基于PBL的電子信息專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)設(shè)計(jì)研究

李秋生黃隆勝+劉小燕

摘要摘要：針對電子信息專業(yè)人才培養(yǎng)要求，分析了基于問題的學(xué)習(xí)教學(xué)模式特點(diǎn)，提出將基于問題的教學(xué)模式應(yīng)用于電子信息專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)設(shè)計(jì)方法。實(shí)踐表明，相比傳統(tǒng)的教學(xué)模式，更基于問題的學(xué)習(xí)教學(xué)模式有助于提高學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)、分析和解決實(shí)際問題的能力，教學(xué)效果良好，有助于提高整體教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：PBL；電子信息類專業(yè)；教學(xué)設(shè)計(jì)；教學(xué)評(píng)價(jià)

DOIDOI：10.11907/rjdk.162385

中圖分類號(hào)：G434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)文章編號(hào)：16727800（2017）001019502

引言

基于問題的學(xué)習(xí)教學(xué)法（Problem-based learning，PBL）最早起源于上世紀(jì)50年代的醫(yī)科教學(xué)中。上世紀(jì)60年代末，加拿大麥克斯馬特大學(xué)醫(yī)學(xué)院Howard S Barrows教授創(chuàng)造性地把臨床問題引入到基礎(chǔ)課教學(xué)中，提出了一種以教師為主導(dǎo)、以問題為基礎(chǔ)的小組教學(xué)模式，即PBL教學(xué)模式。如今，它已經(jīng)在世界范圍內(nèi)的醫(yī)科教學(xué)中得到應(yīng)用，并獲得廣泛認(rèn)可。PBL教學(xué)模式的特點(diǎn)是[1]：①以學(xué)生為主體，充分調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性；②以問題為導(dǎo)向，啟發(fā)學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題；③以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主，讓學(xué)生在自主獲取知識(shí)的過程中提升其自學(xué)、表達(dá)、交流、協(xié)作和解決問題的綜合能力；④采用啟發(fā)式教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維；⑤采用綜合評(píng)定的方法對學(xué)習(xí)成績進(jìn)行考核。

PBL教學(xué)模式已在國外推行了數(shù)十年，出現(xiàn)了很多成功案例。然而，我國PBL教學(xué)模式仍處于探索階段，對于其如何實(shí)施、實(shí)施范圍以及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等問題存在不同看法[2-4]。近些年，國內(nèi)已有將PBL教學(xué)模式應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、理學(xué)和工學(xué)等領(lǐng)域的教學(xué)實(shí)踐，并取得了良好的教學(xué)效果。電子信息類專業(yè)主要培養(yǎng)能在專業(yè)領(lǐng)域從事研究、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)營、維護(hù)、管理、技術(shù)支持的創(chuàng)新型人才，要求具有將知識(shí)轉(zhuǎn)化為工程實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。專業(yè)基礎(chǔ)課程主要有通信原理、數(shù)字信號(hào)處理、單片機(jī)與接口技術(shù)等，其中通信原理和數(shù)字信號(hào)處理兩門課程幾乎是各高校信息與通信工程、電子與通信工程等專業(yè)研究生入學(xué)考試的必考課程，其教學(xué)效果直接影響到學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)以及繼續(xù)深造。電子信息類課程具有理論性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，將PBL教學(xué)模式應(yīng)用到電子信息類專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，將基本理論與應(yīng)用、設(shè)計(jì)結(jié)合，有助于提高學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力以及思考問題的能力。1基于PBL教學(xué)模式的課程教學(xué)設(shè)計(jì)

PBL教學(xué)模式主要圍繞問題而展開。其實(shí)施通常包含以下幾個(gè)步驟[5]：①問題設(shè)計(jì)：問題可由教師提出，亦可由學(xué)生自主選擇，但必須提綱挈領(lǐng)；②問題分析：學(xué)生主要通過自主查找學(xué)習(xí)資料來分析和理解問題，教師進(jìn)行適當(dāng)引導(dǎo)；③小組組建：分配PBL角色進(jìn)行討論式學(xué)習(xí)，運(yùn)用學(xué)習(xí)的理論解決所提出問題；④報(bào)告形成：形成問題報(bào)告，并提交討論，得到解決問題的最優(yōu)方法。

基于PBL的教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生作為課堂教學(xué)的主體，以問題為導(dǎo)向；強(qiáng)調(diào)學(xué)生對于知識(shí)的融會(huì)貫通，學(xué)以致用，倡導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生自主提出、分析和解決問題；強(qiáng)調(diào)以學(xué)生“會(huì)學(xué)”為主，能夠應(yīng)用所學(xué)理論解決實(shí)際問題，以提高學(xué)生的綜合能力為目標(biāo)。教師在應(yīng)用PBL教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，需要遵循“以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體”。教師的主導(dǎo)作用主要體現(xiàn)在引導(dǎo)學(xué)生自行獲取知識(shí)和能力，而非灌輸知識(shí)。根據(jù)課程特點(diǎn)設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)任務(wù)；學(xué)生的主體作用則體現(xiàn)在充分發(fā)揮學(xué)習(xí)主動(dòng)性，有更多機(jī)會(huì)參與學(xué)習(xí)任務(wù)，真正做到變被動(dòng)接受知識(shí)為主動(dòng)獲取知識(shí)。

本文根據(jù)PBL教學(xué)模式思想，結(jié)合筆者學(xué)校2012、2013級(jí)電子信息工程本科專業(yè)《通信原理》主干基礎(chǔ)課程，運(yùn)用PBL教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。

1.1問題設(shè)計(jì)

提出問題時(shí)，教師不僅要掌握專業(yè)知識(shí)，更重要的是能夠提綱挈領(lǐng)，從學(xué)生的角度去理解專業(yè)知識(shí)，啟發(fā)學(xué)生自己動(dòng)手解決問題。以《通信原理》課程數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)章節(jié)為例，該章主要要求學(xué)生掌握二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理、調(diào)制/解調(diào)方法、帶寬/頻帶利用率和抗噪聲性能，了解多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制和現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制技術(shù)的原理和特點(diǎn)。針對章節(jié)內(nèi)容設(shè)計(jì)3個(gè)問題：①ASK、FSK、PSK和DPSK等幾種基本二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制/解調(diào)的基本原理是什么？②這幾種二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能如何？③為什么要引入多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制和MSK等改進(jìn)型數(shù)字調(diào)制技術(shù)？在講解基本理論之前布置上述3個(gè)問題。這3個(gè)問題基本涵蓋了數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)這一章節(jié)的主要內(nèi)容，學(xué)生若能有效解決這3個(gè)問題，對數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)就會(huì)有較為全面的認(rèn)識(shí)和理解。1.2問題分析和解決

1.2.1學(xué)習(xí)小組組建

學(xué)習(xí)小組組建是PBL教學(xué)模式實(shí)施中非常重要的環(huán)節(jié)，實(shí)踐中多采用同質(zhì)和異質(zhì)兩種分組原則[6]。同質(zhì)原則是根據(jù)前面所述因素進(jìn)行同質(zhì)化搭配，將某些具有共性特點(diǎn)的學(xué)生組合在一起，組成同質(zhì)小組，即等級(jí)分組。所謂異質(zhì)原則，就是盡量根據(jù)學(xué)習(xí)水平、能力、興趣愛好、性格、性別、家庭背景等將學(xué)生進(jìn)行差異化搭配，組成學(xué)習(xí)小組，即混合編組；實(shí)踐證明，按異質(zhì)原則混合編組具有更多優(yōu)點(diǎn)，譬如：可以讓小組成員多樣化，在組內(nèi)實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，便于比學(xué)趕幫、共同進(jìn)步，小組成員也有更多機(jī)會(huì)與同學(xué)進(jìn)行接觸和交流。

為使學(xué)習(xí)小組組建盡可能趨于合理，以提高PBL教學(xué)模式的實(shí)施效果，授課前針對學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查。通過問卷調(diào)查，了解授課對象對于《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》、《信號(hào)與系統(tǒng)》等《通信原理》先修課程知識(shí)掌握的程度，根據(jù)問卷調(diào)查結(jié)果對學(xué)生進(jìn)行混合編組。1.2.2小組自主學(xué)習(xí)

各學(xué)習(xí)小組組成學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)成員可借助文獻(xiàn)資料，采用討論和協(xié)作的方式對問題進(jìn)行剖析和理解。經(jīng)過前期理論知識(shí)學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)已充分了解二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的局限，理解各種多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制和MSK等改進(jìn)型數(shù)字調(diào)制技術(shù)對二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的改進(jìn)。1.2.3將知識(shí)用于解決問題

學(xué)生學(xué)習(xí)完理論知識(shí)后，還需要進(jìn)行模擬仿真和分析，以更深入地理解乃至運(yùn)用所學(xué)理論。各學(xué)習(xí)小組綜合意見后利用MATLAB軟件平臺(tái)，采用MATLAB語言及工具箱對問題進(jìn)行理論建模和仿真，并對仿真結(jié)果進(jìn)行分析。1.2.4報(bào)告

根據(jù)最終仿真結(jié)果，形成小組問題分析報(bào)告。教師根據(jù)提交的問題分析報(bào)告，對其中存在的不足尤其是共性問題進(jìn)行重點(diǎn)分析和點(diǎn)評(píng)。教師應(yīng)綜合分析各學(xué)習(xí)小組報(bào)告，據(jù)此來調(diào)整和設(shè)計(jì)后續(xù)PBL問題。2考核方式設(shè)計(jì)

課程考核方式主要分為PBL問題的完成情況考核和傳統(tǒng)的筆試內(nèi)容考核兩大部分。考核結(jié)束后，再次對學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，對比分析兩種教學(xué)模式的教學(xué)效果。其中，專業(yè)課程筆試考核采用閉卷考試模式。

本課程PBL模式教學(xué)試點(diǎn)對象是2013級(jí)電子信息工程專業(yè)本科學(xué)生，該班選課人數(shù)共60人，按照異質(zhì)原則混合編組分成6個(gè)學(xué)習(xí)小組。此外，為對各學(xué)習(xí)小組成員進(jìn)行考核，設(shè)計(jì)了專門的考核表，將其作為評(píng)定平時(shí)成績的重要參考依據(jù)。3基于PBL的教學(xué)效果評(píng)價(jià)

為了驗(yàn)證PBL教學(xué)模式在《通信原理》課程教學(xué)中的實(shí)施效果，將基于PBL的課程教學(xué)模式與傳統(tǒng)的教學(xué)模式教學(xué)效果進(jìn)行了對比分析。通過調(diào)查問卷結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，相比傳統(tǒng)的教學(xué)模式，PBL教學(xué)模式明顯有助于提高學(xué)生“發(fā)現(xiàn)問題”、“自主學(xué)習(xí)”、“信息收集”、“創(chuàng)新能力”以及“團(tuán)隊(duì)協(xié)作”等方面的能力；此外，從卷面考核結(jié)果看，相比于2012級(jí)，在難度系數(shù)相當(dāng)?shù)那闆r下，實(shí)施PBL教學(xué)模式后的2013級(jí)課程卷面及格率提高了27%，平均分提高了18.19分，教學(xué)效果提高明顯。更為可喜的是，采用PBL教學(xué)模式后，課堂學(xué)習(xí)氛圍較以前明顯濃厚，學(xué)生對專業(yè)課程學(xué)習(xí)的畏難情緒較以前少了許多，學(xué)習(xí)主動(dòng)性得以充分調(diào)動(dòng)。4結(jié)語

通過《通信原理》課程PBL教學(xué)模式探索實(shí)踐，對于理論性較強(qiáng)的電子信息專業(yè)基礎(chǔ)課程，采用PBL教學(xué)模式不僅可以營造主動(dòng)學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)氛圍，還可在一定程度上培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神和專業(yè)動(dòng)手能力，學(xué)生獨(dú)立提出、分析和解決問題的能力得到一定提高。當(dāng)然，PBL教學(xué)模式還需總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，需進(jìn)一步研究探索，為以后推廣到其它專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)作出有益的嘗試。參考文獻(xiàn)：

[1]溫彭年，賈國英. 建構(gòu)主義理論與教學(xué)改革[J]. 教育理論與實(shí)踐，2002，22（5）：1722.

[2]薛文玲，李戰(zhàn)軍. 基于PBL的通信專業(yè)基礎(chǔ)課應(yīng)用研究[J]. 科技廣場，2010（7）：129131.

[3]于述偉，王玉孝. LBL、PBL、TBL教學(xué)法在醫(yī)學(xué)教學(xué)中的綜合應(yīng)用[J]. 中國高等醫(yī)學(xué)教育，2011（5）：100102.

[4]李立，杜潔敏. 大學(xué)英語分科教學(xué)背景下學(xué)術(shù)英語PBL教學(xué)模式研究[J]. 外語教學(xué)，2014，35（5）：5558.

[5]王金柱，劉艷芳. PBL模式的步驟設(shè)計(jì)[J]. 現(xiàn)代企業(yè)教育，2014（14）：537538.

[6]何函燕. 合作學(xué)習(xí)分組模式的研究簡述[J]. 民辦高等教育研究，2010，7（4）：5052.

責(zé)任編輯（責(zé)任編輯：杜能鋼）