PBL 教学法在“电工电子技术”教学中的应用探究*

余 瑶 ，肖文君 ，张小云

（贵州师范大学，贵州 贵阳 550025）

0 引言

“电工电子技术”课程是中职院校机电专业的一门基础必修课程，具有较强的实践性及理论性，内容较为广泛，主要包括电工知识、模拟电子及数字电子三大部分，其教学目标是使学生具备专业所需的电子技术知识，掌握基本的电工技能，能够解决生活中的电类问题，为后续的专业课打下基础[1]。而现阶段，随着电子技术的飞速发展，各种新理论、新技术层出不穷，偏重理论知识讲解的传统教学法已然不能适应当前教学[2]。基于此，文章将PBL（Problem-Based Learning）教学法应用于“电工电子技术”课程中，通过具体的实施来研究PBL 教学法应用于该门课程的应用效果，以期为中职院校的“电工电子技术”课程教学提供帮助。

1 PBL教学法的内涵

PBL 教学法即以问题为导向开展教学，在教学中，首先由教师将本节课的教学内容结合生活实际，提出一个真实的问题情景，引发学生的学习兴趣；学生根据问题，抓住核心要点，找到解决问题所涉及的知识及技能，然后小组分工合作、制定解决方案，从而解决问题，获得新知[3]。

近年来，PBL 教学法不断从医学领域走向理工科领域，在教育部对职业教育的重视下，机电专业以及其他专业也在不断进行尝试与探索。同时中职院校的“电工电子技术”课程具有较强的实用性，注重培养学生的技术技能，强调运用所学知识及技能解决生活中的实际问题，例如：火警报警器及自动控制电路的设计等[4]。因此，将PBL 教学法融入该课程，将有效地激发学生的学习兴趣，促使学生将所学知识运用于生活中，很好地契合了该课程的教学目标。

2 PBL 教学法在“电工电子技术”课程中的教学设计

2.1 教学目标分析

教学目标是指在教学活动中期待学生所要达到的标准及教学结果[5]。在“电工电子技术”这门课程中，学生首先需要掌握电工的基本知识，学会使用基本的电工工具；其次，从企业的角度出发，随着科学技术的发展，很多企业不再需要“流水线”员工，更多的是需要具有创新能力、思辨能力且能发现问题、分析问题、解决问题的员工；同时，在教学活动中需要注重对学生职业道德的培养，强化安全生产、产品质量，培养具有较强的团队意识、责任心且沟通能力居上的中职生[6]。

2.2 教学内容分析

本文以“电工电子技术”课程中“组合逻辑电路的设计”这一节为例，结合PBL 教学法进行研究[7]。该部分的教学内容实用性较强，贴合生活实际，是教材内容的重要组成部分，起到承上启下的作用，不仅承接前面所学的电路图、逻辑状态表、逻辑表达式等知识，而且为接下来的加法器、页码及编码等知识做铺垫。同时，该部分内容还含有实验部分，学生可以通过Multisim 电路仿真软件去动手实操，了解组合逻辑电路设计的背后原理[8]。

2.3 教学评价设计

对教学效果进行科学有效的评价，这是教学改革取得成效的关键。为改变仅由期末考试成绩评价学生学习情况的局面，文章采用多元化评价模式，即评价主体多元、评价方式多元以及评价内容多元[9]。在评价内容上，结合“电工电子技术”课程的特点和性质，将评价内容分为实操能力测试、期末考试、平时成绩，其中实操和期末考试各占比30%，平时成绩占比40%。平时成绩主要由出勤率、课堂表现、小组合作、成员自评与互评、成果展示构成，并以公开透明的形式进行，让学生了解自己的优点与不足，从而予以提升与改正。

2.4 教学流程设计

本文将参考Hmelo-Silver 的PBL 教学流程，结合中职生的特点、“电工电子技术”课程性质以及教学目标[10]，将PBL 教学法的流程分为以下五个阶段，如图1所示。

图1 基于PBL的“电工电子技术”课程教学流程

3 具体教学改革实施

PBL 教学法能否运用于“电工电子技术”这门课程，主要看其在教学实践中是否能落地，是否能促进学生多方面的发展。在这一小节，文章将根据上文提及PBL 教学法的教学流程结合“组合逻辑电路的设计”进行具体的教学改革实施[11]。

3.1 情景导入，问题提出

教师为学生播放一段2023年7月成都举办的第31届世界大学生夏季运动会的视频，从视频中发现，某个运动项目有A、B、C三位裁判，比赛选手的晋级结果由三位裁判决定。假设学生是这场比赛的电子设计师，为晋级结果设计一个能直接知道晋级结果的电路[11]。功能要求：只有两位及两位以上的裁判表示同意，该名选手才能晋级，否则表示晋级失败；用“0”表示晋级失败，“1”表示晋级成功，且只能用“与非门”来实现，并用Multisim软件对结果进行验证[12]。

3.2 问题探究，方案制定

学生根据教师创设的情景及要求，确定问题背后所需要的知识与技能，最终制定解决方案[13]。经组内成员合作探究得出，要想比赛的结果一目了然，需要设计一个“三人表决器”。学生根据功能要求，由此可得出以下设计思路：设A、B、C为输入变量，即裁判的表决，同意为“1”，反之为“0”；Y为输出变量，即选手的晋级结果，晋级为“1”，反之为“0”。通过深入探讨、分工合作，最终得出“三人表决器”的设计方案，如图2所示。

图2 “三人表决器”的设计方案

3.3 小组协作，问题解决

小组制定解决方案后，根据输入变量和输出变量之间的关系，可以得出，只有当输入变量A、B、C的值有两个及两个以上为“1”时，输出变量Y才能为“1”，其余的情况，输出变量都为“0”，如表1所示。

表1 “三人表决器”的逻辑状态表

得出逻辑状态表后，结合学生之前所学逻辑关系的转换与化简，由此可得出上表所对应的逻辑表达式。在这里需要明确功能要求中提及的“只能用‘与非门’实现”，即最终的表达式需化简为“与非”的关系。

根据逻辑表达式，可以得出设计的“三人表决器”需要4 个“与非门”才能实现。因此，“三人表决器”的逻辑电路图如图3所示。

图3 “三人表决器”的逻辑电路

学生通过之前所学习的Multisim 仿真软件对“三人表决器”的功能进行仿真，最终的仿真结果与预想的结果一致，如图4 所示。

图4 “三人表决器”的仿真图

3.4 展示成果，分享汇报

在问题得到有效解决后，教师组织小组成员对各自的成果进行展示，并说明组内分工情况、“三人表决器”的设计思路以及在使用Multisim 仿真软件时遇到的困难和解决困难的方法等。同时，其他小组成员可以对展示小组提出疑问，再由展示小组进行解答。

3.5 深入理解，反思评价

最后，教师带领学生将“组合逻辑电路的设计”所涉及的知识点进行整理、总结、梳理。对各小组的汇报结果及各小组在解决问题过程中的表现进行表扬、批评，结合当天的教学内容布置课后作业，让学生们对所学习的知识和技能有更深刻的了解及认识，并尝试将所学内容运用到实际生活中。

4 教学改革效果

在授课完全结束后，比对同年级、同专业以及相同学习能力的对照班和实验班学生的成绩[14]。结果显示，两班学生的理论成绩相差不大，而在操作技能上，实验班学生平均成绩在基本操作、电路装配与调试以及数据处理方面均高于对照班学生，如图5所示。

图5 对照班与实验班学生成绩对比

同时，对实验班和对照班开展无记名的问卷调查，并且使用SPSS 软件对两个班的问卷数据进行分析[15]。分析结果显示，对照班和实验班学生在学习兴趣、自学能力、语言表达能力、小组协作能力、思辨能力及问题解决能力上均存在明显差异（p＜0.05），如表2 所示。通过对学生的深入了解得出，学生对PBL教学法的认同来源于：1）课堂以学生为主体，教师少讲、精讲；2）由现实中的问题引入教学内容，激发学习兴趣，理论与实践相结合；3）问题解决的整个过程基本由学生自主完成，充分发挥学生主观能动性，培养学生自主学习能力以及思辨能力等；4）小组合作不仅能培养学生的人际交往能力、组织协调能力，而且能实现学生之间的优势互补、相互促进[16-18]。

表2 对照班与实验班学习成效的差异性比较结果

5 结语

理论与实际相结合是教育的一个重要目的。实践证明，PBL 教学法运用到“电工电子技术”课程中，能够充分地将所学知识用到实处，较好地培养了学生的人文素养，综合实践能力得到了显著提升，使学生在面对复杂问题时能有效地掌握关键点，形成一套思路清晰、条理清楚的解决方案。因此该教学法能有效地改善传统教学当中的不足，与当今所倡导的培养符合新时代要求的高技能人才目标不谋而合。