PBL教学法在验证性实验中的应用研究

邵金侠 魏建新

（湖南科技学院，湖南 永州 425199）

PBL教学法在验证性实验中的应用研究

邵金侠 魏建新

（湖南科技学院，湖南 永州 425199）

验证性实验是通信工程专业实验课程的一个重要组成部分，简单易操作，但常因技术含量不高而不被重视。实际上结合P B L问题教学法，只要对验证性实验进行合理的设计和有效的组织，虽不能像综合设计实验那样，能够直接提高学生的设计能力和创新能力，但可以巩固通信基础理论，而且通过实验箱测得的信号都是实际信号，某种程度上还可以更好地验证了通信系统的工程特性，对基础理论进行相对真实的模拟。

P B L；通信工程；验证性实验；教学研究

1 验证性实验设计的目的和意义

验证性实验是通信工程实验教学中比较传统、简单、有效、实用的一种实验教学形式，是对通信枯燥理论教学的一种合理、有效的补充。通信系统中的采样定理、PCM、增量调制、数字调制解调和AMI/HDB3等基础理论，电路实现容易，通过一定数量的验证性实验教学，虽然不能像仿真系统那样开展综合设计实验，培养学生的设计能力和创新能力，但是可以帮助学生理解、巩固理论知识，理解通信系统的基本结构组成，同时还可以帮助同学们熟练掌握常用仪器仪表（示波器等）的使用。由于通过实验箱测得的实验信号是实际信号，所以验证性实验是对通信系统的逼真模拟，在某种程度上也正好验证了通信系统的工程性。

2 开展验证性实验的困境

结合通信工程专业验证性实验条件，根据2009级至2014级通信专业的实验开展情况，对验证性实验的开展现状总结如下：

（1）“虚无式”的课前准备。一般情况下，学生在实验课前拿到实验资料，大多学生对于实验预备知识、实验要求和实验目的通常是不会做过多了解的，导致理论知识的相对不完整和缺失，实验中不知其然，更不知其所以然，最终使得实验难以进行下去。

（2）“流水式”的教学服务。验证性实验一般都有比较完整的实验讲义，包含实验目的、实验要求、实验原理甚至实验步骤，所以实验课上基本是“依葫芦画瓢”，缺乏思考、验证。

（3）“简单的”的实验指导。对于理论课，老师们总是想方设法设计出生动、形象的动画、ppt等来激发学生的兴趣，而实验指导却只是课前讲一下实验注意事项，课堂上进行一定形式的监督，课后批改实验报告。实验指导不能起到真正的指导作用。

（4）“标准的”的实验结论。实验箱在使用的过程中受诸多因素的影响，总是会出现这样或那样的问题，能得出完全标准的实验结论实属不易，对于获取到的“意料之外”的实验结果，学生往往手足无措。

最后，验证性实验大多是分组进行的，如果是自愿组合，课堂上会出现一定数量的“关系户”，需要合作完成的项目，会涌现“一人全包”的现象，搭档似乎只是名义上的，如此通过一次又一次的实验，最终结果往往是强者更强，弱者更弱。作为通信专业基础实验课程，不管以上哪种问题，都是对我们实验教学的一种“伤害”，我们理当及时、有力地扭转当前不利局面。

3 验证性实验的“教”与“学”对策

（1）PBL教学角色

PBL(Problem-Based Learning，问题式学习)是一套设计学习情境的完整方法。“教”与“学”相辅相成，要取得一定的教学效果，对于实验课程，学生必须作为课堂的主体，教师起到辅导作用即可，充分发挥学生的主体地位。我们应该把实验课交给学生，但对学生来讲，如何获得学习的最大成功，需要教师不断启发，营造气氛和自身不断摸索。有部分老师认为只要把学生留在课堂，实验就等于成功了一半，其实老师要讲究“强而不抑”，要激发学生的学习兴趣，提高学习的主动性，“使无疑者有疑，使有疑者无疑”。

（2）PBL导学准备

理论准备的过程中，应尽可能提出相应的问题，以及解决问题的条件。验证性实验的开展主要是针对基础理论，目的在于巩固知识和加强理解。结合具体实验项目，设定预期实验目标。之所以会开展与基础理论同步的验证性实验，除了知识点重要之外，更主要是由于理论知识抽象、难懂。难懂并不是不能理解，只是需要借助于一定的具体形式罢了。验证性实验便是这样一种形式。所以对于理论课上的疑点，学生可以在实验中解惑，在实验中释疑。

作为指导老师，需要根据教学大纲制定出一个相对完整、具体的实验教学计划，让学生知道在什么时候将会开展什么性质的实验，实践PBL教学中的导学角色。本文结合通信工程专业《通信原理》课程具体说明，《通信原理》验证性实验有3大部分，为了确保实验内容的连贯性，在教学实践的安排上，我们采用相关实验连上的方式开展实验，从而让学生更好地理解通信原理知识的相关性和统一性。

图1 通信原理验证性实验

作为学生，在对整个实验有一个基本了解的基础上，在每次实验课开课前，结合具体实验项目，根据所掌握的理论知识，通过独立或分组形式进行实验设计，这个环节在整个实验准备中是至关重要的，因为教和学是相辅相成的，学生的主观能动性在学习中是主因。

案例1：AMI/HDB3编译码。AMI/HDB3编译码这个实验从原理上来讲不难，尤其是AMI，给出二进制序列，基本上没有不会编码的，可是在实验课上，很多学生面对实验结果会出现“束手无策”的现象，不清楚怎样验证，验证什么。验证性实验的问题一般都出在这里。学生会根据参考资料明白得到的是“对”的结论。但不知道怎么解读，需要被编码的二进制序列是什么？所谓的高电平对应的是几个1，低电平又是几个0？所以实验前的理论导读很重要，需要学生明白信号的表示形式。例如给出如图2的时钟信号与二进制序列，要求学生读出二进制，老师从中要引导学生注意观察时钟信号，通过如此引导，相信大部分学生应该能够读出二进制信号，然后观察AMI编码甚至是HDB3都应该是相对容易的。

图2 时钟信号与二进制序列

案例2：数字调制解调（2ASK、2FSK、2PDK和2DPSK）实训。

① 实验课前：要做这个实验，首先让学生分组思考，如果这个实验要我们自己设计，同时要求通过2个模块实现，怎样分类进行？要求学生在实验课上提交一个简单的设计方案。通过引导，发现大部分小组通过查找资料、思考和讨论等方式，都会按照2ASK和2FSK，2PDK和2DPSK的形式进行分组。

② 实验课中：实验课堂上首先引导学生注意所使用的系统平台是按照什么方式进行设计的，结果和自己的设计方案不谋而合，在无形之中会帮助学生树立起自信心。当然也会有一些学生虽然是这样分模块的，但凭的是直觉，这时通过提示、释疑等形式引导他们注意理解2ASK和2FSK以及2PDK和2DPSK之间的区别与联系，如此一来原理弄明白了，实验步骤和要验证的问题也就清晰了。

（3）实验过程指导

有了充足的实验准备和较扎实的基础后，大部分学生会快速完成实验内容，使得时间大有节余。“简单、太简单了”，“没有任何技术成分”，这是一些实力较强的学生的心声。因为简单，便没有疑问，没有疑问便没有动力和兴趣。作为实验指导教师，这时候需要做的就是“使无疑者有疑”，扩展知识面，本科阶段的学习本身就是一个“面”上的学习。教师的力量终究是有限的，实际中我们通过课外兴趣小组的建设，让一部分学生来扮演“助教”角色。

案例3：PCM编译码。通过对PCM编译码过程的观察，让同学们加深理解PCM工作过程，根据指导书，可以清楚看到，只要是掌握了示波器的用法，要得到对应的编码信息并不难，2个课时的时间如果只做这些，确实有点浪费，当然是没有难度。如果能借此机会让学有余力的学生自由发挥，结果将会是另外一番模样。教师通过启发，引导学生在实验过程中寻找疑点，比如为什么PCM要被编码为8bit？帧、时隙这些概念怎样定义？有什么关系？为什么要这样定义？发时隙脉冲在编码过程中有什么作用？周期的确定是怎样进行的？一石激起千层浪，平淡的实验似乎没有那么简单了，此时学生通过实验扩展知识或查找其它参考资料，最终做到“有疑者无疑”。由此实验便在学生的自主状况下进行，自己提出问题，然后主动解决。通过设置思考题让学生在实验中不断自我提升。

图3 时钟信号、发时隙和PCM信号

（4）PBL教学提升

① 实验报告撰写。撰写实验报告，这似乎是再合理不过的要求了，然而在很多学生看来，这就是在做无用功，大多时候他们觉得要写的东西是“只可意会不可言传”或者是“做的清楚，写不明白”，这到底是怎么回事呢？笔者认为在实验中可意会的都可以言传，之所以写不出，可能就在于思路还没有整理清楚。其实撰写实验报告的过程就是帮助整理思路的过程，同时也是一种能力的培养。

② 实验手段扩展。验证性实验对于巩固理论知识体系，培养学生提出问题、思考问题、分析问题和解决问题能力等方面具有重要作用，但在培养学生的动手能力、创新能力、探索能力等方面作用不大。对于求知欲强、基础扎实的学生，应当开放相关实验项目，通过MATLAB仿真，以此为突破口可以更好地发挥其作用和效能。

4 结语

验证性实验是通信工程实验课程的一个重要组成部分，主要作用是帮助我们理解理论课堂上的抽象知识。随着PBL教学改革的开展，将PBL教学法应用于验证性实验有很好的辅助作用。

事实上，不管是老师还是学生都要清楚地认识到，首先实验课程仅仅是帮助理解和巩固知识的一种手段，它需要我们具备一定的基础，要考自身去思考、去领悟。其次，实验教学需要合理、巧妙的设计，需要教师的“教”和学生的“学”有机结合。再次，教师要确保实验课程能够灵活、有条不紊地开展，就要有优质的服务意识，要善于因材施教，能帮助基础差的学生发现问题，帮助基础好的学生解决问题，并通过问题寻找问题，学生只有不断地提出问题、解决问题，才能够获取越来越多的知识。最后，验证性实验是否枯燥，是否有生命力，能不能作为学习的一把利器，主动权其实就在我们手里。

[1]杨晓黎．P B L教学法在高职电子商务专业教学中的应用研究[J].课程教育研究，2016(10)：180-181．

[2]蔡鹰，李思东，吴湛霞，等．高校验证性实验教学质量的控制[J]．实验技术与管理，2016(8)：15-17．

[3]王国霞．验证性实验教学改革的探索[J]．高等理科教育，2016 (5)：109-113，125．

[4]骆峰．“微机原理与接口技术”课程教学中的P B L教学法尝试[J]．课程教学，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

邵金侠(1980-)，女，河南商水人，讲师，信息系统项目管理师，研究方向为无线通信技术。

湖南科技学院校级教学改革项目，项目编号：X K Y J 2015037；2014年湖南科技学院通信工程专业综合改革项目。