基于PBL模式的“電工學(xué)”課程教學(xué)改革研究

李志宇，史儀凱，袁小慶

(西北工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院，陜西西安 710072)

0 引言

“電工學(xué)”課程作為高校非電類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，教學(xué)內(nèi)容幾乎涉及到電工與電子學(xué)科的各個領(lǐng)域，雖然其內(nèi)容要求不深，但知識面廣，信息量大，理論性實踐性較強(qiáng)，是工科學(xué)生知識結(jié)構(gòu)中不可缺少的重要組成部分。現(xiàn)行的“電工學(xué)”課程教學(xué)模式中，注重知識的積累和教師在課堂上的授課，教師在課堂上系統(tǒng)講授精心整理的知識，學(xué)生勿需獨立整理資料，久而久之就形成了依賴教師的習(xí)慣，對教師傳播的知識不加反思地接受，學(xué)生完全處于被動、從屬地位，沒有發(fā)展獨立判斷能力的條件和機(jī)會，沒有充分考慮學(xué)生的接受能力和學(xué)習(xí)興趣。電工學(xué)課程應(yīng)突出技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)，在教學(xué)方法上應(yīng)改革以教師講課為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式，抓住電工學(xué)基礎(chǔ)性的重點，突出其應(yīng)用性和先進(jìn)性的特點，不斷提高教學(xué)質(zhì)量。

我們對電工學(xué)課程教學(xué)改革進(jìn)行了認(rèn)真的研究與實踐，結(jié)合電工學(xué)課程教學(xué)的實際情況，將基于問題的交互式學(xué)習(xí)PBL(Problem-Based Learning)教學(xué)模式引入電工學(xué)課程教學(xué)環(huán)節(jié)中。采取將PBL教學(xué)模式與傳統(tǒng)的講授教學(xué)相結(jié)合的復(fù)合教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生掌握電工基本理論、基本知識、基本技能，全面培養(yǎng)學(xué)生自我完善、綜合研究的能力和創(chuàng)新意識，培養(yǎng)適應(yīng)于當(dāng)代社會需要的創(chuàng)新性人才。教學(xué)改革提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，改善了教學(xué)效果。

1 目前“電工學(xué)”教學(xué)存在的問題

多年來，受傳統(tǒng)教育教學(xué)思想影響，在電工學(xué)課程教學(xué)方法的主要特點是注重知識的積累和教師在課堂上的授課，一般采用大班授課，學(xué)時有限、學(xué)習(xí)內(nèi)容較多，教學(xué)中仍然存在以下幾方面的問題:

(1)教學(xué)內(nèi)容上，主要集中于已有知識的傳承，輕知識的創(chuàng)造。因而在教育教學(xué)中重視對系統(tǒng)知識的講授、記憶、模仿和重復(fù)的練習(xí)，忽視科技創(chuàng)新的思維意識和實踐的培養(yǎng)。

(2)在教學(xué)方法上，主要以課堂教學(xué)為主。目前，傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方法仍然是高校的主要教學(xué)方法。學(xué)生在課堂上只是被動的聽講，缺乏積極思維和師生互動。

(3)在教學(xué)主體上，以教師和教材為中心。現(xiàn)行的教學(xué)模式中，以考試為目的的基本理論與計算的教學(xué)，使得教學(xué)受困于傳統(tǒng)的課堂授課和指定的教材，決定教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的教師習(xí)慣于按既定計劃系統(tǒng)講授知識，學(xué)生忙于復(fù)習(xí)教材和應(yīng)付練習(xí)題。由于片面強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)講授知識，教師授課中依賴教材現(xiàn)象十分突出，過度使用多媒體電子課件造成學(xué)生的視覺疲勞，影響授課質(zhì)量。

傳統(tǒng)的教學(xué)方法習(xí)慣以教師中心、課堂中心和書本中心為基礎(chǔ)的“傳遞—接受”教學(xué)方法。用這種方法培養(yǎng)出來的學(xué)生往往只知道按部就班，照搬照抄，不利于發(fā)揮其創(chuàng)造性，“電工學(xué)”的教學(xué)模式受到了很大沖擊。調(diào)查表明，電工學(xué)課程實踐性強(qiáng)，對于非電類的學(xué)生而言，難度不小。有部分學(xué)生覺得電工學(xué)與他們所學(xué)的專業(yè)無關(guān)，主觀學(xué)習(xí)的愿望不是很強(qiáng)。只要教師注重學(xué)生個性化發(fā)揮，尊重學(xué)生選擇，并結(jié)合有效的教學(xué)方法，適時給予學(xué)生必要的引導(dǎo)和啟發(fā)，就一定會取得良好的教學(xué)效果。因此，在教學(xué)過程中，有一個很重要的原則是調(diào)動學(xué)生的積極性。

為提高“電工學(xué)”課程的教學(xué)質(zhì)量，對課程的教學(xué)研究顯得非常迫切和必要。要求教師在教學(xué)中，及時不斷進(jìn)行課程教學(xué)改革與優(yōu)化，努力激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鼓勵學(xué)生的獨立思考，激發(fā)學(xué)習(xí)的主動性，提高教育教學(xué)效果。

2 PBL教學(xué)模式簡介

PBL教學(xué)模式是近年來受到國內(nèi)外教育界廣泛重視的一種教學(xué)模式，是目前西方的主流教學(xué)模式之一。PBL是以學(xué)生為學(xué)習(xí)活動的主角，他們組成小組，通過協(xié)作學(xué)習(xí)與自主學(xué)習(xí)，在問題的驅(qū)動和引導(dǎo)下，不斷尋求新信息，找出新問題，直至最后得出正確解決問題的方法，不斷訓(xùn)練批判性思維和解決問題的技能。PBL強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)設(shè)置到相關(guān)背景和有意義的問題情境中;通過對實際問題的解決過程，讓學(xué)生來學(xué)習(xí)隱含于問題背后的科學(xué)知識，促進(jìn)學(xué)生形成批判性思維，獲得自主學(xué)習(xí)與協(xié)作學(xué)習(xí)的技能以及高效解決問題的能力。PBL教學(xué)理念是使學(xué)生掌握學(xué)習(xí)的方法，使之具有自我獲取知識與更新知識的能力，從而實現(xiàn)較高的教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效率［1］。

PBL在培養(yǎng)學(xué)生自我引導(dǎo)學(xué)習(xí)、團(tuán)隊合作能力和應(yīng)用知識能力方面具有優(yōu)越性。PBL教學(xué)模式在國內(nèi)醫(yī)科大學(xué)課程中應(yīng)用比較普及，但是在電氣信息類課程的教學(xué)領(lǐng)域中較少開展。我們在“電工學(xué)”課程教學(xué)中采用PBL教學(xué)模式，有如下幾個原因。

(1)“電工學(xué)”是一門實踐性強(qiáng)的課程，它專門為非電類學(xué)生開設(shè)，課程內(nèi)容與工程實踐緊密聯(lián)系，因此本課程中有趣的問題較多，采用PBL教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)有得天獨厚的優(yōu)勢。

(2)幾乎在所有科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中，都有電工學(xué)的應(yīng)用。在中國的大學(xué)里，只要具有科學(xué)技術(shù)方面學(xué)科的大學(xué)都要開設(shè)本課程，成千上萬的學(xué)生必修此課。鑒于當(dāng)今學(xué)科越來越紛繁復(fù)雜，PBL教學(xué)模式提供了一種學(xué)習(xí)的方法。

(3)在傳統(tǒng)教學(xué)中，本課程盡管是為非電類學(xué)生開設(shè)，不是他們的主干課程，但學(xué)生的負(fù)擔(dān)依然很重。許多學(xué)生學(xué)習(xí)浮于表面，死記硬背的現(xiàn)象比較普遍。于是，針對如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)動力的問題，基于趣味性實際問題的PBL教學(xué)模式便可發(fā)揮作用，讓學(xué)生積極主動地學(xué)習(xí)原先感覺枯燥的知識，培養(yǎng)解決問題的能力和受益終生的學(xué)習(xí)技巧［2］。

3 PBL教學(xué)模式的實施過程

PBL教學(xué)模式的實施過程可以劃分為3個基本階段［3］。

(1)問題設(shè)計、呈現(xiàn)和遭遇階段

“問題”是PBL教學(xué)過程的核心，在教學(xué)中的地位舉足輕重，“問題”的質(zhì)量直接影響教學(xué)活動的成效，因此“問題”的設(shè)計是PBL教學(xué)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。教師在設(shè)計好了問題并掌握了與問題相關(guān)的資料之后，就可以將問題呈現(xiàn)給學(xué)生，要讓學(xué)生根據(jù)各自愛好自行選擇合作者并通過教師協(xié)調(diào)建立合作小組。同時，教師要讓學(xué)生明確他們要扮演的角色，要掌握的主要概念或觀點，希望他們在解決問題時能夠揭示的基本事實和形成的成果形式，以及大致的日程安排。另外，還要向?qū)W生提供可用的資源。教師在呈現(xiàn)問題時要確保沒有暴露出問題的關(guān)鍵因素，否則問題對學(xué)生認(rèn)知的挑戰(zhàn)意義就會受到削弱。

(2)自我指導(dǎo)學(xué)習(xí)階段

當(dāng)學(xué)生遭遇問題后，發(fā)現(xiàn)存在現(xiàn)有的知識和能力不足以解決問題時，就要通過自主學(xué)習(xí)去彌補(bǔ)認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的空隙。他們將這些有待解決的學(xué)習(xí)議題提煉出來，并分派任務(wù)。學(xué)生分頭去查找所需資源，在獲得資源后，學(xué)生還需要對得來的資源的有用性、客觀性等進(jìn)行評估。學(xué)生在分析問題的基礎(chǔ)上為問題建構(gòu)可能的解決辦法，并經(jīng)過比較、小組協(xié)商，選定可行的方法。各小組利用合乎要求的適當(dāng)形式來報告自己的問題解決成果。如經(jīng)過自我指導(dǎo)學(xué)習(xí)和小組合作學(xué)習(xí)，仍不能順利解決問題，那么他們必須再回到問題定義階段，對此前的問題解決過程進(jìn)行反思，必要時重新分析問題，圍繞對問題的新的分析思路進(jìn)行新的自我指導(dǎo)學(xué)習(xí)。

(3)總結(jié)、評價與反思階段

各小組分別完成問題解決任務(wù)后，要對問題解決的成果進(jìn)行總結(jié)，并參照問題學(xué)習(xí)的目標(biāo)實施評價。評價方式包括自評、同伴互評和教師評價。評價在學(xué)習(xí)和解決問題的過程中進(jìn)行，每一次問題解決過程就是一次評價機(jī)會，階段性評估和終結(jié)性評估相結(jié)合，在時間上具有動態(tài)性。為了更好的發(fā)揮小組合作學(xué)習(xí)的效果，評價一般與小組的成績而非個人的表現(xiàn)掛鉤。評估和反思是緊密結(jié)合的。評估不但有利于學(xué)生思維的深刻性、靈活性等的提高，而且評估過程也是一個系統(tǒng)的總結(jié)過程，可以避免學(xué)生經(jīng)由問題解決獲得的知識零散化的問題。

例如在正弦交流電路部分關(guān)于功率因數(shù)提高的內(nèi)容可以采用PBL教學(xué)模式，提出問題是“關(guān)于能否用串聯(lián)電容的方法來提高感性負(fù)載功率因數(shù)的問題?”在許多電工學(xué)教材或輔助教材中，講到用電容來提高感性負(fù)載功率因數(shù)時，只能把電容并聯(lián)在感性負(fù)載兩端，不能把電容與負(fù)載串聯(lián)，這一結(jié)論在教學(xué)中沿用多年，似乎毋庸置疑。通過教師的引導(dǎo)與啟發(fā)，學(xué)生逐漸認(rèn)識用串聯(lián)電容的方法來提高感性負(fù)載功率因數(shù)還是存在可能的。我們將學(xué)生隨機(jī)分組，經(jīng)過查找資料分析討論后有的小組得出了“用串聯(lián)電容法提高并聯(lián)感性負(fù)載功率因數(shù)”的具體方法，并且在一般情況下用串聯(lián)法比用并聯(lián)法所需電容量更小。通過教師的總結(jié)與評價，使學(xué)生鞏固和加深理解了正弦交流電路一章的若干重要概念與方法，更重要的是打破了學(xué)生以教材結(jié)論為真理的思維定勢。后來該班中喜歡創(chuàng)新的幾位學(xué)生就此撰寫的論文在陜西省第五屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外科技作品競賽中榮獲省級一等獎［4］。

4 關(guān)鍵問題及解決方法

(1)教學(xué)方法上必須將PBL教學(xué)模式與傳統(tǒng)講授模式結(jié)合使用。PBL教學(xué)模式對于選定的重要內(nèi)容能夠進(jìn)行深入的探討和解決，但相對于傳統(tǒng)教學(xué)模式，知識的組織缺乏系統(tǒng)性。傳統(tǒng)講授方式，能使學(xué)生掌握了本章的基本知識結(jié)構(gòu)，在獲得較系統(tǒng)的知識的基礎(chǔ)上，將章節(jié)重點內(nèi)容作為設(shè)計題材基礎(chǔ)，采用PBL教學(xué)模式進(jìn)行嘗試。通過設(shè)計讓學(xué)生在工程要求環(huán)境下，將相關(guān)的各章節(jié)知識進(jìn)行整合。

(2)實施過程應(yīng)注意學(xué)生個性的發(fā)揮。一方面引導(dǎo)學(xué)生在自學(xué)和討論中有意識的重點關(guān)注教學(xué)大綱的基本內(nèi)容、基礎(chǔ)知識和基本技能，在設(shè)計成果中必須完成硬性要求;另一方面，要注意對學(xué)生興趣的保護(hù)，注意發(fā)揮學(xué)生個性和主觀能動性。

(3)對教師自身的素質(zhì)和教學(xué)技巧都有更高的要求。PBL作為一種開放式的教學(xué)模式，要求教師不但對本專業(yè)、本課程內(nèi)容熟練掌握，還應(yīng)當(dāng)扎實掌握相關(guān)學(xué)科知識，并要具備提出問題解決問題的能力、靈活運(yùn)用知識的能力、嚴(yán)密的邏輯思維能力。教師應(yīng)該熟悉教學(xué)大綱和學(xué)生的能力情況，這樣才能規(guī)劃好學(xué)習(xí)的重點、難點，制定有針對性的討論提綱，此為做好PBL教學(xué)的基本前提。另外，教師要良好的組織管理能力，要善于調(diào)動學(xué)生積極性、寓教于樂、控制課堂節(jié)奏等技巧。

5 結(jié)語

“電工學(xué)”不是非電類專業(yè)主干課程，學(xué)生一般不夠重視，學(xué)習(xí)比較被動。為了改變先前傳統(tǒng)教學(xué)所造成的學(xué)生被動狀態(tài)，就需要引入PBL教學(xué)模式。PBL教學(xué)是一種以學(xué)生為中心、以問題為核心的全新的自主學(xué)習(xí)模式和教學(xué)模式，為學(xué)生營造了一個輕松、主動的學(xué)習(xí)氛圍。同時，PBL教學(xué)模式可鍛煉學(xué)生們多方面的能力，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力。我們希望通過PBL教學(xué)，讓學(xué)生積極主動地去學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合研究的能力和創(chuàng)新意識。

［1］ 熊蘭等.“電工學(xué)”課程的PBL教學(xué)模式初探［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報，2009，31(3):98-99，102

［2］ 雷勇等.基于PBL的電工學(xué)課程教學(xué)改革探討［J］.高等理科教育，2008，(5):76-79

［3］ 王永花.PBL在高校教學(xué)中的應(yīng)用初探［D］.南京師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007

［4］ 盧健康.在電工學(xué)課堂教學(xué)中引入創(chuàng)新教育的嘗試［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報，2010，32卷，增刊:44-46，74