基于思維導(dǎo)圖的電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)法的研究

海軍大連艦艇學(xué)院基礎(chǔ)部 周 波 郭 姣 趙冬梅

電子技術(shù)基礎(chǔ)研究的是電子元器件及其構(gòu)成的各種基本電路，以及由這些基本電路組成的具有特定功能的裝置或系統(tǒng)。其課程內(nèi)容龐雜，學(xué)員很容易感到：知識(shí)零散、抽象、不連貫、無(wú)頭緒。究其原因，大多是由于學(xué)員對(duì)知識(shí)的掌握過(guò)于片面，缺乏系統(tǒng)性，從而造成“斷章取義”的錯(cuò)誤結(jié)果。

如何通過(guò)簡(jiǎn)潔明了的方式幫助學(xué)員在學(xué)習(xí)過(guò)程中理清思路并且形成長(zhǎng)期記憶是教學(xué)中需要思考的問(wèn)題。多媒體教學(xué)的廣泛展開(kāi)，使得圖的演示過(guò)程更為方便，本文將由英國(guó)學(xué)者Tony Buzan于20世紀(jì)60年代提出的思維導(dǎo)圖的方法用于電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)。借助思維導(dǎo)圖制作軟件與課件之間很好的超鏈接性，可輕松地實(shí)現(xiàn)各知識(shí)點(diǎn)的展示和回顧，使學(xué)員即見(jiàn)樹(shù)木又見(jiàn)森林，激發(fā)了學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，提高了教學(xué)效果，為后續(xù)課程及以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。

1.思維導(dǎo)圖

思維導(dǎo)圖(Mind Mapping)是由英國(guó)心理學(xué)家、教育家Tony Buzen于二十世紀(jì)70年代初提出的一種可視化思維方法[1]。它在層級(jí)和分類信息組織的基礎(chǔ)上，從中心主題通過(guò)特定的關(guān)聯(lián)展開(kāi)思維分支，再用相關(guān)關(guān)鍵詞或圖形來(lái)標(biāo)識(shí)分支，并充分利用色彩和字體的變化將發(fā)散的思維過(guò)程和思維結(jié)果可視化。

思維導(dǎo)圖是一種革命性的思維工具，它的發(fā)明是基于對(duì)人腦的模擬，這種模擬突出了思維內(nèi)容的重心和層次，強(qiáng)化了聯(lián)想功能。使用思維導(dǎo)圖可以把一長(zhǎng)串枯燥的信息變成彩色的、容易記憶的、有高度組織性的圖畫(huà)，運(yùn)用思維導(dǎo)圖能增強(qiáng)使用者記憶能力，增強(qiáng)使用者思維的層次性與聯(lián)想性以及使用者的總體規(guī)劃能力。

將思維導(dǎo)圖應(yīng)用到教學(xué)之中，可以幫助教員建立完整的知識(shí)框架體系，對(duì)學(xué)習(xí)的課程進(jìn)行有效的資源整合，使整個(gè)教學(xué)過(guò)程和流程設(shè)計(jì)更加的系統(tǒng)科學(xué)，幫助師生進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)所學(xué)和所教內(nèi)容的整體把握；可以更有效地促進(jìn)師生間的交流與溝通，在運(yùn)用思維導(dǎo)圖教學(xué)的過(guò)程中，通過(guò)教員積極正面的引導(dǎo)，更充分地發(fā)揮學(xué)員學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。

目前流行的思維導(dǎo)圖繪制工具有MindMap和MindMannager等。但最具個(gè)性化、視覺(jué)最好的思維導(dǎo)圖還是以手工繪制的效果最佳。我們?cè)诮虒W(xué)中，靈活采用手繪、或MindMannager8軟件繪制思維導(dǎo)圖，提高教學(xué)效果。

2.思維導(dǎo)圖在《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程中的應(yīng)用

2.1 構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

電子技術(shù)基礎(chǔ)課程雖然具有器件的種類多，電路的花樣多，概念方法多的特點(diǎn)。但是有內(nèi)在的規(guī)律可循，只要找準(zhǔn)規(guī)律“對(duì)癥下藥”，就一定能“藥到病除”。所以，教員應(yīng)站在高處，總攬整個(gè)課程，幫助學(xué)員對(duì)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的梳理，找出各知識(shí)點(diǎn)之間內(nèi)在的相互關(guān)系，并將這些知識(shí)點(diǎn)逐一連接起來(lái)，形成思維導(dǎo)圖。這樣，學(xué)員對(duì)所學(xué)的知識(shí)才能記得準(zhǔn)而牢，學(xué)得懂而通，才不至于產(chǎn)生只知其一、不知其二的片面思維。例如，針對(duì)“二極管及其基本電路”的章節(jié)[2]小結(jié)時(shí)，其思維導(dǎo)圖可做如下設(shè)計(jì)(如圖1所示)。

圖1 “二極管及其基本電路”思維導(dǎo)圖

該思維導(dǎo)圖利用PPT制作，可以一步一動(dòng)演示。在向?qū)W員介紹這個(gè)圖時(shí)，可作如下解釋：目前電子器件均由半導(dǎo)體制成，制造半導(dǎo)體器件用得最多的是硅、鍺和砷化鎵三種材料。純凈的本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力是很弱的，利用半導(dǎo)體的摻雜特性，例如摻入微量的+3價(jià)和+5價(jià)的元素可分別制成P型和N型兩種雜質(zhì)半導(dǎo)體。把P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體用特殊的工藝使其結(jié)合在一起，就會(huì)在交界處形成一個(gè)特殊薄層，該薄層稱為“PN結(jié)”。二極管實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)PN結(jié)。它的電路符號(hào)、伏安特性、主要參數(shù)及分析方法，在學(xué)習(xí)中是必須掌握的基礎(chǔ)知識(shí)。

教材當(dāng)中任何一章的內(nèi)容都能夠用類似這樣的思維導(dǎo)圖進(jìn)行總結(jié)。學(xué)員通過(guò)思維導(dǎo)圖能更清楚地了解各部分內(nèi)容及其相互關(guān)系，具有了全局觀，這樣學(xué)到的知識(shí)才是準(zhǔn)確的、完整的、系統(tǒng)的。

2.2 實(shí)施研討式教學(xué)

在功率放大電路一章中學(xué)習(xí)了功放的一般問(wèn)題、各種類型功放電路及工作原理。創(chuàng)建思維導(dǎo)圖的首先就是要將上述概念和基本原理有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，由教員將需要繪制的概念要素引入，形成初步的思維導(dǎo)圖然后由學(xué)員討論完成要素間的聯(lián)系和層次關(guān)系，并用有向線段標(biāo)識(shí)要素間聯(lián)系，說(shuō)明其理論依據(jù)或提供簡(jiǎn)要的理由，如圖2的I部分所示。

在建立控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本思維導(dǎo)圖后，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)員討論如何解決效率和失真間的矛盾。例如，在由“乙類互補(bǔ)對(duì)稱功放”導(dǎo)出“甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功放”時(shí)，首先通過(guò)Multisim，搭建乙類互補(bǔ)功放的電路，輸入信號(hào)入正弦波，讓學(xué)員討論如果應(yīng)該在示波器上看到怎樣的波形？（實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明輸出波形出現(xiàn)了交越失真。）為什么？如何解決？然后將相關(guān)內(nèi)容引入思維導(dǎo)圖。如圖2第II部分所示。

最后要學(xué)員思考如果進(jìn)一步提高效率，怎么辦？引導(dǎo)學(xué)員進(jìn)行發(fā)散性研討，補(bǔ)充思維導(dǎo)圖，如圖2第III部分。

圖2 “功率放大電路”的思維導(dǎo)圖

經(jīng)過(guò)充分的研討，師生共同完成了“功率放大電路”的思維導(dǎo)圖。在繪制思維導(dǎo)圖過(guò)程中，學(xué)員對(duì)“功率放大電路”的內(nèi)容有了更深刻的理解。

2.3 提高期末復(fù)習(xí)效率

由于復(fù)習(xí)時(shí)間有限，電子技術(shù)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)課應(yīng)具有容量大、效率高的特點(diǎn)，應(yīng)用思維導(dǎo)圖復(fù)習(xí)總結(jié)可以明確知識(shí)的層次及各知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在聯(lián)系，而后將它們有序地組織起來(lái)，建立知識(shí)體系。這樣做可以濃縮學(xué)過(guò)的知識(shí)，收到書(shū)越讀越薄的效果?？梢郧袑?shí)有效提高復(fù)習(xí)課的效率。

圖3 電子技術(shù)期末總結(jié)

首先，充分發(fā)揮學(xué)員自主性，讓學(xué)員積極、主動(dòng)參與復(fù)習(xí)全過(guò)程，特別是要讓學(xué)員參與歸納、整理的過(guò)程，不要用教員的歸納代替學(xué)員的整理。教學(xué)應(yīng)充分體現(xiàn)知識(shí)讓學(xué)員疏理，規(guī)律讓學(xué)員尋找，錯(cuò)誤讓學(xué)員判斷，從而充分調(diào)動(dòng)學(xué)員學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)興趣。

其次，體現(xiàn)整門(mén)課內(nèi)容的系統(tǒng)性原則。由于學(xué)員的基礎(chǔ)理論知識(shí)比較零散，知識(shí)間邏輯關(guān)系不清晰，沒(méi)有良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，往往所做的思維導(dǎo)圖是各章思維導(dǎo)圖的簡(jiǎn)單相加。因此教員要進(jìn)行有效的引導(dǎo)，由電子技術(shù)基礎(chǔ)基礎(chǔ)課程的主題——放大電路出發(fā)，按專題進(jìn)行，采用思維導(dǎo)圖對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行梳理，不要限于本章內(nèi)容，而應(yīng)突破章節(jié)界線，貫通教材前后，理清知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系，如圖3所示。這樣通過(guò)框圖能向?qū)W員展現(xiàn)知識(shí)的聯(lián)系和知識(shí)的整體結(jié)構(gòu)。如放大電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)問(wèn)題，通過(guò)第四章學(xué)習(xí)，學(xué)員已知道一些方法，但沒(méi)有上升到理論上，而通過(guò)第七章負(fù)反饋的學(xué)習(xí)，掌握了直流負(fù)反饋可以穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的理論。

再次，關(guān)注知識(shí)的遷移訓(xùn)練。復(fù)習(xí)課不是簡(jiǎn)單的重復(fù)，它最終目的在于培養(yǎng)和提高學(xué)員運(yùn)用知識(shí)、解決問(wèn)題的能力。在復(fù)習(xí)過(guò)程中，要加強(qiáng)知識(shí)的遷移訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)員舉一反三、觸類旁通、靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力。

2.4 教學(xué)中應(yīng)注意的問(wèn)題

但將思維導(dǎo)圖引入教學(xué)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)存在一些問(wèn)題。如限于投影的尺寸，在展示整幅導(dǎo)圖時(shí)，若圖比較大，則字體會(huì)被壓縮，后排學(xué)員看不清楚，如果部分展示，則需要移動(dòng)畫(huà)面，操作不便。如果采用黑板手繪的方式，則需要在布局、色彩方面事先多次演習(xí)才能達(dá)到預(yù)期效果，且取決于教員個(gè)人的繪圖水平，不能隨心所欲。為此，采用PPT自制思維導(dǎo)圖與常用的思維導(dǎo)圖軟件結(jié)合的方法，課上用PPT演示，課下根據(jù)需要利用思維導(dǎo)圖軟件制作部分或完整的思維導(dǎo)圖提供給學(xué)員使用。教員與學(xué)員通過(guò)思維導(dǎo)圖進(jìn)行交流與探討，能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)。在極具個(gè)性化的思維導(dǎo)圖創(chuàng)作過(guò)程中，學(xué)員可以發(fā)揮想象力，按照自己喜愛(ài)的方式完成對(duì)知識(shí)的吸收，構(gòu)建并充實(shí)自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)造性得以充分發(fā)揮。借助思維導(dǎo)圖進(jìn)行發(fā)散思維、捕捉靈感、提出問(wèn)題，解決問(wèn)題。使學(xué)習(xí)過(guò)程成為“快樂(lè)的運(yùn)動(dòng)”。

3.結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合教學(xué)案例探討了思維導(dǎo)圖在“模擬電子技術(shù)”課程中的應(yīng)用，通過(guò)思維導(dǎo)圖授課幫助學(xué)員梳理思路，統(tǒng)攬全局，準(zhǔn)確把握知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，達(dá)到觸類旁通的效果。通過(guò)布置思維導(dǎo)圖作業(yè)，督促學(xué)員主動(dòng)參與重點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題的思考。學(xué)員通過(guò)構(gòu)圖、思考，制圖的熟練程度逐漸加深，不僅可以對(duì)本課程內(nèi)的知識(shí)進(jìn)行整合與鞏固，進(jìn)而可以將任何一門(mén)所學(xué)課程進(jìn)行整理、記憶，從而理解知識(shí)點(diǎn)間的關(guān)系，鍛煉思考能力，提高自學(xué)能力。運(yùn)用思維導(dǎo)圖進(jìn)行小組討論，共同發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，便于交流。通過(guò)思維導(dǎo)圖的應(yīng)用，使研討式教學(xué)、拋錨式教學(xué)、協(xié)作學(xué)習(xí)教學(xué)策略在課堂教學(xué)過(guò)程中表現(xiàn)得淋漓盡致，同時(shí)可大大改善傳統(tǒng)的單一傳授的教學(xué)模式。教員利用思維導(dǎo)圖把握教學(xué)全局，設(shè)計(jì)教學(xué)方法，優(yōu)化教學(xué)手段，使學(xué)員能夠理清思路，減輕課堂教學(xué)的認(rèn)知負(fù)荷，提高學(xué)習(xí)效率，加深記憶。學(xué)員的積極性被充分調(diào)動(dòng)，學(xué)習(xí)興趣也很高，有的學(xué)員還應(yīng)用到其他課程的學(xué)習(xí)中。由此可見(jiàn)思維導(dǎo)圖教學(xué)可以有效提高教學(xué)效果、激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)興趣，值得進(jìn)一步研究和推廣。

[1]Buzan Tony,Buzan Barry.The Mind Map Book[M].London:BBC Active,2006:3-25.

[2]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬部分)(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006(1).