余 瑤 ，肖文君 ，張小云

（貴州師范大學(xué)，貴州 貴陽(yáng) 550025）

0 引言

“電工電子技術(shù)”課程是中職院校機(jī)電專業(yè)的一門(mén)基礎(chǔ)必修課程，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性及理論性，內(nèi)容較為廣泛，主要包括電工知識(shí)、模擬電子及數(shù)字電子三大部分，其教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生具備專業(yè)所需的電子技術(shù)知識(shí)，掌握基本的電工技能，能夠解決生活中的電類問(wèn)題，為后續(xù)的專業(yè)課打下基礎(chǔ)[1]。而現(xiàn)階段，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種新理論、新技術(shù)層出不窮，偏重理論知識(shí)講解的傳統(tǒng)教學(xué)法已然不能適應(yīng)當(dāng)前教學(xué)[2]?；诖?，文章將PBL（Problem-Based Learning）教學(xué)法應(yīng)用于“電工電子技術(shù)”課程中，通過(guò)具體的實(shí)施來(lái)研究PBL 教學(xué)法應(yīng)用于該門(mén)課程的應(yīng)用效果，以期為中職院校的“電工電子技術(shù)”課程教學(xué)提供幫助。

1 PBL教學(xué)法的內(nèi)涵

PBL 教學(xué)法即以問(wèn)題為導(dǎo)向開(kāi)展教學(xué)，在教學(xué)中，首先由教師將本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容結(jié)合生活實(shí)際，提出一個(gè)真實(shí)的問(wèn)題情景，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；學(xué)生根據(jù)問(wèn)題，抓住核心要點(diǎn)，找到解決問(wèn)題所涉及的知識(shí)及技能，然后小組分工合作、制定解決方案，從而解決問(wèn)題，獲得新知[3]。

近年來(lái)，PBL 教學(xué)法不斷從醫(yī)學(xué)領(lǐng)域走向理工科領(lǐng)域，在教育部對(duì)職業(yè)教育的重視下，機(jī)電專業(yè)以及其他專業(yè)也在不斷進(jìn)行嘗試與探索。同時(shí)中職院校的“電工電子技術(shù)”課程具有較強(qiáng)的實(shí)用性，注重培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)技能，強(qiáng)調(diào)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)及技能解決生活中的實(shí)際問(wèn)題，例如：火警報(bào)警器及自動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)等[4]。因此，將PBL 教學(xué)法融入該課程，將有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用于生活中，很好地契合了該課程的教學(xué)目標(biāo)。

2 PBL 教學(xué)法在“電工電子技術(shù)”課程中的教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 教學(xué)目標(biāo)分析

教學(xué)目標(biāo)是指在教學(xué)活動(dòng)中期待學(xué)生所要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)及教學(xué)結(jié)果[5]。在“電工電子技術(shù)”這門(mén)課程中，學(xué)生首先需要掌握電工的基本知識(shí)，學(xué)會(huì)使用基本的電工工具；其次，從企業(yè)的角度出發(fā)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，很多企業(yè)不再需要“流水線”員工，更多的是需要具有創(chuàng)新能力、思辨能力且能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的員工；同時(shí)，在教學(xué)活動(dòng)中需要注重對(duì)學(xué)生職業(yè)道德的培養(yǎng)，強(qiáng)化安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量，培養(yǎng)具有較強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)意識(shí)、責(zé)任心且溝通能力居上的中職生[6]。

2.2 教學(xué)內(nèi)容分析

本文以“電工電子技術(shù)”課程中“組合邏輯電路的設(shè)計(jì)”這一節(jié)為例，結(jié)合PBL 教學(xué)法進(jìn)行研究[7]。該部分的教學(xué)內(nèi)容實(shí)用性較強(qiáng)，貼合生活實(shí)際，是教材內(nèi)容的重要組成部分，起到承上啟下的作用，不僅承接前面所學(xué)的電路圖、邏輯狀態(tài)表、邏輯表達(dá)式等知識(shí)，而且為接下來(lái)的加法器、頁(yè)碼及編碼等知識(shí)做鋪墊。同時(shí)，該部分內(nèi)容還含有實(shí)驗(yàn)部分，學(xué)生可以通過(guò)Multisim 電路仿真軟件去動(dòng)手實(shí)操，了解組合邏輯電路設(shè)計(jì)的背后原理[8]。

2.3 教學(xué)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行科學(xué)有效的評(píng)價(jià)，這是教學(xué)改革取得成效的關(guān)鍵。為改變僅由期末考試成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的局面，文章采用多元化評(píng)價(jià)模式，即評(píng)價(jià)主體多元、評(píng)價(jià)方式多元以及評(píng)價(jià)內(nèi)容多元[9]。在評(píng)價(jià)內(nèi)容上，結(jié)合“電工電子技術(shù)”課程的特點(diǎn)和性質(zhì)，將評(píng)價(jià)內(nèi)容分為實(shí)操能力測(cè)試、期末考試、平時(shí)成績(jī)，其中實(shí)操和期末考試各占比30%，平時(shí)成績(jī)占比40%。平時(shí)成績(jī)主要由出勤率、課堂表現(xiàn)、小組合作、成員自評(píng)與互評(píng)、成果展示構(gòu)成，并以公開(kāi)透明的形式進(jìn)行，讓學(xué)生了解自己的優(yōu)點(diǎn)與不足，從而予以提升與改正。

2.4 教學(xué)流程設(shè)計(jì)

本文將參考Hmelo-Silver 的PBL 教學(xué)流程，結(jié)合中職生的特點(diǎn)、“電工電子技術(shù)”課程性質(zhì)以及教學(xué)目標(biāo)[10]，將PBL 教學(xué)法的流程分為以下五個(gè)階段，如圖1所示。

圖1 基于PBL的“電工電子技術(shù)”課程教學(xué)流程

3 具體教學(xué)改革實(shí)施

PBL 教學(xué)法能否運(yùn)用于“電工電子技術(shù)”這門(mén)課程，主要看其在教學(xué)實(shí)踐中是否能落地，是否能促進(jìn)學(xué)生多方面的發(fā)展。在這一小節(jié)，文章將根據(jù)上文提及PBL 教學(xué)法的教學(xué)流程結(jié)合“組合邏輯電路的設(shè)計(jì)”進(jìn)行具體的教學(xué)改革實(shí)施[11]。

3.1 情景導(dǎo)入，問(wèn)題提出

教師為學(xué)生播放一段2023年7月成都舉辦的第31屆世界大學(xué)生夏季運(yùn)動(dòng)會(huì)的視頻，從視頻中發(fā)現(xiàn)，某個(gè)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目有A、B、C三位裁判，比賽選手的晉級(jí)結(jié)果由三位裁判決定。假設(shè)學(xué)生是這場(chǎng)比賽的電子設(shè)計(jì)師，為晉級(jí)結(jié)果設(shè)計(jì)一個(gè)能直接知道晉級(jí)結(jié)果的電路[11]。功能要求：只有兩位及兩位以上的裁判表示同意，該名選手才能晉級(jí)，否則表示晉級(jí)失??；用“0”表示晉級(jí)失敗，“1”表示晉級(jí)成功，且只能用“與非門(mén)”來(lái)實(shí)現(xiàn)，并用Multisim軟件對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證[12]。

3.2 問(wèn)題探究，方案制定

學(xué)生根據(jù)教師創(chuàng)設(shè)的情景及要求，確定問(wèn)題背后所需要的知識(shí)與技能，最終制定解決方案[13]。經(jīng)組內(nèi)成員合作探究得出，要想比賽的結(jié)果一目了然，需要設(shè)計(jì)一個(gè)“三人表決器”。學(xué)生根據(jù)功能要求，由此可得出以下設(shè)計(jì)思路：設(shè)A、B、C為輸入變量，即裁判的表決，同意為“1”，反之為“0”；Y為輸出變量，即選手的晉級(jí)結(jié)果，晉級(jí)為“1”，反之為“0”。通過(guò)深入探討、分工合作，最終得出“三人表決器”的設(shè)計(jì)方案，如圖2所示。

圖2 “三人表決器”的設(shè)計(jì)方案

3.3 小組協(xié)作，問(wèn)題解決

小組制定解決方案后，根據(jù)輸入變量和輸出變量之間的關(guān)系，可以得出，只有當(dāng)輸入變量A、B、C的值有兩個(gè)及兩個(gè)以上為“1”時(shí)，輸出變量Y才能為“1”，其余的情況，輸出變量都為“0”，如表1所示。

表1 “三人表決器”的邏輯狀態(tài)表

得出邏輯狀態(tài)表后，結(jié)合學(xué)生之前所學(xué)邏輯關(guān)系的轉(zhuǎn)換與化簡(jiǎn)，由此可得出上表所對(duì)應(yīng)的邏輯表達(dá)式。在這里需要明確功能要求中提及的“只能用‘與非門(mén)’實(shí)現(xiàn)”，即最終的表達(dá)式需化簡(jiǎn)為“與非”的關(guān)系。

根據(jù)邏輯表達(dá)式，可以得出設(shè)計(jì)的“三人表決器”需要4 個(gè)“與非門(mén)”才能實(shí)現(xiàn)。因此，“三人表決器”的邏輯電路圖如圖3所示。

圖3 “三人表決器”的邏輯電路

學(xué)生通過(guò)之前所學(xué)習(xí)的Multisim 仿真軟件對(duì)“三人表決器”的功能進(jìn)行仿真，最終的仿真結(jié)果與預(yù)想的結(jié)果一致，如圖4 所示。

圖4 “三人表決器”的仿真圖

3.4 展示成果，分享匯報(bào)

在問(wèn)題得到有效解決后，教師組織小組成員對(duì)各自的成果進(jìn)行展示，并說(shuō)明組內(nèi)分工情況、“三人表決器”的設(shè)計(jì)思路以及在使用Multisim 仿真軟件時(shí)遇到的困難和解決困難的方法等。同時(shí)，其他小組成員可以對(duì)展示小組提出疑問(wèn)，再由展示小組進(jìn)行解答。

3.5 深入理解，反思評(píng)價(jià)

最后，教師帶領(lǐng)學(xué)生將“組合邏輯電路的設(shè)計(jì)”所涉及的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整理、總結(jié)、梳理。對(duì)各小組的匯報(bào)結(jié)果及各小組在解決問(wèn)題過(guò)程中的表現(xiàn)進(jìn)行表?yè)P(yáng)、批評(píng)，結(jié)合當(dāng)天的教學(xué)內(nèi)容布置課后作業(yè)，讓學(xué)生們對(duì)所學(xué)習(xí)的知識(shí)和技能有更深刻的了解及認(rèn)識(shí)，并嘗試將所學(xué)內(nèi)容運(yùn)用到實(shí)際生活中。

4 教學(xué)改革效果

在授課完全結(jié)束后，比對(duì)同年級(jí)、同專業(yè)以及相同學(xué)習(xí)能力的對(duì)照班和實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的成績(jī)[14]。結(jié)果顯示，兩班學(xué)生的理論成績(jī)相差不大，而在操作技能上，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生平均成績(jī)?cè)诨静僮?、電路裝配與調(diào)試以及數(shù)據(jù)處理方面均高于對(duì)照班學(xué)生，如圖5所示。

圖5 對(duì)照班與實(shí)驗(yàn)班學(xué)生成績(jī)對(duì)比

同時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班開(kāi)展無(wú)記名的問(wèn)卷調(diào)查，并且使用SPSS 軟件對(duì)兩個(gè)班的問(wèn)卷數(shù)據(jù)進(jìn)行分析[15]。分析結(jié)果顯示，對(duì)照班和實(shí)驗(yàn)班學(xué)生在學(xué)習(xí)興趣、自學(xué)能力、語(yǔ)言表達(dá)能力、小組協(xié)作能力、思辨能力及問(wèn)題解決能力上均存在明顯差異（p＜0.05），如表2 所示。通過(guò)對(duì)學(xué)生的深入了解得出，學(xué)生對(duì)PBL教學(xué)法的認(rèn)同來(lái)源于：1）課堂以學(xué)生為主體，教師少講、精講；2）由現(xiàn)實(shí)中的問(wèn)題引入教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，理論與實(shí)踐相結(jié)合；3）問(wèn)題解決的整個(gè)過(guò)程基本由學(xué)生自主完成，充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力以及思辨能力等；4）小組合作不僅能培養(yǎng)學(xué)生的人際交往能力、組織協(xié)調(diào)能力，而且能實(shí)現(xiàn)學(xué)生之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、相互促進(jìn)[16-18]。

表2 對(duì)照班與實(shí)驗(yàn)班學(xué)習(xí)成效的差異性比較結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

理論與實(shí)際相結(jié)合是教育的一個(gè)重要目的。實(shí)踐證明，PBL 教學(xué)法運(yùn)用到“電工電子技術(shù)”課程中，能夠充分地將所學(xué)知識(shí)用到實(shí)處，較好地培養(yǎng)了學(xué)生的人文素養(yǎng)，綜合實(shí)踐能力得到了顯著提升，使學(xué)生在面對(duì)復(fù)雜問(wèn)題時(shí)能有效地掌握關(guān)鍵點(diǎn)，形成一套思路清晰、條理清楚的解決方案。因此該教學(xué)法能有效地改善傳統(tǒng)教學(xué)當(dāng)中的不足，與當(dāng)今所倡導(dǎo)的培養(yǎng)符合新時(shí)代要求的高技能人才目標(biāo)不謀而合。