“以學(xué)為中心”的電工學(xué)課程教學(xué)模式探索

張引紅 吳晶

陜西師范大學(xué)物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院, 陜西 西安710062

“以學(xué)為中心”的電工學(xué)課程教學(xué)模式探索

張引紅 吳晶

陜西師范大學(xué)物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院, 陜西 西安710062

傳統(tǒng)的以教為中心的教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)知識的傳授, 學(xué)生被動接受。建構(gòu)主義提出的以學(xué)為中心的教學(xué)則強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過主動意義構(gòu)建獲取知識,電工學(xué)是物理學(xué)專業(yè)的一門基礎(chǔ)課，與現(xiàn)代科技發(fā)展息息相關(guān)。結(jié)合在物理創(chuàng)新實驗班的電工學(xué)課程教學(xué)過程中的一些體會，對電工學(xué)課程的“以學(xué)為中心”教學(xué)模式及方法等方面進(jìn)行分析探討。通過課堂實踐，引入這一教學(xué)模式,有利于培養(yǎng)創(chuàng)新實驗班學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的能力,提高了教學(xué)效果, 取得一定成效。

電工學(xué)；以學(xué)為中心；自主學(xué)習(xí)；教學(xué)模式

現(xiàn)代教學(xué)的發(fā)展越來越重視學(xué)習(xí)者的個體差異和個性發(fā)展。以教師、書本或知識為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式，正快速地轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生、生活和能力為中心的新形式，以適應(yīng)信息時代對人才培養(yǎng)的需求。以學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)為中心構(gòu)建新的教學(xué)模式和體系成為當(dāng)前教學(xué)改革的核心內(nèi)容之一[1]。

本校物理創(chuàng)新實驗班，以科學(xué)研究的創(chuàng)新能力為重點培養(yǎng)目標(biāo)，同時探索在師范院校進(jìn)行非師范專業(yè)培養(yǎng)的新模式，并推廣和探索新的教學(xué)理念及方法。作為承擔(dān)第一屆物理創(chuàng)新實驗班的電工學(xué)指導(dǎo)教師，筆者指導(dǎo)了部分大學(xué)生創(chuàng)新科研項目，結(jié)合教學(xué)實踐，對“以學(xué)為中心”的電工學(xué)課程教學(xué)模式及方法進(jìn)行了探討。

1 電工學(xué)課程結(jié)構(gòu)特點

電工學(xué)是物理學(xué)專業(yè)創(chuàng)新班學(xué)生進(jìn)入大學(xué)學(xué)習(xí)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是研究電磁的自然規(guī)律在工程技術(shù)上應(yīng)用的科學(xué)，是集電工電子和其它科學(xué)理論與技術(shù)于一體、覆蓋面廣、實踐性很強(qiáng)的非電專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，在學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)中起著承前啟后的重要作用，具有基礎(chǔ)性、應(yīng)用性和先進(jìn)性的特征。隨著電工電子技術(shù)的飛速發(fā)展，大量的新知識和高新技術(shù)成果不斷地引入到教學(xué)中，加之電工學(xué)課程概念多，計算量大，分析和計算電路的方法和手段多，與工程實際聯(lián)系緊密等原因，仍采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式、方法和手段，要在有限的教學(xué)時間內(nèi)完成電工學(xué)課程的教學(xué)任務(wù)顯得不太適應(yīng)，難以達(dá)到現(xiàn)代社會對人才培養(yǎng)的要求[2]。

復(fù)雜電路的分析方法是本門課程的重點，引導(dǎo)學(xué)生積極主動地掌握各種電路分析方法的要點，做到一題多解，觸類旁通，必然會增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，提高他們分析和解決實際問題的能力。對于創(chuàng)新實驗班新生，雖然有高中物理電磁學(xué)部分堅實的理論基礎(chǔ)知識，但電路內(nèi)容偏簡單，且高中學(xué)習(xí)大多數(shù)是以“教師為中心”的注入式教學(xué)，學(xué)生被動地接受知識，其自主學(xué)習(xí)的能力相對薄弱。“以學(xué)為中心”的學(xué)習(xí)方式更注重學(xué)習(xí)者對知識的主動建構(gòu)，與其他學(xué)習(xí)方式相比較，其特征主要表現(xiàn)為更多的開放性、問題性、實踐性和參與性，而且學(xué)習(xí)過程中重視學(xué)生間的相互合作[3]。在充分了解創(chuàng)新實驗班學(xué)生原有的電學(xué)知識結(jié)構(gòu)后，合理選擇教學(xué)內(nèi)容的起始點和重難點，在電工學(xué)課程教學(xué)過程中，施行“以學(xué)為中心”的教學(xué)模式，注重課程教學(xué)內(nèi)容和中學(xué)內(nèi)容的合理銜接與適當(dāng)深化，不斷強(qiáng)化創(chuàng)新意識，同時注重學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)能力和實踐能力的培養(yǎng)。為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)和畢業(yè)后在工程技術(shù)崗位上的自學(xué)、深造、拓寬和創(chuàng)新打下堅實基礎(chǔ)[4]。

2 “以學(xué)為中心”的電工學(xué)課程 教學(xué)模式

“以學(xué)生為中心”的教學(xué)可追溯到皮亞杰、杜威和俄羅斯的發(fā)展心理學(xué)家維果茨基。皮亞杰探索了人類如何建構(gòu)自己對世界的認(rèn)識；杜威強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者與物理環(huán)境的互動；維果茨基強(qiáng)調(diào)社會交往在學(xué)習(xí)中的作用。在“以學(xué)為中心”的課堂上，學(xué)生直接參與知識的發(fā)現(xiàn)過程。通過與他人協(xié)作、合作和分享，學(xué)生所經(jīng)歷的體驗式學(xué)習(xí)是真實可靠、整體的和具有挑戰(zhàn)性的。學(xué)生利用其認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的原有知識來構(gòu)建新的學(xué)習(xí)。通過發(fā)展元認(rèn)知過程，學(xué)生反思自己的思考過程。作為學(xué)習(xí)伙伴，教師有意創(chuàng)建有組織、有內(nèi)聚力的經(jīng)驗以協(xié)助學(xué)生建立關(guān)鍵概念間的聯(lián)系。

創(chuàng)新班的學(xué)生有其特有的學(xué)習(xí)特點，具有獨立自主學(xué)習(xí)的能力，積極的學(xué)習(xí)態(tài)度、明確的學(xué)習(xí)意識、良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣品質(zhì)。因此在在電工教學(xué)實踐中，嘗試“以學(xué)為中心”的教學(xué)模式，有利于他們批判性思維的形成和創(chuàng)新能力的初步培養(yǎng)。

2.1 創(chuàng)設(shè)真實的問題情境, 引導(dǎo)學(xué)生主動參與知識建構(gòu)的過程

我們的教學(xué)手段以多媒體教學(xué)為主，結(jié)合板書的教學(xué)模式，在多媒體課件制作的過程中注重形象生動以及知識點之間的邏輯性，增加新問題及互動情景的設(shè)置，讓大部分的學(xué)生積極主動地參與到課堂教學(xué)的活動當(dāng)中。例如在電動機(jī)教學(xué)環(huán)節(jié)中[5]，因為電動機(jī)有直流與交流之分，這正是解決學(xué)生對前面章節(jié)直流電路與交流電路理論學(xué)習(xí)存在疑惑的最好時機(jī)。課件中涉及電磁學(xué)中電與磁的關(guān)系、直流電路與交流電路的實際應(yīng)用，通過簡單介紹，使同學(xué)們立刻對這章內(nèi)容有了感性的認(rèn)識，激起了他們渴望學(xué)習(xí)的熱情，課堂上，同學(xué)們根據(jù)自己對學(xué)過知識的掌握程度進(jìn)行交流并熱烈討論，然后才仔細(xì)講解了直流電動機(jī)和交流電動機(jī)不同的工作原理，課后要求同學(xué)們自己找出一個有關(guān)直流或交流電動機(jī)的實際例子并講述它們的工作原理及記錄有關(guān)銘牌數(shù)據(jù)信息，為下節(jié)課有關(guān)計算打好基礎(chǔ)。在整個教學(xué)環(huán)節(jié)過程中可以看到每位學(xué)生都很興奮，主要是和實際結(jié)合起來，使他們體會到了電與磁是密不可分的，學(xué)會靈活應(yīng)用所學(xué)過的理論基礎(chǔ)知識，并幫助學(xué)生建構(gòu)自主學(xué)習(xí)的知識體系，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。在教與學(xué)的課堂討論過程中教師要細(xì)心傾聽學(xué)生的意見，鼓勵每個學(xué)生,培養(yǎng)他們的自信心和學(xué)習(xí)興趣,并注意教學(xué)狀態(tài)的形成。

2.2 合理設(shè)置實踐教學(xué)環(huán)境,通過體驗、反思增強(qiáng)學(xué)生的動手能力和對知識的深入理解

通過電工實驗的教學(xué), 有意識地培養(yǎng)學(xué)生獲取知識的能力,可以充分調(diào)動和發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。在教學(xué)中加強(qiáng)學(xué)生實驗,通過學(xué)生自己動手做實驗來帶動相關(guān)知識的學(xué)習(xí)。例如在講“基爾霍夫定律”時,盡管課堂多次強(qiáng)調(diào)電壓電流實際方向與參考方向的不同，分析問題時標(biāo)注參考方向的重要性，但是，幾乎每一屆的學(xué)生作業(yè)還會出錯。解決這個問題，通過加強(qiáng)實驗課的教學(xué)改革加深學(xué)生對電壓電流參考方向重要性的理解，要巧設(shè)“陷阱”，留給學(xué)生一個思考發(fā)揮的空間。實驗課上，我只是簡單介紹了電壓源、電流源的用法、及電壓表、電流表測量方法,不再陳述基爾霍夫定律的實驗原理，也不再畫出具體的實驗線路圖，而讓學(xué)生自己動手設(shè)計電路, 并要求用電壓表和電流表分別測出各支路的端電壓和電流，在處理實驗數(shù)據(jù)并驗證基爾霍夫定律的正確性時，同時考慮什么樣的結(jié)果是符合要求的？若實驗中出現(xiàn)異常情況，可能是什么原因？如何來分析、解決？最后，寫實驗報告時，這些問題都要在實驗報告中來體現(xiàn)。在批閱學(xué)生實驗報告時，首先檢查學(xué)生設(shè)計的實驗圖，標(biāo)出的各支路電壓和電流的方向是否和測得的實驗數(shù)據(jù)相符？從而防止他們互相照抄；第二，檢查學(xué)生是否會進(jìn)行實驗數(shù)據(jù)的正確分析？有的同學(xué)認(rèn)為做完實驗就完成任務(wù)了，實際上對實驗數(shù)據(jù)的分析至關(guān)重要；第三，檢查學(xué)生是否會靈活處理實驗中出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)？實驗中出現(xiàn)錯誤的數(shù)據(jù)并不可怕，關(guān)鍵的能否通過實驗來查找錯誤數(shù)據(jù)的來源。這樣既有利于培養(yǎng)學(xué)生動手、動腦的習(xí)慣,提高學(xué)生實際操作與研究問題的能力,又可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣, 調(diào)動學(xué)習(xí)積極性。

2.3 將所學(xué)知識運(yùn)用于現(xiàn)實生活中，使知識產(chǎn)生新的意義并有利于創(chuàng)新能力的形成

深化教學(xué)改革，實現(xiàn)素質(zhì)教育是一個長期而復(fù)雜的系統(tǒng)工程。創(chuàng)新教育是素質(zhì)教育的主要方面，創(chuàng)新教學(xué)是實現(xiàn)創(chuàng)新教育、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的核心所在。學(xué)生創(chuàng)新教育的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生文獻(xiàn)資料檢索能力、實驗操作能力、信息綜合加工能力、運(yùn)用創(chuàng)新技法的能力、創(chuàng)新成果的表現(xiàn)力、社會調(diào)查能力等[6]。課堂教學(xué)中采用由實際問題創(chuàng)設(shè)問題情境。比如對大一新生學(xué)習(xí)電工學(xué),教師可以組織一些與電子信息相關(guān)的課外活動，引導(dǎo)學(xué)生參加課外電子設(shè)計興趣小組，通過學(xué)生的自主學(xué)習(xí)來提高學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力和意識。同時，學(xué)生還應(yīng)具有對知識大膽引疑質(zhì)疑，這是激發(fā)探究的原始動力；不局限于現(xiàn)有的課本知識，課外的科學(xué)文化知識的拓展延伸是引申探究的途徑。教師不僅要制造學(xué)習(xí)環(huán)境，也要投入學(xué)習(xí)環(huán)境，教師是作為學(xué)生的合作伙伴出現(xiàn)的，他的合作體現(xiàn)在適時、適當(dāng)?shù)叵驅(qū)W生提出問題并對課程資源進(jìn)行再挖掘、再設(shè)計。對課堂教學(xué)中某些內(nèi)容、某些實驗操作、某個創(chuàng)新點、興趣點,進(jìn)行臨時調(diào)整創(chuàng)設(shè)一種適于探究的問題情境。然后,讓學(xué)生從問題情境中形成問題,建立假設(shè),并在收集各種證據(jù)的基礎(chǔ)上證實或證偽假設(shè),最后得出自己的結(jié)論。例如在交流電動機(jī)啟動教學(xué)環(huán)節(jié)中，我們結(jié)合電磁學(xué)課程、電動機(jī)軟啟動器實用技術(shù)、單片機(jī)、變頻器、軟啟動器及PLC實用技術(shù)等課程相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)，我要求同學(xué)們利用自己所學(xué)并查閱相關(guān)資料自己設(shè)計一個綜合性較強(qiáng)的實用電路，如電動機(jī)的啟動方式的控制等，結(jié)果學(xué)生們設(shè)計的電路圖各有不同，有的簡單，有的復(fù)雜，有的奇思妙想，有些構(gòu)思巧妙，雖然不盡相同，但在這個過程中可以看到每位學(xué)生都在積極主動的學(xué)習(xí)，用心去做，使他們體會到所學(xué)知識的重要性并逐步建立了電動機(jī)軟啟動技術(shù)的框架結(jié)構(gòu)，并幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí)，挖掘其潛在能力,培養(yǎng)學(xué)生探索實踐創(chuàng)新能力。這種多方式的交流有利于促進(jìn)學(xué)生的心理健康發(fā)展, 同時也極大地優(yōu)化了課堂教學(xué)質(zhì)量。

3 電工學(xué)課程實施“以學(xué)為中心”教學(xué)模式的關(guān)鍵

“以學(xué)為中心”教學(xué)對教師的能力要求更高，更要注重學(xué)生探索實踐能力的培養(yǎng)。開展“以學(xué)為中心”教學(xué)時，關(guān)鍵在于如何引導(dǎo)學(xué)生一步一步地分析思考并鼓勵學(xué)生大膽猜測或作假設(shè),即勇于發(fā)現(xiàn)。開展“以學(xué)為中心”教學(xué)時,可借助一些前沿課題幫助和引導(dǎo)學(xué)生收集與各章節(jié)相關(guān)的資料，鍛煉學(xué)生收集文獻(xiàn)資料的能力。如在講解電動機(jī)啟動方式時，結(jié)合教材的內(nèi)容，我精心做了如下教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計：先按照教材幫助學(xué)生設(shè)計實驗，測試相關(guān)數(shù)據(jù)并分析數(shù)據(jù)，說明目前啟動電動機(jī)存在的弊端，憑借現(xiàn)有的知識想要改變電動機(jī)的啟動條件是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，如果能夠在單片機(jī)和PLC控制下，或許能有所改變，希望有興趣的同學(xué)可嘗試做設(shè)計性的實驗，來研究在實際應(yīng)用中各種不同電動機(jī)的啟動方式的優(yōu)缺點，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，在不同的環(huán)境下應(yīng)該如何正確地啟動電動機(jī)。目前學(xué)校非常重視大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，開辟了各種支持渠道，如大學(xué)生勤助科研創(chuàng)新基金項目，本科生與博士生手拉手活動等。在這樣的鼓勵和引導(dǎo)之下，幾位同學(xué)帶著濃厚的興趣積極申報學(xué)校組織的大學(xué)生勤助科研創(chuàng)新基金項目，將單片機(jī)控制技術(shù)與電動機(jī)啟動技術(shù)聯(lián)系起來，邀請教師利用課余時間進(jìn)行輔導(dǎo)并組織協(xié)調(diào)各種后期實驗工作。當(dāng)時創(chuàng)新班學(xué)生電子技術(shù)課程基礎(chǔ)非常薄弱，申報項目時需要查找哪些方面的資料？怎樣查找？對雜亂無章的資料怎么整理？等等。經(jīng)過精心挑選科研小組成員（必須有高年級同學(xué)參與），利用暑假期間自學(xué)單片機(jī)知識、MATLAB語言等課程，參加的電子設(shè)計大賽培訓(xùn)，幫助老師做相關(guān)課題研究，隨著時間的推移，憑著他們的勤奮好學(xué)和電子技術(shù)基礎(chǔ)知識的不斷積累，同學(xué)們學(xué)習(xí)的自覺能動性不斷增強(qiáng)，逐步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和參與課題研究的實踐能力。

隨著創(chuàng)新教學(xué)改革的不斷深入，作為教師我們要從教學(xué)模式、教材內(nèi)容和體系、教學(xué)方法和手段、課程評價方式等方面進(jìn)行大膽的、不懈的探索和創(chuàng)新，找到一個可行的、更適合創(chuàng)新型人才培養(yǎng)要求的電工學(xué)課程教學(xué)模式。更注重學(xué)生的科研意識、科研能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，在教學(xué)過程中力求一種教學(xué)與研究相結(jié)合的氛圍，教師和學(xué)生都是其中的學(xué)習(xí)者和研究者，通過相互交流和合作促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的完成和學(xué)術(shù)研究的健康發(fā)展。要合理利用有限的課堂教學(xué)時間，增加課堂容量，合理設(shè)置課堂的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合新時代教學(xué)模式和教學(xué)要求，在教學(xué)實踐中不斷調(diào)研，不斷總結(jié)?？傊?“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式的實施需要學(xué)生、教師、課堂教學(xué)幾方面做好相應(yīng)的配套工作。只有這樣,“以學(xué)生為中心”教學(xué)模式學(xué)習(xí)才可能達(dá)到它預(yù)期的目標(biāo)。

[1]秦華明. 以學(xué)為中心-基于建構(gòu)主義的環(huán)境微生物學(xué)多媒體教學(xué)的思考[J]. 高等理科教育,2007,75(5):84～86

[2]謝生強(qiáng).電工基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法探索與研究[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊, 2011,(2). 61～62

[3]楊鵬,莫岳平,史旺旺,曹衛(wèi).電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新和實踐能力培養(yǎng)的內(nèi)容與途徑[J].高等理科教育, 2011,(3). 96～99

[4]鄧建國,等. 強(qiáng)化創(chuàng)新意識和實踐能力的培養(yǎng)[J]. 西安交通大學(xué)學(xué)報,2000,20(10) :23～25

[5]秦曾煌.電工學(xué)（第六版）[M].北京：高等教育出版社,2003年12月

[6]吳根忠,盛華,李劍清.關(guān)于電工電子實驗教學(xué)改革的探索[J].高教與經(jīng)濟(jì), 2006,19(4):62～65

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.05.096

張引紅（1972－），女，陜西師范大學(xué)物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院講師，在職博士，主要從事電工電子課程與實驗教學(xué)研究。