劉細陽，陳羨美

(海南大學信息科學技術(shù)學院，海南?？?70228)

信息時代，知識膨脹、科學技術(shù)迅猛發(fā)展，社會化越來越復雜，這種局面導致學生要學習的知識越來越多，因此許多學生開始疑惑該學些什么、要怎樣去學.如果在學習過程中不給予正確的引導，學生很容易對學習缺乏興趣和動力.在引導學生學習的過程中，基于問題的學習法(PBL)是一種不錯的方法.最近，我們在“微機原理及應(yīng)用”課程的接口技術(shù)部分采用PBL教學法，教學實踐表明PBL模式下的微機原理及應(yīng)用課程的教學更有利于提高當今大學生的學習興趣，同時有利于培養(yǎng)學生的控制系統(tǒng)思維和應(yīng)用控制器解決實際問題的能力，明顯提高了教學質(zhì)量和教學效果.

1 PBL教學法的原理

PBL(problem－Based Learning)是一種以問題為導向的教學方法，是基于現(xiàn)實世界的以學生為中心的教育方式［1］.20世紀60年代末美國神經(jīng)病學教授Barrows在加拿大麥克馬斯特大學首創(chuàng)，最初主要用于醫(yī)學教育，目前已成為國際上較流行的教學方法.

PBL教學模式，強調(diào)把學習置于復雜的、有意義的問題情境中，以問題為學習的起點，鼓勵學生提出問題，這些問題沒有固定的解決方法，通過學生自主學習和集體討論、相互協(xié)作來分析問題、建立假設(shè)、仿真和實驗、解決問題，從而學習隱含于問題背后的科學知識.PBL教學法的步驟如圖1所示［2］.

圖1 PBL教學法的步驟示意圖

該過程可以使學生意識到他們已經(jīng)知道需要學習的內(nèi)容并盡可能地去解決問題，他們通過多種途徑在嘗試解決實際問題的過程中發(fā)現(xiàn)和使用各種各樣的信息資源，主動獲得大量應(yīng)用知識的機會，激發(fā)學習的興趣和積極性，培養(yǎng)學生掌握并運用知識的能力.

2 PBL教學法在“微機原理及應(yīng)用”課程教學中應(yīng)用的可行性

“微機原理及應(yīng)用”是當前很多高校很多專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，在整個專業(yè)建設(shè)和課程體系中占據(jù)重要地位［3］.微機接口技術(shù)是一種硬件軟件相互交錯且互為基礎(chǔ)的應(yīng)用技術(shù)，是學生學習后續(xù)課程、畢業(yè)設(shè)計和今后工作的重要技術(shù)基礎(chǔ).課程內(nèi)容包括理論和實踐兩大部分，其內(nèi)容繁瑣且枯燥抽象，對課程基礎(chǔ)性、先進性、前沿性和綜合性方面要求高，對學生實踐動手能力要求也較高.在以教師為中心的傳統(tǒng)教學模式中，學生對于這門課程的學習目的不夠明確，認為沒有什么實際用途，對自己今后的學習和就業(yè)沒有太多的幫助，而老師普遍存在有勁使不上的感覺，因此該門課程的學習基本上處于“學生學得艱辛，老師教得困難”的兩難局面.傳統(tǒng)的教學過程忽視了學生的認知主體作用，以“教”為主，缺乏互動，難以激發(fā)學生的學習熱情.如何在有限的教學時間內(nèi)完成內(nèi)容抽象復雜、知識點涉及面廣、實踐性強的微機原理及應(yīng)用課程的教學目標?筆者認為，PBL教學模式可應(yīng)用于該課程的教學.

3 PBL教學法在“微機原理及應(yīng)用”課程中的實施

在“微機原理及應(yīng)用”課程的接口技術(shù)部分的教學過程中，為了調(diào)動大家的學習積極性，筆者曾對海南大學電子信息工程專業(yè)的68名同學實施了PBL教學模式.為了對比教學效果，對另外一個班級的71名同學實施常規(guī)教學法.

在PBL教學中，首先是問題的設(shè)計.按照教學目標設(shè)置問題，問題應(yīng)是結(jié)構(gòu)不良的、開放的、真實的、有探索性的［4］，要兼顧學生已有的知識和技能，做到難度適中，符合教學大綱的總體要求.由此，根據(jù)學生的實際情況，給他們提出的問題如下:利用8086/8088作為微處理器，在所學知識的范圍內(nèi)，設(shè)計一個方波發(fā)生器(為了降低難度，未規(guī)定方波發(fā)生器的輸出頻率).與該問題相關(guān)的課程內(nèi)容如表1所示.

表1 與問題相關(guān)的課程內(nèi)容

隨后將68人進行分組，每組4～5人.引導各小組確立學習目標和學習計劃后，讓小組成員各自自主學習.一周后，組織各小組成員匯報，并對其中存在的問題進行輔導和答疑，引導他們對解決問題的方案進行適當?shù)男薷暮驼{(diào)整.又經(jīng)過一周，對他們的成果進行答辯和驗收.

從反饋的情況來看，大家基本上制定了以下兩個解決方案:

(1)采用8086控制器和8253A，利用8253A的工作方式3，給它設(shè)定一個初始值，從8253A的輸出端輸出一定頻率的方波;有的同學用了8253A的兩個定時/計數(shù)器，將其中一個計數(shù)器輸出的方波作為另一個計數(shù)器的時鐘脈沖信號，以提高分頻作用.硬件方案如圖2所示.

圖2 8253A產(chǎn)生方波硬件方案圖

(2)采用8086控制器和DAC0832以及集成運放(有的在8086/8088和DAC0832之間加了8255A)，將DAC0832輸出的模擬電流量通過集成運放轉(zhuǎn)換成電壓信號，根據(jù)設(shè)置的數(shù)字量不同而輸出高、低電平后，分別調(diào)用相同的延時子程序，以滿足方波的要求.硬件方案如圖3所示.

圖3 DAC0832產(chǎn)生方波硬件方案圖

Protesus仿真軟件的虛擬示波器上顯示的方波波形圖如圖4所示.當然輸出電壓信號有的是單極性方波，有的是雙極性方波.

圖4 方波輸出波形

4 PBL教學法的教學效果分析

大多數(shù)學生反映在“微機原理及應(yīng)用”課程中應(yīng)用PBL教學法后，加深了對微機結(jié)構(gòu)、匯編語言、接口技術(shù)等知識的理解，對計算機的內(nèi)部原理和一些芯片的工作流程有了更直接的感性認識，對硬件和軟件系統(tǒng)的綜合應(yīng)用有了初步的認識和了解，對解決問題的能力和創(chuàng)新能力以及綜合素質(zhì)的培養(yǎng)方面起到了比較重要的作用.可見PBL教學法激發(fā)了學習興趣和積極性，利于知識的理解、掌握和記憶，提高了思辨能力、自學能力和學習效率.

PBL教學法也帶來了不同的考試成績.考試采取教考分離的形式，期末統(tǒng)一命題，題型為選擇題、填空題、簡答題、綜合設(shè)計題.統(tǒng)一考試、閱卷，實驗班和對照班的期末考試成績比較如表2所示.

表2 實驗班和對照班的期末考試成績比較

當然，在PBL教學法的具體實施中，也存在一些有待解決的問題:(1)有些學生因為課程多缺乏自學時間和討論時間，完成任務(wù)時采用敷衍的態(tài)度;(2)學生的交流、合作等能力明顯不足，教學方式的改變可能促使部分學生不適應(yīng)，有的甚至產(chǎn)生抵觸情緒，從而影響教學質(zhì)量;(3)PBL教學法強調(diào)以學生作為學習的主體，自律性較差的學生，很容易當“南郭先生”;(4)PBL教學法對老師的要求也更高，要求老師有必要的心理準備和技能準備，如果準備不夠充分，也會影響教學效果;(5)PBL教學過程中，要求老師的引導行為要做到“適時”、“適度”、“適法”，如果老師沒有做到這三“適”，也會影響教學效果;(6)PBL教學法要求有更好的教學條件，圖書館的學習資源、電腦網(wǎng)絡(luò)資源和教學軟件以及實驗室硬件條件的不足，直接影響學生的學習態(tài)度和學習效果.

［1］王春紅.基于PBL的大學計算機基礎(chǔ)教學模式的探索［J］.科技文匯，2012，(31):47－48.

［2］費鴻萍.問題中探索，合作中學習——丹麥阿爾堡大學PBL教學模式簡析［J］.大學(研究與評價)，2008，(10):68－72.

［3］王焱，鄭俊輝，易發(fā)勝.“微機原理與接口技術(shù)”課程的案例教學探討［J］.計算機教育，2009，(23):136－138.

［4］Hmelo C E.Problem－based learning:Effects on the early acquisition of cognitive skill in medicine［J］.The Journal of the Learning Science，1998，(2):173－208.