基于PBL的線上線下混合式教學模式探索

田麗 邸國輝 孟艷君 蔡立晶 許杰 劉英楠

［摘 要］信息網絡時代，越來越多的高校開始采用線上線下混合式教學模式。傳統的以教師為主體、學生被動學習的教學模式已無法滿足當前的人才培養需求。本文基于PBL理念，借助智慧型教學平臺，構建EDA技術課程的線上線下混合教學模式。經過教學實踐證明，基于PBL的線上線下混合式教學模式比傳統的線下教學模式效果更好，對提高學生學習主動性和創造性起著良好的作用。

［關鍵詞］PBL理念；EDA技術課程；線上線下混合式教學模式

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2023.12.076

［中圖分類號］G434；G642［文獻標識碼］A［文章編號］1673-0194（2023）12-0236-03

0 ? ? 引 言

在大數據及人工智能等技術快速發展的背景下，高等教育課堂變革與創新勢在必行。目前，傳統課堂教學方式已經不能滿足網絡教育需求，以大規模在線開放課程（Massive Open Online Courses，MOOC）為代表的線上教學模式日益成熟，使得教師角色發生轉變。本文基于項目式學習（Project-Based Learning，

PBL）理念，結合電子設計自動化（Electronic Design Automation，EDA）技術課程教學現狀，通過智慧樹教學平臺的應用，構建一套從理論教學到課程實踐的完整的網絡互動教學模式運行體系，實現“生生互動，師生互動”的雙主體、雙向交流的學習方式。從根本上轉變教師的角色，由講授者轉為指導者；轉變學生的地位，由接受者轉為主體；轉變媒體的功能，由演示工具轉為認識工具；轉變教學過程，由邏輯分析講授的過程轉變為通過發現問題、探究問題使學生獲得知識和培養能力過程。

1 ? ? PBL及線上線下混合式教學模式概述

1.1 ? PBL內涵

PBL也稱為項目教學法，是美國神經病學教授霍華德·巴羅斯（Howard Barrows）在20世紀60年代提出的一種教學方式。它是基于建構主義的學習理論，以問題為導向，以學生為中心，由教師引導的一種教學方式，通過分組的方式，學生一起探討解決問題的方法［1］。PBL將教師授課的課堂變成一個逼真、富有問題的情境，在這種情境下，把中心轉向學生，教師扮演著輔助角色，刺激自主討論，幫助學生探究完成“提出問題—分析問題—解決問題”的教學過程，從而推動學生積極參與知識建構［2］。PBL教學方法由5個相互關聯的要素組成：一是作為教學核心的問題或項目；二是學生解決問題所需的技能和理論知識；三是4～6人組成的學習小組；四是問題解決的程序；五是學生自主學習的精神。在教學中采用PBL教學法，學生的自主探究能力、知識和技能實踐運用能力、溝通合作能力都能得到全面的提高。

1.2 ? 線上線下混合式教學模式

線上線下混合式教學模式是指利用網上的資源，把線上教學和課堂教學有機融合在一起的一種新型教學模式［3］。傳統的“教師講，學生聽”的課堂教學方式已經無法滿足當前人才培養需要。線上與線下相融合的教學成為一種新型教學模式［4］。采用線上線下混合式教學模式，可以充分發揮線上教學和課堂教學的優勢：大量的網上資源可以激發學生自學的積極性，充分調動學生的學習熱情；在線下課堂，教師可以起到指導和監督的作用，鞏固學生的學習成果?；旌鲜浇虒W理念從將混合式教學看作是面授教學與在線教學之間的簡單結合轉變到重點關注教師與學生、學生與學生、學生與資源之間在面授教學與在線教學的“交互”。在這種混合式教學模式下，學生由學習的被動者變成主動者，教師也不再是傳統教學模式中的主導者，而是學生學習過程中的引領者和促進者。在教學實踐過程中，該模式既能培養學生獨立思考的能力，也能鍛煉和提升學生的知識和技能實際運用能力，顯著提高教學效果和教學質量。

2013年后，混合式教學在“互聯網+”的背景下，內涵進一步得到挖掘。混合式教學的概念豐富為“基于移動通信設備、網絡學習環境與課堂討論相結合的教學情境”。學者們將研究視角從技術、教師轉向學生，強調為學生創設一種能夠真實參與且參與度高、個性化的學習體驗，突出“以學生為中心”的學習環境下教學與輔導方式的混合。

2 ? ? EDA技術課程教學現狀

EDA技術是通信工程、電子信息類專業的一門專業選修課，這門課程具有很強的實用性、操作性以及工程性，注重培養學生軟硬件設計及系統設計的綜合能力。該課程旨在幫助學生掌握通用EDA工具的使用方法，現場可編程門陣列（Field Programmable Gate Array，FPGA）技術和硬件描述語言（Hardware Description Language，HDL）程序編制方法與仿真技術，了解專用集成電路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）的設計與超大規模集成電路（Very Large Scale Integration，VLSI）的設計。但是，當前在EDA技術的教學中，無論是理論教學還是實驗教學，或是考核評價，都存在一些問題，如表1所示［5］。

在當前EDA技術課程教學中，大多數高校教師仍然采用單一的線下教學模式，這對于培養學生自主學習、獨立思考的能力非常不利。這就要求高校主動積極地探索適用于這門課程的新型教學模式。

3 ? ? 基于PBL的EDA技術課程線上線下混合式教學模式的構建

通過本門課程教學現狀的剖析，本文提出一種以PBL為基礎的線上線下混合式教學新方法，并將此方法應用于EDA技術課程的理論與實驗教學中，從而避免傳統線下教學模式的弊端，提高教學質量，同時也為其他相關專業課程提供參考依據。

3.1 ? 分析教學對象

相較于傳統的教學模式，基于PBL的線上線下混合式教學模式對學生的要求較高。在教學活動前，教師應先確定學習目的，清楚了解學生對這門課程的基本知識儲備情況和學習積極性情況，在此基礎上，依據學生的具體情況更好地設計線上和線下學習任務。將線上與線下學習任務相結合，在全部完成教學目標的同時，也可以為不同知識層次的學生提供個性化教學服務。

3.2 ? 教學內容模塊化

EDA技術這門課程大多使用的教材是科學出版社出版，潘松等編寫的《EDA技術實用教程》（第六版），其特色在于理論與實踐相結合，注重培養學生獨立設計和自主創新能力。多數使用該教材的高校的授課對象是通信工程專業與電子信息工程專業的本科生和專升本學生，這些學生的教學背景和基礎知識儲備存在較大的差異。因此，要依據不同的教學對象和教學目標設計教學內容，按照預先確定好的教學目標先將課程內容模塊化，然后在課前以任務的形式下發每一教學模塊的知識點，合理安排線上視頻資源觀看、相應知識點討論和測試等活動，并且隨時依據學生的學習進度和知識掌握情況，及時調整教學進度和課程內容。

3.3 ? 選用合適的線上教學平臺

目前，線上教學平臺種類繁多，有MOOC、雨課堂、學堂在線、學習通、愛課程、釘釘和騰訊會議等平臺，這些平臺給線上教學帶來了極大的便捷。在網絡環境下，如何通過優化網絡平臺來建立線上線下混合式教學模型是當前的研究熱點［6］。智慧樹教學平臺是全球較大的學分課程運營平臺，能提供大量優質的高校教學資源，學校間的資源可以在此共享，并具備網絡教學功能。其主要包括學習任務、見面課、學習資源、問答討論、作業測驗、學生管理、學情數據和成績管理等，功能較多，易于整合和使用，操作簡單。目前，該平臺已覆蓋全國1 000多所大學，使用該平臺的在校學生人數達到1 000萬人以上［7］，取得了良好的教學效果。本文以智慧樹教學平臺為網絡平臺，將線下課堂與網絡教學有機融合在一起，探討基于PBL的EDA技術課程的線上線下混合式教學模式。

3.4 ? 合理設計教學過程

設計基于PBL的線上線下混合式教學模式的基本思路是以PBL的核心理念為指導，讓傳統課堂教學與線上網絡學習相融合，將EDA技術課程的教學過程分為課前自主探究學習、課中互動學習、課后線上實踐拓展3個階段。

3.4.1 ? 課前線上自主探究學習

在EDA技術課程的課前自主探究學習階段，教師根據本章的教學目標和教學需求，對課堂教學進行系統整理，將需要掌握的問題背景和內容制作成微課、PPT課件、短視頻等學習資源，通過智慧樹平臺及微信公眾號發布學習資源和安排學習任務。以潘松等編寫的《EDA技術實用教程》（第六版）第三章組合電路的VHDL（用于電路設計的高級語言）設計為例，先自行確定一個簡單又常用的組合電路為設計對象，然后進行VHDL程序設計，讓學生有針對性地去了解和學習，學生可以充分利用自己的課余時間在線上學習。教師依據學生學習任務的完成情況，發現學生自主學習中存在的問題，特別注意搜集學生不懂的地方和反饋的問題，調整和設計后續的課堂教學活動內容，再有針對性地進行課堂互動教學，從而激發學生學習的興趣。

3.4.2 ? 課中線下課堂互動學習

課中階段主要采用線下互動式的教學方式，全程在實驗室進行教學。仍以潘松等編寫的《EDA技術實用教程》（第六版）第三章組合電路的VHDL設計為例，學生經過之前的自主探究學習，對第三章組合電路的組成和VHDL程序結構有了初步的了解，在此基礎上，教師根據學生的自主探究意愿和想法，將學生分成5～6人一組，要求每一個小組自行挑選一種數字電路進行探究式設計，鼓勵每一位成員參與到設計任務中，實現團隊的分工與協作。學生通過線下的團隊合作完成設計任務，能激發他們的學習積極性，使其對新知識有更深的理解，并積極參加團體活動，進一步提高其問題處理能力、綜合設計能力及創新能力。

3.4.3 ? 課后線上實踐拓展

課后小組每位成員根據自己分配到的任務要求，先進行線上網絡資料搜集、方案策劃與制訂，確定設計思路，然后小組討論確定并完成構成數字系統的各組成單元電路的VHDL程序設計及仿真，最終完成系統硬件部分的測試。整個過程中，學生真正成為學習的主導者，通過應用所學理論知識完成數字系統的設計與實現，進而擴大學生的知識面，提高工程實踐能力。

以上3個階段循序漸進，相輔相成，形成基于PBL的線上線下混合式教學模式，該模式的整體流程如圖1所示。

4 ? ? 基于PBL的線上線下混合式教學模式的教學效果

為了驗證基于PBL的線上線下混合式教學模式的教學效果，本研究將某校2022年選修EDA技術課程的通信工程專業學生設定為傳統教學組，電子信息工程專業學生設定為創新實驗組。通信工程專業使用傳統課堂教學模式進行教學，電子信息工程專業采用基于PBL的線上線下混合式教學模式進行教學。將這兩個專業學生的所有過程性考核指標進行比較發現，基于PBL的線上線下混合式教學模式相較于傳統線下教學來說，在EDA技術課程教學中獲得了更好的教學效果，受到了學生的一致好評。

5 ? ? 結束語

本文將EDA技術課程的教學過程進行重新構建，借助智慧樹教學平臺的教學資源，提出基于PBL的線上線下混合式教學模式，有效地提升了學生學習的興趣，引導學生自主完成課前預習、重難點內容的深入理解及課后知識的拓展和延伸。該模式能夠有效提高EDA技術課程的教學質量，為通信工程、電子信息類相關專業課程的教學提供參考。

主要參考文獻

［1］楊珍平，薛建福，任愛霞，等.基于OBE和PBL理念的教學科研耕讀教育模式構建：以山西農業大學農學類專業為例［J］.教育教學論壇，2022（46）：33-36.

［2］張燕妮.采用翻轉課堂結合PBL教學模式培養計算思維的實踐［J］.電腦與信息技術，2019（4）：89-91.

［3］馮曉英，王瑞雪，吳怡君.國內外混合式教學研究現狀述評：基于混合式教學的分析框架［J］.遠程教育雜志，2018（3）：13-24.

［4］趙燦燦，許貝貝.“普通生物學”線上線下混合式教學模式的探索與實踐［J］.教育教學論壇，2022（27）：101-104.

［5］杜紅，許杰，富爽，等.高等院校《EDA技術》課程分層次教學方法與改革［J］.現代計算機，2013（7）：50-54.

［6］周玉燕，張明芮，李萍，等.以教學效果為中心多平臺鑲嵌的全課程線上教學實踐探索［J］.通化師范學院學報，2020（12）：103-107.

［7］勞東青，曹洪武，王建夏.基于“釘釘+智慧樹平臺”的線上教學實踐與反思［J］.科技視界，2021（26）：70-72