閆衍

摘 要： 本文探討高職高專數(shù)字電路課程的教學(xué)現(xiàn)狀及解決方案——PBL教學(xué)法的應(yīng)用及具體操作流程，揭示PBL教學(xué)法增強(qiáng)教學(xué)效果的作用。

關(guān)鍵詞： PBL教學(xué)法 數(shù)字電路 教學(xué)應(yīng)用

一、PBL教學(xué)法概述

PBL教學(xué)法是以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法，是基于現(xiàn)實(shí)世界的以學(xué)生為中心的教育方式，是由美國(guó)的神經(jīng)病學(xué)教授Barrows于1969年在加拿大的麥克馬斯特大學(xué)首創(chuàng)的。PBL與傳統(tǒng)教學(xué)法的不同之處在于：傳統(tǒng)教學(xué)法以學(xué)科為基礎(chǔ)，以教師按課本章節(jié)順序講授為主，而PBL強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)為主，將學(xué)習(xí)與更大的任務(wù)或問題掛鉤，使學(xué)習(xí)者能夠投入到問題探討與解決過程中。PBL教學(xué)法要求設(shè)計(jì)真實(shí)性任務(wù)，強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)設(shè)置到較復(fù)雜、有意義的問題情景中，通過學(xué)習(xí)者的自主探究和合作解決問題，從而學(xué)習(xí)隱含在問題背后的科學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)能力。

二、高職高專數(shù)字電路課程教學(xué)現(xiàn)狀

數(shù)字電路課程是高職高專電類專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是聯(lián)系模擬電路和后續(xù)各門技術(shù)課程的紐帶。數(shù)字電路課程設(shè)置目的在于不但要求學(xué)生掌握本課程的基本概念、基本方法和基本實(shí)驗(yàn)技能，還要培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力、科學(xué)思維方式和工程實(shí)踐能力。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)高職高專數(shù)字電路課程的教學(xué)模式大多以教師作為知識(shí)的掌握者和灌輸者，處于課堂的中心地位，給學(xué)生講述基本概念和基本原理，即便實(shí)驗(yàn)課上也是如此，只是將講授內(nèi)容變成操作步驟。在該教學(xué)模式下，學(xué)生處于被動(dòng)接受知識(shí)和技能的地位，很少也難以主動(dòng)獲得完整而有效的知識(shí)結(jié)構(gòu)與能力結(jié)構(gòu)，而且會(huì)養(yǎng)成依賴教師、難以提出問題及本來有問題但懶于思考等各種不良學(xué)習(xí)習(xí)慣。因此，迫切需要一種新的教學(xué)方法或模式，轉(zhuǎn)變學(xué)生在課堂中的從屬地位，使學(xué)生成為課堂的主人，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，將“要我學(xué)”的教學(xué)模式變成“我要學(xué)”的學(xué)習(xí)模式。PBL教學(xué)法恰好能有效承擔(dān)這樣的角色，很好地達(dá)到預(yù)想的各種教學(xué)效果。

三、PBL教學(xué)法的操作流程

第一階段：教師備課，準(zhǔn)備問題。教師必須在充分了解學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)興趣、關(guān)注焦點(diǎn)之后，制定若干涉及學(xué)生應(yīng)當(dāng)掌握的所有知識(shí)點(diǎn)的問題。問題可以由教師自行制定，或者從一些參考書或習(xí)題冊(cè)中查找，但必須注意的是：設(shè)定的問題必須具有明確的目的性、適中的復(fù)雜度及一定的認(rèn)知性。

第二階段：向?qū)W生提出問題。教師將精心設(shè)計(jì)且能引起學(xué)生極大興趣的問題呈現(xiàn)給學(xué)生，要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)解決。學(xué)生完成問題的方式可以多樣化：（1）查閱資料。利用學(xué)校圖書館資源及豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，挑選可用的知識(shí)與結(jié)論，并且加以歸納總結(jié)，作為解決問題的原始素材，最后認(rèn)真寫好發(fā)言提綱。（2）小組討論或辯論。將學(xué)生分成若干小組，每個(gè)小組指定一名組長(zhǎng)，組長(zhǎng)由班級(jí)內(nèi)學(xué)習(xí)成績(jī)較好、組織協(xié)調(diào)能力較強(qiáng)的學(xué)生擔(dān)任。各組以教師提出的問題為目標(biāo)，明確解決問題過程中的障礙及討論解決問題的程序、步驟與策略。該階段需要注意分組原則：每組都應(yīng)當(dāng)由成績(jī)層次不同的學(xué)生組成，以使優(yōu)生帶動(dòng)“差生”，并且鼓勵(lì)性格內(nèi)向的學(xué)生多參與討論、多發(fā)言。最后由組長(zhǎng)整理記錄發(fā)言報(bào)告，形成書面文件。

第三階段：教師引導(dǎo)學(xué)生解決問題。學(xué)生在問題解決過程中會(huì)或多或少地遇到一些障礙。雖然在第二階段的小組討論中，通過學(xué)生間的交流可以克服一部分障礙，但是總有部分“遺留問題”是學(xué)生冥思苦想而不得的，這時(shí)，教師指導(dǎo)就會(huì)起到“四兩撥千斤”的作用。教師不必把最終答案直接告訴學(xué)生，這樣不利于鍛煉與培養(yǎng)學(xué)生的分析問題和邏輯思維能力。教師需要找到學(xué)生疑問和問題解決的關(guān)鍵結(jié)合點(diǎn)，采用啟發(fā)式提示法，以促使學(xué)生思考與解決問題。這樣，學(xué)生能夠在解決問題的過程中主要憑借個(gè)人能力，較少依賴他人，完全處于學(xué)習(xí)的主動(dòng)狀態(tài)，獲得的知識(shí)和技能自然記憶深刻。這種積極探索知識(shí)和技能的過程，如同親身經(jīng)歷某些事情一般，甚至可能終生難忘，與以聽課為主的傳統(tǒng)教學(xué)法相比，學(xué)習(xí)效率會(huì)成倍提高。

第四階段：教師總結(jié)。教師的主要任務(wù)就是總結(jié)歸納在學(xué)生解決問題過程中的可取之處及出現(xiàn)的問題或不足，并且給予適當(dāng)?shù)谋頁P(yáng)或者提出中肯的建議。通過教師的評(píng)價(jià)反饋，學(xué)生可以更容易地在頭腦中建構(gòu)完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)，獲得自主學(xué)習(xí)的自信心與成就感，并且深刻領(lǐng)會(huì)到在自主探索和交流討論中需要改進(jìn)的內(nèi)容。

四、PBL教學(xué)法在高職數(shù)字電路教學(xué)中的應(yīng)用

數(shù)字電路分為組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路兩種。筆者基于具體教學(xué)工作實(shí)踐，以組合邏輯電路課程為例，按照第三部分論述的操作流程，詳細(xì)闡述PBL教學(xué)法在高職高專數(shù)字電路教學(xué)中的應(yīng)用。

1.在學(xué)習(xí)組合邏輯電路之前，盡管學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了有關(guān)邏輯代數(shù)基礎(chǔ)及門電路的基礎(chǔ)知識(shí)，但是對(duì)這些理論知識(shí)只有一些感性認(rèn)識(shí)，對(duì)于這些知識(shí)能夠運(yùn)用到哪些實(shí)際領(lǐng)域中茫然不知。鑒于此，筆者提出一個(gè)能夠引起學(xué)生興趣、融合舊知識(shí)、有助于學(xué)生提高思維能力的難度適中的問題：在一個(gè)車間內(nèi)有紅、黃兩個(gè)故障指示燈，用來表示三臺(tái)設(shè)備的工作情況。若有一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障，黃燈亮；若有兩臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障，紅燈亮；若三臺(tái)設(shè)備都出現(xiàn)故障，紅、黃燈都亮，試用與非門設(shè)計(jì)一個(gè)控制燈亮的邏輯電路。由于該問題結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況比較緊密，且不抽象，因此能引起學(xué)生的好奇心和求知欲。

2.上課之前就將問題以作業(yè)形式交給學(xué)生，針對(duì)教師提出的這個(gè)故障燈的問題，學(xué)生已具備的知識(shí)是與非門的輸入、輸出的全部可能狀態(tài)，即與非門的真值表，但是如何應(yīng)用與非門的真值表實(shí)現(xiàn)一個(gè)具體的組合邏輯電路呢？當(dāng)教師提示學(xué)生這個(gè)問題實(shí)際是一個(gè)組合邏輯電路的設(shè)計(jì)問題時(shí)，學(xué)生應(yīng)該能夠意識(shí)到需要到圖書館或者網(wǎng)絡(luò)上查找有關(guān)組合邏輯電路設(shè)計(jì)方法和步驟的文獻(xiàn)資料，并且每一個(gè)設(shè)計(jì)步驟的細(xì)節(jié)（如怎樣分析事件的因果關(guān)系？如何確定輸入變量和輸出變量？如何定義邏輯狀態(tài)的含義？怎樣根據(jù)給定的因果關(guān)系列出邏輯真值表？等等）都需要學(xué)生閱讀資料后才能夠在自己力所能及的理解范圍內(nèi)找到答案。上課之后，學(xué)生以小組為單位，交流討論各自搜集到的信息，補(bǔ)充各自材料中缺失的部分，最后形成統(tǒng)一的設(shè)計(jì)報(bào)告。通過這一類似“頭腦風(fēng)暴”式的小組分析與討論，學(xué)生在與其他同學(xué)交流討論的過程中開闊思路，取長(zhǎng)補(bǔ)短，增強(qiáng)自身團(tuán)隊(duì)精神與合作意識(shí)。

3.教師介入學(xué)生討論，扮演指導(dǎo)者的角色。在學(xué)生的討論交流過程中，確定問題的疑難點(diǎn)，即怎樣對(duì)邏輯函數(shù)進(jìn)行化簡(jiǎn)和變換以使最后邏輯函數(shù)的結(jié)果符合題目要求？教師需要適時(shí)給予指教或點(diǎn)撥，讓學(xué)生進(jìn)一步思考：最后邏輯函數(shù)應(yīng)該表示成為什么形式才可以用于與非門并且是最簡(jiǎn)化的？學(xué)生在教師的提示下，領(lǐng)悟到邏輯函數(shù)的表達(dá)式應(yīng)當(dāng)全部用與非的形式寫出，這樣就克服了整個(gè)問題中最關(guān)鍵的障礙。由于學(xué)生得到的答案是在教師的提示下取得的，而不是教師直接告知的，因此學(xué)生在該過程中能夠真正鍛煉與培養(yǎng)邏輯思維能力，并且由這次小小的成功獲得學(xué)習(xí)樂趣和自信心。

4.教師對(duì)學(xué)生利用課余時(shí)間認(rèn)真準(zhǔn)備材料，以及在思考問題過程中采用的邏輯抽象方法給予充分肯定，并指出學(xué)生對(duì)邏輯函數(shù)的“最簡(jiǎn)”結(jié)果理解上出現(xiàn)的偏差。對(duì)于“最簡(jiǎn)”，學(xué)生很容易認(rèn)為是電路所用器件數(shù)最少，器件種類最少，以及器件之間連線最少。但是由于題目要求用與非門實(shí)現(xiàn)邏輯功能，若一味套用“最簡(jiǎn)”的定義，就會(huì)出現(xiàn)無法克服問題障礙的困難，因而必須打破原有思維定勢(shì)，并且轉(zhuǎn)變固有思維方式，才能如愿將問題破解。通過上述表揚(yáng)與建議的并行評(píng)價(jià)，學(xué)生能夠正確、客觀地認(rèn)識(shí)自身解決問題過程中的優(yōu)勢(shì)與不足，從而增強(qiáng)他們看清問題本質(zhì)、實(shí)際解決問題的能力。

總之，PBL教學(xué)法通過問題的提出、查找、解決與評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程，打破當(dāng)前高職數(shù)字電路教學(xué)看重教師講授、輕視學(xué)生思考的傳統(tǒng)教學(xué)模式，極大地激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)、興趣和行動(dòng)力，在教學(xué)中與其他教學(xué)方法結(jié)合使用，將會(huì)充分增強(qiáng)教學(xué)效果。

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