PBL教學法在“微機原理及應用”課程教學中的應用研究

劉細陽，陳羨美

(海南大學信息科學技術學院，海南海口570228)

信息時代，知識膨脹、科學技術迅猛發展，社會化越來越復雜，這種局面導致學生要學習的知識越來越多，因此許多學生開始疑惑該學些什么、要怎樣去學.如果在學習過程中不給予正確的引導，學生很容易對學習缺乏興趣和動力.在引導學生學習的過程中，基于問題的學習法(PBL)是一種不錯的方法.最近，我們在“微機原理及應用”課程的接口技術部分采用PBL教學法，教學實踐表明PBL模式下的微機原理及應用課程的教學更有利于提高當今大學生的學習興趣，同時有利于培養學生的控制系統思維和應用控制器解決實際問題的能力，明顯提高了教學質量和教學效果.

1 PBL教學法的原理

PBL(problem－Based Learning)是一種以問題為導向的教學方法，是基于現實世界的以學生為中心的教育方式［1］.20世紀60年代末美國神經病學教授Barrows在加拿大麥克馬斯特大學首創，最初主要用于醫學教育，目前已成為國際上較流行的教學方法.

PBL教學模式，強調把學習置于復雜的、有意義的問題情境中，以問題為學習的起點，鼓勵學生提出問題，這些問題沒有固定的解決方法，通過學生自主學習和集體討論、相互協作來分析問題、建立假設、仿真和實驗、解決問題，從而學習隱含于問題背后的科學知識.PBL教學法的步驟如圖1所示［2］.

圖1 PBL教學法的步驟示意圖

該過程可以使學生意識到他們已經知道需要學習的內容并盡可能地去解決問題，他們通過多種途徑在嘗試解決實際問題的過程中發現和使用各種各樣的信息資源，主動獲得大量應用知識的機會，激發學習的興趣和積極性，培養學生掌握并運用知識的能力.

2 PBL教學法在“微機原理及應用”課程教學中應用的可行性

“微機原理及應用”是當前很多高校很多專業的專業基礎課，在整個專業建設和課程體系中占據重要地位［3］.微機接口技術是一種硬件軟件相互交錯且互為基礎的應用技術，是學生學習后續課程、畢業設計和今后工作的重要技術基礎.課程內容包括理論和實踐兩大部分，其內容繁瑣且枯燥抽象，對課程基礎性、先進性、前沿性和綜合性方面要求高，對學生實踐動手能力要求也較高.在以教師為中心的傳統教學模式中，學生對于這門課程的學習目的不夠明確，認為沒有什么實際用途，對自己今后的學習和就業沒有太多的幫助，而老師普遍存在有勁使不上的感覺，因此該門課程的學習基本上處于“學生學得艱辛，老師教得困難”的兩難局面.傳統的教學過程忽視了學生的認知主體作用，以“教”為主，缺乏互動，難以激發學生的學習熱情.如何在有限的教學時間內完成內容抽象復雜、知識點涉及面廣、實踐性強的微機原理及應用課程的教學目標?筆者認為，PBL教學模式可應用于該課程的教學.

3 PBL教學法在“微機原理及應用”課程中的實施

在“微機原理及應用”課程的接口技術部分的教學過程中，為了調動大家的學習積極性，筆者曾對海南大學電子信息工程專業的68名同學實施了PBL教學模式.為了對比教學效果，對另外一個班級的71名同學實施常規教學法.

在PBL教學中，首先是問題的設計.按照教學目標設置問題，問題應是結構不良的、開放的、真實的、有探索性的［4］，要兼顧學生已有的知識和技能，做到難度適中，符合教學大綱的總體要求.由此，根據學生的實際情況，給他們提出的問題如下:利用8086/8088作為微處理器，在所學知識的范圍內，設計一個方波發生器(為了降低難度，未規定方波發生器的輸出頻率).與該問題相關的課程內容如表1所示.

表1 與問題相關的課程內容

隨后將68人進行分組，每組4～5人.引導各小組確立學習目標和學習計劃后，讓小組成員各自自主學習.一周后，組織各小組成員匯報，并對其中存在的問題進行輔導和答疑，引導他們對解決問題的方案進行適當的修改和調整.又經過一周，對他們的成果進行答辯和驗收.

從反饋的情況來看，大家基本上制定了以下兩個解決方案:

(1)采用8086控制器和8253A，利用8253A的工作方式3，給它設定一個初始值，從8253A的輸出端輸出一定頻率的方波;有的同學用了8253A的兩個定時/計數器，將其中一個計數器輸出的方波作為另一個計數器的時鐘脈沖信號，以提高分頻作用.硬件方案如圖2所示.

圖2 8253A產生方波硬件方案圖

(2)采用8086控制器和DAC0832以及集成運放(有的在8086/8088和DAC0832之間加了8255A)，將DAC0832輸出的模擬電流量通過集成運放轉換成電壓信號，根據設置的數字量不同而輸出高、低電平后，分別調用相同的延時子程序，以滿足方波的要求.硬件方案如圖3所示.

圖3 DAC0832產生方波硬件方案圖

Protesus仿真軟件的虛擬示波器上顯示的方波波形圖如圖4所示.當然輸出電壓信號有的是單極性方波，有的是雙極性方波.

圖4 方波輸出波形

4 PBL教學法的教學效果分析

大多數學生反映在“微機原理及應用”課程中應用PBL教學法后，加深了對微機結構、匯編語言、接口技術等知識的理解，對計算機的內部原理和一些芯片的工作流程有了更直接的感性認識，對硬件和軟件系統的綜合應用有了初步的認識和了解，對解決問題的能力和創新能力以及綜合素質的培養方面起到了比較重要的作用.可見PBL教學法激發了學習興趣和積極性，利于知識的理解、掌握和記憶，提高了思辨能力、自學能力和學習效率.

PBL教學法也帶來了不同的考試成績.考試采取教考分離的形式，期末統一命題，題型為選擇題、填空題、簡答題、綜合設計題.統一考試、閱卷，實驗班和對照班的期末考試成績比較如表2所示.

表2 實驗班和對照班的期末考試成績比較

當然，在PBL教學法的具體實施中，也存在一些有待解決的問題:(1)有些學生因為課程多缺乏自學時間和討論時間，完成任務時采用敷衍的態度;(2)學生的交流、合作等能力明顯不足，教學方式的改變可能促使部分學生不適應，有的甚至產生抵觸情緒，從而影響教學質量;(3)PBL教學法強調以學生作為學習的主體，自律性較差的學生，很容易當“南郭先生”;(4)PBL教學法對老師的要求也更高，要求老師有必要的心理準備和技能準備，如果準備不夠充分，也會影響教學效果;(5)PBL教學過程中，要求老師的引導行為要做到“適時”、“適度”、“適法”，如果老師沒有做到這三“適”，也會影響教學效果;(6)PBL教學法要求有更好的教學條件，圖書館的學習資源、電腦網絡資源和教學軟件以及實驗室硬件條件的不足，直接影響學生的學習態度和學習效果.

［1］王春紅.基于PBL的大學計算機基礎教學模式的探索［J］.科技文匯，2012，(31):47－48.

［2］費鴻萍.問題中探索，合作中學習——丹麥阿爾堡大學PBL教學模式簡析［J］.大學(研究與評價)，2008，(10):68－72.

［3］王焱，鄭俊輝，易發勝.“微機原理與接口技術”課程的案例教學探討［J］.計算機教育，2009，(23):136－138.

［4］Hmelo C E.Problem－based learning:Effects on the early acquisition of cognitive skill in medicine［J］.The Journal of the Learning Science，1998，(2):173－208.