邵金俠 魏建新

（湖南科技學(xué)院，湖南 永州 425199）

PBL教學(xué)法在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究

邵金俠 魏建新

（湖南科技學(xué)院，湖南 永州 425199）

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是通信工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的一個(gè)重要組成部分，簡單易操作，但常因技術(shù)含量不高而不被重視。實(shí)際上結(jié)合P B L問題教學(xué)法，只要對驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和有效的組織，雖不能像綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)菢?，能夠直接提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力，但可以鞏固通信基礎(chǔ)理論，而且通過實(shí)驗(yàn)箱測得的信號都是實(shí)際信號，某種程度上還可以更好地驗(yàn)證了通信系統(tǒng)的工程特性，對基礎(chǔ)理論進(jìn)行相對真實(shí)的模擬。

P B L；通信工程；驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)；教學(xué)研究

1 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的和意義

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是通信工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中比較傳統(tǒng)、簡單、有效、實(shí)用的一種實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式，是對通信枯燥理論教學(xué)的一種合理、有效的補(bǔ)充。通信系統(tǒng)中的采樣定理、PCM、增量調(diào)制、數(shù)字調(diào)制解調(diào)和AMI/HDB3等基礎(chǔ)理論，電路實(shí)現(xiàn)容易，通過一定數(shù)量的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，雖然不能像仿真系統(tǒng)那樣開展綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力，但是可以幫助學(xué)生理解、鞏固理論知識，理解通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)組成，同時(shí)還可以幫助同學(xué)們熟練掌握常用儀器儀表（示波器等）的使用。由于通過實(shí)驗(yàn)箱測得的實(shí)驗(yàn)信號是實(shí)際信號，所以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是對通信系統(tǒng)的逼真模擬，在某種程度上也正好驗(yàn)證了通信系統(tǒng)的工程性。

2 開展驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的困境

結(jié)合通信工程專業(yè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)條件，根據(jù)2009級至2014級通信專業(yè)的實(shí)驗(yàn)開展情況，對驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的開展現(xiàn)狀總結(jié)如下：

（1）“虛無式”的課前準(zhǔn)備。一般情況下，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課前拿到實(shí)驗(yàn)資料，大多學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識、實(shí)驗(yàn)要求和實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ǔＪ遣粫?huì)做過多了解的，導(dǎo)致理論知識的相對不完整和缺失，實(shí)驗(yàn)中不知其然，更不知其所以然，最終使得實(shí)驗(yàn)難以進(jìn)行下去。

（2）“流水式”的教學(xué)服務(wù)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)一般都有比較完整的實(shí)驗(yàn)講義，包含實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)原理甚至實(shí)驗(yàn)步驟，所以實(shí)驗(yàn)課上基本是“依葫蘆畫瓢”，缺乏思考、驗(yàn)證。

（3）“簡單的”的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。對于理論課，老師們總是想方設(shè)法設(shè)計(jì)出生動(dòng)、形象的動(dòng)畫、ppt等來激發(fā)學(xué)生的興趣，而實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)卻只是課前講一下實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，課堂上進(jìn)行一定形式的監(jiān)督，課后批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)不能起到真正的指導(dǎo)作用。

（4）“標(biāo)準(zhǔn)的”的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)驗(yàn)箱在使用的過程中受諸多因素的影響，總是會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣的問題，能得出完全標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)屬不易，對于獲取到的“意料之外”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生往往手足無措。

最后，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)大多是分組進(jìn)行的，如果是自愿組合，課堂上會(huì)出現(xiàn)一定數(shù)量的“關(guān)系戶”，需要合作完成的項(xiàng)目，會(huì)涌現(xiàn)“一人全包”的現(xiàn)象，搭檔似乎只是名義上的，如此通過一次又一次的實(shí)驗(yàn)，最終結(jié)果往往是強(qiáng)者更強(qiáng)，弱者更弱。作為通信專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，不管以上哪種問題，都是對我們實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一種“傷害”，我們理當(dāng)及時(shí)、有力地扭轉(zhuǎn)當(dāng)前不利局面。

3 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的“教”與“學(xué)”對策

（1）PBL教學(xué)角色

PBL(Problem-Based Learning，問題式學(xué)習(xí))是一套設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)情境的完整方法?！敖獭迸c“學(xué)”相輔相成，要取得一定的教學(xué)效果，對于實(shí)驗(yàn)課程，學(xué)生必須作為課堂的主體，教師起到輔導(dǎo)作用即可，充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位。我們應(yīng)該把實(shí)驗(yàn)課交給學(xué)生，但對學(xué)生來講，如何獲得學(xué)習(xí)的最大成功，需要教師不斷啟發(fā)，營造氣氛和自身不斷摸索。有部分老師認(rèn)為只要把學(xué)生留在課堂，實(shí)驗(yàn)就等于成功了一半，其實(shí)老師要講究“強(qiáng)而不抑”，要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，“使無疑者有疑，使有疑者無疑”。

（2）PBL導(dǎo)學(xué)準(zhǔn)備

理論準(zhǔn)備的過程中，應(yīng)盡可能提出相應(yīng)的問題，以及解決問題的條件。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的開展主要是針對基礎(chǔ)理論，目的在于鞏固知識和加強(qiáng)理解。結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，設(shè)定預(yù)期實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。之所以會(huì)開展與基礎(chǔ)理論同步的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，除了知識點(diǎn)重要之外，更主要是由于理論知識抽象、難懂。難懂并不是不能理解，只是需要借助于一定的具體形式罷了。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)便是這樣一種形式。所以對于理論課上的疑點(diǎn)，學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)中解惑，在實(shí)驗(yàn)中釋疑。

作為指導(dǎo)老師，需要根據(jù)教學(xué)大綱制定出一個(gè)相對完整、具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃，讓學(xué)生知道在什么時(shí)候?qū)?huì)開展什么性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)踐PBL教學(xué)中的導(dǎo)學(xué)角色。本文結(jié)合通信工程專業(yè)《通信原理》課程具體說明，《通信原理》驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)有3大部分，為了確保實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的連貫性，在教學(xué)實(shí)踐的安排上，我們采用相關(guān)實(shí)驗(yàn)連上的方式開展實(shí)驗(yàn)，從而讓學(xué)生更好地理解通信原理知識的相關(guān)性和統(tǒng)一性。

圖1 通信原理驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

作為學(xué)生，在對整個(gè)實(shí)驗(yàn)有一個(gè)基本了解的基礎(chǔ)上，在每次實(shí)驗(yàn)課開課前，結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，根據(jù)所掌握的理論知識，通過獨(dú)立或分組形式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，這個(gè)環(huán)節(jié)在整個(gè)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備中是至關(guān)重要的，因?yàn)榻毯蛯W(xué)是相輔相成的，學(xué)生的主觀能動(dòng)性在學(xué)習(xí)中是主因。

案例1：AMI/HDB3編譯碼。AMI/HDB3編譯碼這個(gè)實(shí)驗(yàn)從原理上來講不難，尤其是AMI，給出二進(jìn)制序列，基本上沒有不會(huì)編碼的，可是在實(shí)驗(yàn)課上，很多學(xué)生面對實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)出現(xiàn)“束手無策”的現(xiàn)象，不清楚怎樣驗(yàn)證，驗(yàn)證什么。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的問題一般都出在這里。學(xué)生會(huì)根據(jù)參考資料明白得到的是“對”的結(jié)論。但不知道怎么解讀，需要被編碼的二進(jìn)制序列是什么？所謂的高電平對應(yīng)的是幾個(gè)1，低電平又是幾個(gè)0？所以實(shí)驗(yàn)前的理論導(dǎo)讀很重要，需要學(xué)生明白信號的表示形式。例如給出如圖2的時(shí)鐘信號與二進(jìn)制序列，要求學(xué)生讀出二進(jìn)制，老師從中要引導(dǎo)學(xué)生注意觀察時(shí)鐘信號，通過如此引導(dǎo)，相信大部分學(xué)生應(yīng)該能夠讀出二進(jìn)制信號，然后觀察AMI編碼甚至是HDB3都應(yīng)該是相對容易的。

圖2 時(shí)鐘信號與二進(jìn)制序列

案例2：數(shù)字調(diào)制解調(diào)（2ASK、2FSK、2PDK和2DPSK）實(shí)訓(xùn)。

① 實(shí)驗(yàn)課前：要做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，首先讓學(xué)生分組思考，如果這個(gè)實(shí)驗(yàn)要我們自己設(shè)計(jì)，同時(shí)要求通過2個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)，怎樣分類進(jìn)行？要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上提交一個(gè)簡單的設(shè)計(jì)方案。通過引導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)大部分小組通過查找資料、思考和討論等方式，都會(huì)按照2ASK和2FSK，2PDK和2DPSK的形式進(jìn)行分組。

② 實(shí)驗(yàn)課中：實(shí)驗(yàn)課堂上首先引導(dǎo)學(xué)生注意所使用的系統(tǒng)平臺(tái)是按照什么方式進(jìn)行設(shè)計(jì)的，結(jié)果和自己的設(shè)計(jì)方案不謀而合，在無形之中會(huì)幫助學(xué)生樹立起自信心。當(dāng)然也會(huì)有一些學(xué)生雖然是這樣分模塊的，但憑的是直覺，這時(shí)通過提示、釋疑等形式引導(dǎo)他們注意理解2ASK和2FSK以及2PDK和2DPSK之間的區(qū)別與聯(lián)系，如此一來原理弄明白了，實(shí)驗(yàn)步驟和要驗(yàn)證的問題也就清晰了。

（3）實(shí)驗(yàn)過程指導(dǎo)

有了充足的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和較扎實(shí)的基礎(chǔ)后，大部分學(xué)生會(huì)快速完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使得時(shí)間大有節(jié)余。“簡單、太簡單了”，“沒有任何技術(shù)成分”，這是一些實(shí)力較強(qiáng)的學(xué)生的心聲。因?yàn)楹唵危銢]有疑問，沒有疑問便沒有動(dòng)力和興趣。作為實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師，這時(shí)候需要做的就是“使無疑者有疑”，擴(kuò)展知識面，本科階段的學(xué)習(xí)本身就是一個(gè)“面”上的學(xué)習(xí)。教師的力量終究是有限的，實(shí)際中我們通過課外興趣小組的建設(shè)，讓一部分學(xué)生來扮演“助教”角色。

案例3：PCM編譯碼。通過對PCM編譯碼過程的觀察，讓同學(xué)們加深理解PCM工作過程，根據(jù)指導(dǎo)書，可以清楚看到，只要是掌握了示波器的用法，要得到對應(yīng)的編碼信息并不難，2個(gè)課時(shí)的時(shí)間如果只做這些，確實(shí)有點(diǎn)浪費(fèi)，當(dāng)然是沒有難度。如果能借此機(jī)會(huì)讓學(xué)有余力的學(xué)生自由發(fā)揮，結(jié)果將會(huì)是另外一番模樣。教師通過啟發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中尋找疑點(diǎn)，比如為什么PCM要被編碼為8bit？幀、時(shí)隙這些概念怎樣定義？有什么關(guān)系？為什么要這樣定義？發(fā)時(shí)隙脈沖在編碼過程中有什么作用？周期的確定是怎樣進(jìn)行的？一石激起千層浪，平淡的實(shí)驗(yàn)似乎沒有那么簡單了，此時(shí)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展知識或查找其它參考資料，最終做到“有疑者無疑”。由此實(shí)驗(yàn)便在學(xué)生的自主狀況下進(jìn)行，自己提出問題，然后主動(dòng)解決。通過設(shè)置思考題讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中不斷自我提升。

圖3 時(shí)鐘信號、發(fā)時(shí)隙和PCM信號

（4）PBL教學(xué)提升

① 實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫。撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，這似乎是再合理不過的要求了，然而在很多學(xué)生看來，這就是在做無用功，大多時(shí)候他們覺得要寫的東西是“只可意會(huì)不可言傳”或者是“做的清楚，寫不明白”，這到底是怎么回事呢？筆者認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)中可意會(huì)的都可以言傳，之所以寫不出，可能就在于思路還沒有整理清楚。其實(shí)撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的過程就是幫助整理思路的過程，同時(shí)也是一種能力的培養(yǎng)。

② 實(shí)驗(yàn)手段擴(kuò)展。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)對于鞏固理論知識體系，培養(yǎng)學(xué)生提出問題、思考問題、分析問題和解決問題能力等方面具有重要作用，但在培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、探索能力等方面作用不大。對于求知欲強(qiáng)、基礎(chǔ)扎實(shí)的學(xué)生，應(yīng)當(dāng)開放相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過MATLAB仿真，以此為突破口可以更好地發(fā)揮其作用和效能。

4 結(jié)語

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是通信工程實(shí)驗(yàn)課程的一個(gè)重要組成部分，主要作用是幫助我們理解理論課堂上的抽象知識。隨著PBL教學(xué)改革的開展，將PBL教學(xué)法應(yīng)用于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)有很好的輔助作用。

事實(shí)上，不管是老師還是學(xué)生都要清楚地認(rèn)識到，首先實(shí)驗(yàn)課程僅僅是幫助理解和鞏固知識的一種手段，它需要我們具備一定的基礎(chǔ)，要考自身去思考、去領(lǐng)悟。其次，實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要合理、巧妙的設(shè)計(jì)，需要教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”有機(jī)結(jié)合。再次，教師要確保實(shí)驗(yàn)課程能夠靈活、有條不紊地開展，就要有優(yōu)質(zhì)的服務(wù)意識，要善于因材施教，能幫助基礎(chǔ)差的學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，幫助基礎(chǔ)好的學(xué)生解決問題，并通過問題尋找問題，學(xué)生只有不斷地提出問題、解決問題，才能夠獲取越來越多的知識。最后，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是否枯燥，是否有生命力，能不能作為學(xué)習(xí)的一把利器，主動(dòng)權(quán)其實(shí)就在我們手里。

[1]楊曉黎．P B L教學(xué)法在高職電子商務(wù)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].課程教育研究，2016(10)：180-181．

[2]蔡鷹，李思東，吳湛霞，等．高校驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的控制[J]．實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2016(8)：15-17．

[3]王國霞．驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索[J]．高等理科教育，2016 (5)：109-113，125．

[4]駱峰．“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程教學(xué)中的P B L教學(xué)法嘗試[J]．課程教學(xué)，2016(12)：117-118．

Research on theApplication of PBLTeaching Method in the Verification Experiment

Shao Jinxia Wei Jianxin
(Hunan University of Science and Engineering,Yongzhou 425199,Hunan)

The verification experiment is an important part of the experimental course of communication engineering,which is easy to operate,but it is often ignored because of the low technical content.In fact,if we give a reasonable design and effective organization of the verification experiment,combined with PBL teaching method of problem,it not only can consolidate the communication theory,but also can verify the engineering characteristics of the communication system because the signal measured by the experimental box is an actual signal.

PBL;communication engineering;validation experiment;teaching research

G642

A

1008-6609(2017)03-0022-03

邵金俠(1980-)，女，河南商水人，講師，信息系統(tǒng)項(xiàng)目管理師，研究方向?yàn)闊o線通信技術(shù)。

湖南科技學(xué)院校級教學(xué)改革項(xiàng)目，項(xiàng)目編號：X K Y J 2015037；2014年湖南科技學(xué)院通信工程專業(yè)綜合改革項(xiàng)目。