PBL教学法在线上线下融合式电学实验中的研究与实践

摘  要：PBL教学法旨在培养学生学习的内部驱动力，使学习者建构起宽厚而灵活的知识基础，发展有效的问题解决技能，形成自身解决问题和自主学习的能力。线上线下融合式实验教学可以将多资源多平台的现代信息技术联合应用于实验教学中。在教学中将实验内容拆分成具体问题，分别在课前、课上及课后三个阶段向学生发布问题或任务，引导学生自主完成实验内容。PBL教学模式通过学生独学、小组互学、组间协作、组内互评、组间互评及教师评价的方式，实现“以教师为中心”到“以学生为中心”的转变。该文以“日光灯工作原理及功率因数的提高”电学实验为例，描述PBL教学模式的具体实施过程及实验考核测量评价方法。从而为解决学生分层指导、学习过程管理和评价及服务学生学习过程提供有益参考。

关键词：PBL教学法;线上线下融合式教学;实验教学;教学案例;答疑

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）15-0093-05

Abstract： The PBL teaching method aims to cultivate the internal driving force of students' learning， so that learners can build a broad and flexible knowledge base， develop effective problem-solving skills， and form their own problem-solving and autonomous learning abilities. Online and offline integrated experimental teaching can combine modern information technology with multi-resources and multi-platforms in experimental teaching. In teaching， the experimental content is divided into specific questions， and questions or tasks are released to students in three stages before class， in class and after class， and students are guided to complete the experimental content independently. The PBL teaching mode realizes the transformation from "teacher-centered" to "student-centered" through the methods of students' independent learning， group mutual learning， inter-group collaboration， intra-group mutual evaluation， inter-group mutual evaluation and teacher evaluation. This paper takes the Electrical Experiment of "the working principle of fluorescent lamp and the improvement of power factor" as an example to describe the specific implementation process of the PBL teaching mode and the method of measurement and evaluation of the experiment. Thus， the study provides a useful reference for solving students' hierarchical guidance， learning process management and evaluation， and serving students' learning process.

Keywords： PBL teaching mode; online and offline integrated teaching; experimental teaching; teaching case; answer questions

PBL是一种学习方式，代表着素质教育，P可以将其定义为Project项目/Problem问题/Phenomenon现象，BL为Based Learning。无论哪一种翻译，应用PBL教学法就是希望实现学生主动思考，如何在既有的条件下，实现既定的目标，使学生具备4C能力（有效沟通、团队合作、批判性思考和创造创新）。这也是PBL教学法日渐被认同并不断扩大使用范围的原因。在应用PBL教学法时会涉及到不同课程间的相互整合、跨学科融合、多维度评价及形成知识进阶等问题，这些都对教师提出了新的要求。需要教师在知识层面上追溯到学生的自我认知领域，以驱动问题为切入点，设定不同的学科技能目标。从看到的现象至从现象中抽象出的理论，再从理论返回看到的现象及其和生活、生产相关的现象，吸引学生主动探求，从而达到引导学生及训练学生思考与反思的过程[1]。电学基础实验与电路分析、模拟电路、数字电路及电工电子学等电类专业基础课程都密切相关，其是理论联系实际、培养学生掌握科学方法和提高动手能力的重要环节[2]。

线上线下融合式实验教学不是简单地将线下实践与线上布置任务二者进行简单地叠加。其需要将虚拟实验、在线仿真和虚拟现实等技术应用于实验教学[3]，使教育技术与教学设计进行深度融合以提高教学效果。线上教学成功与否的关键就是要教师引导学生独立自主地学习，并以小组合作的形式进行问题的解决。线上与线下相融合的PBL教学模式可以使学生在文化基础、自主发展和社会参与三个方面得到全面体现。这与国家提倡的素质教育、核心素养及数字教育等培养方向恰好一致。对教师而言，PBL教学法可以将知识点以现象、问题或项目的形式表现出来，积极倡导学生以自主、合作及探究的方式解决问题，从而实现学生是学习的主体这一理念。本文以电学中的“日光灯工作原理及功率因数的提高”实验这一教学环节为例，研究基于PBL教学法对实验教学的开展、实施过程及学习过程管理和评价方面的问题，提出对策和建议。

一  实验开展

（一）  多资源多平台联合

为实现高质量的线上线下融合式教学，线上实验教学部分综合利用了智慧教学工具、网络交互工具和慕课资源，实现了多资源多平台的联合应用。在线教学使得实体课堂上以“教师为中心”转变成“以学生为中心”，教学过程变成“资源设计+资源制作+学习支持服务”多种资源、多个平台和不同阶段共同支撑的活动。同时还需要教师的团队合作，学生之间的组间学习协作相配合。利用中国大学慕课平台开出SPOC课程，使用国家虚拟仿真实验教学项目共享平台，学校与学校、学校与企业建立联系，开通虚拟仿真实验教学云平台和云桌面，可以支撑完成电学基础实验的40多项虚拟仿真实验，搭建了丰富的线上实验教学实践平台。并建立高校实验教师交流群，为实验课程的顺利开展提供保障。

（二）  PBL在线实验教学模式

PBL教学模式是问题为导向的教学方法，是基于以学生为中心的教育方式[4]。PBL教学法亦称问题驱动法，其有五个特点即需要从解决一个问题开始学习，学生在这个情境中对问题进行开展，在此过程中教师、学生协作寻找解决问题方法。而学习技术则成为学生解决问题的脚手架实现提升学生的能力，学生寻找解决问题的办法，得出结果并公开分享学习成果。哈尔滨学院及使用相同平台的高校每班学生人数大约为30人，可以将学生分成5～6人一组，设计了表1的PBL教学模式。

（三）  实施过程

实验课前教师需在教学平台、微信或QQ群发布实验课的课堂行为规范、预习内容及操作和要求，营造和谐、认真的实验氛围。课前和课后教师及时上传课堂讲义、直播回放、拓展资源、学习链接等供学生学习、复习和自学。教师借助学习平台发布基础和进阶的少量练习，并设置一定回答时间截点，督促学生进行自学。

1  课前独学

实验环节既要求学生清楚相关理论知识，又要求学生在虚拟仿真平台上动手实践。因此，实验课前的线上准备工作量对教师与学生来说相比于只有线下实验的工作量要大很多。课前环节教师端要调试虚拟仿真平台的管理平台、教师平台和学生平台三者间的互联通信、安装环境、软件操作、实验参数调节及操作过程中的注意事项。学生端则要熟悉操作平台环境、软件安装及基本使用。这一环节的内容学生只能不断实践，互学互助并及时与教师交流，才能保证课上的顺利进行。

实验课讲授不同于理论课，教师有相对较长时间进行知识点的讲解。实验线上部分内容与其相关的理论部分讲授时间过长易分散学生注意力，讲授时间过短学生理解困难。因此，实验课的课前导学环节非常重要，在这一环节学生通过目标导学、教师推送相关知识点的音视频讲解及必要环节的练习，学生才能将已学的理论知识与实验操作的相关内容联系在一起，实现理论联系实际这一目标。

2  课上精讲

实验线下部分授课最好的方式是，教师围绕实验重点难点内容、虚拟仿真平台特点、线下实验操作事项等内容进行讲解、演示和操作。以8～10分钟为一小节，分成2～3小节完成讲解内容，其余时间教师进行小组巡视和答疑。由于学生在上课前已对实验内容熟悉并且进行了电路的设计，因此上课时可以将知识点与学生设计的实验电路交替呈现，并融入学生的提问、讨论及学生的设计电路展示等活动。对于较为简单的验证性实验部分，可以让学生进行在线讲解实验的原理部分，由教师和学生进行提问，小组成员协作回答问题。在学生做实验期间教师实时收集学生的问题和反馈，在讲课结束前统一答疑和回应。学生提出的问题数量不多时可一一做答，问题较多时挑重点回答，课后可以统一回答后整理成文档或视频分享给学生。实验课相比于理论课，学生可支配的时间相对较多，学生在实验课进行中也可在学习平台上进行发贴、讨论、互评等方式多角度交流互动。教师也可参与其中，正确引导学生讨论方向。

3  课后答疑讨论

课后时间相对充裕，学生可以开展异步讨论。对实验报告中的思考题学生可以借助网络资源进行百度学习和互动讨论。这有利于促进学生反思理论知识与实践操作之间的不同，学生及时地构建知识体系，凸显学生学习的建构性与情境性。课后教师和学生可以利用学习通平台上的PBL功能，实现学生的作品展示、组内互评、组间互评和开展讨论等其他活动。

4  测量评价

在线实验教学的PBL评价标准[5-6]，可按照智慧学习平台上提供的PBL项目对学生进行多维度、全过程、立体式的考查。学生实验成绩由三部分构成，即组内互评、组间互评和教师评价三部分构成，见表2。组内互评，主要由小组成员之间进行评价，在小组建立好后就指定好每位组员的责任和义务，避免出现“乘车”人员。为小组成员指定任务[7]，即每组都有组长、提问者、质疑者、报告员及记录员。将小组任务细化分解后通过学习平台发布通知，每组成员都明确责任并且给出组内评价和组间互评细则，这两部分共占学生成绩的80%。在此过程中，学生对自己的成绩很重视，给同伴打分还是较为公正客观的。