PBL模式在电子电路实验教学改革中的应用

卢怡，霍城宇

（常熟理工学院 物理与电子工程学院，江苏 常熟 215500）

PBL模式在电子电路实验教学改革中的应用

卢怡，霍城宇

（常熟理工学院 物理与电子工程学院，江苏 常熟 215500）

PBL模式是以学生为中心，以解决问题为目标自主学习的教学模式。基于传统电子电路实验存在的问题，提出引入PBL模式的电子电路教学改革，阐述了基于PBL实验改革的具体实施方法。教学实践证明，该模式有效地提高了电子电路实验的教学质量。

PBL；教学模式；电子电路实验

传统的实验教学模式偏重于验证性教学，学生通常是根据教师提出的实验要求被动的接受实验，缺少教师与学生及学生与学生间的互动。另外，实验方案类型较为单一，主要为一些电子类的基础性实验，达不到综合训练的目的。因此，对电子电路实验教学进行改革是非常必要的。本文提出将基于问题的交互式学习模式即PBL（Problem Based Learning）模式引入实验教学环节中，以提高电子电路实验的教学质量。PBL以学生为主体，强调学习要围绕任务和问题展开，鼓励以学生为中心，提倡学生自主学习、反思式学习，培养学生思维能力［1］。

一、PBL实验教学模式特点

（一）实验教学角色互换

引入PBL模式后，教师和学生的角色发生互换，教师不再起主导者的作用，而是作为辅助性角色成为资源的提供者、学习过程的监控者和学生发展的引导者，在学生分析问题、讨论问题、解决问题的过程中给予一定的建议和指导［3］。

（二）实验教学方式多样化

引入PBL模式后，实验教学方式由单一的授课制变为教师授课与学生组成的若干个小组讨论相结合的模式，强调以小组工作的形式，由教师设计问题，通过学生之间相互合作、相互交流来解决问题。

（三）实验教学内容层次化

在PBL实验教学中，教师会在原有的基础性实验内容上，提出设计性的实验要求及综合性的实验要求，学生在解决具体问题的过程中，可能需要多学科的知识，从而有助于提高综合运用知识的能力。同时，问题涉及的应用性实验背景都是紧密联系实际的。

二、基于PBL的电子电路实验改革方案

基于PBL教学模式的电子电路实验是围绕具体问题，以层层深入的方式设置实验内容。学生在解决问题的过程中可以综合应用所学相关知识，从而提高自主学习能力、交流合作能力、组织协调能力。

（一）基于PBL教学模式的实验内容设置

基于提高学生对知识的综合运用能力及创新能力的改革要求，将实验内容循序划分为四个层次，即：基础性实验教学内容、提高性实验教学内容、综合性实验教学内容、应用性实验教学内容。通过基础性实验教学，学生可以掌握电子电路的基本原理及实验方法，从而验证理论知识，为后续的实验内容做准备。提高性实验内容可提高学生对基础知识、基本实验技能的运用能力，使学生掌握电子电路的内在规律，开始从验证性实验过渡到自主性实验。综合性实验内容可加深学生对单元功能电路理解，了解各功能电路间的相互影响，掌握各功能电路间参数的衔接和匹配，提高学生综合运用知识的能力。应用性实验内容从工程实际出发，使学生掌握现代化的设计方法，培养、提高其创新能力［4］。

（二）电子电路实验平台配置

依据PBL模式的要求，需要对原有的电子电路实验平台进行调整，同时进行相应的实验室资源配置，为学生营造“自主”、“独立”的学习环境，首先，公开实验平台各种信息与资源，使学生对实验平台的情况有所认识，为实验做好准备。其次，开设电子电路实验网络平台，包括选课系统，网上资源共享平台、师生交流平台等，充分利用网络等现代教育手段拓宽学习渠道，提高工作效率。第三，制定实验平台开放时间与教师安排表，原有的实验平台仅对基础性实验开放，无法满足进一步开展多层次实验的要求。引入PBL模式以后实验平台开放时间针对后续实验内容有所增加，并安排教师值班，方便学生在小组讨论制定方案以后，可以第一时间在平台得到验证并得到教师指导。

（三）教学模式及流程制定

依据电子电路实验改革的要求，结合PBL模式的特点，提出了包含四个环节的教学模式：教学方案介绍→设计问题→小组讨论及提出解决方案→考核评价，现逐一介绍：

1.教学方案介绍

在实验准备课上介绍实验平台资源配置与实验仪器的使用情况。使学生尽快适应教学过程。同时在每一实验开始前提出本次实验的流程及具体要求，使学生了解实验的重点和难点，为小组讨论做准备。

2.设计问题

设计问题是PBL教学中的重要环节，也是教师参与的关键环节。结合基于PBL教学模式的实验内容设置，教师主要在每次基础性实验完成后提出提高性实验课题，每次实验课结束后提出综合性实验课题，在每学期实验结束后提出应用性实验课题。使其学习更有针对性。尤其是应用性课题应具有足够的综合性和灵活性。解决此类问题必须多位学生分组合作，查阅参考资料，融合所学课程知识及在教师指导下才能完成。

3.小组讨论及提出解决方案

基础性实验由单人独立完成，提高性实验在学生完成基础性实验的条件下分为2人一组，在规定的实验时间内合作完成。综合性实验由3到4人组成，小组围绕每单元指定的问题在实验课结束后讨论。提出具体解决方案，由其中一名学生担任秘书，在讨论过程中做好记录。方案提出后，学生可在实验平台开放时间内利用现有的实验资源进行验证，由教师提供指导和帮助，得到预期结果，应用性实验为选做实验，由6到8名学生组成兴趣小组，同样由一名学生负责记录和组织协调，在讨论之前可把问题进行模块化处理，每部分模块都由若干成员负责，按照实验任务的次序，将各个模块逐个调试，待各模块验证完成后，再把有关电路逐级连接测试，最终完成设计要求。

4.教师评价考核

依据电子电路实验改革的要求，为克服PBL模式存在的知识系统性不强、组织管理不易和评价难等缺陷，制定了基于PBL模式的考核标准。考核标准由以下三部分组成：第一是学生在实验过程中的参与情况；第二是学生的实验效果；第三是学生在实验过程中的总结和自我评价。实验成绩采用百分制：学生实验操作能力50%，实验总结报告30%，学生自我评价20%，以此全面地评价学生的综合能力。

三、基于PBL的电子电路实验改革实例

笔者以数字电子技术实验的计数器实验为例，进行基于PBL的电子技术实验改革，根据改革要求，把每个实验分为四个层次：

1.基础性实验（计数器功能测试）：内容为验证74LS90、74LS192、74LS161各芯片的逻辑功能及控制作用，学生单人单组在实验课规定时间内完成。

2.提高性实验（计数器应用）：由教师提出若干关于计数器MSI芯片的应用的问题，如利用74LS161构成六十进制计数器，画出芯片连线图并通过实验验证，学生2人一组通过讨论在实验课规定时间内完成。

3.综合性实验（计数、译码、显示实验）：在提高性实验基础上设计译码显示电路，如选用七段显示译码器74HC4511及数码管LED连接六十进制计数电路显示计数过程，并通过实验验证，学生可自由组合形成设计小组，每组3-4人，利用实验平台开放时间完成电路设计并通过平台验证。

4.应用性试验（数字电子秒表设计）：学生在掌握前面三种实验的基础上设计电子秒表并掌握电子秒表的调试方法。此为选做实验，安排在学期末，学生以报名的方式组成设计小组，每组人员不多于6名。整个电路可分为四个模块：RS触发器模块、单稳态触发器模块、555定时器模块、计数译码显示模块，可安排1-2位同学负责各个模块的设计，各小组在2周内设计出电路总体设计方案、选用芯片、利用仿真软件进行电路仿真及数据分析，教师提供每周三次的指导并与学生交流回答学生的问题，最终选定合适的方案利用实验平台进行电路的连接与调试，在调试时，应该按照实验方案的次序，将每个模块逐个进行接线和调试，在每个模块连接测试正常后，再将每个模块连接起来，最后完成整个电子秒表的功能调试，同时利用准确时钟对电子秒表进行校时［5］。各小组在实验完成后，撰写实验报告，其中内容包括具体设计方案及各组员的任务分配及完成情况。教师可通过学生平时表现及任务完成情况对各小组设计工作进行综合测评，以一定比例计入总成绩。

实验结束后回访学生并进行效果评价。回访显示有82.5%的学生对引入PBL的教学方法表示认可和赞同，部分学生表示PBL学习方法能激发学习兴趣，培养团队意识，增加了师生间的交流，提高了实际动手和语言表达能力。

四、结束语

在培养创新型人才的过程中，高校实验教学系统及平台的建设起着不可替代的重要作用。引入PBL模式的目的是培养学生学习能力以及良好的学习方法，注重学生自主意识的开发、培养解决问题的能力。采用PBL模式的实验教学，能真正体现以学生为中心、以学生的自我发展为本、培养学生能力为核心的教育内涵。将PBL模式应用于电子电路实验教学中，有利于提高学生的分析、解决问题的能力、团队合作能力和创新设计能力。

［1］电子电路基础实验与实践［M］.南京：东南大学出版社，2008：1-2.

［2］刘银萍，彭瑞，蒋力立.PBL教学模式在综合性实验中的应用［J］.实验科学与技术，2011（6）：78-81

［3］周静，侯世英，孙韬，等.基于PBL的电工电子综合实验改革［J］.电气电子教学学报，2010（9）：122-127.

［4］熊兰，佘传祥，孙韬，等.引入PBL模式的电工学综合课程设计［J］.电气电子教学学报，2010（9）：6-12.

［5］电子技术实验与课程设计［M］.北京：清华大学出版社，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

常熟理工学院教育教学改革项目“基于PBL模式的电子类基础课程实践教学改革”（CITJGGN201329）

卢怡（1982—），女，江苏常熟人，实验师，硕士，主要研究方向为电子技术。