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[摘 要]基于问题的学习方法在各学科的教学中得到了广泛的应用，本文对PBL教学法的理论基础、教学模式进行了总结，并以单片机应用技术课程为应用实例，探讨了PBL教学法的运用过程。PBL教学法改变了传统的以知识“灌输”为主的教学模式，变知识学习为探究学习，对学生的知识迁移起到了积极的促进作用，是教学改革的重大突破，具有重要的现实意义。
[关键词：PBL教学法；单片机应用技术；应用
doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.08.128
[中图分类号]G642；TP368.1-4 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2017）08-0-02
单片机应用技术课程是计算机专业必修的一门应用性很强的课程，主要讲述单片机的硬件及引脚特性、单片机的指令功能、编程步骤方法、模/数和数/模转换接口、外围设备接口及驱动程序、单片机典型技术等内容。单片机应用技术课程复杂难学，即使已经具备微机原理和汇编语言的基本知识，也会让人感到无从下手。传统的单片机应用技术课程都是通过课堂讲述、实验演示来传递知识点的，学生学习一个学期后，感觉还是没有获得很多的知识，考试前只能靠背诵书上的例题去套用，考完试后就忘得一干二净，并没有真正从这门课程中获得真正的知识和有效的技能。单片机应用技术课程是一门需要深入思考、反复推敲、不断实践、不断积累经验的课程。所以要想让学生真正获得知识和技能，就要改变传统的教学模式、改革教学的方式方法。
PBL教学法，即基于问题的学习法，能有效改变传统的教学模式，能够激发学生的学习兴趣，培养学生良好的学习习惯，锻炼学生的思考能力，培养学生的综合素质。从做中学，使学生体会到学习的乐趣，提高学生的满意度。单片机应用技术课程具有的实践性和操作性强以及其他特点，都适合使用PBL教学法进行教学。
1 PBL教学法的理论基础
1.1 认知学习理论
认知心理学认为，学习是有意义的学习，学习者不是被动的接受知识，而是主动探索研究的过程。布鲁纳学说认为：学习知识是根据已有知识获得新知识、将知识进行转化和处理信息来适应新问题的需要、评价和检验知识是否适用于问题的三个过程。PBL教学的一般过程正是根据认知学习理论的过程建立起来的，而且PBL教学过程强调主动学习、强调内在动机、强调学习过程，这都符合认知学习理论。
1.2 建构主义理论
建构主义认为，教学活动并不是以向学生灌输知识来进行知识传递的过程，而是有效引导学生，让学生主动对知识进行建构来达到知识迁移的过程。建构主义理论强调以学生为主体，教师引导的特性；强调学生积极主动探究学习，教师宏观调控的过程；强调创设真实情境的效果，让学生体会真实的社会生活和广泛的科学知识，拓宽视野。在建构理论的支持下，PBL教学法能充分发挥其积极主动作用，能真正有效引导学生获得知识和技能。
1.3 人本主义理论
以人为本是现代教育理论的重要组成部分，PBL教学过程充分体现了以人为本的教育理念，学生的基础参差不齐，对问题的理解能力和对知识点的掌握程度也不尽相同，教师会根据不同的情况进行因材施教，改变传统教学中一刀切的状况，会根据学生的好奇心理和实践需要及时调整教学策略，真正做到以学生为本，为学生服务。
2 PBL教学法的教学模式
众多的学者有着不同的观念，从不同的角度提出了PBL教学的多种模式，马斯特里赫提出了Seven-Step导向学习模式，包含了澄清术语、定义问题、分析问题、想法结构化、制定学习目标、研究和调查以及概要和解决方案等7个阶段，当完成7个阶段，问题仍不能解决时，需回到想法结构化进行循环。本杰明提出PBL教学过程包括界定问题、分析问题、形成假设、确定已知、确立所需资源、分析资源、收集新知识以及联结新旧知识8个阶段，若经过以上8个阶段问题仍未解决，或在解决问题的过程产生了新的问题，可以重新从界定问题开始循环。伊登斯提出了问题导向学习周期性PBL模式，主要包括问题发展阶段、问题探究阶段、问题方案验证阶段，在这三个阶段循环执行。从三种典型的PBL教学模式来看，其都是循环的模式，都是从问题出发，大致步骤基本相同，只是切入点和具体的步骤不同。
3 PBL教学法的应用实例
本文以恒温控制系统课程为例进行分析。
3.1 准备阶段
3.1.1 教学目标分析
掌握恒溫控制系统中系统结构情况，掌握温度信号输入通道包含的内容，掌握执行信号通道设计，学会设计系统应用软件的方法。在学习知识内容的同时，要培养学生自主学习的能力、独立思考的习惯、沟通能力、分析问题和解决问题的能力。
3.1.2 问题情境设计
有一个孵化场，要孵化一批鸡雏，孵化过程中要求恒温器必须保持在38 ℃～39 ℃，采用电热恒温设计，温度控制精度在±0.5 ℃，电源为220 V交流电，温控范围在 3 ℃～ 60℃之间，加热功率在200 W～700 W，容积在350 mm×350 mm×400 mm，请设计符合要求的恒温系统。
3.2 教学过程
3.2.1 提出问题
（1）设计微机控制系统结构，并画图表示。
（2）温度信号输入通道包含哪几部分内容？
（3）执行信号通道如何设计？
（4）系统应用软件的控制流程如何设计？
（5）对PID算法应如何改进才能符合设计要求？
3.2.2 分析问题
针对五个问题，逐一进行分析。
微机控制系统结构设计，使用1片MCS-51系列的8031单片机、1片2732A EPROM存储器、1片74LS373作地址锁存器、1片Inter8155作ROM和I/O扩展器。 温度信号输入通道包含温度传感器、运算放大器、A/D转换器三部分。
执行信号通道通过微机系统的8155PC5的输出信号经过光耦合器，直接控制可控硅门级，从而控制电热丝的平均加热功率。
系统应用软件的控制流程要注意温度信号的读入和处理。
对PID算法在偏差绝对值小于某一预定门限时，用标准PID算法。当偏差绝对值大于这一预定门限时，舍去积分项的运算，从而减少积分项的累积。
3.2.3 小组讨论
经过对问题要点的分析，小组成员针对问题提出自己的方案设计，组员之间互相讨论，评价优缺点，使方案达到优化。
3.2.4 查阅资料
学生根据问题和分析的要点，对教材、网络资料进行查阅，独立完成学习过程。
3.2.5 解决方案
根据以往的知识和探索的新知识，综合分析问题，形成自己的解决方案。
3.3 评价总结
3.3.1 成果说明
学生对自己的方案在组内进行阐述，并提出形成依据，以便大家进行交流，取长补短，对比自己的方案，进行借鉴。
3.3.2 评价总结
教师针对学生的方案进行综合评价，分析优缺点、错误成因，并给出建设性意见。总结本节课程重点和难点，给出问题的正确答案，对课程进行总结。
3.3.3 教学反思
针对本课程进行教学反思，从学习内容、教师作用、学生学习效果等几个反面进行，以便于积累经验，把PBL教学法发挥到极致。
4 结 语
PBL教学法是以认知学习理论、建构主义理论、人本主义理论为基础的，具有多种教学模式，虽然在各种教学模式中有细微的差别，但是主体都是一致的，是以问题为中心的主动构建过程。单片机应用技术课程的性质非常适合PBL教学法，所以在应用之后，取得了显著的教学效果，学生成绩明显提高，学习热情高涨，真正将知识转化成了技能，进行了有效的迁移。PBL教學法对教学起着重要的意义，正逐步向各学科铺开。
主要参考文献
[1]杨桂娟.基于问题式学习（PBL）在After Effects教学中的应用初探[J].教育教学论坛，2014（6）.
[2]马丽，戴心来.认知风格理论对研究性学习教学策略设计的影响[J].电化教育研究，2007（1）.
[3]丁晓蔚.基于问题的学习（PBL）实施模型述评[J].高等教育研究学报，2011（1）.
[4]王和鸾.PBL网络课程的教学交互平台的设计研究[D].金华：浙江师范大学，2013
[关键词：PBL教学法；单片机应用技术；应用
doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.08.128
[中图分类号]G642；TP368.1-4 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2017）08-0-02
单片机应用技术课程是计算机专业必修的一门应用性很强的课程，主要讲述单片机的硬件及引脚特性、单片机的指令功能、编程步骤方法、模/数和数/模转换接口、外围设备接口及驱动程序、单片机典型技术等内容。单片机应用技术课程复杂难学，即使已经具备微机原理和汇编语言的基本知识，也会让人感到无从下手。传统的单片机应用技术课程都是通过课堂讲述、实验演示来传递知识点的，学生学习一个学期后，感觉还是没有获得很多的知识，考试前只能靠背诵书上的例题去套用，考完试后就忘得一干二净，并没有真正从这门课程中获得真正的知识和有效的技能。单片机应用技术课程是一门需要深入思考、反复推敲、不断实践、不断积累经验的课程。所以要想让学生真正获得知识和技能，就要改变传统的教学模式、改革教学的方式方法。
PBL教学法，即基于问题的学习法，能有效改变传统的教学模式，能够激发学生的学习兴趣，培养学生良好的学习习惯，锻炼学生的思考能力，培养学生的综合素质。从做中学，使学生体会到学习的乐趣，提高学生的满意度。单片机应用技术课程具有的实践性和操作性强以及其他特点，都适合使用PBL教学法进行教学。
1 PBL教学法的理论基础
1.1 认知学习理论
认知心理学认为，学习是有意义的学习，学习者不是被动的接受知识，而是主动探索研究的过程。布鲁纳学说认为：学习知识是根据已有知识获得新知识、将知识进行转化和处理信息来适应新问题的需要、评价和检验知识是否适用于问题的三个过程。PBL教学的一般过程正是根据认知学习理论的过程建立起来的，而且PBL教学过程强调主动学习、强调内在动机、强调学习过程，这都符合认知学习理论。
1.2 建构主义理论
建构主义认为，教学活动并不是以向学生灌输知识来进行知识传递的过程，而是有效引导学生，让学生主动对知识进行建构来达到知识迁移的过程。建构主义理论强调以学生为主体，教师引导的特性；强调学生积极主动探究学习，教师宏观调控的过程；强调创设真实情境的效果，让学生体会真实的社会生活和广泛的科学知识，拓宽视野。在建构理论的支持下，PBL教学法能充分发挥其积极主动作用，能真正有效引导学生获得知识和技能。
1.3 人本主义理论
以人为本是现代教育理论的重要组成部分，PBL教学过程充分体现了以人为本的教育理念，学生的基础参差不齐，对问题的理解能力和对知识点的掌握程度也不尽相同，教师会根据不同的情况进行因材施教，改变传统教学中一刀切的状况，会根据学生的好奇心理和实践需要及时调整教学策略，真正做到以学生为本，为学生服务。
2 PBL教学法的教学模式
众多的学者有着不同的观念，从不同的角度提出了PBL教学的多种模式，马斯特里赫提出了Seven-Step导向学习模式，包含了澄清术语、定义问题、分析问题、想法结构化、制定学习目标、研究和调查以及概要和解决方案等7个阶段，当完成7个阶段，问题仍不能解决时，需回到想法结构化进行循环。本杰明提出PBL教学过程包括界定问题、分析问题、形成假设、确定已知、确立所需资源、分析资源、收集新知识以及联结新旧知识8个阶段，若经过以上8个阶段问题仍未解决，或在解决问题的过程产生了新的问题，可以重新从界定问题开始循环。伊登斯提出了问题导向学习周期性PBL模式，主要包括问题发展阶段、问题探究阶段、问题方案验证阶段，在这三个阶段循环执行。从三种典型的PBL教学模式来看，其都是循环的模式，都是从问题出发，大致步骤基本相同，只是切入点和具体的步骤不同。
3 PBL教学法的应用实例
本文以恒温控制系统课程为例进行分析。
3.1 准备阶段
3.1.1 教学目标分析
掌握恒溫控制系统中系统结构情况，掌握温度信号输入通道包含的内容，掌握执行信号通道设计，学会设计系统应用软件的方法。在学习知识内容的同时，要培养学生自主学习的能力、独立思考的习惯、沟通能力、分析问题和解决问题的能力。
3.1.2 问题情境设计
有一个孵化场，要孵化一批鸡雏，孵化过程中要求恒温器必须保持在38 ℃～39 ℃，采用电热恒温设计，温度控制精度在±0.5 ℃，电源为220 V交流电，温控范围在 3 ℃～ 60℃之间，加热功率在200 W～700 W，容积在350 mm×350 mm×400 mm，请设计符合要求的恒温系统。
3.2 教学过程
3.2.1 提出问题
（1）设计微机控制系统结构，并画图表示。
（2）温度信号输入通道包含哪几部分内容？
（3）执行信号通道如何设计？
（4）系统应用软件的控制流程如何设计？
（5）对PID算法应如何改进才能符合设计要求？
3.2.2 分析问题
针对五个问题，逐一进行分析。
微机控制系统结构设计，使用1片MCS-51系列的8031单片机、1片2732A EPROM存储器、1片74LS373作地址锁存器、1片Inter8155作ROM和I/O扩展器。 温度信号输入通道包含温度传感器、运算放大器、A/D转换器三部分。
执行信号通道通过微机系统的8155PC5的输出信号经过光耦合器，直接控制可控硅门级，从而控制电热丝的平均加热功率。
系统应用软件的控制流程要注意温度信号的读入和处理。
对PID算法在偏差绝对值小于某一预定门限时，用标准PID算法。当偏差绝对值大于这一预定门限时，舍去积分项的运算，从而减少积分项的累积。
3.2.3 小组讨论
经过对问题要点的分析，小组成员针对问题提出自己的方案设计，组员之间互相讨论，评价优缺点，使方案达到优化。
3.2.4 查阅资料
学生根据问题和分析的要点，对教材、网络资料进行查阅，独立完成学习过程。
3.2.5 解决方案
根据以往的知识和探索的新知识，综合分析问题，形成自己的解决方案。
3.3 评价总结
3.3.1 成果说明
学生对自己的方案在组内进行阐述，并提出形成依据，以便大家进行交流，取长补短，对比自己的方案，进行借鉴。
3.3.2 评价总结
教师针对学生的方案进行综合评价，分析优缺点、错误成因，并给出建设性意见。总结本节课程重点和难点，给出问题的正确答案，对课程进行总结。
3.3.3 教学反思
针对本课程进行教学反思，从学习内容、教师作用、学生学习效果等几个反面进行，以便于积累经验，把PBL教学法发挥到极致。
4 结 语
PBL教学法是以认知学习理论、建构主义理论、人本主义理论为基础的，具有多种教学模式，虽然在各种教学模式中有细微的差别，但是主体都是一致的，是以问题为中心的主动构建过程。单片机应用技术课程的性质非常适合PBL教学法，所以在应用之后，取得了显著的教学效果，学生成绩明显提高，学习热情高涨，真正将知识转化成了技能，进行了有效的迁移。PBL教學法对教学起着重要的意义，正逐步向各学科铺开。
主要参考文献
[1]杨桂娟.基于问题式学习（PBL）在After Effects教学中的应用初探[J].教育教学论坛，2014（6）.
[2]马丽，戴心来.认知风格理论对研究性学习教学策略设计的影响[J].电化教育研究，2007（1）.
[3]丁晓蔚.基于问题的学习（PBL）实施模型述评[J].高等教育研究学报，2011（1）.
[4]王和鸾.PBL网络课程的教学交互平台的设计研究[D].金华：浙江师范大学，2013