基于PBL的電子信息專業基礎課程教學設計研究

李秋生黃隆勝+劉小燕

摘要摘要：針對電子信息專業人才培養要求，分析了基于問題的學習教學模式特點，提出將基于問題的教學模式應用于電子信息專業基礎課程的教學設計方法。實踐表明，相比傳統的教學模式，更基于問題的學習教學模式有助于提高學生獨立學習、分析和解決實際問題的能力，教學效果良好，有助于提高整體教學質量。

關鍵詞關鍵詞：PBL；電子信息類專業；教學設計；教學評價

DOIDOI：10.11907/rjdk.162385

中圖分類號：G434文獻標識碼：A文章編號文章編號：16727800（2017）001019502

引言

基于問題的學習教學法（Problem-based learning，PBL）最早起源于上世紀50年代的醫科教學中。上世紀60年代末，加拿大麥克斯馬特大學醫學院Howard S Barrows教授創造性地把臨床問題引入到基礎課教學中，提出了一種以教師為主導、以問題為基礎的小組教學模式，即PBL教學模式。如今，它已經在世界范圍內的醫科教學中得到應用，并獲得廣泛認可。PBL教學模式的特點是[1]：①以學生為主體，充分調動其學習的主觀能動性；②以問題為導向，啟發學生提出問題、分析問題和解決問題；③以學生自主學習為主，讓學生在自主獲取知識的過程中提升其自學、表達、交流、協作和解決問題的綜合能力；④采用啟發式教學方法，培養學生的創新性思維；⑤采用綜合評定的方法對學習成績進行考核。

PBL教學模式已在國外推行了數十年，出現了很多成功案例。然而，我國PBL教學模式仍處于探索階段，對于其如何實施、實施范圍以及評價標準等問題存在不同看法[2-4]。近些年，國內已有將PBL教學模式應用于醫學、理學和工學等領域的教學實踐，并取得了良好的教學效果。電子信息類專業主要培養能在專業領域從事研究、設計、制造、運營、維護、管理、技術支持的創新型人才，要求具有將知識轉化為工程實踐能力和團隊協作能力。專業基礎課程主要有通信原理、數字信號處理、單片機與接口技術等，其中通信原理和數字信號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研究生入學考試的必考課程，其教學效果直接影響到學生后續專業課程學習以及繼續深造。電子信息類課程具有理論性強、實踐性強的特點，將PBL教學模式應用到電子信息類專業基礎課程教學中，將基本理論與應用、設計結合，有助于提高學習興趣，培養創新能力、動手能力以及思考問題的能力。1基于PBL教學模式的課程教學設計

PBL教學模式主要圍繞問題而展開。其實施通常包含以下幾個步驟[5]：①問題設計：問題可由教師提出，亦可由學生自主選擇，但必須提綱挈領；②問題分析：學生主要通過自主查找學習資料來分析和理解問題，教師進行適當引導；③小組組建：分配PBL角色進行討論式學習，運用學習的理論解決所提出問題；④報告形成：形成問題報告，并提交討論，得到解決問題的最優方法。

基于PBL的教學模式，強調學生作為課堂教學的主體，以問題為導向；強調學生對于知識的融會貫通，學以致用，倡導和鼓勵學生自主提出、分析和解決問題；強調以學生“會學”為主，能夠應用所學理論解決實際問題，以提高學生的綜合能力為目標。教師在應用PBL教學模式進行教學設計時，需要遵循“以教師為主導，以學生為主體”。教師的主導作用主要體現在引導學生自行獲取知識和能力，而非灌輸知識。根據課程特點設計相應的教學任務；學生的主體作用則體現在充分發揮學習主動性，有更多機會參與學習任務，真正做到變被動接受知識為主動獲取知識。

本文根據PBL教學模式思想，結合筆者學校2012、2013級電子信息工程本科專業《通信原理》主干基礎課程，運用PBL教學模式進行教學設計。

1.1問題設計

提出問題時，教師不僅要掌握專業知識，更重要的是能夠提綱挈領，從學生的角度去理解專業知識，啟發學生自己動手解決問題。以《通信原理》課程數字帶通傳輸系統章節為例，該章主要要求學生掌握二進制數字調制原理、調制/解調方法、帶寬/頻帶利用率和抗噪聲性能，了解多進制數字調制和現代數字調制技術的原理和特點。針對章節內容設計3個問題：①ASK、FSK、PSK和DPSK等幾種基本二進制數字調制系統調制/解調的基本原理是什么？②這幾種二進制數字調制系統的抗噪聲性能如何？③為什么要引入多進制數字調制和MSK等改進型數字調制技術？在講解基本理論之前布置上述3個問題。這3個問題基本涵蓋了數字帶通傳輸系統這一章節的主要內容，學生若能有效解決這3個問題，對數字帶通傳輸系統就會有較為全面的認識和理解。1.2問題分析和解決

1.2.1學習小組組建

學習小組組建是PBL教學模式實施中非常重要的環節，實踐中多采用同質和異質兩種分組原則[6]。同質原則是根據前面所述因素進行同質化搭配，將某些具有共性特點的學生組合在一起，組成同質小組，即等級分組。所謂異質原則，就是盡量根據學習水平、能力、興趣愛好、性格、性別、家庭背景等將學生進行差異化搭配，組成學習小組，即混合編組；實踐證明，按異質原則混合編組具有更多優點，譬如：可以讓小組成員多樣化，在組內實現優勢互補，便于比學趕幫、共同進步，小組成員也有更多機會與同學進行接觸和交流。

為使學習小組組建盡可能趨于合理，以提高PBL教學模式的實施效果，授課前針對學生進行問卷調查。通過問卷調查，了解授課對象對于《概率論與數理統計》、《信號與系統》等《通信原理》先修課程知識掌握的程度，根據問卷調查結果對學生進行混合編組。1.2.2小組自主學習

各學習小組組成學習團隊，團隊成員可借助文獻資料，采用討論和協作的方式對問題進行剖析和理解。經過前期理論知識學習，學生應已充分了解二進制數字調制系統的局限，理解各種多進制數字調制和MSK等改進型數字調制技術對二進制數字調制系統的改進。1.2.3將知識用于解決問題

學生學習完理論知識后，還需要進行模擬仿真和分析，以更深入地理解乃至運用所學理論。各學習小組綜合意見后利用MATLAB軟件平臺，采用MATLAB語言及工具箱對問題進行理論建模和仿真，并對仿真結果進行分析。1.2.4報告

根據最終仿真結果，形成小組問題分析報告。教師根據提交的問題分析報告，對其中存在的不足尤其是共性問題進行重點分析和點評。教師應綜合分析各學習小組報告，據此來調整和設計后續PBL問題。2考核方式設計

課程考核方式主要分為PBL問題的完成情況考核和傳統的筆試內容考核兩大部分?？己私Y束后，再次對學生進行問卷調查，對比分析兩種教學模式的教學效果。其中，專業課程筆試考核采用閉卷考試模式。

本課程PBL模式教學試點對象是2013級電子信息工程專業本科學生，該班選課人數共60人，按照異質原則混合編組分成6個學習小組。此外，為對各學習小組成員進行考核，設計了專門的考核表，將其作為評定平時成績的重要參考依據。3基于PBL的教學效果評價

為了驗證PBL教學模式在《通信原理》課程教學中的實施效果，將基于PBL的課程教學模式與傳統的教學模式教學效果進行了對比分析。通過調查問卷結果分析發現，相比傳統的教學模式，PBL教學模式明顯有助于提高學生“發現問題”、“自主學習”、“信息收集”、“創新能力”以及“團隊協作”等方面的能力；此外，從卷面考核結果看，相比于2012級，在難度系數相當的情況下，實施PBL教學模式后的2013級課程卷面及格率提高了27%，平均分提高了18.19分，教學效果提高明顯。更為可喜的是，采用PBL教學模式后，課堂學習氛圍較以前明顯濃厚，學生對專業課程學習的畏難情緒較以前少了許多，學習主動性得以充分調動。4結語

通過《通信原理》課程PBL教學模式探索實踐，對于理論性較強的電子信息專業基礎課程，采用PBL教學模式不僅可以營造主動學習的學習氛圍，還可在一定程度上培養學生的團隊合作精神和專業動手能力，學生獨立提出、分析和解決問題的能力得到一定提高。當然，PBL教學模式還需總結經驗和教訓，需進一步研究探索，為以后推廣到其它專業基礎課程教學作出有益的嘗試。參考文獻：

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

[2]薛文玲，李戰軍. 基于PBL的通信專業基礎課應用研究[J]. 科技廣場，2010（7）：129131.

[3]于述偉，王玉孝. LBL、PBL、TBL教學法在醫學教學中的綜合應用[J]. 中國高等醫學教育，2011（5）：100102.

[4]李立，杜潔敏. 大學英語分科教學背景下學術英語PBL教學模式研究[J]. 外語教學，2014，35（5）：5558.

[5]王金柱，劉艷芳. PBL模式的步驟設計[J]. 現代企業教育，2014（14）：537538.

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

責任編輯（責任編輯：杜能鋼）