駱峰

摘 要 PBL教學法是基于問題的教學方法，針對學生認知的特點，嘗試將 PBL 教學法靈活地應用于“微機原理與接口技術”課程內(nèi)容和的教學中。文章闡述了在“微機原理與接口技術”教學中引入 PBL 教學法的意義和特點，并結合教學實例介紹了PBL教學中創(chuàng)建問題的原則和具體的實施步驟。結果表明：和傳統(tǒng)的教學方法相比，PBL 教學法對提高教學效果和質量有著積極地推動作用。

關鍵詞 PBL 微機原理與接口技術 課程教學

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.12.055

Abstract PBL teaching method is a problem-based teaching method， in view of the characteristics of the students cognition， we attempt to apply the PBL teaching method to the Principle of Microcomputer and Interface Technology teaching. In the paper， we expounded the significance and features of introducing the PBL teaching method to Principle of Microcomputer and Interface Technology teaching， and intruduces the principles of creating problems through the concrete teaching examples. The results show that PBL pedagogic practice plays a positive role in the promotion of the effect and quality of Principle of Microcomputer teaching comparing with the traditional teaching method.

Keywords Problem-Based Learning；Principle of Microcomputer and Interface Technology；course teaching

0 引言

中華民族的偉大復興離不開國民經(jīng)濟的騰飛，而國民經(jīng)濟的支柱是制造業(yè)。制造裝備的先進性對制造業(yè)的發(fā)展起著關鍵作用。傳統(tǒng)制造裝備以機械本體和氣液電驅動為主，而測控部分多以人工操作為主。隨著科學技術的不斷進取，制造裝備的測控部分逐步融合了計算機、信息、自動化等多學科技術，制造裝備不再是一個單純的機械裝置，而是集機械、電子、通信等技術于一身的高科技產(chǎn)品。這樣的制造裝備需要高素質的綜合性人才來設計、制造、應用。為適應機械制造業(yè)的發(fā)展需求，高校機械類專業(yè)普遍引入了計算機、電信、自動化等專業(yè)的相關課程，而“微機原理與接口技術”正是這些專業(yè)技術的基礎課程之一，對于整個專業(yè)的學習有著重要的支承作用。本文結合作者對PBL教學法的認知和嘗試，論述了PBL教學法在“微機原理與接口技術”課程中的應用。

1 “微機原理與接口技術”課程教學中BL教學法的引入

傳統(tǒng)的“微機原理與接口技術”課程教學，以英特爾8086微處理器為對象，向學生全面講解微機系統(tǒng)的組成結構、存儲器類型、中斷處理機制、并行串行通訊、AD/DA轉換等知識，并輔以微機接口實驗來讓學生掌握微機應用知識。但對針對教學效果對學生進行訪談時，不少學生反映該課程較難理解、實踐環(huán)節(jié)難以獨立完成等問題，教學效果不太理想。為了提高教學質量，充分調(diào)動學生的主觀能動性，使學生真正獲得知識和能力的提升，作者嘗試在本課程的教學中使用PBL教學法來改善教學效果。

PBL教學法是1969年由美國神經(jīng)病學教授Howard Barrows根據(jù)信息加工心理學和認知心理學提出的新的教學方法。這種教學方法以學生為中心，以解決問題為導向，學生在老師的啟發(fā)指導下以自學和小組討論為主要方法嘗試解決問題。PBL教學法原本廣泛運用于在醫(yī)科教學，現(xiàn)在逐步也在其他學科得到運用。

目前，我校自動化生產(chǎn)設備應用專業(yè)班級已開展此課程的教學。在教學實踐中，任課老師已開始嘗試運用PBL教學法實施教學。PBL教學法源于構建主義理論，①它不是讓教師把書本上現(xiàn)成的知識直接通過自己的講解傳遞給學生，或者是讓學生按照書本的章節(jié)安排和老師的講授去獲得一些知識，而是要求學生根據(jù)教師提出的問題，主動去尋找問題的答案，最終得到解決問題的辦法，并對結果進行展示和自我評價，這樣學生的學習重點在于主動學習的過程而不是被動聽取了某個知識，教師在課程實施中已經(jīng)不是教學的主體，而是學生學習的引導者和監(jiān)督者，學生自己成為教學的主體，從自己主動解決問題的過程中獲取知識和技能。

2 PBL教學法的實施

2.1 指導老師引入情景提出問題

指導老師創(chuàng)設的情景對整個課程教學有著重要作用，它直接影響著學生的學習興趣和教學目標的達成。作者在本課程的教學中設立的場景是輪形機器人即智能小車的設計制作。智能小車依靠傳感器的反饋來控制電機的動作以達到小車自動避障行進的效果，其控制系統(tǒng)本質上就是一個完整的微型計算機系統(tǒng)。利用此場景來引導學生學習微型計算機原理和接口技術，相比與傳統(tǒng)教學來說更具有吸引力，充分調(diào)動了學生學習的積極性。②

在學生體驗指導老師創(chuàng)設的場景后，指導老師需要根據(jù)場景提出合適的問題讓學生自主解決，指導老師提出的問題是PBL教學過程成敗的關鍵。一方面要根據(jù)學生的學習基礎來控制問題的難度，使得學生能通過自主學習自行解決問題；另一方面，問題要有針對性，使學生在解決問題過程中獲取的知識符合教學目的。指導老師可以先提出一個較難的總問題，然后根據(jù)教學目的把這個較為復雜深奧的問題拆解成為相互關聯(lián)的簡單的問題，這些問題應有利于學生對相關知識的掌握，學生通過自主學習解決這一系列問題，從而達到獲取知識和技能的目的。③

作者在本課程的教學中提出的總問題是微機系統(tǒng)是如何控制小車智能避障行進的？為了解決這個問題，進一步分解出一系列子問題，例如微機系統(tǒng)是根據(jù)程序來控制小車的，程序存儲在什么位置？CPU如何讀取運行的？微機系統(tǒng)需要通過控制電機的運轉來控制小車的前進方向，它是如何與伺服電機接口來進行控制的？這些問題的解決依賴微機組成原理和接口技術方面的知識，學生自主學習解決這些問題的過程也就是獲取本門課程知識和技能的過程。

2.2 學生自主合作解決問題

在指導老師提出問題后，應安排學生分組討論。④學生的分組應注意成員的合理組合，把不同特點的學生分在一個組，學生能發(fā)揮各自的特長，優(yōu)勢互補，圓滿解決問題。學生小組的各成員首先分析問題，看看自己具備了哪些解決問題的知識，還缺少什么理論知識，給出解決問題的初稿，然后由小組長根據(jù)小組成員討論的結果，確定解決問題的方案，并制定下一步的學習計劃。

例如指導老師提出如何使用微機系統(tǒng)來控制電機運轉這個問題后，可以按照三個方向來把學生分成三個小組，進行分組討論：一個組討論微機系統(tǒng)如何控制步進電機運轉，一個組討論微機系統(tǒng)如何控制步進電機運轉，一個組討論微機系統(tǒng)如何控制伺服電機運轉，分組時充分考慮學生的意愿和特點。學生在分析問題時，首先明確自己在先前的基礎課程中學習過電機的基本工作原理，現(xiàn)在要解決問題時還主要缺乏兩方面的知識，一方面是不同類型電機的調(diào)速原理，一方面是微機系統(tǒng)與電機的控制接口知識。學生在討論后明確解決問題的思路，然后個組員根據(jù)自身的興趣和特長，通過分頭查詢相關資料獲取新知識以期解決問題。

在小組討論前，對于一些必要的知識鋪墊，指導老師也需要向學生作簡要交代，避免學生無從下手。在小組討論過程中，指導教師及時跟蹤小組成員的討論內(nèi)容，避免小組成員討論的方向離開正確解決問題的軌道，同時又要不過度影響學生個性思維的拓展。例如在解決微機接口如何控制伺服電機運轉的問題中，指導老師事先告訴學生伺服電機需要微機系統(tǒng)產(chǎn)生脈沖來控制電機運轉，然后引導學生自主學習去了解脈沖控制電機旋轉的知識和到讓微機系統(tǒng)產(chǎn)生所需脈沖的方法。

小組成員之間需合理分工，針對學習的問題尋找支撐的材料，每個小組成員都有解決問題的不同方法和技巧，要想得出共同解決問題的方法，需要在每個成員的意見基礎上，進行匯總、歸納、總結，最后形成統(tǒng)一的答案。⑤討論解決問題后，各小組的組長將問題的最終結果寫成書面材料，由每個小組的組長通過多媒體課件的形式，向指導教師和同學們做展示。

2.3 指導老師點評

在每組學生展示解決問題的過程和結果后，指導老師要點評各小組的表現(xiàn)，肯定學生做得正確的地方，對不足的地方提出改進意見，同時引導學生們主動反思解決問題的過程，思索這個過程中曾經(jīng)缺乏哪個方面的知識，又是如何補充這些知識從而解決問題。

例如學生在解決如何控制普通直流電機運轉的問題中，找到使用PWM波來控制電機的供電電壓大小以達到控制電機轉速的目的，指導老師對這一方法給予了充分肯定，但學生在PWM的具體使用上僅僅通過軟件設定微機系統(tǒng)CPU寄存器的相關控制位來控制PWM波的占空比，并沒有對PWM波的頻率進行控制，導致在實際控制中智能小車的運動行駛不夠平順。經(jīng)過指導老師的提醒，學生通過自行摸索迅速找到原因，在提高PWM波的工作頻率后使得電機電源電源平穩(wěn)，最終圓滿解決問題。

在學生最終解決指導老師提出的各個問題后，指導老師對各小組的總體學習成效表現(xiàn)進行點評，并為每位學生記錄平時成績。

3 結束語

作者在本校自動化2014級的該課程教學中使用PBL教學法，以前習慣了上課聽課的學生們普遍反映這門課的學習過程是自己從未經(jīng)歷過的，整個學習過程主要是自己在查閱資料找答案以及和其他同學討論，老師僅負責方向指導和點評，并沒有向自己灌輸知識。當自己解決了所有問題后，發(fā)現(xiàn)自己在不知不覺中掌握了不少新知識，甚至躍躍欲試想根據(jù)老師在課程中創(chuàng)設的情景，運用課程知識自己親手制作一臺智能小車。PBL教學法獲得了作者預期的良好效果。

PBL教學法相對于傳統(tǒng)教學法注意培養(yǎng)學生的問題意識，重視學生掌握學習方法的掌握，注重提高學生學習的積極性與主動性，使學生形成發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，為他們技術能力和工作素質的培養(yǎng)打下了良好的基礎。

武漢市教育局2015年市屬高校教學教研重點項目（編號2015030）

注釋

① 黃鋼，關超然.基于問題的學習（PBL）導論[M].人民衛(wèi)生出版社，2014.3：42-43.

② 杜波.在單片機課程中開展PBL教學法培養(yǎng)應用能力的研究與實踐[J].長春工程學院學報（社會科學版），2016.17（3）：117-120.

③ 劉麗霞.淺談PBL在程序設計教學中的應用[J].教育現(xiàn)代化，2016.9（27）：165-166.

④ 虞周凱，傅文珍.卓越計劃下PBL教學法的電工技術教學研究與實踐[J].科技視界，2016.2：122.

⑤ 宋淑麗.基于PBL的高校實踐教學模式創(chuàng)新[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2016.1：55-56.