基于PBL模式的“電工學(xué)”課程教學(xué)改革研究

李志宇，史儀凱，袁小慶

(西北工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院，陜西西安 710072)

0 引言

“電工學(xué)”課程作為高校非電類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，教學(xué)內(nèi)容幾乎涉及到電工與電子學(xué)科的各個(gè)領(lǐng)域，雖然其內(nèi)容要求不深，但知識(shí)面廣，信息量大，理論性實(shí)踐性較強(qiáng)，是工科學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)中不可缺少的重要組成部分?，F(xiàn)行的“電工學(xué)”課程教學(xué)模式中，注重知識(shí)的積累和教師在課堂上的授課，教師在課堂上系統(tǒng)講授精心整理的知識(shí)，學(xué)生勿需獨(dú)立整理資料，久而久之就形成了依賴教師的習(xí)慣，對(duì)教師傳播的知識(shí)不加反思地接受，學(xué)生完全處于被動(dòng)、從屬地位，沒(méi)有發(fā)展獨(dú)立判斷能力的條件和機(jī)會(huì)，沒(méi)有充分考慮學(xué)生的接受能力和學(xué)習(xí)興趣。電工學(xué)課程應(yīng)突出技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)，在教學(xué)方法上應(yīng)改革以教師講課為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式，抓住電工學(xué)基礎(chǔ)性的重點(diǎn)，突出其應(yīng)用性和先進(jìn)性的特點(diǎn)，不斷提高教學(xué)質(zhì)量。

我們對(duì)電工學(xué)課程教學(xué)改革進(jìn)行了認(rèn)真的研究與實(shí)踐，結(jié)合電工學(xué)課程教學(xué)的實(shí)際情況，將基于問(wèn)題的交互式學(xué)習(xí)PBL(Problem-Based Learning)教學(xué)模式引入電工學(xué)課程教學(xué)環(huán)節(jié)中。采取將PBL教學(xué)模式與傳統(tǒng)的講授教學(xué)相結(jié)合的復(fù)合教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生掌握電工基本理論、基本知識(shí)、基本技能，全面培養(yǎng)學(xué)生自我完善、綜合研究的能力和創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)適應(yīng)于當(dāng)代社會(huì)需要的創(chuàng)新性人才。教學(xué)改革提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，改善了教學(xué)效果。

1 目前“電工學(xué)”教學(xué)存在的問(wèn)題

多年來(lái)，受傳統(tǒng)教育教學(xué)思想影響，在電工學(xué)課程教學(xué)方法的主要特點(diǎn)是注重知識(shí)的積累和教師在課堂上的授課，一般采用大班授課，學(xué)時(shí)有限、學(xué)習(xí)內(nèi)容較多，教學(xué)中仍然存在以下幾方面的問(wèn)題:

(1)教學(xué)內(nèi)容上，主要集中于已有知識(shí)的傳承，輕知識(shí)的創(chuàng)造。因而在教育教學(xué)中重視對(duì)系統(tǒng)知識(shí)的講授、記憶、模仿和重復(fù)的練習(xí)，忽視科技創(chuàng)新的思維意識(shí)和實(shí)踐的培養(yǎng)。

(2)在教學(xué)方法上，主要以課堂教學(xué)為主。目前，傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方法仍然是高校的主要教學(xué)方法。學(xué)生在課堂上只是被動(dòng)的聽(tīng)講，缺乏積極思維和師生互動(dòng)。

(3)在教學(xué)主體上，以教師和教材為中心?，F(xiàn)行的教學(xué)模式中，以考試為目的的基本理論與計(jì)算的教學(xué)，使得教學(xué)受困于傳統(tǒng)的課堂授課和指定的教材，決定教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的教師習(xí)慣于按既定計(jì)劃系統(tǒng)講授知識(shí)，學(xué)生忙于復(fù)習(xí)教材和應(yīng)付練習(xí)題。由于片面強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)講授知識(shí)，教師授課中依賴教材現(xiàn)象十分突出，過(guò)度使用多媒體電子課件造成學(xué)生的視覺(jué)疲勞，影響授課質(zhì)量。

傳統(tǒng)的教學(xué)方法習(xí)慣以教師中心、課堂中心和書本中心為基礎(chǔ)的“傳遞—接受”教學(xué)方法。用這種方法培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生往往只知道按部就班，照搬照抄，不利于發(fā)揮其創(chuàng)造性，“電工學(xué)”的教學(xué)模式受到了很大沖擊。調(diào)查表明，電工學(xué)課程實(shí)踐性強(qiáng)，對(duì)于非電類的學(xué)生而言，難度不小。有部分學(xué)生覺(jué)得電工學(xué)與他們所學(xué)的專業(yè)無(wú)關(guān)，主觀學(xué)習(xí)的愿望不是很強(qiáng)。只要教師注重學(xué)生個(gè)性化發(fā)揮，尊重學(xué)生選擇，并結(jié)合有效的教學(xué)方法，適時(shí)給予學(xué)生必要的引導(dǎo)和啟發(fā)，就一定會(huì)取得良好的教學(xué)效果。因此，在教學(xué)過(guò)程中，有一個(gè)很重要的原則是調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

為提高“電工學(xué)”課程的教學(xué)質(zhì)量，對(duì)課程的教學(xué)研究顯得非常迫切和必要。要求教師在教學(xué)中，及時(shí)不斷進(jìn)行課程教學(xué)改革與優(yōu)化，努力激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鼓勵(lì)學(xué)生的獨(dú)立思考，激發(fā)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高教育教學(xué)效果。

2 PBL教學(xué)模式簡(jiǎn)介

PBL教學(xué)模式是近年來(lái)受到國(guó)內(nèi)外教育界廣泛重視的一種教學(xué)模式，是目前西方的主流教學(xué)模式之一。PBL是以學(xué)生為學(xué)習(xí)活動(dòng)的主角，他們組成小組，通過(guò)協(xié)作學(xué)習(xí)與自主學(xué)習(xí)，在問(wèn)題的驅(qū)動(dòng)和引導(dǎo)下，不斷尋求新信息，找出新問(wèn)題，直至最后得出正確解決問(wèn)題的方法，不斷訓(xùn)練批判性思維和解決問(wèn)題的技能。PBL強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)設(shè)置到相關(guān)背景和有意義的問(wèn)題情境中;通過(guò)對(duì)實(shí)際問(wèn)題的解決過(guò)程，讓學(xué)生來(lái)學(xué)習(xí)隱含于問(wèn)題背后的科學(xué)知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生形成批判性思維，獲得自主學(xué)習(xí)與協(xié)作學(xué)習(xí)的技能以及高效解決問(wèn)題的能力。PBL教學(xué)理念是使學(xué)生掌握學(xué)習(xí)的方法，使之具有自我獲取知識(shí)與更新知識(shí)的能力，從而實(shí)現(xiàn)較高的教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效率［1］。

PBL在培養(yǎng)學(xué)生自我引導(dǎo)學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)合作能力和應(yīng)用知識(shí)能力方面具有優(yōu)越性。PBL教學(xué)模式在國(guó)內(nèi)醫(yī)科大學(xué)課程中應(yīng)用比較普及，但是在電氣信息類課程的教學(xué)領(lǐng)域中較少開(kāi)展。我們?cè)凇半姽W(xué)”課程教學(xué)中采用PBL教學(xué)模式，有如下幾個(gè)原因。

(1)“電工學(xué)”是一門實(shí)踐性強(qiáng)的課程，它專門為非電類學(xué)生開(kāi)設(shè)，課程內(nèi)容與工程實(shí)踐緊密聯(lián)系，因此本課程中有趣的問(wèn)題較多，采用PBL教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

(2)幾乎在所有科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中，都有電工學(xué)的應(yīng)用。在中國(guó)的大學(xué)里，只要具有科學(xué)技術(shù)方面學(xué)科的大學(xué)都要開(kāi)設(shè)本課程，成千上萬(wàn)的學(xué)生必修此課。鑒于當(dāng)今學(xué)科越來(lái)越紛繁復(fù)雜，PBL教學(xué)模式提供了一種學(xué)習(xí)的方法。

(3)在傳統(tǒng)教學(xué)中，本課程盡管是為非電類學(xué)生開(kāi)設(shè)，不是他們的主干課程，但學(xué)生的負(fù)擔(dān)依然很重。許多學(xué)生學(xué)習(xí)浮于表面，死記硬背的現(xiàn)象比較普遍。于是，針對(duì)如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)動(dòng)力的問(wèn)題，基于趣味性實(shí)際問(wèn)題的PBL教學(xué)模式便可發(fā)揮作用，讓學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)原先感覺(jué)枯燥的知識(shí)，培養(yǎng)解決問(wèn)題的能力和受益終生的學(xué)習(xí)技巧［2］。

3 PBL教學(xué)模式的實(shí)施過(guò)程

PBL教學(xué)模式的實(shí)施過(guò)程可以劃分為3個(gè)基本階段［3］。

(1)問(wèn)題設(shè)計(jì)、呈現(xiàn)和遭遇階段

“問(wèn)題”是PBL教學(xué)過(guò)程的核心，在教學(xué)中的地位舉足輕重，“問(wèn)題”的質(zhì)量直接影響教學(xué)活動(dòng)的成效，因此“問(wèn)題”的設(shè)計(jì)是PBL教學(xué)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。教師在設(shè)計(jì)好了問(wèn)題并掌握了與問(wèn)題相關(guān)的資料之后，就可以將問(wèn)題呈現(xiàn)給學(xué)生，要讓學(xué)生根據(jù)各自愛(ài)好自行選擇合作者并通過(guò)教師協(xié)調(diào)建立合作小組。同時(shí)，教師要讓學(xué)生明確他們要扮演的角色，要掌握的主要概念或觀點(diǎn)，希望他們?cè)诮鉀Q問(wèn)題時(shí)能夠揭示的基本事實(shí)和形成的成果形式，以及大致的日程安排。另外，還要向?qū)W生提供可用的資源。教師在呈現(xiàn)問(wèn)題時(shí)要確保沒(méi)有暴露出問(wèn)題的關(guān)鍵因素，否則問(wèn)題對(duì)學(xué)生認(rèn)知的挑戰(zhàn)意義就會(huì)受到削弱。

(2)自我指導(dǎo)學(xué)習(xí)階段

當(dāng)學(xué)生遭遇問(wèn)題后，發(fā)現(xiàn)存在現(xiàn)有的知識(shí)和能力不足以解決問(wèn)題時(shí)，就要通過(guò)自主學(xué)習(xí)去彌補(bǔ)認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的空隙。他們將這些有待解決的學(xué)習(xí)議題提煉出來(lái)，并分派任務(wù)。學(xué)生分頭去查找所需資源，在獲得資源后，學(xué)生還需要對(duì)得來(lái)的資源的有用性、客觀性等進(jìn)行評(píng)估。學(xué)生在分析問(wèn)題的基礎(chǔ)上為問(wèn)題建構(gòu)可能的解決辦法，并經(jīng)過(guò)比較、小組協(xié)商，選定可行的方法。各小組利用合乎要求的適當(dāng)形式來(lái)報(bào)告自己的問(wèn)題解決成果。如經(jīng)過(guò)自我指導(dǎo)學(xué)習(xí)和小組合作學(xué)習(xí)，仍不能順利解決問(wèn)題，那么他們必須再回到問(wèn)題定義階段，對(duì)此前的問(wèn)題解決過(guò)程進(jìn)行反思，必要時(shí)重新分析問(wèn)題，圍繞對(duì)問(wèn)題的新的分析思路進(jìn)行新的自我指導(dǎo)學(xué)習(xí)。

(3)總結(jié)、評(píng)價(jià)與反思階段

各小組分別完成問(wèn)題解決任務(wù)后，要對(duì)問(wèn)題解決的成果進(jìn)行總結(jié)，并參照問(wèn)題學(xué)習(xí)的目標(biāo)實(shí)施評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)方式包括自評(píng)、同伴互評(píng)和教師評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)在學(xué)習(xí)和解決問(wèn)題的過(guò)程中進(jìn)行，每一次問(wèn)題解決過(guò)程就是一次評(píng)價(jià)機(jī)會(huì)，階段性評(píng)估和終結(jié)性評(píng)估相結(jié)合，在時(shí)間上具有動(dòng)態(tài)性。為了更好的發(fā)揮小組合作學(xué)習(xí)的效果，評(píng)價(jià)一般與小組的成績(jī)而非個(gè)人的表現(xiàn)掛鉤。評(píng)估和反思是緊密結(jié)合的。評(píng)估不但有利于學(xué)生思維的深刻性、靈活性等的提高，而且評(píng)估過(guò)程也是一個(gè)系統(tǒng)的總結(jié)過(guò)程，可以避免學(xué)生經(jīng)由問(wèn)題解決獲得的知識(shí)零散化的問(wèn)題。

例如在正弦交流電路部分關(guān)于功率因數(shù)提高的內(nèi)容可以采用PBL教學(xué)模式，提出問(wèn)題是“關(guān)于能否用串聯(lián)電容的方法來(lái)提高感性負(fù)載功率因數(shù)的問(wèn)題?”在許多電工學(xué)教材或輔助教材中，講到用電容來(lái)提高感性負(fù)載功率因數(shù)時(shí)，只能把電容并聯(lián)在感性負(fù)載兩端，不能把電容與負(fù)載串聯(lián)，這一結(jié)論在教學(xué)中沿用多年，似乎毋庸置疑。通過(guò)教師的引導(dǎo)與啟發(fā)，學(xué)生逐漸認(rèn)識(shí)用串聯(lián)電容的方法來(lái)提高感性負(fù)載功率因數(shù)還是存在可能的。我們將學(xué)生隨機(jī)分組，經(jīng)過(guò)查找資料分析討論后有的小組得出了“用串聯(lián)電容法提高并聯(lián)感性負(fù)載功率因數(shù)”的具體方法，并且在一般情況下用串聯(lián)法比用并聯(lián)法所需電容量更小。通過(guò)教師的總結(jié)與評(píng)價(jià)，使學(xué)生鞏固和加深理解了正弦交流電路一章的若干重要概念與方法，更重要的是打破了學(xué)生以教材結(jié)論為真理的思維定勢(shì)。后來(lái)該班中喜歡創(chuàng)新的幾位學(xué)生就此撰寫的論文在陜西省第五屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外科技作品競(jìng)賽中榮獲省級(jí)一等獎(jiǎng)［4］。

4 關(guān)鍵問(wèn)題及解決方法

(1)教學(xué)方法上必須將PBL教學(xué)模式與傳統(tǒng)講授模式結(jié)合使用。PBL教學(xué)模式對(duì)于選定的重要內(nèi)容能夠進(jìn)行深入的探討和解決，但相對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)模式，知識(shí)的組織缺乏系統(tǒng)性。傳統(tǒng)講授方式，能使學(xué)生掌握了本章的基本知識(shí)結(jié)構(gòu)，在獲得較系統(tǒng)的知識(shí)的基礎(chǔ)上，將章節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容作為設(shè)計(jì)題材基礎(chǔ)，采用PBL教學(xué)模式進(jìn)行嘗試。通過(guò)設(shè)計(jì)讓學(xué)生在工程要求環(huán)境下，將相關(guān)的各章節(jié)知識(shí)進(jìn)行整合。

(2)實(shí)施過(guò)程應(yīng)注意學(xué)生個(gè)性的發(fā)揮。一方面引導(dǎo)學(xué)生在自學(xué)和討論中有意識(shí)的重點(diǎn)關(guān)注教學(xué)大綱的基本內(nèi)容、基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，在設(shè)計(jì)成果中必須完成硬性要求;另一方面，要注意對(duì)學(xué)生興趣的保護(hù)，注意發(fā)揮學(xué)生個(gè)性和主觀能動(dòng)性。

(3)對(duì)教師自身的素質(zhì)和教學(xué)技巧都有更高的要求。PBL作為一種開(kāi)放式的教學(xué)模式，要求教師不但對(duì)本專業(yè)、本課程內(nèi)容熟練掌握，還應(yīng)當(dāng)扎實(shí)掌握相關(guān)學(xué)科知識(shí)，并要具備提出問(wèn)題解決問(wèn)題的能力、靈活運(yùn)用知識(shí)的能力、嚴(yán)密的邏輯思維能力。教師應(yīng)該熟悉教學(xué)大綱和學(xué)生的能力情況，這樣才能規(guī)劃好學(xué)習(xí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)，制定有針對(duì)性的討論提綱，此為做好PBL教學(xué)的基本前提。另外，教師要良好的組織管理能力，要善于調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性、寓教于樂(lè)、控制課堂節(jié)奏等技巧。

5 結(jié)語(yǔ)

“電工學(xué)”不是非電類專業(yè)主干課程，學(xué)生一般不夠重視，學(xué)習(xí)比較被動(dòng)。為了改變先前傳統(tǒng)教學(xué)所造成的學(xué)生被動(dòng)狀態(tài)，就需要引入PBL教學(xué)模式。PBL教學(xué)是一種以學(xué)生為中心、以問(wèn)題為核心的全新的自主學(xué)習(xí)模式和教學(xué)模式，為學(xué)生營(yíng)造了一個(gè)輕松、主動(dòng)的學(xué)習(xí)氛圍。同時(shí)，PBL教學(xué)模式可鍛煉學(xué)生們多方面的能力，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。我們希望通過(guò)PBL教學(xué)，讓學(xué)生積極主動(dòng)地去學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合研究的能力和創(chuàng)新意識(shí)。

［1］ 熊蘭等.“電工學(xué)”課程的PBL教學(xué)模式初探［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2009，31(3):98-99，102

［2］ 雷勇等.基于PBL的電工學(xué)課程教學(xué)改革探討［J］.高等理科教育，2008，(5):76-79

［3］ 王永花.PBL在高校教學(xué)中的應(yīng)用初探［D］.南京師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007

［4］ 盧健康.在電工學(xué)課堂教學(xué)中引入創(chuàng)新教育的嘗試［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2010，32卷，增刊:44-46，74