PBL教学法在“微机原理及应用”课程教学中的应用研究

刘细阳，陈羡美

(海南大学信息科学技术学院，海南海口570228)

信息时代，知识膨胀、科学技术迅猛发展，社会化越来越复杂，这种局面导致学生要学习的知识越来越多，因此许多学生开始疑惑该学些什么、要怎样去学.如果在学习过程中不给予正确的引导，学生很容易对学习缺乏兴趣和动力.在引导学生学习的过程中，基于问题的学习法(PBL)是一种不错的方法.最近，我们在“微机原理及应用”课程的接口技术部分采用PBL教学法，教学实践表明PBL模式下的微机原理及应用课程的教学更有利于提高当今大学生的学习兴趣，同时有利于培养学生的控制系统思维和应用控制器解决实际问题的能力，明显提高了教学质量和教学效果.

1 PBL教学法的原理

PBL(problem－Based Learning)是一种以问题为导向的教学方法，是基于现实世界的以学生为中心的教育方式［1］.20世纪60年代末美国神经病学教授Barrows在加拿大麦克马斯特大学首创，最初主要用于医学教育，目前已成为国际上较流行的教学方法.

PBL教学模式，强调把学习置于复杂的、有意义的问题情境中，以问题为学习的起点，鼓励学生提出问题，这些问题没有固定的解决方法，通过学生自主学习和集体讨论、相互协作来分析问题、建立假设、仿真和实验、解决问题，从而学习隐含于问题背后的科学知识.PBL教学法的步骤如图1所示［2］.

图1 PBL教学法的步骤示意图

该过程可以使学生意识到他们已经知道需要学习的内容并尽可能地去解决问题，他们通过多种途径在尝试解决实际问题的过程中发现和使用各种各样的信息资源，主动获得大量应用知识的机会，激发学习的兴趣和积极性，培养学生掌握并运用知识的能力.

2 PBL教学法在“微机原理及应用”课程教学中应用的可行性

“微机原理及应用”是当前很多高校很多专业的专业基础课，在整个专业建设和课程体系中占据重要地位［3］.微机接口技术是一种硬件软件相互交错且互为基础的应用技术，是学生学习后续课程、毕业设计和今后工作的重要技术基础.课程内容包括理论和实践两大部分，其内容繁琐且枯燥抽象，对课程基础性、先进性、前沿性和综合性方面要求高，对学生实践动手能力要求也较高.在以教师为中心的传统教学模式中，学生对于这门课程的学习目的不够明确，认为没有什么实际用途，对自己今后的学习和就业没有太多的帮助，而老师普遍存在有劲使不上的感觉，因此该门课程的学习基本上处于“学生学得艰辛，老师教得困难”的两难局面.传统的教学过程忽视了学生的认知主体作用，以“教”为主，缺乏互动，难以激发学生的学习热情.如何在有限的教学时间内完成内容抽象复杂、知识点涉及面广、实践性强的微机原理及应用课程的教学目标?笔者认为，PBL教学模式可应用于该课程的教学.

3 PBL教学法在“微机原理及应用”课程中的实施

在“微机原理及应用”课程的接口技术部分的教学过程中，为了调动大家的学习积极性，笔者曾对海南大学电子信息工程专业的68名同学实施了PBL教学模式.为了对比教学效果，对另外一个班级的71名同学实施常规教学法.

在PBL教学中，首先是问题的设计.按照教学目标设置问题，问题应是结构不良的、开放的、真实的、有探索性的［4］，要兼顾学生已有的知识和技能，做到难度适中，符合教学大纲的总体要求.由此，根据学生的实际情况，给他们提出的问题如下:利用8086/8088作为微处理器，在所学知识的范围内，设计一个方波发生器(为了降低难度，未规定方波发生器的输出频率).与该问题相关的课程内容如表1所示.

表1 与问题相关的课程内容

随后将68人进行分组，每组4～5人.引导各小组确立学习目标和学习计划后，让小组成员各自自主学习.一周后，组织各小组成员汇报，并对其中存在的问题进行辅导和答疑，引导他们对解决问题的方案进行适当的修改和调整.又经过一周，对他们的成果进行答辩和验收.

从反馈的情况来看，大家基本上制定了以下两个解决方案:

(1)采用8086控制器和8253A，利用8253A的工作方式3，给它设定一个初始值，从8253A的输出端输出一定频率的方波;有的同学用了8253A的两个定时/计数器，将其中一个计数器输出的方波作为另一个计数器的时钟脉冲信号，以提高分频作用.硬件方案如图2所示.

图2 8253A产生方波硬件方案图

(2)采用8086控制器和DAC0832以及集成运放(有的在8086/8088和DAC0832之间加了8255A)，将DAC0832输出的模拟电流量通过集成运放转换成电压信号，根据设置的数字量不同而输出高、低电平后，分别调用相同的延时子程序，以满足方波的要求.硬件方案如图3所示.

图3 DAC0832产生方波硬件方案图

Protesus仿真软件的虚拟示波器上显示的方波波形图如图4所示.当然输出电压信号有的是单极性方波，有的是双极性方波.

图4 方波输出波形

4 PBL教学法的教学效果分析

大多数学生反映在“微机原理及应用”课程中应用PBL教学法后，加深了对微机结构、汇编语言、接口技术等知识的理解，对计算机的内部原理和一些芯片的工作流程有了更直接的感性认识，对硬件和软件系统的综合应用有了初步的认识和了解，对解决问题的能力和创新能力以及综合素质的培养方面起到了比较重要的作用.可见PBL教学法激发了学习兴趣和积极性，利于知识的理解、掌握和记忆，提高了思辨能力、自学能力和学习效率.

PBL教学法也带来了不同的考试成绩.考试采取教考分离的形式，期末统一命题，题型为选择题、填空题、简答题、综合设计题.统一考试、阅卷，实验班和对照班的期末考试成绩比较如表2所示.

表2 实验班和对照班的期末考试成绩比较

当然，在PBL教学法的具体实施中，也存在一些有待解决的问题:(1)有些学生因为课程多缺乏自学时间和讨论时间，完成任务时采用敷衍的态度;(2)学生的交流、合作等能力明显不足，教学方式的改变可能促使部分学生不适应，有的甚至产生抵触情绪，从而影响教学质量;(3)PBL教学法强调以学生作为学习的主体，自律性较差的学生，很容易当“南郭先生”;(4)PBL教学法对老师的要求也更高，要求老师有必要的心理准备和技能准备，如果准备不够充分，也会影响教学效果;(5)PBL教学过程中，要求老师的引导行为要做到“适时”、“适度”、“适法”，如果老师没有做到这三“适”，也会影响教学效果;(6)PBL教学法要求有更好的教学条件，图书馆的学习资源、电脑网络资源和教学软件以及实验室硬件条件的不足，直接影响学生的学习态度和学习效果.

［1］王春红.基于PBL的大学计算机基础教学模式的探索［J］.科技文汇，2012，(31):47－48.

［2］费鴻萍.问题中探索，合作中学习——丹麦阿尔堡大学PBL教学模式简析［J］.大学(研究与评价)，2008，(10):68－72.

［3］王焱，郑俊辉，易发胜.“微机原理与接口技术”课程的案例教学探讨［J］.计算机教育，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.