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摘要:探究式教学是适应当前教学改革发展要求的新型教学模式。分析了目前模拟电路教学中存在的问题以及探究式教学的特点,并对探究式教学在模拟电路中的实施体会进行了介绍,包括问题情境、“超越黑板”的课件、扩展性作业以及激励性评价。
关键词:探究式教学;模拟电路;教学改革
中图分类号:G642 ; ; ; ; ;文献标识码:A ; ; ; ; ;文章编号:1007-0079(2014)17-0060-02
模拟电路是电气信息类、自控类等专业在电子技术方面的一门技术基础课,它的任务是使学习者获得电子技术方面的基本理论、知识和技能,并培养学习者具备系统地分析、设计各种基本电子电路的能力。由于课程的抽象性、实践性和逻辑推理过程的严谨性,多年来大家普遍认为:模拟电路难教更难学,其教学改革一直受到重视,多次列入国家重点攻关项目、信息产业部及教育部的教改项目和重点建设课程。近几年,沈阳航空航天大学(以下简称“我校”)模拟电路授课以学生为本,转变观念,努力探索新型的课堂教学结构模式,并将问题探究式教学模式引入到模拟电路教学中,取得了良好的效果。下面笔者将就模拟电路教学目前存在的问题、探究式教学模式的特点以及在模拟电路教学中如何应用进行简要介绍。
一、模拟电路教学目前存在的问题
模拟电路对学生抽象思维能力、逻辑推理能力及动手能力的培养都有着重要作用,但一直以来,模拟电路教学处在一种十分尴尬的境地,学生学得稀里糊涂,教师也教得没有成就感。虽然信息技术进入学校后,促使教材组织、教学方式和教学方法发生了较大的变化,但总体来讲并没有从整体上发生变革,教学仍处于一种“教者发令,学者强应,身顺而心违”状态中,学生的思维活动没办法得到自由展现。这种“授—受”模式的知识型课堂具有教条化、模式化、单一化和静态化的弊端,由此导致教学过程中出现以下一些问题:仅以“教”为中心,以知识的传授为主要目的;重视学习者知识的接受与理解,但不重视知识建构和发现的方法;没有充分发挥各项信息技术作为教学工具和教学手段的巨大潜力。
而在此教学模式下“生产”出的学生也必然存在一系列无法忽视的问题:缺乏观察与主动思考,被动认知知识;学的知识不会用,不会用其分析实际问题;没有参与科技活动的热情。
可见,传统的教学模式并不能很好完成模拟电路课程所承担的培养任务,学生只会机械套用和简单重复。而不会去观察、分析、归纳和总结,缺乏内化知识的能力。在我校,模拟电路作为电子、计算机以及自动化等专业的技术基础课,为该类专业的后续若干课程提供理论支持,课程教与学的好坏直接影响到学生培养质量。但前几年的教学效果一直不是很理想,及格率不高(一般在70%左右,有时甚至低于60%),学生普遍对模拟电路存在畏难情绪,对电子知识的学习缺乏信心和兴趣。这一方面的原因是现在所面向的授课对象与扩招之前的学生相比已有很大变化,学生的个人意识和学习的被动性更强,而围绕在学生周围的外界诱惑却不断增加;另一方面则是授课教师仍然固守多年前的教学模式,没有根据对象的变化适时调整授课内容以及授课手段。虽然也适时施行了一些教学改革,比如采用多媒体授课、布置大作业、设置平时成绩等,但效果一直都不是很理想,因此有必要从根本上对模拟电路的教学模式进行改革创新。
二、探究式教学
探究式教学是在教师的启发诱导下,以学生为主体,自主学习和合作讨论为前提,以现行教材为基本探究内容,以学生周围世界和生活实际为参照对象,为学生提供充分自由表达、质疑、探究、讨论问题的机会,让学生通过多种解难释疑活动,将所学知识用于解决实际问题。通过学生的主动参与、亲身体验促进学生对知识的“动态建构”。[1,2]
探究式教学模式是在现代教育不断发展变革的潮流中,通过吸纳各种古代的和现代的教学模式的优点形成和发展起来的。早在我国古代就有“学起于思,思源于疑”的提法,相类似的有古希腊伟大的哲学家苏格拉底的“产婆术”。探究式教学的倡导者芝加哥伊利诺大学的萨其曼博士则指出:“探究是人类最基本的学习方法。”而被誉为“德国教师的教师”的第斯多惠也有一句至理名言:“一个坏的教师奉送真理,一个好的教师则教人发现真理。”
随着我国新一轮教学改革运动的开展,探究式教学已成为转变学生的学习方式、教师的教学观念与行为方式,以及培养学生创新精神和实践能力的切入口和落脚点。探究式教学以问题为载体,以探究为动力,把问题教学法和探究学习有机地融合在一起的教学模式。在探究教学中,教师是引导者,任务是启发诱导;学生是探究者。教师通过营造探究式情境激发学生的学习兴趣,使学生在问题情境中观察、分析、思考、总结、联想、判断,得出问题结论,培养观察能力,能提出问题、分析问题、解决问题。
总之,探究式教学式通过“提出问题、分析、解决问题、总结归纳”让学生经历一个探究的过程,不仅能调动学生积极参与,而且能培养学生的思维能力和创造能力。实践已经证明这种教学模式不但保护了学生的求知欲、探索欲,更保障了这种发现、探索活动能沿着一定的目标问题围绕一定的教学中心有序高效集中地进行。[3,4]
三、探究式教学在模拟电路教学中的应用
探究式教学不仅关注学生“知道什么”,更关注学生“怎样才能知道”,在“让学生自己学会并进而会学”方面下功夫,以下是笔者在模拟电路课程中实施探究式教学的一些具体措施与体会。
1.创建问题情境
中国古代就有“学贵知疑,小疑则小进,大疑则大进”的说法。探究式教学的首要任务就在于提出问题,创建情境。这就需要授课者根据教学目标的要求和教学的进度来确定,一旦确定了这个教学出发点或者说学习对象后,就可通过问题、任务等多种形式,使用适宜的教学手段来创设与此学习对象相关的学习情境,引导学生进入目标知识点的学习。对模拟电路来说,各类小型实用电子产品的设计、设计过程中出现的现象或故障都可以作为问题提出。比如五颜六色LED的绚烂图片是引入二极管知识的合适选择;一个实用温度测试仪的设计是自然而然讲述放大和滤波内容的有益辅助;而在讲正弦波振荡时,一个基于RC正弦波振荡电路的电子琴设计必然也会引起学生的兴趣。另外收集格兰仕、英飞凌、华为等电子公司的模拟电路面试题,并根据授课内容适时抛给学生,也会戳中学生的兴奋点。另外,模拟电路课程的某些实验的仿真结果或实验录像也可带入课堂,创建一个讨论情境。比如讲述直流稳压电源时,可先在实验室将直流稳压电源的实验进行操作并制作成视频。然后通过录像演示提出问题:为什么交流电一步步变成了直流电?二极管和电容的作用是什么?然后通过分析,引出新的概念以及典型电路,并通过启发与讨论,探究不同器件的作用及工作原理。 2.制作“超越黑板”的课件
目前大多数多媒体授课的作用还只是简单地“利用黑板”,课件在一定程度上流于形式,干巴巴的大段文字、枯燥晦涩的算式、规规矩矩的电路图,势必造成学生的视觉疲劳和心理厌倦。如何使课件灵动起来,富于变化,“超越黑板”,这也是实施探究式教学的一大内容。“说百句不如走一步”,对于抽象难懂的模拟电路教学,一幅图片、一段动画或一个实验录像往往比通常的文字更能引起学生的兴趣,也更能激发学生的思维。因此有必要从探索的角度,利用各种信息技术,虚拟再现某些问题的提出、理论的形成和发展过程,引导学生进入问题,分析问题,进而使课堂教学有趣、有源、有理。比如在讲静态工作点(Q点)对放大电路性能的影响之前,可通过仿真演示或动画视频将不同 Q点对应的输出波形演示给学生,让学生思考为什么在输入信号不变的情况下输出发生失真,进而引入Q点设置合理的必要性。而雪中送炭和火上浇油两则成语图片的引入,则对学生理解正反馈和负反馈的概念有一定助益。
3.设计扩展性作业
目前对学生的课后要求一般都是完成纸质的作业,学生对于这些问答题或计算题虽然也能去做,但很多都是抱着给老师完成任务的感觉,被动去做或去抄,这不光激活不了学生的思维火花,还慢慢侵蚀了学生的学习热情。实际上,笔者调查学生不爱写作业的原因时,“作业和上课讲得也差不多,会做了”“作业就是算呀算,太没意思”等原因是不少学生的心声,所以从根本上减少传统作业的“纯算”题所占比例,是解决学生不爱写作业的有力措施。这可根据教学内容,设计一些小问题,让学生课后通过查阅资料或设计实验完成作业。比如选择电阻时要考虑哪些问题?如何判断一个三极管的好坏?如何用运放设计一个放大倍数是10的放大器?LED的工作原理?可调光台灯如何实现的?这些实用有趣的小问题既围绕课程内容,又有所扩展,且能提高学生思维的深度和广度,促进创造性思维的发展。
4.倡导激励性评价
传统知识性课堂的教学评价在本质上是“一把尺子”的评价,忽视了评价对于学生身心发展的激励作用。如何让学生能够从学习中得到喜悦和成就,从而激发学生内在的学习动机,也是探究式课堂教学过程中需要考虑的问题。笔者在教学实施过程中,感觉以下激励手段比较有效:第一,加大平时成绩比例。我校模拟电路课程的平时成绩占到30%,课堂发言、提问、实验等都计入平时成绩。第二,分组对抗。将学生分成5人一组,按组讨论发言,每两周对各组的表现进行一次评价,通过学生的集体荣辱感,达到激励学生学习的目的。第三,建立课程QQ群。通过网络建立起一个课后讨论研究的平台,拉近师生之间距离,使学生可以随时将自己的想法或疑惑反馈给老师。
四、教学效果
笔者从2012年起在参考班级的模拟电路课程中逐步引入探究式教学改革,从目前教学反馈来看效果还是比较好的。通过教学设计和探究式教学的开展使学生的学习积极性、独立思考能力、团队协作精神等诸多方面均得到提高。学生在课堂上积极主动地进行思考和回答问题,对学习充满了兴趣。另外,学生参与学科竞赛或科技实验项目的热情大大提高,近两年,学生自发组队参与校级和省级的大学生创新计划项目,部分学生提前自学单片机知识,每年模拟电路授课过程中(面向的是大二上学期的本科生),都有近20%学生去参与校电子设计大赛、飞思卡尔智能汽车大赛、电子鼠竞赛等学科竞赛,学生参与科研活动的能力和素质得到了极大的提高。
参考文献:
[1]韦钰,P.Rowell.探究式科学教育教学指导[M].北京:教育科学出版社,2005.
[2]张逢成.探究式教学中的问题设计[M].北京:中国矿业大学出版社,2011.
[3]楚德江.公共政策探究式教学:理论与应用[J].现代教育科学(高教研究),2013,(5):142-146.
[4]李锡,林连山, 樊薇薇,等.谈电工学教学中的探究式与研究式教学网[J].教育探索,2012,(3):44-45.
(责任编辑:王意琴)
关键词:探究式教学;模拟电路;教学改革
中图分类号:G642 ; ; ; ; ;文献标识码:A ; ; ; ; ;文章编号:1007-0079(2014)17-0060-02
模拟电路是电气信息类、自控类等专业在电子技术方面的一门技术基础课,它的任务是使学习者获得电子技术方面的基本理论、知识和技能,并培养学习者具备系统地分析、设计各种基本电子电路的能力。由于课程的抽象性、实践性和逻辑推理过程的严谨性,多年来大家普遍认为:模拟电路难教更难学,其教学改革一直受到重视,多次列入国家重点攻关项目、信息产业部及教育部的教改项目和重点建设课程。近几年,沈阳航空航天大学(以下简称“我校”)模拟电路授课以学生为本,转变观念,努力探索新型的课堂教学结构模式,并将问题探究式教学模式引入到模拟电路教学中,取得了良好的效果。下面笔者将就模拟电路教学目前存在的问题、探究式教学模式的特点以及在模拟电路教学中如何应用进行简要介绍。
一、模拟电路教学目前存在的问题
模拟电路对学生抽象思维能力、逻辑推理能力及动手能力的培养都有着重要作用,但一直以来,模拟电路教学处在一种十分尴尬的境地,学生学得稀里糊涂,教师也教得没有成就感。虽然信息技术进入学校后,促使教材组织、教学方式和教学方法发生了较大的变化,但总体来讲并没有从整体上发生变革,教学仍处于一种“教者发令,学者强应,身顺而心违”状态中,学生的思维活动没办法得到自由展现。这种“授—受”模式的知识型课堂具有教条化、模式化、单一化和静态化的弊端,由此导致教学过程中出现以下一些问题:仅以“教”为中心,以知识的传授为主要目的;重视学习者知识的接受与理解,但不重视知识建构和发现的方法;没有充分发挥各项信息技术作为教学工具和教学手段的巨大潜力。
而在此教学模式下“生产”出的学生也必然存在一系列无法忽视的问题:缺乏观察与主动思考,被动认知知识;学的知识不会用,不会用其分析实际问题;没有参与科技活动的热情。
可见,传统的教学模式并不能很好完成模拟电路课程所承担的培养任务,学生只会机械套用和简单重复。而不会去观察、分析、归纳和总结,缺乏内化知识的能力。在我校,模拟电路作为电子、计算机以及自动化等专业的技术基础课,为该类专业的后续若干课程提供理论支持,课程教与学的好坏直接影响到学生培养质量。但前几年的教学效果一直不是很理想,及格率不高(一般在70%左右,有时甚至低于60%),学生普遍对模拟电路存在畏难情绪,对电子知识的学习缺乏信心和兴趣。这一方面的原因是现在所面向的授课对象与扩招之前的学生相比已有很大变化,学生的个人意识和学习的被动性更强,而围绕在学生周围的外界诱惑却不断增加;另一方面则是授课教师仍然固守多年前的教学模式,没有根据对象的变化适时调整授课内容以及授课手段。虽然也适时施行了一些教学改革,比如采用多媒体授课、布置大作业、设置平时成绩等,但效果一直都不是很理想,因此有必要从根本上对模拟电路的教学模式进行改革创新。
二、探究式教学
探究式教学是在教师的启发诱导下,以学生为主体,自主学习和合作讨论为前提,以现行教材为基本探究内容,以学生周围世界和生活实际为参照对象,为学生提供充分自由表达、质疑、探究、讨论问题的机会,让学生通过多种解难释疑活动,将所学知识用于解决实际问题。通过学生的主动参与、亲身体验促进学生对知识的“动态建构”。[1,2]
探究式教学模式是在现代教育不断发展变革的潮流中,通过吸纳各种古代的和现代的教学模式的优点形成和发展起来的。早在我国古代就有“学起于思,思源于疑”的提法,相类似的有古希腊伟大的哲学家苏格拉底的“产婆术”。探究式教学的倡导者芝加哥伊利诺大学的萨其曼博士则指出:“探究是人类最基本的学习方法。”而被誉为“德国教师的教师”的第斯多惠也有一句至理名言:“一个坏的教师奉送真理,一个好的教师则教人发现真理。”
随着我国新一轮教学改革运动的开展,探究式教学已成为转变学生的学习方式、教师的教学观念与行为方式,以及培养学生创新精神和实践能力的切入口和落脚点。探究式教学以问题为载体,以探究为动力,把问题教学法和探究学习有机地融合在一起的教学模式。在探究教学中,教师是引导者,任务是启发诱导;学生是探究者。教师通过营造探究式情境激发学生的学习兴趣,使学生在问题情境中观察、分析、思考、总结、联想、判断,得出问题结论,培养观察能力,能提出问题、分析问题、解决问题。
总之,探究式教学式通过“提出问题、分析、解决问题、总结归纳”让学生经历一个探究的过程,不仅能调动学生积极参与,而且能培养学生的思维能力和创造能力。实践已经证明这种教学模式不但保护了学生的求知欲、探索欲,更保障了这种发现、探索活动能沿着一定的目标问题围绕一定的教学中心有序高效集中地进行。[3,4]
三、探究式教学在模拟电路教学中的应用
探究式教学不仅关注学生“知道什么”,更关注学生“怎样才能知道”,在“让学生自己学会并进而会学”方面下功夫,以下是笔者在模拟电路课程中实施探究式教学的一些具体措施与体会。
1.创建问题情境
中国古代就有“学贵知疑,小疑则小进,大疑则大进”的说法。探究式教学的首要任务就在于提出问题,创建情境。这就需要授课者根据教学目标的要求和教学的进度来确定,一旦确定了这个教学出发点或者说学习对象后,就可通过问题、任务等多种形式,使用适宜的教学手段来创设与此学习对象相关的学习情境,引导学生进入目标知识点的学习。对模拟电路来说,各类小型实用电子产品的设计、设计过程中出现的现象或故障都可以作为问题提出。比如五颜六色LED的绚烂图片是引入二极管知识的合适选择;一个实用温度测试仪的设计是自然而然讲述放大和滤波内容的有益辅助;而在讲正弦波振荡时,一个基于RC正弦波振荡电路的电子琴设计必然也会引起学生的兴趣。另外收集格兰仕、英飞凌、华为等电子公司的模拟电路面试题,并根据授课内容适时抛给学生,也会戳中学生的兴奋点。另外,模拟电路课程的某些实验的仿真结果或实验录像也可带入课堂,创建一个讨论情境。比如讲述直流稳压电源时,可先在实验室将直流稳压电源的实验进行操作并制作成视频。然后通过录像演示提出问题:为什么交流电一步步变成了直流电?二极管和电容的作用是什么?然后通过分析,引出新的概念以及典型电路,并通过启发与讨论,探究不同器件的作用及工作原理。 2.制作“超越黑板”的课件
目前大多数多媒体授课的作用还只是简单地“利用黑板”,课件在一定程度上流于形式,干巴巴的大段文字、枯燥晦涩的算式、规规矩矩的电路图,势必造成学生的视觉疲劳和心理厌倦。如何使课件灵动起来,富于变化,“超越黑板”,这也是实施探究式教学的一大内容。“说百句不如走一步”,对于抽象难懂的模拟电路教学,一幅图片、一段动画或一个实验录像往往比通常的文字更能引起学生的兴趣,也更能激发学生的思维。因此有必要从探索的角度,利用各种信息技术,虚拟再现某些问题的提出、理论的形成和发展过程,引导学生进入问题,分析问题,进而使课堂教学有趣、有源、有理。比如在讲静态工作点(Q点)对放大电路性能的影响之前,可通过仿真演示或动画视频将不同 Q点对应的输出波形演示给学生,让学生思考为什么在输入信号不变的情况下输出发生失真,进而引入Q点设置合理的必要性。而雪中送炭和火上浇油两则成语图片的引入,则对学生理解正反馈和负反馈的概念有一定助益。
3.设计扩展性作业
目前对学生的课后要求一般都是完成纸质的作业,学生对于这些问答题或计算题虽然也能去做,但很多都是抱着给老师完成任务的感觉,被动去做或去抄,这不光激活不了学生的思维火花,还慢慢侵蚀了学生的学习热情。实际上,笔者调查学生不爱写作业的原因时,“作业和上课讲得也差不多,会做了”“作业就是算呀算,太没意思”等原因是不少学生的心声,所以从根本上减少传统作业的“纯算”题所占比例,是解决学生不爱写作业的有力措施。这可根据教学内容,设计一些小问题,让学生课后通过查阅资料或设计实验完成作业。比如选择电阻时要考虑哪些问题?如何判断一个三极管的好坏?如何用运放设计一个放大倍数是10的放大器?LED的工作原理?可调光台灯如何实现的?这些实用有趣的小问题既围绕课程内容,又有所扩展,且能提高学生思维的深度和广度,促进创造性思维的发展。
4.倡导激励性评价
传统知识性课堂的教学评价在本质上是“一把尺子”的评价,忽视了评价对于学生身心发展的激励作用。如何让学生能够从学习中得到喜悦和成就,从而激发学生内在的学习动机,也是探究式课堂教学过程中需要考虑的问题。笔者在教学实施过程中,感觉以下激励手段比较有效:第一,加大平时成绩比例。我校模拟电路课程的平时成绩占到30%,课堂发言、提问、实验等都计入平时成绩。第二,分组对抗。将学生分成5人一组,按组讨论发言,每两周对各组的表现进行一次评价,通过学生的集体荣辱感,达到激励学生学习的目的。第三,建立课程QQ群。通过网络建立起一个课后讨论研究的平台,拉近师生之间距离,使学生可以随时将自己的想法或疑惑反馈给老师。
四、教学效果
笔者从2012年起在参考班级的模拟电路课程中逐步引入探究式教学改革,从目前教学反馈来看效果还是比较好的。通过教学设计和探究式教学的开展使学生的学习积极性、独立思考能力、团队协作精神等诸多方面均得到提高。学生在课堂上积极主动地进行思考和回答问题,对学习充满了兴趣。另外,学生参与学科竞赛或科技实验项目的热情大大提高,近两年,学生自发组队参与校级和省级的大学生创新计划项目,部分学生提前自学单片机知识,每年模拟电路授课过程中(面向的是大二上学期的本科生),都有近20%学生去参与校电子设计大赛、飞思卡尔智能汽车大赛、电子鼠竞赛等学科竞赛,学生参与科研活动的能力和素质得到了极大的提高。
参考文献:
[1]韦钰,P.Rowell.探究式科学教育教学指导[M].北京:教育科学出版社,2005.
[2]张逢成.探究式教学中的问题设计[M].北京:中国矿业大学出版社,2011.
[3]楚德江.公共政策探究式教学:理论与应用[J].现代教育科学(高教研究),2013,(5):142-146.
[4]李锡,林连山, 樊薇薇,等.谈电工学教学中的探究式与研究式教学网[J].教育探索,2012,(3):44-45.
(责任编辑:王意琴)