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摘要：《建筑电气设计》课程是面向电气工程及其自动化专业的应用型专业方向课程。以往《建筑电气设计》的课程教学在教学内容安排，教学模式的实施和教学资源的利用上存在固化和守旧的问题。这不符合培养应用型人才的目标，因此这门课程的教学模式亟待改革和创新。本文介绍了以问题学习为导向的PBL教学模式，结合数字科技发展的趋势，将PBL教学模式融入《建筑电气设计》课程教学，使学生由被动学习变为主动学习，提升学生课堂参与度，实现培养应用型人才的课程目标，是新工科建设的应有之义。

关键词：《建筑电气设计》课程；PBL教学模式；课程目标；新工科建设

基金项目：1.面向工程能力培养的专业核心课程群立体化建设探索与实践—以电气工程及其自动化专业为例（项目编号：NIT2023JY-016）；2.南阳理工学院2022年电机学课程思政示范课项目；基于CIPP理论的电气工程及其自动化专业的课程思政建设成效评价模型构建（项目编号：NIT2023JY-017）

引言

作为新工科建设专业之一的电气工程及其自动化专业，其所涉及的学科专业包括电子、机械、电气、通信、计算机等，属于多学科融合的典型专业。这个专业在新工科建设上具有思考和探索专业改造升级的极大空间。而《建筑电气设计》这门课是一门面向建筑行业项目工程设计与施工环节的应用型课程，它是以电能、电气设备和电气技术为手段来创造、维持与改善限定空间和环境，属于土建和电气交叉的一门综合学科。因此，根据培养方案要求，在电气工程及其自动化专业开设了这门课程。由于这门课程的开设的目的是希望相关人员具备很强的实践能力，具有较强的项目应用认知能力。然而目前该课程在授课过程中存在以下几个问题：首先，教学内容的安排主要是以教材章节目录为依据，按部就班讲授课程所包含内容，但是实际的项目中可能涉及到的知识并不是按照章节目录的顺序出现的，所以考虑到学生当下学习的知识范围，无法将项目案例作为某个知识点应用的练习。其次，授课模式上采用“教师讲授，学生被动接受”的这种“填鸭式”教学的方式，学生接受知识的过程中存在“知其然，而不知其所以然”的问题。而这种“被动式”学习方式对于学生面对复杂工程问题时的思考、分析以及解决问题的能力培养都是不利的，会造成学生欠缺思维方式的锻炼，导致学生进入工作岗位之后，感觉学到的知识在大脑中犹如没有线头的毛线，因此在实践中不知道从哪里入手去解决问题。另外，传统的教学资源是采用“黑板+课件”的教学模式，但是在授课过程中，由于把侧重点放在知识点的讲授上，所以知识的呈现会略显枯燥和乏味，造成学生在课堂上注意力不集中，参与度不高的问题。总而言之，如果教师对于学生项目能力的培养不够重视，对于学生的思维能力和实践操作能力培养有所欠缺，会使得学生理论联系实际的能力不强，难以树立起项目应用意识，影响学生对于自身所学的专业的认识度，以至于到实际的工作中无法对各种问题做出积极、有效的反馈。因此，在设计这门课的教学方式过程中，着重强调学生的主体作用，最大程度的发挥学生的能动性。PBL（problem-based learning，基于问题的学习）教学模式的特色就是以问题为基础、以学生为中心、以小组为单位的自我导向式学习[1]。它区别于传统的“以教师为中心”的教学模式，更强调学生自主学习能力的培养。随着数字化技术的发展，在课堂教学的过程中，可以借助学习通，微课堂等教学资源，从形式上进行改革，从内容上进行创新，实现课程的优化升级，使其更好地满足社会对人才的需求，提升人才培养质量。本文以《建筑电气设计》为例，探讨PBL教学模式在该课程授课过程中的革新。

1《建筑电气设计》课程教学现状

目前使用较为普遍的教学方法是多媒体教学，与传统的“黑板+板擦”的教学模式相比，多媒体教学确实方便很多。但在使用多媒体教学过程中，针对《建筑电气设计》而言，该课程参照了第4版《工业与民用供配电设计手册》标准，课程内容涉及到对工业与民用建筑进行负荷计算，根据负荷计算结果选择变压器、柴油发电机组、电线、电缆及电气设备的型号，正确选择并敷设配电线路，设计照明系统、防雷接地系统及火灾自动报警及消防联动系统等内容。因此，需要了解建筑的规模、作用、用电负荷的等级等等，涉及到负荷容量的选择，线路敷设的要求，设备安装的技术参数等等。而这些内容如果是以数据和规范的条文呈现在屏幕上会显得枯燥乏味。其次，该课程作为高年级的专业课，对于学生前序课程知识的掌握要求较高，有限的课堂时间教师无法对每一个知识点做到面面俱到的回顾，如果课前学生没有做好充分的预习准备工作，就会产生条理不清的感觉，从而引发学生的畏难和厌烦情绪。再者，该课程内容涉及到的公式较多，纯粹的理论推导缺乏趣味性，难以调动学生积极性，会出现上课走神的现象。另外，以教师为中心的授课模式，忽视了学生个体的差异，把授课对象视为具有同等能力和同等水平的对象，不利于挖掘学生潜力的挖掘和能力。最后，将考试结果作为评价学生掌握课程情况的准绳有所片面。因为考试的题目仅仅是对某个或者几个知识点的考查，考虑到题型设置的兼顾性，无法给学生一个实际的项目工程进行分析和计算。因此，当学生在工作中遇到大型工程时往往不能快速有效地进行构思、建模、运行和反馈[2]。

因此，对于这种以知识导向为主的教学模式，学生大多被动学习。这种教学模式缺乏对学生自主学习、扩展性学习以及对学生学习效果的有效评价。这也是《建筑电气设计》这门课程存在的问题。本门课程的优化升级需要结合新工科建设的要求，以培养应用型人才为目标，适当地借助互联网、云平台等技术，改革创新教学的模式，发挥课堂中学生的主体作用，激发学生自主学习的积极性。而基于PBL的教学模式是实现课堂教学方式革新的有效方式。

2 PBL创新教学模式，提升课程目标达成度

结合“新工科”建设对于工程教育改革的要求，对电气工程类人才实际需求进行了大量调研，制定了我校电气工程类的培养目标和毕业要求。然后，依据电气工程类毕业要求，细分了考核指标点，《建筑电气设计》这门课程围绕这些指标点进行教学目标设计[3]。相关教学目标的实现需要对课程教学模式进行创新性设计。本文提出的PBL教学法重点在于培养学生分析和解决问题的能力，对于学生知识体系的构建和逻辑思维能力的锻炼大有裨益。

2.1《建筑电气设计》课程目标

根据新版培养方案的要求，本课程教学目标主要包括以下几个方面：

（1）能够利用数学、电路理论知识对建筑物进行负荷计算、无功补偿计算和备用容量计算。

（2）能够参照《工业与民用配电设计手册》规范，进行电线、电缆和配电线路、建筑照明系统和防雷接地系统的选型及设计。

（3）能够理解《工业与民用配电设计手册》中的国家规范条款进行电气施工图的识读，结合现行法律法规，能够进行创新性设计。数学、电路理论基本知识将复杂电力网络模型化为节点导纳矩阵，并能够对网络方程进行求解。

课程指标点与课程教学目标的相互对应与支撑关系、课程毕业要求、如表1所示。

2.2《建筑电气设计》课程教学环节设计

PBL是一种新型的教学模式，要求教师将所需要讲授的知识设置在实际的复杂的工程问题情景之中，学生在了解这个问题情况的前提下，带着问题去探寻答案，过程中涉及到学生之间的分工合作[4]。这种以问题为基础的学习方法，有助于培养学生自主学习、解决问题及相互协作的能力，激发学生的学习兴趣及创造力。这种教学模式可以让学生对问题背后隐藏的知识更加深刻地理解掌握，同时学生也会感受到只有通过不断地实践和总结，才能将教师课堂讲授的基础知识灵活地运用于工程实践。下面以《建筑电气设计》中“照明器平面布置”这一内容为例，阐述PBL教学法在课程教学环节如何发挥作用。

（1）预先分组，设置任务。根据班级人数和学生的学习能力差异，将学生分成5～6人/组。在授课之前，教师可先将学校的某一教学楼平面作为教学案例，结合具体的建筑平面布置图，统计出照明器种类、数量和光源，并设计其照明平面布置图。然后给每个小组安排一个楼层的平面照明器统计任务，并让学生去了解相关照明器的特性，为什么某个类型的照明器要设置在相关地点，其中所涉及到的规范要求。这个过程可以让学生利用课前时间自学任务点对应的理论知识，并且进行实地查看，收集照明设备的种类和光源的相关资料。当然，在这个环节中，教师不干涉学生自主学习，突显了学生在课程教学环节中的主体地位。

（2）沟通交流，解决问题。在课堂中，给出一定的时间让各小组成员与同组成员积极交流分享各自的收获，一起整理归纳各类照明器的布置情况，交流讨论其工作原理，探讨这样布置的原因和规律。与此同时，也可通过小组间交流与分享，共同梳理和解决未完成的一些难题。在小组讨论过程中，教师可以进行听取和记录，必要情况下给予一定的引导，不参与学生的小组讨论。也就是说在这个过程中教师仅起到帮助学生整理分析问题的思路和及时引导的作用，不干涉学生的思考。

（3）进行汇报，分享成果。在课堂上，让每组学生派出一个代表进行汇报，不足的地方由组内成员进行补充。在这个过程中，教师可以与学生进行交流互动，对学生的发言、讨论、以及所展示成果进行点评，这就形成了“学生主导型”的课堂。待小组汇报完成之后，再把其中所涉及到的关于照明器章节需要掌握的知识点进行讲解和总结。实际上，在各个小组汇报的过程中，学生也在不断加深对相关照明器所涉及到的知识点的理解和记忆。它既是学生之间进行分享和学习的过程，也是一个可以让学生完善认知结构的过程。

（4）课堂评价，巩固提升。紧紧贴合课程培养目标的要求设置评价标准，可以通过线上超新星学习通平台开展相关课堂评价。首先，让学生对自己在小组内的贡献程度进行评价。其次，是对组间及组内成员就各自表现进行组内互评和组间互评。最后，教师结合各小组课程讨论、汇报表现以及任务完成情况进行本章节内容的综合评估。同时，在学习通平台设置本章节内容相关的一些思政资源。对于“照明器平面布置”这一内容，可以放置《建党100周年上海黄浦陆家嘴“永远跟党走”主题光影秀》视频和《照明风云录》要求学生课下观看，并完成该视频的课堂测试题提交观后感，测试题内容为课外拓展资料所涉及到的思政环节的内容，通过课外学习资料，将爱国主义和人文素养渗透到学生心中，达到德育育人的目标。

3反思教学过程，优化考核方式

教学过程的效果可以通过学生对于课程的评价作为一个衡量的标准。因此，把课程的评估作为考核标准中的一个环节，这一环节作为平时成绩的重要组成部分占比相对较重。可以预先在超星学习通中设置好各个模块的权重，按照大纲要求，其中观看视频时长占比20%、随堂测验占比20%、参与课堂互动和讨论占比40%、线上提交作业占比20%，这些作为总的平时成绩，占总成绩的比例为40%。当然在后续教学过程中，教师也可根据自己的需求以及课程目标达成度对于不同课程的要求进行相关比例的增减。这样设置成绩构成，不仅注重对学生学习过程的评价，而且提高了过程性评价的比重，从而确保课程教学对学生能力提高的成效，而且符合课程教学培养目标的要求。

当然，通过前述对于课程设计环节的论述可知，基于PBL的教学模式也非常考验教师的教学能力。与传统的“填鸭式”教学方式相比，PBL的教学模式需要教师具备灵活多变的教学能力，宽广的知识面，较多的实践经验。针对课堂上讨论时出现的各种问题要有较好的组织协调和随机应变的能力。因此基于PBL的教学模式在传统“填鸭式”教学模式的基础上由单向传输模式向多向互动模式转变，同时还要利用各种网络资源，这种新型教学改革模式对于很多教师来说也是一项很大的挑战[5]。

因此，为了使基于PBL教学模式在课堂上能顺利开展实施，使学生能够真正通过思考和实践有所收获，需要教师的知识库也要进行更新和扩容，教师应该走出自己的舒适圈，锻炼自身的组织协调及随机应变的能力，不断地提高教学能力及自身素质；同时，也要多与学生沟通交流，掌握学生的知识掌握水平。同时，对于学生课堂中出现的问题要及时进行答疑解惑，巩固每节课课堂知识的“砖瓦”，夯实学生的知识体系。只有这样，学生在面对复杂的项目案例时才不会思绪混乱，无从下手。从表现形式上看，基于PBL的教学模式展现的是学生课堂上的能动性和主动性。实际上，这种教学模式要想顺利进行的关键是看教师的组织、参与、指导作用发挥的效果。而教师这些能力体现了一个专业的师资力量，因此师资力量的好坏也是能否顺利实施PBL教学模式的关键。所以，加强教师能力培养，增强师资力量、改变教师教学观念、提高教师教学能力及素养才能更好地开展PBL教学模式。

4结论

基于PBL的《建筑电气设计》教学模式革新，为学生创造了一种“主动式学习模式”的教学环境，锻炼了学生自主学习和思考的能力，有效增加了课外实践经验，培养了学生团队协作能力。同时，教师进行充分的备课准备，与时俱进地更新自己的知识体系，是教师能够在课堂上把控课堂节奏，处理突发问题的关键。此外，将微课、慕课、虚拟现实技术等技术运用于教学环节，不仅能拓展学生获取知识的途径，而且能够丰富课堂的授课形式，实现《建筑电气设计》课程改革的良性循环。

参考文献

[1]汪青.国内医学院校PBL教学模式的应用现状及问题剖析[J].复旦教育论坛，2010（5）：4.

[2]姜大志，孙浩军.基于CDIO的主动式项目驱动学习方法研究[J].高等工程教育研究，2012.

[3]杜瑞娟，朱清慧，田斐.基于OBE模式下课程教学设计——以《电力系统分析》为例[J].教育现代化，2018，5（24）：165-170.

[4]张朝宁，余臣祖.基于翻转课堂的PBL教学法在中医内科学的应用[J].中国中医药现代远程教育，2023，21（9）：5-7.

[5]李宁，刘锋，董盛.翻转课堂结合案例教学法在内科学教学中的应用效果[J].临床医学研究与实践，2020，5（33）：196-198.

作者简介

文英丽，女，河南南阳人，南阳理工学院，智能制造学院，助教，硕士研究生，研究方向：研究非线性系统显著误差的状态估计。