“电子技术”课程中PBL模式教学改革探索

［摘 要］ 致力于探索PBL教学模式在课堂教学中的应用，以鼓励学生积极参与教学环节，尝试改变传统的“教师讲解、学生听讲”的教学模式，通过调动学生积极参与教学环节，显著提高了学生的学习积极性和学习热情。此外，引入课堂报告的形式，使教师能够准确掌握学生的学习进度和学习习惯，从而在课堂教学中最大限度地引起学生的共鸣，提高教学质量。同时，致力于培养学生理解和处理复杂工程问题的能力，以及进行有效的团队合作和沟通的能力。另外，还尝试通过引入核心电路EDA仿真软件，培养学生掌握核心专业技术能力。这些举措是针对传统教学课堂的重大教学改革。

［关键词］ PBL；多元化考核；教学改革；电子技术

［基金项目］ 2022年度广东省自然资源厅“海洋可控震源系统关键技术与装备研发”（GDNRC〔2022〕29）；2016年度吉林大学本科教学改革研究项目“电子技术PBL模式教学改革探索”（2017XYB264）

［作者简介］ 邢雪峰（1982—），男（满族），吉林四平人，博士，吉林大学仪器科学与电气工程学院副教授，博士生导师，主要从事地球物理勘探仪器研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）09-0063-04 ［收稿日期］ 2023-11-01

引言

PBL（problem based learning）教学模式是一种具有显著创新性的教育模式，以问题为导向，将学习与现实生活中的问题解决过程相结合，从而帮助学生发展创新思维和解决问题的能力［1-3］。相较于传统的教学模式，PBL教学模式更加注重问题解决的过程，而非仅是解决问题的结果。这种教学模式强调学生的主动性和参与性，使学生积极参与到问题解决的过程中，从而获得更深刻的学习体验。PBL教学法通过引导学生探索问题，调动学生的兴趣和认知。PBL教学法能有效地弥补传统教学模式中知识点之间缺乏串联的问题，通过寻找解决问题的方式，引导学生主动学习和思考。在PBL教学模式下，学生须要使用发散性思维方式寻找问题答案，这使得课堂更具有趣味性和挑战性。国内的一些学者已经开始尝试将PBL教学模式与翻转课堂教学模式的融合，这种新的教学模式将问题的设置和提出放在课前进行，学生在课堂上进行问题的解决和讨论，以及总结和汇报［4］。这种方式节省了大量的课堂时间，使学生有更多的时间深入理解和掌握知识。同时，这种教学模式也有助于提高学生的学习积极性和参与度，增强其自主学习能力。PBL教学模式注重学生的主动性和参与性，以及发散性思维的培养。同时，通过与翻转课堂结合，能够提高学生的学习效率和对知识的掌握程度。因此，PBL教学模式是一种具有创新性和实用性的教育方法，值得进一步探索和实践。

国外对于PBL的研究目前主要集中在四个方面：关于学生成绩的研究、关于学生态度的研究、关于元认知技能的获取和运用的研究、关于影响PBL效果因素的研究［4-6］。这一研究领域仍须不断深入和拓展，以更好地适应教育发展的需要。在PBL教学模式与翻转课堂结合的模式中，学生须要在课前预习相关知识点，课上则以讨论和分享为主。通过这种模式，学生可以在解决问题的过程中，通过自我学习和探索，掌握相关的技巧与经验。同时，教师也可通过观察学生的表现和反馈，更好地了解学生的学习情况，从而进行针对性教学。通过不断实践和探索，可以发现PBL教学模式与翻转课堂结合的模式具有以下优点：（1）在这种模式下，学生需要自己寻找解决问题的方法，以此提高学生的自主学习能力；（2）在解决问题的过程中，学生须要相互协作，共同完成任务，从而提高了学生的团队协作能力；（3）在这种模式下，学生可以自己选择感兴趣的项目进行学习，从而增强学生的学习兴趣和动力；（4）通过观察学生的表现和反馈，教师可以更好地了解学生的学习情况，从而进行有针对性的教学，提高教学效果。

总之，PBL教学模式与翻转课堂结合的模式是一种更为平衡合理的方法，可以有效地提高学生的学习效果和兴趣。通过不断实践和探索，可以进一步完善这种模式，使其更好地适应教育发展的需要。

一、“电子技术”课程现状

“电子技术”课程是大学一年级第二学期开设的一门重要学科。该课程涵盖了电路分析和模拟电子技术两个主要内容。教学目标是针对地球探测科学的特点，更好地理解地球探测仪器的工作原理，以及如何利用这些仪器获取地球内部的信息，即依靠不同种类的科学仪器测量获得地球内部构造与结构信息、矿藏与岩石构造。为实现这一目标，地球探测科学专业的学生必须具备电路基本知识，理解如何使用电路基本知识设计以及分析和改进各种科学仪器。此外，对于极其优秀的学生，还可以利用所学的知识设计新的科学仪器，或者对现有的仪器进行改进，甚至参与到仪器研发的过程中。学生将在“电子技术”课程中学习到如何使用电路基本知识设计以及分析和理解各种电子设备的工作原理，了解电路的基本组成，如电阻、电容、电感等，及其在不同电路中的角色。此外，学生还将学习到模拟电子技术的基础知识，如放大器、振荡器、调制器等，这些知识将帮助学生理解并设计出各种复杂的电子系统。

总之，“电子技术”课程是地球探测科学专业学生必修的一门重要学科，能够帮助学生更好地理解地球探测科学的特点，以及如何利用电路基本知识和模拟电子技术获取地球内部的信息。通过学习该课程，学生将能够更好地为未来的职业发展做准备。传统的“电子技术”课程只采用课堂教学方式，学生对于电子技术的理解仅停留在教材中，对于为什么学习电子技术及学习了电子技术后可以用来做什么并没有明确的理解与认识，即使教师在课堂教学中融入了实际应用的示例，学生对于科学仪器的理解也无法突破课本的束缚。

为解决这一问题，高校开始尝试引入新的教学方法。例如，组织实地考察，让学生亲眼看到电子技术在科学仪器中的应用；通过在线平台，让学生自主搜集相关资料，自主完成部分实际操作，从而更好地理解电子技术的实际应用。这样不仅可以增强学生的学习兴趣和动力，还可以帮助其更好地掌握电子技术的实际应用。

二、PBL课程设计理念

课程的主要设计理念是积极引导学生参与教学环节，通过分组讨论的方式，将基本的科学原理融入生活的每个细节。这种设计理念旨在激发学生的学习兴趣和自主探索未知领域的欲望，使学生不再是为了完成教师的任务而学习。

本课程在学期期初主要分为三个部分。第一部分是利用现有的EDA软件设计问题解决方案。学生将通过实际操作学会如何利用EDA软件解决各种问题。这种实践性的学习方式将使学生更加深入地理解科学原理，并且能够将所学知识应用到实际生活中。第二部分是课堂演讲与讨论。这一部分旨在培养学生的口头表达能力和沟通技巧。通过小组讨论和课堂演讲，学生可以更好地理解课程内容，同时也可以与其他学生分享自己的学习心得和研究成果。这种互动式的学习方式将使学生更加积极地参与到课程学习中，并且能够促进学生团队合作能力的提高。第三部分是传统课堂教学部分。这一部分将涵盖基本的科学原理和概念，通过教师的讲解和示范，帮助学生建立扎实的知识基础。同时，这部分也将为学生提供一些实用的学习方法和技巧，帮助他们更好地掌握课程内容。

（一）EDA程序设计

传统课堂对于EDA软件的介绍只停留在教师展示，学生对于常规EDA软件并无深入理解与使用。通过PBL式教学改革，教师设计问题，让学生自己寻找解决方案解决问题。两人一组，通过合作分工完成程序设计。

在EDA软件设计环节中，课程中会分别对常用EDA软件进行讲解，选取LabVIEW作为主要讲解对象，选择LabVIEW的原因是其在实际工程中应用广泛，是最为快速实现计算机软件界面和互联通信的EDA工具。在该环节设计了一个电子技术竞赛环节，通过随机分组、两人一组的方式将全班分为若干组，通过小组赛的方式巩固课上所学的知识点与生活中的电气常识。竞赛使用的题目由学生整理，教师负责筛选后建立竞赛题库，比赛环节中所有题库中的题目只出现一次。

目标设计完成以后，教师将任务分割为数个短期目标，在本次实验中将任务分解为：（1）建立题库，要求每个学生在已学过的知识点中选出10个作为备选题目，同时再准备生活中的10个电器常识作为备选题目；（2）程序设计环节，学生在该学期同步学习了C语言编程，对于基本编程思想有所了解，使用LabVIEW设计子程序包括队员的随机分组子程序、题目建库小程序、题目随机抽取子程序、得分与排名子程序；（3）教师仅作为观察员参与比赛过程与结果统计。

学生通过这一过程，能够积极自主地学习。同时，通过竞赛巩固了课上所学的知识点，虽然题目仅出现一次，但知识点可以通过不同的形式反复出现。同时在整理题目时，还可适当地加入地球探测科学中使用的多种仪器原理类题目。

（二）课堂演讲与讨论

在课堂引入口头报告环节，要求学生自主寻找生活中科技感十足的一种产品，将其特点、原理和用途使用幻灯片形式向其他学生展示，报告时间为10～20分钟。学生通过网络搜集资料，完成幻灯片的设计，教师在这一过程中扮演提问者的角色，教师通过向学生提问，尝试寻找科技产品中与“电子技术”课程息息相关的内容，让学生自主思考其原理，学生通常会发现电子技术在生活当中无处不在，电子技术正在改变着我们的生活。通过这一环节的设计，学生的学习兴趣空前浓厚，对于探索电子技术基本原理的愿望无比高涨。每位教师的知识结构有所差异，通过这一过程既丰富了学生的视野，又对教师的知识储备进行了补充。令笔者印象最为深刻的是学生所作的报告中还包含人机交互体感设备Leap Motion和中国主力战机歼-11。

（三）课堂教学

“00后”学生深受现代科技的影响，更喜欢充满现代感、时尚感、富有创新和激情的歌曲，他们的兴趣爱好也与现代科技密不可分。比如，他们喜欢通过互联网获取信息、交流思想，热衷于使用各种新型的电子设备等。这些看似与课程无关的内容，却能让学生在学习“电子技术”课程时更加投入，激发学生的学习兴趣，提高其学习效果。

通过课堂教学和EDA程序设计两个环节，教师可以更好地了解多数学生的学习情况。比如，他们的学习进度、学习难点和学习习惯等。同时也可以了解学生的兴趣爱好。比如，他们对哪些方面的内容更感兴趣，以及他们的世界观、价值观和人生观等。对这些信息的了解，可以帮助教师更好地调整教学内容和方法，更好地激发学生的学习兴趣，提高教学质量。

在课堂教学方面，采用多媒体教学形式可以更好地吸引学生的注意力，提高教学效果。结合课堂演讲内容与EDA程序设计环节，可以让学生更加深入地了解电子技术的原理和应用，更好地掌握电子技术的知识和技能。同时，通过新颖和即时的教学方式，可以让学生更加关注电子技术的发展趋势和应用前景，激发他们的学习热情和创新精神。这些措施为提高教学质量奠定了坚实的基础。

三、考核方式

传统课堂教学的考核模式单一，即仅包括期中考试和期末考试两部分。学生通过短时的知识记忆可以得到较好的成绩，但对于长期的学生探索能力的培养并无益处。通过PBL改革课程的设计，帮助学生分解学习理解遇到的问题，在尝试解决问题过程中培养与人沟通、团队合作等多方面经验，同时考核方式也更加多元化。

改革后的课程考核方式分为以下几方面：第一部分是每周的课后作业，该部分占总成绩的10%；第二部分是分组竞赛成绩，该部分占总成绩的10%；第三部分是学生提交的EDA程序设计作品，或学生课堂演讲成绩，该部分占总成绩的10%；第四部分是期中考试，考察内容主要是模拟电路分析部分知识，占总成绩的30%；第五部分是期末考试成绩，该部分主要包括电路分析和模拟电路两部分知识，占总成绩的40%。

结语

通过对“电子技术”课程的教学改革进行实践，发现相较于传统教学模式，采用PBL课程设计的教学方法能够更好地帮助学生掌握基础知识，并提高学生对电子技术在科学研究和日常生活中的应用与重要性的理解。这种理解源于学生自身的努力和体验，比教师单纯地在课堂上强调效果更好。此外，通过PBL任务的分解，学生能够了解如何细化并解决具体问题，这种能力对于学生日后的科研工作有很大的帮助。同时，引入多元化的考核方式，可以更公平地评价每名学生的表现，充分挖掘学生的潜力和积极性，从而让学生更主动地参与到教学环节中。这种教学改革方案有效提升了课堂教学的效果，改善了师生之间传统的教与学的关系，为培养具有自主思考能力和解决问题能力的新时代高素质学生提供了可行的方案。