基于網絡的PBL教學模式初步研究

朱秀委等

摘 要： 傳統教學方法受到新型教學模式的挑戰，而網絡化又是當今各領域的發展趨勢。本文以EDA課程教學為例，探討了基于網絡的PBL教學模式的應用，首先介紹了EDA課程的背景與特點并闡述了傳統教學存在的弊端，然后引入了基于網絡的PBL教學模式并分析了其在EDA教學中的必要性和可行性，接著討論了該教學模式在我校的初步實踐過程，最后總結了初步教學效果和存在的問題。

關鍵詞： 電子設計自動化 PBL 網絡教學

1.引言

隨著計算機技術的快速發展，電子設計自動化（Electronic Design Automation， EDA）這種新型的電子電路設計方法應運而生。相較于傳統的電子電路設計方法，EDA技術在設計理念、設計方法與使用工具等各方面具有明顯優勢，因此，在電子、機械、通信、航空航天、生物、醫學、軍事等各個領域，EDA技術都得到廣泛應用。

面對巨大的社會需求，在包含工科的高校開設EDA技術相關課程是必然的。我校雖以醫學專業為主，但包括生物醫學工程、電子信息工程與計算機科學等工科專業，因此也開設EDA課程。該課程理論與實踐并重，在掌握必要理論知識的基礎上，強調學生的動手能力，訓練學生的分析、編程及解決問題的綜合能力[1]。本課程的學習，旨在讓學生掌握EDA技術的基本理論知識，培養學生的實際應用能力，為將來從事相關行業的工作打下堅實基礎。

2.問題現狀及解決思路

然而，經過三年多的EDA課程教學，回頭審視和思考，我們發現該課程教學中存在以下問題。

（1）理論課時較短，完全是傳統授課方式。因為包含實驗教學，所以EDA課程的理論課時較短。在理論教學時完全采用基于授課的教學方法（Lecture Based Learning，LBL），老師以灌輸式給學生“強塞”知識，學生反映知識點抽象難懂，學習興趣難以持久。

（2）雖有實驗課程，但與理論課脫離嚴重。EDA課程較注重實驗教學，但實驗課與理論往往有較長的時間間隔。經過一個星期或者更長時間后，學生對理論課上的知識點已經淡忘，進行實驗時需要重新講解或再翻書。如此不僅浪費時間，造成實驗效果不理想，而且會大大降低學生的學習興趣。

（3）師生交流不足，無法及時地解決問題。由于課程安排的原因，除教室或實驗室之外，師生交流機會通常很少。學生碰到問題時不能及時得到解決，問題越積越多，就可能“破罐子破摔”，隨便應付課程學習。更嚴重的是，EDA課程的教學目的無法達到，培養出來的學生質量很難得到保證。

針對上述問題，我們考慮采用問題式教學模式（Problem Based Learning，PBL）進行EDA課程的教學。PBL發源并主要應用醫學領域的教學工作[2]，在其他領域的應用越來越廣[3]，[4]。與傳統的LBL教學模式不同，PBL以問題為導向，要求學生發揮主觀能動性，帶著已知探索未知，在尋找答案的過程中理解知識點，完成任務時收獲滿足感。盡管具有優勢，但若占用本就不足的課堂教學時間，造成必要知識點講解不透，教學任務無法完成，那就得不償失了。因此，還要利用當前發展迅猛的網絡技術。結合網絡的PBL教學模式，不受時空限制，發揮PBL教學優勢，同時方便師生交流，勢必得到廣泛應用。在這種教學模式下，老師、學生與教學平臺構成三個基本要素，以網絡平臺為依托開展新型教學。實際上，應用網絡平臺開展教學的例子越來越多[5]，[6]。因此，基于網絡的PBL教學模式在EDA課程教學中是必要且可行的。

3.基于網絡的PBL教學模式的實施方案設計

考慮到新型教學模式可能造成的影響，在EDA課程中依然保留傳統的課堂教學方式。同時，將基于網絡的PBL教學模式進行初步嘗試，該教學模式分為以下步驟開展。

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

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

（3）學生分組查閱資料。老師在網絡平臺上提出問題后，學生按組選題，然后查詢資料并設計解決方案。分組可以是學生自行組隊，或者由老師指定分組規則產生。每個組必須有一名組長和一名發言人，組長負責組員分工和協調工作，發言人負責對本組解決方案進行報告和解釋。

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

（5）老師點評與總結。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告之后，進行點評，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，結合不同小組的可取之處，老師給出一個最優解決方案。此外，可對各組表現進行打分，對優秀小組成員給予平時分加分的獎勵，以此激發學生興趣。

4.基于網絡的PBL教學模式在我校EDA課程教學中的應用

針對我校的EDA課程教學，我們以學校數字化學習中心為平臺，依據上述實施方案中的步驟，對照EDA課程的教學大綱和進度安排，對2012級電子信息工程的學生開展基于網絡的PBL教學模式嘗試。

首先在數字化學習中心建立EDA技術這門課程（如下圖所示），上傳教學大綱、課件、網絡資源和參考資料等內容，并開放給學生選課。在實際應用之前，先給學生介紹網絡平臺上的基本模塊，講述PBL的基本過程，讓學生有一定的準備知識。

然后，根據教學大綱，配合理論課的授課進度，設計合適的問題進行發布。比如在講解順序語句中的CASE語句時，我們結合實際應用提出相關問題。例如CASE語句可以用于設計什么器件？CASE語句書寫不當，會造成什么樣的硬件錯誤？給學生一兩周的時間找常見器件的VHDL描述方法，篩選其中與CASE語句相關的設計，分析可能出現的硬件問題及原因，并做好問題討論的發言稿。還有關于其他的知識點的問題設計，在此不一一贅述。

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

最后，針對每次討論進行一定的點評和小結，并以文檔形式給出最優方案，上傳平臺供日后查閱。對于問題討論時表現積極活躍、勇于發言的學生，給予表揚并在網絡平臺中評為“優秀”，在學期末考評時給予一定加分。

5.總結與討論

本文以高校工科類專業的EDA課程為對象，討論了基于網絡的PBL教學模式在該課程教學中的必要性和可行性，介紹了我校在EDA課程中應用該模式的一些初步經驗，以供其他院校老師參考。從已經開展的幾次問題討論看，學生普遍反映這種教學模式很新鮮，不受時空限制很方便。從理論課上隨機抽查看，學生對知識點的掌握比例較往年有所提高。總之，本次EDA課程教學改革嘗試的結果還是令人滿意的，可以進一步推廣。

當然，基于網絡的PBL教學模式存在一些問題。比如，網絡分組討論時，要求網速較好，否則交流不暢效果不佳；有些學生性格靦腆內向，而討論時又隔著網絡，因此參與發言的積極性還需要進一步調動；對學生的單獨評價和考核存在難度，等等。相信隨著網絡技術的發展、教學方案的不斷完善，這些問題可以逐步得到解決。

參考文獻：

[1]杜桂芳，張新國，馬義德.開設“電子線路EDA實驗”課程的理論與實踐[J].高等理科教育，2002（3）：44-46.

[2]梁旭東，祝洪瀾，黃振宇，等.PBL教學在臨床醫學面臨的機遇與挑戰[J].中國高等教育，2012：69-70.

[3]馬君.高等工程教育PBL教學法：特征、問題設計及過程[J].高等理科教育，2014（2）：98-103.

[4]高太光，陳培友，楊姝，等.基于PBL的信息管理專業學生創新能力培養方法研究[J].高等理科教育，2013（4）：108-112.

[5]劉思遠，王學忠.基于Internet的電子線路EDA實驗教學改革實踐[J].南京：電氣電子教學學報，2004，26（4）：87-89.

[6]魏東海，吳他凡，馬寧芳，等.網絡式PBL教學模式（W—PBL）在醫學教育中的應用[J].高教探索，2014（4）：75-78.