刘 洋，廖琪梅，常小红，张国鹏，卢虹冰

PBL教学法在《软件技术基础》课程教学中的应用

刘 洋，廖琪梅，常小红，张国鹏，卢虹冰

目的：解决《软件技术基础》课程知识点抽象造成的学生难学、教师难讲的问题，探讨问题式学习（problembased learning，PBL）教学法在《软件技术基础》课程教学中应用的可行性。方法：在分析PBL教学法特点的基础上，结合实例分析该教学法在《软件技术基础》教学中的应用。结果：将PBL教学法应用到《软件技术基础》课程的教学实践过程中，可提高学生的积极性，锻炼学生的算法设计和编程能力，培养学生的协作精神与创新意识。结论：PBL教学法在《软件技术基础》教学中的实施必将大幅提高教学效果和质量。

PBL教学法；软件技术基础；教学

0 引言

《软件技术基础》是为生物医学工程专业学生开设的一门必修专业基础课。从知识结构上看，该课程上承《C语言程序设计》，下启《信号处理》、《医学图像处理》等专业课，是生物医学工程专业本科生的主干核心课程。该课程以数据结构为主线，要求学生不仅要建立软件工程和并发程序设计思想，还要从领会算法的基本思路入手，学会数据的各种存储方式和算法实现以及工程上一些实际问题的解决方法和策略。可以说，该课程涉及的概念多、结构多、算法多，知识的理解相对抽象，具有很强的理论性和实践性，学生学起来相对费力[1]。当前，《软件技术基础》课程主要以传统的课堂教学模式讲授，与该课程注重应用及实践能力的特点相矛盾。因此，学生对数据结构及相关技术的认识往往停留在理论阶段，缺乏思考、动手及自主学习能力。

问题式学习（problem-based learning，PBL）是一种以问题为导向、以学生为主体的教学方法。PBL强调把学习置于复杂的有意义的问题情境中，这样可充分发挥学生在学习中的主动性，有助于培养学生主动学习和解决问题的能力[2]。该教学方法由美国的神经病学Barrows教授[3]引入到医学领域，旨在让学生综合应用所学知识，结合患者的症状、表象、检查数据和病历等信息，对患者进行诊断和治疗。目前，PBL教学法已逐渐应用于各门课程的教学实践中。PBL教学模式要求教师从课程特点出发制定教学方案，以提高学生学习主动性及锻炼学生动手能力为目的，这必将大幅提高教学质量[4]，将从根本上解决目前《软件技术基础》课程重理论、轻实践的问题。本文将在分析PBL教学法特点的基础上，对其在《软件技术基础》教学中的应用进行以下探讨。

1 PBL教学法的特点

PBL教学法，以问题为中心、以学生为主体，改变了传统的以教师为主体的“填鸭式”教学模式。该教学法以培养学生的自主学习能力为目标，发挥问题在学习过程中的关键作用，利用实际问题调动学生的主动性和积极性。PBL教学方法主要包括提出问题、设立目标、解决问题、总结与交流等过程，旨在提高学生全面思考、分析和处理问题的能力。

与传统的教学方法不同，在PBL教学法中，教师和学生的角色发生了互换，教师由传授者变为引导者和咨询者，而学生则由被动接受知识变为主动分析、思考和探索问题，从而成为整个学习过程中的主导者。PBL教学法强调学生是学习的主体，以学生的主动学习为主，将学习过程设置于复杂的、有意义的问题情境中。在这种情境中，学生通过自主探究和团队协作来解决问题，从而学习到隐含在问题背后的科学知识。因此，PBL教学法不仅培养了学生发现问题、解决问题的能力，还培养了学生利用信息资源、自主学习和团队协作的能力。虽然传统教学法和PBL教学法的共同点都是让学生获取知识，但PBL教学法可以更好地培养学生的思维方法和获取知识的能力[5]。

2 PBL教学法在《软件技术基础》课程教学中的实施

2.1 加强前导课程学习

在《软件技术基础》课程的数据结构部分频繁使用指针和结构体来解决问题，而这些知识在前导课程《C语言程序设计》中，也是重点和难点内容。因此，在前导课程中，应为这些知识分配更多的理论和实训课时，让学生熟练掌握指针和结构体的基础知识，并可熟练进行编程，从而为《软件技术基础》课程提供知识储备。

2.2 前期准备

PBL教学模式对教师和学生都提出了更高的要求，教师不再是机械式的施教，而是需要深入教材，组建知识点之间的逻辑关系，针对难点和要点提出问题，并根据学生的情况确定教学目标[6]。而学生则需要在教学目标的指引下进行充分的课前预习、查阅相关资料、对教学内容大致了解，以便在课堂上快速理解学习内容。

2.3 在《软件技术基础》课程中融入PBL教学法

2.3.1 联系实际，提出问题

在PBL教学模式中，提出问题是至关重要的，问题的好坏直接影响后续的授课效果。教师应依据教学要求、教学目标以及学生的理解能力设计问题，问题应结合生活中的实际问题，最好与学生的生活或专业密切相关，这样才能调动学生的学习积极性，激发学生的学习兴趣。同时，教师应给出在实践过程中学生需达到的目标、解决问题时所要涉及的元素及使用到的方法技巧、重点难点等。整个教学过程应以学生独立自主学习及团队合作讨论为前提，以所用软件技术基础教材为基础，以教师设计的问题为中心，充分发挥学生的主动性和积极性，引导学生分析、研究，进而解决问题。

例如，在讲授栈和队列这一章节时，应强调它们都是操作受限的线性结构，并结合现实中的例子加深学生的理解，并导入问题。如在讲栈时，考虑到军校的特点，引入手枪的例子，先压入弹夹的子弹只能最后从枪管里射出，而后压入的子弹则先射出，这种数据结构遵从“先进后出”的原则，同时还可引入浏览器的例子，浏览器的“后退”键就是栈的一个实例。而在讲授队列时，可采用排队上公交车的例子，先到的人先上车，后到的人则在队伍后面等待，这种数据结构遵从“先进先出”的原则。通过举例引入，使学生对概念有了初步的认识和理解后，教师引出“迷宫求解”的问题，并安排学生完成求解算法的学习。通过问题一步步的引导，学生不仅对知识点的概念有了深入理解，同时对其实际应用也有了较好的认识。

2.3.2 分析问题，设立目标

教师可根据学生基础强弱程度进行分组，以小组为单位完成任务。选择一位基础较好的学生任组长，负责本小组学生的组织、协调和任务分工安排等。学生以组为单位对提出的问题进行讨论，研究分析问题并制订解决方案，确定与问题相关的资源及获取这些资源的方法等，进而对教师提出的问题进一步细化。

针对迷宫求解问题，学生首先要分析求解算法中应采用哪种数据结构，然后要分析如何标记当前所在位置、如何判断所选道路是否为通路、如何判断死胡同、如何选择最短路径走出迷宫等系列问题。

2.3.3 协作学习，解决问题

在分析问题的基础上，各组制订具体执行方案并进行任务分工，教师则对各组提出的方案进行最终审核，考察方案的完整性和可执行性，给出具体建议。在执行阶段，小组成员需各自完成自己的任务，分工协作，充分发挥团队的力量，共同完成任务和解决问题。

解决问题是学生发挥主观能动性、自主探究的过程。在解决问题的过程中，学生通过积极思考和实践，可以发现新的问题，然后通过不断的“发现问题—解决问题”，对所学的知识有更加深入的理解。在这一过程中，教师应逐步退出，将主动权交给学生，当学生遇到无法解决的问题向教师求助时，教师应积极主动地给予引导和帮助。

在解决问题时，学生会选择合适的编程语言，并对数据结构进行定义。鉴于前期刚学习过C语言程序设计，鼓励学生用C语言进行编程，同时对使用Delphi、Matlab等编程工具的同学进行针对性指导。在学生选择栈作为数据结构来解决迷宫问题时，鼓励学生针对顺序栈和链栈进行分析，选择合适的结构解决问题。解决问题的思路和手段是多样的，教师应当引导学生开拓思路，在得到“殊途同归”结果的同时，建立“百花齐放”的解决方法。

2.3.4 展示成果，总结交流

“展示成果，总结交流”阶段是整个PBL教学模式中最重要的一个阶段，也是学生知识升华的一个阶段。在完成编程任务后，每组选派代表将“迷宫求解”的算法进行上机演示，并陈述设计思路、设计算法时遇到的困难和问题以及这些问题的解决方案。成果展示可提升学生的自信心，培养学生的表达能力。

在各个小组都完成展示后，小组之间进行互评，讨论优缺点及改进方法，使同学之间可以取长补短，加深对问题的理解，开阔解决问题的思路。在此基础上，教师应对所有内容进行总结，主要包括梳理知识点、回顾主要内容、算法中的方法和技巧、如何选择和获取相关资料、如何编程实现等，从而进一步加深学生对知识的理解。同时，根据各小组任务完成情况进行打分，计入平时成绩，教师应注重对学生进行鼓励，调动学生的积极性，激励学生在下一次任务中取得更好的成绩。

2.4 后期总结

在完成既定的教学任务后，教师应启发学生进一步思考，如：如何改进算法以达到最优的时间和空间复杂度，解决问题的方法对自己的学习有哪些启示等，并以书面形式提交给教师。教师在分析、总结学生心得体会的基础上，发现并改进教学中存在的问题，不断完善教学计划和设计。

3 结语

将PBL教学法应用到《软件技术基础》课程的教学实践过程中，不仅提高了学生的积极性，锻炼了学生的算法设计和编程能力，而且还培养了学生的协作精神与创新意识，提高了学生发现问题和解决问题的能力。

作为一种主动式、知识探究型的教学模式，PBL教学法弥补了传统被动式、知识传授教学模式的不足，其以问题为中心、以学生为主体、以教师为引导的小组讨论式教学模式，可有效提高学生的学习积极性和自学能力。通过设计问题，鼓励学生通过自学和集体讨论、相互协作来分析、解决问题，从而学习、巩固相关知识，进而培养学生分析问题、解决问题的能力。在PBL教学法实施过程中，要求教师具有良好的自身素质和教学技巧，要具备提出问题、解决问题的能力以及良好的组织和管理能力。总而言之，PBL教学法在《软件技术基础》教学中的实施必将大幅提高教学效果和质量。

[1]赵艳明.基于PBL的数据结构教学研究与改革探讨[J].教育发展与研究，2010（23）：188-190.

[2]Farmer E A.Faculty development for problem-based learning[J].Eur J Dent Educ，2004，8（2）：59-66．

[3]Barrows H S.Problem-based learning in medicine and beyond：a brief overview[J].New Dir Teach Learn，1996，68：3-11.

[4]刘儒德.基于问题学习对教学改革的启示[J].教育研究，2002（2）：73-77.

[5]Martin T，Rivale S D，Diller K R.Comparison of student learning in challenge-based and traditional instruction in biomedical engineering[J].Ann Biomed Eng，2007，35（8）：1 312-1 323.

[6]陈晓霞.数据结构教学中的案例巧用[J].计算机教育，2010（24）：61-63.

（收稿：2014-06-10 修回：2014-10-11）

Application of PBL teaching method in Fundamentals of Software Technology

LIU Yang,LIAO Qi-mei,CHANG Xiao-hong,ZHANG Guo-peng,LU Hong-bing
(School of Biomedical Engineering,the Fourth Military Medical University,Xi'an 710032,China)

ObjectiveTo introduce problem-based learning (PBL)into the teaching of Fundamentals of Software Technology.MethodsThe characteristics of PBL were analyzed,and its application to the teaching of Fundamentals of Software Technology was explored with some examples.ResultsPBL might enhance the student in learning motivation, algorithm design,programming,cooperation and innovation.ConclusionPBL teaching method promotes the teaching quality and efficiency of Fundamentals of Software Technology.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（3）：142-144]

PBL teaching method;fundamentals of software technology;teaching

R318；C961

A

1003-8868（2015）03-0142-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.03.142

军队青年项目（13QNP126）

刘 洋（1981—），男，博士，讲师，主要从事医学图像处理方面的研究工作，E-mail：yliu@fmmu.edu.cn。

710032西安，第四军医大学生物医学工程学院（刘 洋，廖琪梅，常小红，张国鹏，卢虹冰）

卢虹冰，E-mail：luhb@fmmu.edu.cn