基于PBL的电子电路综合实践教学案例的设计

段友莲+张宁宁

摘要：为了提高电子电路综合实践课程的教学质量，提高学生的实践能力，培养学生自主学习的能力和创新能力，在实践教学中引入基于问题的学习——PBL（Problem Based Learning）教学模式。根据教学要求，设计教学任务，合理安排教学分组，并在教学内容、教学方法和考核方式等方面进行改革。实践表明，这种基于PBL的教学模式能够激发学生的学习兴趣，培养学生的创新意识，增强学生的动手实践能力。

关键词：PBL；电子电路综合实践；实践教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）20-0208-02

电子电路综合实践是电气自动化专业的一门实践性课程。目前这门课程的教学通常采用的是传统的LBL（Lecture-Based Learning）教学方式，这种教学方式主要以教师讲授为主，教学方法单一，学生处于被动的学习状态，没有学习积极性。PBL是一种基于问题的教学模式，理论基础是建构主义[1，2]，包含围绕项目进行知识建构，强调以学习者为中心，通过项目成果反映知识的建构和能力培养三个基本特征[3，4]。笔者在电子电路综合实践教学中采用了基于PBL的教学模式，得到了较好的教学效果，以下从教学任务、教学内容、综合实践的教学安排到成绩考核四个方面进行介绍。

一、PBL的教学任务

1.问题设置。PBL教学模式最关键的是问题的提出，好的问题可以激发学生的学习兴趣和学习主动性。这些问题的难度不能太简单，也不能太难，最好能运用以前或者正在学习的知识，甚至可以涉及到后期的专业学习，让学生对后期的专业学习有一定的认识。因此，一个专业的教师团队应该根据自己的专业特长，设计出一系列的问题并进行讨论研究。问题最好由易到难，并对问题的设置进行分类：（1）基础应用型；（2）综合应用型；（3）科技创新型。

2.教学要求。电子电路综合实践教学要求：（1）熟练应用专业的画图、仿真软件进行电路的设计和仿真；（2）使用应用软件进行PCB制板；（3）能够识别常用电子元器件，熟练应用万用表进行鉴别元件的好坏；（4）熟练使用实验室的常规仪器仪表设备；（5）具有基本的焊接技能；（6）能进行常规电路的检查和调试；（7）按照报告要求完成课程实践报告；（8）能够清楚地表述设计过程。

在综合实践的过程中可以举行各种技能比赛来提高学生的实践能力，激发学生的学习兴趣，比如软件比赛、焊接调试比赛、作品展示等多种技能竞赛提高学生的学习主动性。

3.教学目标。在电子电路综合实践的教学过程中，要有电子设计电路的电路板，并能实现电路应有的功能，完成一份实践报告。

二、PBL的教学内容

PBL教学模式的首要问题是提出高质量的问题，这个问题的提出可以是教师提出的，也可以是学生提出的。Sockalingam和Des.Marchaia对高质量的问题提出了几个标准：（1）适当的教学目标；（2）能够激发自主学习；（3）与先前学过的知识相关；（4）确保小组协调工作；（5）引起好奇心；（6）具有一定的难度；（7）背景详细；（8）语言表述清晰恰当。[5-7]根据以上标准和学生的水平，兼顾考察学生应用理论知识的水平。

在应用PBL教学模式之前应该通过实际的生活实例、视频，或者学生的电子作品进行引导学习，激发学生学习的兴趣和好奇心。这些题目的设计特点：（1）设计题目的目的是让学生对所学过的知识进行灵活应用；（2）题目中所用的知识是在理论课中讲过的，但传感器的应用激发了学生通过查找资料去主动学习相关的知识并应用到设计当中；（3）题目的选择是开放的，既没有唯一的答案也没有规定的步骤，可实施的方案较多；（4）题目给出的要求简单易懂，学生比较容易理解；（5）为后续的课程自动检测技术、单片机、可编程控制器打下伏笔，提前引入这些课程的概念，引起学生对后续专业课程的学习和了解。

三、综合实践的教学

电子电路综合实践课程一般安排在理论课程结束后进行，对电气自动化专业的学生要求较高，课程时间较长，一般为5周。这种时间安排的优点是时间集中，学生可以集中精力完成这一门课的设计，当然也可以根据教师的安排放在理论教学过程中，课程可以分为5个阶段：（1）从所给的题目当中选择一个设计题目进行分析研究或者调研，确定题目的总体方案和系统的框图结构；（2）器件特性及常用仪器仪表的使用、焊接、调试；（3）电路板制板；（4）电子电路板调试；（5）答辩、完成项目报告

四、教学方式

1.实验室管理。实验室采用开放式管理，学生根据自己的需要可以到实验室进行调试，强调以学生为主，教师为辅，考察学生对实验仪器的熟练应用程度，培养学生自主学习的能力和解决问题的能力。

2.学生分组。合理地对学生进行分组，既可以增强学生的交流沟通能力，又可以促进学生间的知识交流。学生小组的规模一般为2—4人不等，如何科学地进行分组又能防止搭顺风车的现象是教学过程中的难点。根据以往的教学经验，一般指导教师会根据题目的难易程度将不同类型的题目提供给所需小组，然后在小组进行合理分配后，将要求统一下发给学生，学生再根据自己小组的知识水平选择相应的题目。

3.基于PBL的教学方法。根据学生要熟练掌握元器件、万用表的使用这一教学要求，采用PBL的教学方法，将简单的器件识别展示给学生，并按器件类别分配给每一个小组：（1）电阻类元件；（2）电感类元件；（3）电容类元件；（4）二极管类元件；（5）三极管类元件；（6）集成芯片类；（7）万用表使用；（8）常规用变压器。查找这些元器件的实物图片和对应元器件的特性参数及使用注意事项，将搜集到的这些材料归纳整理成PPT文件，在每次的課程交流中要求在规定的时间内条理清晰地讲述自己的课件，利用这种角色翻转方法让学生充分参与到教学活动中。

五、結语

基于PBL的实践教学模式，不仅可以使学生掌握电子技术的基本器件的特性、基本电路的分析方法和设计方法，激发学生的学习兴趣，提高学生理论和实践相结合的能力，而且可以培养学生主动学习的能力、团队协作的能力和解决问题的能力，更重要的是，这种教学模式可以引导学生对后续课程，如传感器技术、可编程控制器应用的了解，激发学生的自学能力、创新能力和创新欲望，对电子电路综合实践课程的教与学具有积极的促进作用。

参考文献：

[1]傅四报.建构主义学习理论指导下的项目教学法初探[J].中国大学教学，2011，（2）：56-58.

[2]任山章，陈志伟.基于彭加勒建构思想的实验教学模式[J].实验室研究与探索，2010，29（1）：98-100.

[3]邓继忠，金济，陈羽白.基于PBL模式的数字图像处理实践教学探索[J].实验室研究与探索，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]杨春梅.PBL：研究生课程学习与科研训练整合的有效机制[J].学位与研究生教育，2014，（7）：28-33.