基于網(wǎng)絡(luò)的PBL教學(xué)模式初步研究

朱秀委等

摘 要： 傳統(tǒng)教學(xué)方法受到新型教學(xué)模式的挑戰(zhàn)，而網(wǎng)絡(luò)化又是當(dāng)今各領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。本文以EDA課程教學(xué)為例，探討了基于網(wǎng)絡(luò)的PBL教學(xué)模式的應(yīng)用，首先介紹了EDA課程的背景與特點(diǎn)并闡述了傳統(tǒng)教學(xué)存在的弊端，然后引入了基于網(wǎng)絡(luò)的PBL教學(xué)模式并分析了其在EDA教學(xué)中的必要性和可行性，接著討論了該教學(xué)模式在我校的初步實(shí)踐過程，最后總結(jié)了初步教學(xué)效果和存在的問題。

關(guān)鍵詞： 電子設(shè)計(jì)自動化 PBL 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

1.引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，電子設(shè)計(jì)自動化（Electronic Design Automation， EDA）這種新型的電子電路設(shè)計(jì)方法應(yīng)運(yùn)而生。相較于傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計(jì)方法，EDA技術(shù)在設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方法與使用工具等各方面具有明顯優(yōu)勢，因此，在電子、機(jī)械、通信、航空航天、生物、醫(yī)學(xué)、軍事等各個領(lǐng)域，EDA技術(shù)都得到廣泛應(yīng)用。

面對巨大的社會需求，在包含工科的高校開設(shè)EDA技術(shù)相關(guān)課程是必然的。我校雖以醫(yī)學(xué)專業(yè)為主，但包括生物醫(yī)學(xué)工程、電子信息工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)等工科專業(yè)，因此也開設(shè)EDA課程。該課程理論與實(shí)踐并重，在掌握必要理論知識的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的動手能力，訓(xùn)練學(xué)生的分析、編程及解決問題的綜合能力[1]。本課程的學(xué)習(xí)，旨在讓學(xué)生掌握EDA技術(shù)的基本理論知識，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力，為將來從事相關(guān)行業(yè)的工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.問題現(xiàn)狀及解決思路

然而，經(jīng)過三年多的EDA課程教學(xué)，回頭審視和思考，我們發(fā)現(xiàn)該課程教學(xué)中存在以下問題。

（1）理論課時(shí)較短，完全是傳統(tǒng)授課方式。因?yàn)榘瑢?shí)驗(yàn)教學(xué)，所以EDA課程的理論課時(shí)較短。在理論教學(xué)時(shí)完全采用基于授課的教學(xué)方法（Lecture Based Learning，LBL），老師以灌輸式給學(xué)生“強(qiáng)塞”知識，學(xué)生反映知識點(diǎn)抽象難懂，學(xué)習(xí)興趣難以持久。

（2）雖有實(shí)驗(yàn)課程，但與理論課脫離嚴(yán)重。EDA課程較注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)，但實(shí)驗(yàn)課與理論往往有較長的時(shí)間間隔。經(jīng)過一個星期或者更長時(shí)間后，學(xué)生對理論課上的知識點(diǎn)已經(jīng)淡忘，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)需要重新講解或再翻書。如此不僅浪費(fèi)時(shí)間，造成實(shí)驗(yàn)效果不理想，而且會大大降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（3）師生交流不足，無法及時(shí)地解決問題。由于課程安排的原因，除教室或?qū)嶒?yàn)室之外，師生交流機(jī)會通常很少。學(xué)生碰到問題時(shí)不能及時(shí)得到解決，問題越積越多，就可能“破罐子破摔”，隨便應(yīng)付課程學(xué)習(xí)。更嚴(yán)重的是，EDA課程的教學(xué)目的無法達(dá)到，培養(yǎng)出來的學(xué)生質(zhì)量很難得到保證。

針對上述問題，我們考慮采用問題式教學(xué)模式（Problem Based Learning，PBL）進(jìn)行EDA課程的教學(xué)。PBL發(fā)源并主要應(yīng)用醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的教學(xué)工作[2]，在其他領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣[3]，[4]。與傳統(tǒng)的LBL教學(xué)模式不同，PBL以問題為導(dǎo)向，要求學(xué)生發(fā)揮主觀能動性，帶著已知探索未知，在尋找答案的過程中理解知識點(diǎn)，完成任務(wù)時(shí)收獲滿足感。盡管具有優(yōu)勢，但若占用本就不足的課堂教學(xué)時(shí)間，造成必要知識點(diǎn)講解不透，教學(xué)任務(wù)無法完成，那就得不償失了。因此，還要利用當(dāng)前發(fā)展迅猛的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的PBL教學(xué)模式，不受時(shí)空限制，發(fā)揮PBL教學(xué)優(yōu)勢，同時(shí)方便師生交流，勢必得到廣泛應(yīng)用。在這種教學(xué)模式下，老師、學(xué)生與教學(xué)平臺構(gòu)成三個基本要素，以網(wǎng)絡(luò)平臺為依托開展新型教學(xué)。實(shí)際上，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)平臺開展教學(xué)的例子越來越多[5]，[6]。因此，基于網(wǎng)絡(luò)的PBL教學(xué)模式在EDA課程教學(xué)中是必要且可行的。

3.基于網(wǎng)絡(luò)的PBL教學(xué)模式的實(shí)施方案設(shè)計(jì)

考慮到新型教學(xué)模式可能造成的影響，在EDA課程中依然保留傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式。同時(shí)，將基于網(wǎng)絡(luò)的PBL教學(xué)模式進(jìn)行初步嘗試，該教學(xué)模式分為以下步驟開展。

（1）教學(xué)前宣傳培訓(xùn)。由于學(xué)生之前接受的都是LBL教學(xué)，對網(wǎng)絡(luò)PBL教學(xué)模式幾乎一無所知，因此，需要在學(xué)生中開展新教學(xué)模式的宣傳與培訓(xùn)。例如花一兩學(xué)時(shí)講解PBL的概念、優(yōu)勢及基本的步驟，告訴學(xué)生教學(xué)平臺地址，具體演示平臺上查看問題、回復(fù)、上傳文檔等基本操作過程。

（2）針對內(nèi)容提出問題。這一步是PBL教學(xué)中的關(guān)鍵點(diǎn)。提出的問題要求與課堂教學(xué)相呼應(yīng)，應(yīng)該是理論知識的延伸或應(yīng)用。同時(shí)，提出的問題要求難度適中，引起學(xué)生興趣，并且具有完成的可能。一般來說，應(yīng)針對學(xué)生的不同情況，提出幾個難度不同的問題。

（3）學(xué)生分組查閱資料。老師在網(wǎng)絡(luò)平臺上提出問題后，學(xué)生按組選題，然后查詢資料并設(shè)計(jì)解決方案。分組可以是學(xué)生自行組隊(duì)，或者由老師指定分組規(guī)則產(chǎn)生。每個組必須有一名組長和一名發(fā)言人，組長負(fù)責(zé)組員分工和協(xié)調(diào)工作，發(fā)言人負(fù)責(zé)對本組解決方案進(jìn)行報(bào)告和解釋。

（4）學(xué)生分組討論。一般來說，在提出問題后兩周左右進(jìn)行學(xué)生分組討論。每個小組針對選定的問題給出本組的解決方案，利用網(wǎng)絡(luò)通訊平臺進(jìn)行實(shí)時(shí)的語音討論。在討論完成之后，將電子版文件上傳至網(wǎng)絡(luò)平臺，老師和其他組的學(xué)生進(jìn)行后續(xù)評論。

（5）老師點(diǎn)評與總結(jié)。針對同一個問題，不同小組給出的解決方案不盡相同。老師要在聽取不同小組的方案報(bào)告之后，進(jìn)行點(diǎn)評，肯定方案中正確合理的部分，也要指出錯誤或不完善的地方。最后，結(jié)合不同小組的可取之處，老師給出一個最優(yōu)解決方案。此外，可對各組表現(xiàn)進(jìn)行打分，對優(yōu)秀小組成員給予平時(shí)分加分的獎勵，以此激發(fā)學(xué)生興趣。

4.基于網(wǎng)絡(luò)的PBL教學(xué)模式在我校EDA課程教學(xué)中的應(yīng)用

針對我校的EDA課程教學(xué)，我們以學(xué)校數(shù)字化學(xué)習(xí)中心為平臺，依據(jù)上述實(shí)施方案中的步驟，對照EDA課程的教學(xué)大綱和進(jìn)度安排，對2012級電子信息工程的學(xué)生開展基于網(wǎng)絡(luò)的PBL教學(xué)模式嘗試。

首先在數(shù)字化學(xué)習(xí)中心建立EDA技術(shù)這門課程（如下圖所示），上傳教學(xué)大綱、課件、網(wǎng)絡(luò)資源和參考資料等內(nèi)容，并開放給學(xué)生選課。在實(shí)際應(yīng)用之前，先給學(xué)生介紹網(wǎng)絡(luò)平臺上的基本模塊，講述PBL的基本過程，讓學(xué)生有一定的準(zhǔn)備知識。

然后，根據(jù)教學(xué)大綱，配合理論課的授課進(jìn)度，設(shè)計(jì)合適的問題進(jìn)行發(fā)布。比如在講解順序語句中的CASE語句時(shí)，我們結(jié)合實(shí)際應(yīng)用提出相關(guān)問題。例如CASE語句可以用于設(shè)計(jì)什么器件？CASE語句書寫不當(dāng)，會造成什么樣的硬件錯誤？給學(xué)生一兩周的時(shí)間找常見器件的VHDL描述方法，篩選其中與CASE語句相關(guān)的設(shè)計(jì)，分析可能出現(xiàn)的硬件問題及原因，并做好問題討論的發(fā)言稿。還有關(guān)于其他的知識點(diǎn)的問題設(shè)計(jì)，在此不一一贅述。

接著，組織學(xué)生進(jìn)行問題討論。這一步分為兩個同時(shí)開展的環(huán)節(jié)，即群語音的在線討論與網(wǎng)絡(luò)平臺上的文字溝通。前者指通過騰訊QQ群語音或微信語音等途徑，與學(xué)生保持實(shí)時(shí)討論。每組發(fā)言人把本組具體的解決方案進(jìn)行闡述，其他組員可以隨時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充說明，暢所欲言。后者是指在網(wǎng)絡(luò)平臺上以文字形式進(jìn)行交流，其優(yōu)勢在于將問題討論的過程與結(jié)果以文字形式進(jìn)行記錄和保存，二者并舉保證問題討論取得較好效果。

最后，針對每次討論進(jìn)行一定的點(diǎn)評和小結(jié)，并以文檔形式給出最優(yōu)方案，上傳平臺供日后查閱。對于問題討論時(shí)表現(xiàn)積極活躍、勇于發(fā)言的學(xué)生，給予表揚(yáng)并在網(wǎng)絡(luò)平臺中評為“優(yōu)秀”，在學(xué)期末考評時(shí)給予一定加分。

5.總結(jié)與討論

本文以高校工科類專業(yè)的EDA課程為對象，討論了基于網(wǎng)絡(luò)的PBL教學(xué)模式在該課程教學(xué)中的必要性和可行性，介紹了我校在EDA課程中應(yīng)用該模式的一些初步經(jīng)驗(yàn)，以供其他院校老師參考。從已經(jīng)開展的幾次問題討論看，學(xué)生普遍反映這種教學(xué)模式很新鮮，不受時(shí)空限制很方便。從理論課上隨機(jī)抽查看，學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握比例較往年有所提高?？傊敬蜤DA課程教學(xué)改革嘗試的結(jié)果還是令人滿意的，可以進(jìn)一步推廣。

當(dāng)然，基于網(wǎng)絡(luò)的PBL教學(xué)模式存在一些問題。比如，網(wǎng)絡(luò)分組討論時(shí)，要求網(wǎng)速較好，否則交流不暢效果不佳；有些學(xué)生性格靦腆內(nèi)向，而討論時(shí)又隔著網(wǎng)絡(luò)，因此參與發(fā)言的積極性還需要進(jìn)一步調(diào)動；對學(xué)生的單獨(dú)評價(jià)和考核存在難度，等等。相信隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展、教學(xué)方案的不斷完善，這些問題可以逐步得到解決。

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