基于PBL模式的光電子技術實驗課程教學研究

趙洪霞 丁志群 程培紅 王敬蕊 蘇樹兵

摘 要 針對當今社會對創新意識、合作精神、問題解決能力等應用型人才的渴求和日趨重視，本文把學習設置到復雜的有意義的實際問題情景中的PBL教學模式引入到光電子技術實驗課程的實施中，最大可能地挖掘學生的自主學習潛能，讓學生將分散、不易理解的知識點與工程實際相結合，進而培養學生的工程應用能力，通過大膽嘗試，效果良好。

關鍵詞 PBL模式 光電子技術 實驗探索

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2018.09.049

Abstract In today's society， it is of desire and increasingly attention with skills applied talents of college students' innovative consciousness， spirit of cooperation and problem solving. This article introduced the PBL teaching mode to the optoelectronic technology experiment teaching， stimulating the students' autonomous learning potential to the greatest extent， create opportunities for students to think about problem solving problems， guides the student will be scattered， difficult to understand knowledge combined with practical engineering， strive to cultivate the students' engineering application ability， and the effect is good.

Keywords PBL teaching mode； optoelectronic technique； experiment and exploration

0 前言

加強本科學生的工程應用能力培養，是近年來我國高等教育努力追求的方向。2015年，浙江省教育廳為積極促進更多本科高校加強應用型建設，評選了六所普通本科院校，寧波工程學院成功入選浙江省應用型建設試點示范學校之一，也對我校在培養應用型人才方面提出了更高要求。學校多年來一直開展有關學生應用能力培養方面的探索和實踐，形成了“卓越計劃123模式”；“一個校訓”——“知行合——”，即學以致用、學以致勝；“雙核協同”——通過優化專業核心課程和培養專業核心能力的“協同作用”，讓學生掌握核心知識和核心技能，并通過把理論與實踐相結合達到學以致勝、更好適應社會。然而，即使這樣，依然存在一些學生畢業后找的工作與專業相關性不緊密，或用人單位滿意度不高等問題，反映了學生的專業能力與社會需求存在差距，創新能力和解決問題的能力存在著不足。

PBL教學方法是一種以實際問題為實驗教學核心的學習方式（Problem-Based Learning，簡稱 PBL），注重學生的自主學習能力，而不是傳統教學中的以教師講授為主；把知識的掌握與實際的任務或具體問題掛鉤，使學習者主動投入到設定問題中；它設計真實性任務，強調把學習設置到復雜的、有意義的問題情景中，通過學習者的自主探究和合作來解決問題，激發學生的學習熱情；從而學習隱藏在問題背后的科學知識，形成分析及解決問題的專業技能，同時培養學生良好的自主學習能力、實踐能力和團隊合作精神，是學生應用能力培養較為理想的一種方法。但目前，該方法主要用于醫學領域，非醫學教育中運用依然處于探究和嘗試階段

本文以電子科學與技術專業核心課光電子技術的實驗教學為實踐探索，提出基于光電問題的OPBL教學模式。通過借鑒PBL教學模式在國內外醫學教學中的范本，結合電子科學與技術專業應用型人才培養目標，靈活借鑒，力求探索出能全面提升學生綜合素質和解決實際問題能力的教學方法，對其他相似專業也有一定的借鑒意義。

1 PBL教學模式研究概況

PBL教學模式是北美一些大學醫學院的教師們針對傳統教學模式下，學生在校期間學習了大量的專業知識，但所學知識在實際工作中應用卻非常有限。同時，即使學生在校期間理論學習表現優異，但并不能在日后的醫學實踐中得到很好的轉化與運用而提出的。此種問題式教學方法已經在北美和歐洲醫學領域進行了多年的探索、嘗試、實施和廣泛運用，并取得了卓有成效的效果。20世紀初期開始被運用到金融和企事業管理學教學中，其方法、內容和經驗逐漸豐富和完善，并在全世界范圍內產生了頗具規模的影響，被公認為是代表未來教育方向的成功教育模式。

我國引進PBL教學模式相對較晚。1986年，北京第二醫科大學和南京醫科大學率先引入PBL教學模式。20世紀90年代以來，引進PBL的院校日漸增多，如北京醫科大學、哈爾濱醫科大學、上海醫科大學等分別在專業課、實訓課和臨床課中部分試行了PBL教學模式，取得了較好的效果。但PBL還主要集中運用在醫學教學領域。進入21世紀以后，PBL教學模式才開始在我國除醫學之外的其它領域的人才培養中應用，并逐漸擴展到其它的學科和專業，例如政治經濟、數學、計算機、物理化學、生物地理、天文等。然而，非醫學教育中的PBL模式依然處于初期探究和嘗試階段，還遠不如在醫學領域中成熟和完善。

2 光電子技術實驗課程與PBL教學模式組織形式的一致性

由于光學器件制備工藝相對復雜，精度要求高；價格普遍較高，購買的實驗套數較少。我校光電子技術實驗課共32個課時，8個實驗，每個實驗3套，共24套設備，一般多以3～5人組成實驗小組進行實驗，而PBI教學模式的一個重要特征就是解決問題的活動是以小組合作學習的形式來進行的。小組成員通過討論來分析問題、制定問題解決計劃、實施計劃、解決問題，在這過程之中，學生的團隊合作意識和能力、與人交往的能力得到較好的發展。通過PBL教學模式的引入，在具體問題式實驗題目的驅動下，同學們會針對問題良好分工，不但可以調動同學們的積極性，團結合作，還能挖掘他們的創造力。

3 PBL教學模式在光電子技術實驗教學中實施

本文作者多年來一直致力于電子科學與技術專業，專業核心課光電子技術的理論和實驗內容的講授。對課程教學目標、知識點等內容較熟悉，同時課題組多位教師又具有光電子行業相關企業的從業經歷，比較熟悉企業相關領域對畢業生的知識需求點，能力應用點。所以經課題組老師討論，認為把PBL教學模式引入光電子技術實驗教學中條件具備，摸索出一套適合此課程能很好培養學生綜合應用能力的教學方法勢在必行。并從以下幾個方面進行了卓有成效的探索：

3.1 OPBL教學模式的構建

把PBL教學模式融合到光電子技術實驗課程的具體學習中，提出了基于實際光電問題的 OPBL教學方式，并在光電子技術課程的實驗教學實踐中進行探索。光電子技術課程的“OPBL教學模式”以光電領域涉及的實際問題為基礎，激發學生主動積極參與（主要包括查閱資料、小組討論、實驗論證甚至創新設計等），最后在教師引導和總結下完成階段性內容的學習和訓練。實踐探索主要包括的具體環節如圖1所示。

3.2 教學觀念轉變

教學觀念對具體的教學過程起著引導和統領作用。OPBL教學模式的著眼點是從根本上培養學生的自主學習熱情，采用問題，設置懸念，激發學生強烈的學習愿望，從而使學生集中注意力，主動而全身心的投入到問題的解決中，通過借助各種平臺，查閱資料，同學間請教、討論及獨立思考等方式解決問題。例如針對本實驗課程設定的問題：如何采用光學的方法和手段測量微米量級的物體厚度，通常同學們根據所掌握的知識，很難給出合理而簡單易行的有效方法，但在對該問題所給的參考資料進行一定的閱讀和討論后，同學們給出了至少兩種以上可行性方案：利用散斑干涉的原理和采用光纖傳感測定波長的方法等。每解決一個問題，同學們就會充滿自豪感，從而可進一步激發起同學們自主學習的愿望。

3.3 光電問題設定

具體光電問題的設定，是OPBL教學模式的核心，起著至關重要的作用。基于對光電子技術課程多年的教學積累和對相關企業的調研了解，經過課題組多位教師多次討論，共設定如下8個具體問題，如表1所示。

3.4 教學評價標準設定

基于OPBL教學方式的光電子技術實驗課程的實施過程中，也對課程教學的實施效果的具體評價提出了新的要求：從從前對學生掌握知識多少的評價轉變到對學生具體分析問題、解決問題能力的總體評價。這種評價要求是全方位的、立體的評估。不僅要客觀評價學生的分數，最重要的是通過這種考核訓練學生的綜合能力。該課程采用學生自評、學生間的互評和教師評價相結合的方式，所占權重比例為3：3：4。教師做出評價的重點是：依據學生在整個學習過程中的參與程度、相關表現、所起作用等給予總結與點評，并指出可取的方面和需要改進的地方，最大程度發揮評價的激勵和促進功能。

4 OPBL模式實施效果

OPBL教學效果的真實評價和恰當反饋是提高教學質量的重要保證。具體上課老師給出的階段性評價、上完課后的考核及與課程相關詳細問卷調查，能及時發現問題設計薄弱環節和不足之處，即時修改具體問題的設計方法和實際內容、做到科學有效指導，方能有效地提高問題設計水平，提高課程實施質量。

通過電子科學與技術專業三界近400位同學的問卷調查和座談，學生反饋效果良好。通過OPBL教學模式的引入，該實驗課程的實施不但解決了一直以來設備不足的難題，同時大大激發了學生對實驗操作的熱情，挖掘了他們的潛能，甚至有的同學說：光電子技術實驗課程是他大學四年最難忘，也是獲益最多的一門課程。

5 結論

OPBL教學模式不僅能為學生打下堅實的專業知識基礎，而且有助于培養學生分析問題、解決問題的能力、團隊合作精神、創新能力等。在實驗具體實施過程中，雖然存在一定的困難，但隨著教學理念和教學模式的轉換及理論研究與實踐探索經驗的不斷積累，OPBL教學模式將會更加完善、高效，將為學生應用能力的培養做出一定的貢獻。

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