基于PBL的电子信息专业基础课程教学设计研究

摘要摘要：针对电子信息专业人才培养要求，分析了基于问题的学习教学模式特点，提出将基于问题的教学模式应用于电子信息专业基础课程的教学设计方法。实践表明，相比传统的教学模式，更基于问题的学习教学模式有助于提高学生独立学习、分析和解决实际问题的能力，教学效果良好，有助于提高整体教学质量。

关键词关键词：PBL；电子信息类专业；教学设计；教学评价

DOIDOI：10.11907/rjdk.162385

中图分类号：G434文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2017）001019502

引言

基于问题的学习教学法（Problem-based learning，PBL）最早起源于上世纪50年代的医科教学中。上世纪60年代末，加拿大麦克斯马特大学医学院Howard S Barrows教授创造性地把临床问题引入到基础课教学中，提出了一种以教师为主导、以问题为基础的小组教学模式，即PBL教学模式。如今，它已经在世界范围内的医科教学中得到应用，并获得广泛认可。PBL教学模式的特点是[1]：①以学生为主体，充分调动其学习的主观能动性；②以问题为导向，启发学生提出问题、分析问题和解决问题；③以学生自主学习为主，让学生在自主获取知识的过程中提升其自学、表达、交流、协作和解决问题的综合能力；④采用启发式教学方法，培养学生的创新性思维；⑤采用综合评定的方法对学习成绩进行考核。

PBL教学模式已在国外推行了数十年，出现了很多成功案例。然而，我国PBL教学模式仍处于探索阶段，对于其如何实施、实施范围以及评价标准等问题存在不同看法[2-4]。近些年，国内已有将PBL教学模式应用于医学、理学和工学等领域的教学实践，并取得了良好的教学效果。电子信息类专业主要培养能在专业领域从事研究、设计、制造、运营、维护、管理、技术支持的创新型人才，要求具有将知识转化为工程实践能力和团队协作能力。专业基础课程主要有通信原理、数字信号处理、单片机与接口技术等，其中通信原理和数字信号处理两门课程几乎是各高校信息与通信工程、电子与通信工程等专业研究生入学考试的必考课程，其教学效果直接影响到学生后续专业课程学习以及继续深造。电子信息类课程具有理论性强、实践性强的特点，将PBL教学模式应用到电子信息类专业基础课程教学中，将基本理论与应用、设计结合，有助于提高学习兴趣，培养创新能力、动手能力以及思考问题的能力。1基于PBL教学模式的课程教学设计

PBL教学模式主要围绕问题而展开。其实施通常包含以下几个步骤[5]：①问}设计：问题可由教师提出，亦可由学生自主选择，但必须提纲挈领；②问题分析：学生主要通过自主查找学习资料来分析和理解问题，教师进行适当引导；③小组组建：分配PBL角色进行讨论式学习，运用学习的理论解决所提出问题；④报告形成：形成问题报告，并提交讨论，得到解决问题的最优方法。

基于PBL的教学模式，强调学生作为课堂教学的主体，以问题为导向；强调学生对于知识的融会贯通，学以致用，倡导和鼓励学生自主提出、分析和解决问题；强调以学生“会学”为主，能够应用所学理论解决实际问题，以提高学生的综合能力为目标。教师在应用PBL教学模式进行教学设计时，需要遵循“以教师为主导，以学生为主体”。教师的主导作用主要体现在引导学生自行获取知识和能力，而非灌输知识。根据课程特点设计相应的教学任务；学生的主体作用则体现在充分发挥学习主动性，有更多机会参与学习任务，真正做到变被动接受知识为主动获取知识。

本文根据PBL教学模式思想，结合笔者学校2012、2013级电子信息工程本科专业《通信原理》主干基础课程，运用PBL教学模式进行教学设计。

1.1问题设计

提出问题时，教师不仅要掌握专业知识，更重要的是能够提纲挈领，从学生的角度去理解专业知识，启发学生自己动手解决问题。以《通信原理》课程数字带通传输系统章节为例，该章主要要求学生掌握二进制数字调制原理、调制/解调方法、带宽/频带利用率和抗噪声性能，了解多进制数字调制和现代数字调制技术的原理和特点。针对章节内容设计3个问题：①ASK、FSK、PSK和DPSK等几种基本二进制数字调制系统调制/解调的基本原理是什么？②这几种二进制数字调制系统的抗噪声性能如何？③为什么要引入多进制数字调制和MSK等改进型数字调制技术？在讲解基本理论之前布置上述3个问题。这3个问题基本涵盖了数字带通传输系统这一章节的主要内容，学生若能有效解决这3个问题，对数字带通传输系统就会有较为全面的认识和理解。1.2问题分析和解决

1.2.1学习小组组建

学习小组组建是PBL教学模式实施中非常重要的环节，实践中多采用同质和异质两种分组原则[6]。同质原则是根据前面所述因素进行同质化搭配，将某些具有共性特点的学生组合在一起，组成同质小组，即等级分组。所谓异质原则，就是尽量根据学习水平、能力、兴趣爱好、性格、性别、家庭背景等将学生进行差异化搭配，组成学习小组，即混合编组；实践证明，按异质原则混合编组具有更多优点，譬如：可以让小组成员多样化，在组内实现优势互补，便于比学赶帮、共同进步，小组成员也有更多机会与同学进行接触和交流。

为使学习小组组建尽可能趋于合理，以提高PBL教学模式的实施效果，授课前针对学生进行问卷调查。通过问卷调查，了解授课对象对于《概率论与数理统计》、《信号与系统》等《通信原理》先修课程知识掌握的程度，根据问卷调查结果对学生进行混合编组。1.2.2小组自主学习

各学习小组组成学习团队，团队成员可借助文献资料，采用讨论和协作的方式对问题进行剖析和理解。经过前期理论知识学习，学生应已充分了解二进制数字调制系统的局限，理解各种多进制数字调制和MSK等改进型数字调制技术对二进制数字调制系统的改进。1.2.3将知识用于解决问题

学生学习完理论知识后，还需要进行模拟仿真和分析，以更深入地理解乃至运用所学理论。各学习小组综合意见后利用MATLAB软件平台，采用MATLAB语言及工具箱对问题进行理论建模和仿真，并对仿真结果进行分析。1.2.4报告

根据最终仿真结果，形成小组问题分析报告。教师根据提交的问题分析报告，对其中存在的不足尤其是共性问题进行重点分析和点评。教师应综合分析各学习小组报告，据此来调整和设计后续PBL问题。2考核方式设计

课程考核方式主要分为PBL问题的完成情况考核和传统的笔试内容考核两大部分。考核结束后，再次对学生进行问卷调查，对比分析两种教学模式的教学效果。其中，专业课程笔试考核采用闭卷考试模式。

本课程PBL模式教学试点对象是2013级电子信息工程专业本科学生，该班选课人数共60人，按照异质原则混合编组分成6个学习小组。此外，为对各学习小组成员进行考核，设计了专门的考核表，将其作为评定平时成绩的重要参考依据。3基于PBL的教学效果评价

为了验证PBL教学模式在《通信原理》课程教学中的实施效果，将基于PBL的课程教学模式与传统的教学模式教学效果进行了对比分析。通过调查问卷结果分析发现，相比传统的教学模式，PBL教学模式明显有助于提高学生“发现问题”、“自主学习”、“信息收集”、“创新能力”以及“团队协作”等方面的能力；此外，从卷面考核结果看，相比于2012级，在难度系数相当的情况下，实施PBL教学模式后的2013级课程卷面及格率提高了27%，平均分提高了18.19分，教学效果提高明显。更为可喜的是，采用PBL教学模式后，课堂学习氛围较以前明显浓厚，学生对专业课程学习的畏难情绪较以前少了许多，学习主动性得以充分调动。4结语

通过《通信原理》课程PBL教学模式探索实践，对于理论性较强的电子信息专业基础课程，采用PBL教学模式不仅可以营造主动学习的学习氛围，还可在一定程度上培养学生的团队合作精神和专业动手能力，学生独立提出、分析和解决问题的能力得到一定提高。当然，PBL教学模式还需总结经验和教训，需进一步研究探索，为以后推广到其它专业基础课程教学作出有益的尝试。参考文献：

[1]温彭年，贾国英. 建构主义理论与教学改革[J]. 教育理论与实践，2002，22（5）：1722.

[2]薛文玲，李战军. 基于PBL的通信专业基础课应用研究[J]. 科技广场，2010（7）：129131.

[3]于述伟，王玉孝. LBL、PBL、TBL教W法在医学教学中的综合应用[J]. 中国高等医学教育，2011（5）：100102.

[4]李立，杜洁敏. 大学英语分科教学背景下学术英语PBL教学模式研究[J]. 外语教学，2014，35（5）：5558.

[5]王金柱，刘艳芳. PBL模式的步骤设计[J]. 现代企业教育，2014（14）：537538.

[6]何函燕. 合作学习分组模式的研究简述[J]. 民办高等教育研究，2010，7（4）：5052.