电路PBL教学中学生态度与表现过程研究

田社平， 张 峰

(上海交通大学 电子信息与电气工程学院， 上海 200240)

电路PBL教学中学生态度与表现过程研究

田社平， 张 峰

(上海交通大学 电子信息与电气工程学院， 上海 200240)

本文采用问卷调查和访谈调查探讨了学生对电路PBL教学的态度以及电路PBL教学的表现过程。调查结果显示，参与调查的学生一致认为电路PBL教学对提高学生综合素质有积极效果。学生针对电路PBL的进度安排、选题、考核方式、教学方法等方面提出了一些合理化建议，为后续开展电路PBL教学提供了很好的启发。

基于问题的学习；调查；电路理论

0 引言

“基本电路理论”课程是我院的平台课，其教学形式主要采用大班授课、课堂讲解，这种教学模式尽管为该门课程的教学发挥了其应有的作用，但它不利于学生工程素质和综合能力的培养。为此，笔者于2015-2016学年第一学期在一个教学自然班开展了“基本电路理论”课程的基于问题的学习PBL(problem-based learning)的教学，期望找到一种合适的培养学生电路方面的工程素质和综合能力的教学方法。所关注的问题是：①该课程的PBL教学是否有效？② 学生是否愿意在该课程中开展PBL的教学？本文通过问卷调查和学生访谈的方式就上述问题作一回答。

1 PBL理论概述

PBL是一种教育策略，该策略是指在引导学生学习的过程中，积极组织学生主动参与并自己寻找问题答案的教学模式[1,2]。与传统教学模式相比，PBL教学模式有如下特点[3]：① 在知识的呈现方式上，更加强调知识的相互关联性和应用背景，通常不像传统教学模式以课堂讲授方式直接提出知识点，而以问题方式引出。② 在教学过程组织上，特别强调学生的主体作用，知识的学习、问题的解决依靠学生自己的自学和讨论。教师则主要负责根据教学内容和需要设计问题、引导学生分析解决问题的方法、总结和梳理重点相关知识。③ 在教学评价上，不再以考试成绩作为唯一评价标准，而是在考虑考试成绩基础上综合了设计质量、性价比、工作态度和答辩成绩等诸方面因素。

在PBL的实践中，马斯特里赫特大学提出的七步法已成为PBL教学中经典的问题解决方法[1]：

(1)明晰概念：对那些含义不清晰的、未知的术语和概念进行澄清，必要时由导师进行澄清。

(2)定义问题：界定问题并找出需要解释的现象。

(3)分析问题：学生通过头脑风暴列出尽可能多的关于问题的联系、解释和假设。这一过程激发小组组员已有的知识。

(4)系统性阐释：评判所提议的众多解释, 确定最能反映蕴含在现象、事件中的原理或机制的解释，得出尝试性解决方案。

(5)形成学习目标：确定已有知识所欠缺的内容, 进而确定自主学习的目标和内容。

(6)自主学习：通过自主学习获得解决问题所需内容。

(7)汇报：在导师辅导小组中分享和综合各自所得, 形成对现象或事件的最终、合理的解释。检验学生所获得知识与技能是否足以解释现象或解决问题。

2 教学过程设计

参与电路PBL(CPBL)教学的班级共有学生88名(含3位高年级重修生)，其中男生74名，女生14名。教师在第1次授课时向本研究的班级学生宣布本课程授课将安排CPBL教学，并征求学生同意。同时声明对学生分发调查的电子问卷时不收集个人的任何隐私信息，调查结果仅供教学研究之用。全部学生分为12组，每组选出一名组长，组员为5～7名。整个CPBL教学按照七步法实施，持续时间为一个学期。

采用问卷调查和访谈调查的方法收集学生对CPBL教学的态度。问卷通过学生的email地址向学生发送。问卷调查的时间为2015年12月30-31日。学生通过计算机或移动设备填写问卷，每个IP地址或手机号只能填写一次问卷，并由计算机后台系统自动即时回收。

访谈调查在教学过程中逐步完成，一种访谈是在平时教学过程教师与学生接触时进行，另一种访谈是安排时间要求每个小组到实验室由助教通过询问、交流完成。所有访谈内容均用文字加以记录，以供后续分析、处理。

采用问卷调查的方法测量CPBL教学表现过程。表现过程的变量和指标采用美国北部中心地区教育实验室开发的框架[1]。表现过程问卷的发送、回收与学生态度测量问卷相同。

3 调查结果

3.1 学生对CPBL教学的态度

针对学生对CPBL教学的态度，进行了问卷调查和访谈调查。调查问卷共设计了21个调查变量，见表1。采用5分制评定量计，对调查内容完全不同意——1分；不同意——2分；不确定——3分；同意——4分；完全同意——5分。共发出87份有效的电子问卷，回收61份，其中有效问卷60份，有效问卷回收率69.0%。对60份5分制评定的结果计算平均值/标准差见表1。由表1可得出如下结论：

(1)学生最认可CPBL教学提高了自己的收集信息、资料的能力，其调查结果的标准差最小为0.6，说明学生对此项的态度最一致。其次，学生最认可的是提高了自主学习和解决问题能力以及和教师方便地接触和交流问题。学生最不认可的是CPBL教学对通过考试有帮助以及对未来职业生涯有帮助。

(2)共有18项变量的调查结果平均值在3.7以上，说明学生基本同意对应的评价内容。对“通过考试有帮助”、“提高了组织和领导能力”、“未来的职业生涯有帮助”三项的调查结果平均值均为3.5或以下，说明在本研究中CPBL教学对这三项的效果有限。其可能的原因包括：现有的考试注重解题技巧，较少注重实际电路问题的分析与解决；CPBL教学以小组为单位开展，其活动主要由组长来负责组织和协调，其他组员在组织和领导能力方面锻炼的机会有限；学生可能认为自己未来的职业生涯与电路无关或者对自己的职业生涯认识不够清晰等。另外，对“未来的职业生涯有帮助”一项的调查结果标准差最大，说明学生对此项的态度不够集中。

表1 CPBL活动的学生评价变量与调查结果

对上述调查变量还进行了相关性分析，发现绝大部分变量间的相关系数大于0.4，提示这些变量基本相关。大部分变量间的相关系数大于0.6，提示这些变量之间呈强相关关系。其中变量A16与A17之间的相关系数最大，为0.78，表明在CPBL教学过程中，学生认为在能方便地接触任课教师的同时，也能方便地向任课教师提出疑问。

对CPBL教学的访谈调查结果进行整理和归类，其结果主要体现在如下几个方面：

(1)对CPBL教学的评价。总体来看，学生普遍对CPBL教学给予了肯定，如“挺好的一个活动，比写论文强。”“我觉得挺好的，可以再次尝试。”“这是一段难忘的活动。”“还可以，希望能继续改进。”访谈结果也与问卷调查结果具有一致性，如“团队同学之间可以互补知识面上的欠缺，相互合作学到的很多。”“学会如何利用图书馆查找自己的资料。”“学会使用电路仿真软件。”“听老师讲没意思，自学没有拘束感。有些问题不敢问老师，但敢问同学。”“提升团队交流能力，相互交流解决问题。以前上课是老师讲问题，现在是自己发现问题、解决问题。”访谈也揭示了学生对CPBL教学的适用性问题，如“收获是有的，但是作为成绩的一部分感觉压力较大，希望更多的作为兴趣来学习而不是强制的。”“一开始不太了解，组员帮助很多，感觉自己要看很多，相互交流解决。”

(2)关于CPBL教学的进度安排。在访谈中，部分学生提出了合理化的建议，如“讨论内容尽可能与上课进度相符合，可以电阻电路(第一篇)内容为主。”“最好从第8周后逐步展示成果。不要集中在最后的第16周。”“建议先让学生提交PPT让别组有兴趣的同学先浏览一次，方便提出有意义的问题。”这反映在CPBL教学安排中还存在改进之处。

(3)关于CPBL教学的选题。有学生肯定CPBL选题的意见，如“也参加过其他类似活动，但工作量少。没有像我们这里工作量大，这不仅提升了我们对课程的理解，也加深对Multisim的应用。一是合作，二是对专业软件的理解。”但也有学生提出合理化建议，如“可以多涉及一些在该学期内需要学习的课程的内容，比如电院大二上就要学数电，所以有ADC、DAC是极好的，还可以加一些门电路的分析。”“可以适当增加问题难度，但是要求的深度应该降低。”这说明我校电院学生具有挑战困难的信心，希望教学内容具有一定深度，也要有一定的综合度。

(4)关于CPBL教学的考核方式。CPBL教学在期末总评中占比为10%，但学生完成CPBL活动所花时间是比较多的，因此有学生产生抱怨，如“讨论活动的分数与传统提交报告分数一样是使我们缺乏动力的原因之一，因为觉得自己的付出与收获不成正比。”

(5)关于CPBL教学的参与方式。CPBL活动是一种团队合作开展的学习活动，少数学生还不适应这种教学方式，如“第一次接触这个形式的教学，不习惯团队的合作讨论形式。”“选题难度可以适当增加，鼓励集体合作外的个人探究。”这提示我们开展CPBL教学要适当兼顾不同需求的学生。

(6)关于CPBL教学方法。访谈揭示有部分学生还不太习惯于自主学习，如“我觉得老师可以在我们电路讨论前先进行指导点拨，给我们一个正确的研究方向。”“描述课题更加详细一点，最好举例说明应用实例。”“介绍更详细点，防止思路错误。”“可以事先提供相应资料，题目内容有些超出理解范围。”这说明如何通过CPBL引导学生提高自我学习能力，是教学中一个值得重视的问题。

对CPBL教学的访谈调查结果进行整理和归类，采用字母A～F加序号以标号，其结果主要体现在如下几个方面：

3.2 对CPBL教学表现指标的调查

针对表2所列的CPBL教学表现指标，设计了与学生评价有关的调查问卷，并采用与态度问卷调查相同的5分制评定量计[1]。共发出87份有效的电子问卷，回收61份，其中有效问卷60份，有效问卷回收率69.0%。调查结果平均值/标准差见表2。由表2可得出如下结论：

(1)整个CPBL教学的表现过程比较正常。参与调查的24项指标(以平均值/标准表计量)有18项指标的平均值在4.0及以上，表明学生认可CPBL教学过程。

(2)学生最认可CPBL教学的指导模式，其中师生“交互式”指标的平均值最高，表明学生最认可“教师考虑学生的需求和请求”。

(3)“学生角色”变量中的“教师”指标得分最低为3.5，表明学生认为在CPBL活动中学生教导他人的角色表现得不够充分。

调查问卷中“评价”变量中的四个指标、“教师角色”变量中的“合作学习者”和“共同研究者”等指标学生无法进行回答，这些指标没有加入调查问卷。从授课教师的角度，我们认为在CPBL教学的评价中做到了CPBL活动是面对真实的观众(学生)的、评价对学生的学习来说也是有意义的，它既是授课的一部分，也不带文化偏见。在整个CPBL教学过程中，教师也始终视自己为学习者，愿意探索自己专长之外的知识领域，并与其他教师合作，在专业方面进行交流。

表2 CPBL表现指标的评价结果

(田社平等文)

4 结语

(1)通过学生对CPBL教学的态度的问卷调查和访谈调查，调查结果一致支持“CPBL教学对提高学生综合素质有积极效果”这一结论。这里，学生的综合素质指：自主学习能力、收集信息、资料的能力、团队协作能力、书面交流(写作)能力、口头报告(演讲)能力、利用理论解决实际问题的能力、从事科学或工程研究的能力、组织和领导能力。CPBL教学对所有这些能力的提高具有强相关性，这也说明CPBL教学是一种有效的教学模式。

(2)大部分CPBL表现指标的问卷调查结果的平均分在4.0及以上，表明学生认可CPBL教学过程。

(3)CPBL教学在“基本电路理论”课程中是首次开展，难免存在一些不足之处，学生针对CPBL的进度安排、选题、考核方式、教学方法等方面提出了一些合理化建议，为后续开展CPBL教学提供了很好的启发。

本调查回答了在电路理论课程中开展CPBL教学的可行性，以及这种教学对学习效果的影响，但并没有回答CPBL教学对学生成绩的影响，因此如何设计针对CPBL教学的考核模式，以适应CPBL教学，还需作进一步的研究。

[1] 杜翔云，安奈特·科莫斯，钟秉林. 基于问题的学习：理论与实践[M]. 杜翔云，等，译. 北京：高等教育出版社，2013.

[2] SCHMIDT H G. Problem-based learning: Rationale and description[J]. West Virginia：Med. Educ., 1983, 17: 11-16.

[3] 姚素芬，滕建辅，李海丰，等. “PBL”在“电路”课程实践教学中的探索与实践[J]. 兰州：高等理科教育，2009，4：103-104.

Investigation on Students′ Attitude and Demonstrating Processin in PBL Teaching of Circuit

TIAN She-ping, ZHANG Feng

(SchoolofElectronicsandElectricEngineering,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200040，China)

This paper has discussed students′ attitude and demonstrating process in PBL teaching of basic circuit theory course through questionnaire and interview. Based on survey results, students surveyed report that they agree the circuit PBL(CPBL) teaching has a positive effect on improving the overall quality of students. Students have put forward reasonable suggestions on schedule, topics, evaluation mode and teaching method which provide a good inspiration for future CPBL teaching.

problem-based learning; teaching; circuit theory

2016-05-11;

2016-09- 29

上海交通大学教学发展中心基金项目“基于工程问题学习的基本电路理论教学实践与研究”(CTLD15A001)

田社平(1967-)，男，博士，副教授，主要从事电路理论和动态测试技术等的教学和科研工作,E-mail: sptian@sjtu.edu.cn

TM13

A

1008-0686(2017)02-0001-05