高職實訓課程PBGS教學模式設計與應用

譚立容， 袁迎春， 張照鋒， 王抗美

（南京信息職業技術學院電子與信息系，南京210023）

0 引 言

PBGS（Project Based Group Study）教學模式就是基于項目的團隊學習模式［1］，通過設定特定的任務，在教師指導下，學生通過團隊合作完成項目。目前，PBGS教學模式在各類教學中得到了應用［2-3］。例如，戰曄等［4］將PBGS教學模式引入到軍校實驗課程的教學中，探討了具體的實施辦法，總結了PBGS在實施過程中應當注意的問題；張美玲等［5］針對教學內容過于注重理論等問題，將PBGS 教學模式應用于大學中的“運籌學”教學中，教學效果顯著。

仿真教學是隨著計算機仿真技術的發展起來的一種新興的輔助教學方式，仿真教學就是利用實物或電腦創設各種虛擬環境來模擬真實環境，在虛擬仿真的環境中進行操作、驗證、設計、運行等的教學方式［6］。目前，在各類教育中仿真教學的使用越來越廣泛［7-8］。例如，張源等［9］分析了礦山壓力與巖層移動實驗教學過程中存在的問題，提出了相應虛擬仿真實驗教學系統的設計思路和實驗教學方法；楊煜等［10］提出通過離子通道電流虛擬仿真實驗，提高教學效果，降低實驗成本；楊清文等［11］針對課程教學存在的問題，構建了＂火箭炮兵器結構與原理＂虛擬仿真教學平臺和虛擬仿真教學體系，教學改革實踐效果良好。

通過文獻調研分析，目前將PBGS 教學模式和仿真教學結合起來研究的較少［12］。為了解決目前高職傳統實訓課程存在的問題，提出了數字校園環境下結合仿真實驗教學的PBGS教學模式。課程團隊依托建設的課程網絡平臺和仿真實驗環境，研究了更適合設計制作類實訓課程的PBGS 教學模式，并在高職課程“天線安裝與調試”實訓課教學中進行了實踐運用。

1 高職傳統實訓課程存在的問題

在高職院校的人才培養方案中，實訓課程占據了比較重要的地位，起到培養學生動手能力和綜合素質的作用［13-15］。目前，在高職院校的傳統實訓課程教學中存在以下問題：

（1）高職學生基礎薄弱、學習能力差別大，總會有學生聽不懂；

（2）在教師動手操作環節時，由于有些學生沒看清教師演示操作的動作或訓練不夠，導致有些學生對動手環節不熟悉；

（3）實訓課的總學時較少，并且一般集中在1 ～2周內上完，由于經常是1 天6 課時上同一門課，導致有些學生注意力不集中。

基于以上原因，需要探索適合高職學生的實訓課程教學模式。

2 結合仿真實驗教學的PBGS教學模式設計

高職院校實訓課程的核心任務大多數是要教會學生會操作特定軟件或設備、完成某項任務。根據實訓課程自身特點，可以借鑒由美國約翰·布蘭斯福德教授倡導的拋錨式教學理論。這種教學要求學習與教學活動應圍繞某一“錨”來設計，對于筆者所提出這種結合仿真實驗教學的PBGS 教學模式而言，“錨”就是“項目”。基于拋錨式教學理論，該模式的基本教學程序如圖1 所示，以分組完成不同天線仿真制作項目作為“錨”，數字校園環境下學生和教師的活動圍繞著這個“錨”展開，具體如下：

（1）學生分組由教師和學生根據學生具體情況共同完成，同時在課程網絡平臺上也設置相應的學生分組；

（2）教師在課程開始初期闡明考核標準和每組學生應實現的項目目標，讓學生明確項目要求；

（3）學生在課程網絡平臺線上觀看學習資料和視頻，在老師輔導下線下學習課程基礎知識和所需仿真軟件；

（4）在教師激勵和指導下，每組學生團隊分工完成本項目的仿真設計以及制作測試；

（5）每組學生需以本組項目為主題分別完成仿真微視頻和測試微視頻，并上傳到課程網絡平臺；

（6）教師和學生對上傳的網上視頻進行評價，再結合學生每組的現場成果匯報答辯情況，選出優秀小組、給予表彰。

圖1 結合仿真實驗教學的PBGS教學模式設計

3 結合仿真實驗教學的PBGS教學模式實踐

天線安裝與調試課程是物聯網應用技術專業的學生必修的一門骨干課程，這些學生知識儲備不夠、理論基礎薄弱、自主學習能力弱、動手能力稍好，而課程總學時僅28 學時。傳統教學模式運用于天線安裝與調試教學不利于培養學生綜合能力，不利于調動學習積極性。該課程的相關理論比較抽象、難理解，單看書看不懂，此外，天線技術是一門實踐性很強的學科，在相關企業產品的研發和測試中仿真軟件HFSS 和網絡分析儀往往不可缺少。為了和企業接軌，教學中需要各種軟硬件設備，如軟件、電腦、網絡分析儀等。而一個好一點的矢量網絡分析儀也要幾十萬元，致使微波實驗室的建設成本較高，也不可能讓每個學生有一臺儀器。為此，需要探索新的教學模式來解決上述問題。為了提高教學效果，2018 年在4 個平行班中選取2 個班為實驗班，在教授天線安裝與調試實訓課程時采用所設計的教學模式，具體實施過程分3 階段。

3.1 明確項目任務

在分析學生情況的基礎上，教師和學生共同完成學生分組，同時在課程網絡平臺上也將學生分為若干小組。闡明如圖2 所示的課程考核標準（學生總成績＝2 次線上測試成績×10% ＋3 次線上課程作業×10% ＋線上提交的天線測試視頻×10% ＋線上提交的天線答辯PPT×10% ＋線上提交的天線仿真小視頻×10% ＋線下成績×50%）；強調每個同學的成績取決于每組以及自身的表現。讓每組學生明確各自項目要求和項目應實現目標，要求每組完成不同天線的仿真制作測試。再布置線上學習任務，讓學生在課程網絡平臺上看教學視頻、查找相關資料，并提前把操作視頻導入手機或平板電腦等設備中。

圖2 課程考核標準

3.2 項目實施

在學生明確項目任務后，教師先簡要介紹一下與項目相關的理論知識，接著播放重點線上視頻，并對重點環節加以提示，再針對線上任務單中的內容進行提問；然后再讓學生動手熟悉仿真軟件HFSS，遇到問題可反復觀看課程網絡平臺的仿真教學視頻，也可以問老師和同學；在基本熟悉軟件之后，每組同學圍繞項目任務，參考課程教材上天線仿真案例里的仿真步驟，用仿真軟件HFSS 完成每組不同天線的仿真設計；再讓每組同學用錄屏軟件錄制天線仿真小視頻，在該視頻中主要介紹所設計天線仿真模型、仿真結果及所設置關鍵變量對天線的影響規律。

經檢查已經完成天線仿真設計的該組學生，在教師激勵和指導下繼續完成天線的制作測試，由于用于測試的矢量網絡分析儀等設備比較貴重，一般要求每組需要事先觀看下載的測試教學視頻，再在老師指導下來進行操作。測試基本完成后，讓每組同學錄制天線測試小視頻，該視頻主要是介紹所設計天線測試步驟、測試結果等。

在實施過程中，教師巡回指導，觀察各組完成天線的情況，發現問題不輕易介入，先讓學生獨立探索如何仿真設計和制作測試天線，學生不能解決時，教師再指導或示范學生。教師可指派已熟練完成任務的學生指導操作有困難的學生。

3.3 項目總結

最后，每組學生將完成的仿真微視頻和測試微視頻上傳到課程網絡平臺；教師和學生對上傳的網上視頻進行評價，再結合學生每組現場成果匯報答辯，評出最佳天線測試視頻、最佳天線PPT、最佳天線仿真視頻，表彰獲得最佳的小組。評選過程中，主要由各小組骨干成員和教師評分并反饋。通過讓學生觀看和評價課程網絡平臺的微視頻和答辯PPT，達到鞏固學習的目的。

4 教學效果對比

為了對比教學效果，另外2 個對照組按傳統教學方式上天線安裝與調試課，經對教師和學生分別作問卷調查，調查結果如表1 所示。

表1 調查結果

由調查結果可見，采用新教學模式增加了學生的動手和交流時間，更有利于提高學生綜合能力，能更好地幫助學生理解天線相關基本概念。

5 結 語

經實踐證明，所提出的數字校園環境下結合仿真實驗教學的PBGS教學模式是一種行之有效的實踐教學模式.其實施的關鍵是考核標準對學生的有效激勵。在實施過程中需注意以下問題：①第1 次上課時先簡單說明課程安排、評價考核標準和課后任務的具體要求，讓學生有目的、帶著問題完成布置的課程任務，同時要讓學生明白為什么要在網上學習指定內容，并將網絡平臺完成情況和總評成績掛鉤；②讓課程網絡平臺學習內容盡量有趣些，“微視頻”要精，能支持手機、電腦等；③允許學生在課堂上反復觀看視頻、允許學生在不斷犯錯過程中真正掌握課程內容、提高動手能力。