因数时，只能把电容并联在感性负载两端，不能把电容与负载串联，这一结论在教学中沿用多年，似乎毋庸置疑。通过教师的引导与启发，学生逐渐认识用串联电容的方法来提高感性负载功率因数还是存在可能的。我们将学生随机分组，经过查找资料分析讨论后有的小组得出了“用串联电容法提高并联感性负载功率因数”的具体方法，并且在一般情况下用串联法比用并联法所需电容量更小。通过教师的总结与评价，使学生巩固和加深理解了正弦交流电路一章的若干重要概念与方法，更重要的是打破了学生以教材结论为真理的思维定势。后来该班中喜欢创新的几位学生就此撰写的论文在陕西省第五届“挑战杯”大学生课外科技作品竞赛中荣获省级一等奖［4］。

4 关键问题及解决方法

(1)教学方法上必须将PBL教学模式与传统讲授模式结合使用。PBL教学模式对于选定的重要内容能够进行深入的探讨和解决，但相对于传统教学模式，知识的组织缺乏系统性。传统讲授方式，能使学生掌握了本章的基本知识结构，在获得较系统的知识的基础上，将章节重点内容作为设计题材基础，采用PBL教学模式进行尝试。通过设计让学生在工程要求环境下，将相关的各章节知识进行整合。

(2)实施过程应注意学生个性的发挥。一方面引导学生在自学和讨论中有意识的重点关注教学大纲的基本内容、基础知识和基本技能，在设计成果中必须完成硬性要求;另一方面，要注意对学生兴趣的保护，注意发挥学生个性和主观能动性。

(3)对教师自身的素质和教学技巧都有更高的要求。PBL作为一种开放式的教学模式，要求教师不但对本专业、本课程内容熟练掌握，还应当扎实掌握相关学科知识，并要具备提出问题解决问题的能力、灵活运用知识的能力、严密的逻辑思维能力。教师应该熟悉教学大纲和学生的能力情况，这样才能规划好学习的重点、难点，制定有针对性的讨论提纲，此为做好PBL教学的基本前提。另外，教师要良好的组织管理能力，要善于调动学生积极性、寓教于乐、控制课堂节奏等技巧。

5 结语

“电工学”不是非电类专业主干课程，学生一般不够重视，学习比较被动。为了改变先前传统教学所造成的学生被动状态，就需要引入PBL教学模式。PBL教学是一种以学生为中心、以问题为核心的全新的自主学习模式和教学模式，为学生营造了一个轻松、主动的学习氛围。同时，PBL教学模式可锻炼学生们多方面的能力，能够激发学生的学习兴趣和动力。我们希望通过PBL教学，让学生积极主动地去学习，培养学生综合研究的能力和创新意识。

［1］ 熊兰等.“电工学”课程的PBL教学模式初探［J］.电气电子教学学报，2009，31(3):98-99，102

［2］ 雷勇等.基于PBL的电工学课程教学改革探讨［J］.高等理科教育，2008，(5):76-79

［3］ 王永花.PBL在高校教学中的应用初探［D］.南京师范大学硕士学位论文，2007

［4］ 卢健康.在电工学课堂教学中引入创新教育的尝试［J］.电气电子教学学报，2010，32卷，增刊:44-46，74