淺談?wù)J知發(fā)現(xiàn)理論在電工學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

郭瑞鵑+尹慧敏+杜爽+孫上媛+盧星如

摘 要：針對學(xué)生對電工學(xué)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)狀態(tài)及其問題，結(jié)合培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力、創(chuàng)新思維和可持續(xù)發(fā)展的教育核心任務(wù)，該文以布魯納提出的認(rèn)知-發(fā)現(xiàn)理論為依據(jù)，圍繞電工學(xué)在學(xué)科體系中的地位及其課程性質(zhì)重新制定了課程目標(biāo)、分析了教學(xué)觀念和模式的轉(zhuǎn)換方向、探討了課程結(jié)構(gòu)和內(nèi)容的組織方式，實(shí)踐表明布魯納教學(xué)思想對電工學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提高及學(xué)生對知識的深入理解和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)十分有效。

關(guān)鍵詞：電工學(xué) 心理學(xué) 認(rèn)知-發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí) 教學(xué)改革

中圖分類號：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）08（b）-0148-02

電工學(xué)具有涉及知識面廣、內(nèi)容繁雜、實(shí)踐性強(qiáng)等特征，它在工科的學(xué)科體系中有著非常重要的基礎(chǔ)性地位，對電工課程真正有效的理解將有助于學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)相關(guān)的專業(yè)課程、進(jìn)行科學(xué)研究、從事相關(guān)的工程技術(shù)工作和融入現(xiàn)代生活的方方面面。這些情況為電工學(xué)課程的教學(xué)不斷提出新的挑戰(zhàn)，對此教育工作者在教學(xué)理念、教學(xué)模式等方面提出了很多改革策略[1-2]。

對教育的影響，美國著名認(rèn)知心理學(xué)家布魯納主張學(xué)生學(xué)習(xí)或教師教學(xué)的真正目的是使學(xué)生主動(dòng)形成認(rèn)知結(jié)構(gòu)和積極建構(gòu)編碼系統(tǒng)，他認(rèn)為編碼系統(tǒng)除了可以進(jìn)行信息的分類和聯(lián)系之外，最重要的是能夠超越現(xiàn)有的信息，即產(chǎn)生新的創(chuàng)造性信息，學(xué)生從而獲得創(chuàng)新能力。該文以布魯納的認(rèn)知-發(fā)現(xiàn)理論為核心，在調(diào)查分析學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和心理特征的基礎(chǔ)上，根據(jù)布魯納的教學(xué)思想精心設(shè)計(jì)電工學(xué)的教學(xué)過程、教學(xué)情境和教學(xué)結(jié)構(gòu)，使電工學(xué)課堂成為促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的培養(yǎng)、智慧潛能的激勵(lì)及創(chuàng)造思維開發(fā)的重要場所，學(xué)生在此過程中建立的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)態(tài)度、情感和價(jià)值觀將對其在學(xué)科領(lǐng)域的后續(xù)學(xué)習(xí)產(chǎn)生持續(xù)影響。

1 學(xué)生對電工學(xué)的認(rèn)知狀態(tài)分析

布魯納認(rèn)為新知識的學(xué)習(xí)取決于學(xué)習(xí)者原有的知識結(jié)構(gòu)，因此，教師在教授電工學(xué)知識時(shí)，客觀了解學(xué)生已有的相關(guān)的認(rèn)知狀態(tài)及其個(gè)別差異是非常必要的。電工學(xué)課程需要學(xué)生應(yīng)用物理理論和數(shù)學(xué)方法分析、解決實(shí)際電路問題，但調(diào)查發(fā)現(xiàn)學(xué)生對這些知識的理解程度參差不齊，多數(shù)學(xué)生沒有透徹掌握、理解數(shù)學(xué)原理的內(nèi)涵，對電磁學(xué)的本質(zhì)問題也比較陌生。同時(shí)發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生曾在有關(guān)電學(xué)知識的學(xué)習(xí)、考核中多次遭遇失敗，學(xué)生自我效能感低，產(chǎn)生自認(rèn)不擅長學(xué)習(xí)這些方面知識的錯(cuò)誤認(rèn)知，導(dǎo)致學(xué)生對電工學(xué)的學(xué)習(xí)存在抵制的心理趨勢。部分電工學(xué)后續(xù)專業(yè)課程少的專業(yè)學(xué)生由于意識不到課程的基礎(chǔ)性和重要性，因而存在消極、輕視的學(xué)前態(tài)度。

2 圍繞基本結(jié)構(gòu)開展教學(xué)活動(dòng)

布魯納強(qiáng)調(diào)教師最重要的教學(xué)任務(wù)是幫助學(xué)生理解學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)，其中“基本”意味著概括性程度高和具備廣泛、深刻的適用性。從學(xué)生的理解與遷移角度來看，將包括基本概念、基本原理及基本規(guī)律的“三基”作為學(xué)生學(xué)習(xí)電工學(xué)的核心內(nèi)容有著非常明顯的合理性，而且可以自然而然解決高校教育中現(xiàn)存的幾個(gè)不可避免的矛盾問題。

首先，隨著高校學(xué)分制、素質(zhì)教育和學(xué)生減負(fù)等政策的推行，電工學(xué)總學(xué)時(shí)被數(shù)次壓縮，而隨著新技術(shù)、新材料的不斷發(fā)展，電工學(xué)知識日益繁雜，基于“基本結(jié)構(gòu)”的教學(xué)策略則可以有效解決學(xué)時(shí)與內(nèi)容之間的沖突問題。其次，由于電工學(xué)基本概念和基本原理簡潔明了概括電磁學(xué)知識的本質(zhì)屬性和特征，課程內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系變得更加明確，有助于學(xué)生有效引申展開以解決課內(nèi)、外及科研、工作中遇到的實(shí)際問題。至于電工學(xué)“三基”以外的知識需要教師引導(dǎo)學(xué)生在以下環(huán)節(jié)中共同完善，如：習(xí)題、實(shí)驗(yàn)及實(shí)習(xí)等。教師需要精心設(shè)計(jì)教學(xué)結(jié)構(gòu)和內(nèi)容促使學(xué)生反復(fù)應(yīng)用、分析電工學(xué)基本理論，自“上”而“下”，從“一般”到“具體”，在不斷使用中不斷更新完善基本結(jié)構(gòu)，直到學(xué)生主動(dòng)加工形成一個(gè)與基本結(jié)構(gòu)相統(tǒng)一的、具有邏輯性和系統(tǒng)性的完整電工學(xué)知識體系。

3 適當(dāng)將學(xué)科的新科學(xué)成就貫穿于教學(xué)中

布魯納認(rèn)為，在兒童的早期教學(xué)中提前引入基礎(chǔ)學(xué)科知識可以促進(jìn)早期智慧的開發(fā)，同理在高校的電工學(xué)課程教學(xué)過程中融入學(xué)科專業(yè)相關(guān)的生產(chǎn)、生活各方面的應(yīng)用、新科技知識及發(fā)展趨勢，能促進(jìn)學(xué)生在專業(yè)學(xué)習(xí)過程與以后的工作中更好理解所遇到的類似知識，有效促進(jìn)學(xué)科整體知識之間的遷移，盡快融入相應(yīng)的科研及職業(yè)領(lǐng)域。例如：加州大學(xué)的蔡少棠教授在研究電荷、電流、電壓和磁通量之間的關(guān)系后推測出電學(xué)中除了電阻器、電容器和電感器基本元件之外，應(yīng)該還存在一種組件，并于1971年提出了憶阻器[3-4]。研究人員聲稱，憶阻器可讓手機(jī)能耗低、節(jié)能，也可使電腦在斷電后再次打開后仍能保存信息?；萜占瘓F(tuán)甚至預(yù)測若在電腦系統(tǒng)中使用憶阻器可以產(chǎn)生人類某種模式（patterns）的記憶和關(guān)聯(lián)。再比如自20世紀(jì)80年代初，電磁軌道炮被作為未來新式武器提出以來，一直被世界各國的軍部所重視。電磁軌道炮是一種具有射遠(yuǎn)程、高能和多任務(wù)特征的先進(jìn)殺傷武器，其軍事用途十分廣泛[5]。

4 創(chuàng)設(shè)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)情境激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維

布魯納提倡“發(fā)現(xiàn)教學(xué)”，發(fā)現(xiàn)教學(xué)法是指在教師提供信息的基礎(chǔ)上，學(xué)生自主的依據(jù)自己獨(dú)特的認(rèn)識程序獲取知識，他發(fā)現(xiàn)此教學(xué)模式有利于激發(fā)學(xué)生的智慧潛能，并獲取創(chuàng)新能力。發(fā)現(xiàn)法的有效應(yīng)用在很大程度上取決于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的心理狀態(tài)及教師對學(xué)生提供反饋信息的時(shí)機(jī)、步調(diào)和方法。因此，教師應(yīng)從內(nèi)心轉(zhuǎn)變灌輸思想，創(chuàng)設(shè)促進(jìn)學(xué)生潛能發(fā)揮的良好氛圍，尊重學(xué)生的獨(dú)立人格，以和學(xué)生完全平等的情感與學(xué)生共同合作，保證學(xué)生處于輕松、平和、自主的環(huán)境。如果學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中消極、被動(dòng)，覺得存在一定的困難，教師需要提供即時(shí)反饋，在每個(gè)小步驟都予以及時(shí)鼓勵(lì)和獎(jiǎng)勵(lì)反饋，學(xué)生的探究過程將變得順利，容易獲取新的信息。學(xué)生在發(fā)現(xiàn)法的學(xué)習(xí)過程一般要經(jīng)歷信息的組織、提取、檢索、分析、應(yīng)用、檢驗(yàn)幾個(gè)階段，教師則需要抓住學(xué)生總結(jié)自己的成果并與預(yù)定目標(biāo)進(jìn)行對比的時(shí)機(jī)給出合適的對學(xué)生具有幫助性的矯正性反饋信息。教師提供的反饋信息應(yīng)采取合理措施以保持學(xué)生的認(rèn)知過程的獨(dú)立性，在充分考慮學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上做到點(diǎn)撥即可，以避免學(xué)生對老師的反饋產(chǎn)生依賴性。

5 結(jié)語

該文在分析高校工科學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，探討了在電工學(xué)課程的教學(xué)過程中怎樣有效應(yīng)用布魯納的認(rèn)知-發(fā)現(xiàn)教學(xué)方法，旨在使學(xué)生在掌握課程基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，能夠優(yōu)化信息的組織、整理、儲存和提取方式，激發(fā)知識結(jié)構(gòu)內(nèi)在相互關(guān)聯(lián)性的認(rèn)識和掌握，促進(jìn)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的有效遷移，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)知識、解決問題和創(chuàng)新的能力，加強(qiáng)對學(xué)科體系橫向和縱向知識結(jié)構(gòu)的融會貫通。

但布魯納教學(xué)理論的有效實(shí)施對教師的素質(zhì)、技巧和博學(xué)等方面有著極高要求，因此，教師平時(shí)一定要加強(qiáng)自身的修養(yǎng)、學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，不斷完善、充實(shí)自我，全面、深人探究課程結(jié)構(gòu)和相關(guān)的擴(kuò)展知識。

參考文獻(xiàn)

[1] 梁凱.關(guān)于高校電工電子技術(shù)教學(xué)改革的研究[J].現(xiàn)代企業(yè)教育，2013（1）：113.

[2] 黃琦蘭，馬欣，沙琳，等.電工電子課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐與探索[C]//電工電子課程報(bào)告論壇論文集.2007：2230-2233.

[3] Tour，James M and Tao He.Electronics：The fourth element[J].Nature，2008（453）：42-43.

[4] 憶阻器[EB/OL].http：//baike.baidu.com/link？url=UOieYV4YufrJQuytu5MaRfV8-Jzwf6CA1RE3by4AqrcOQ-ydDBUBbTBdnXE86Nv9_U9L4c5Rao12yI_91yC4SK.

[5] 電磁炮[EB/OL].http：//baike.baidu.com/link？url=LNXOpwXyP_sH8oB-0gVhCx_UTLbPK4gA2oFvetE2AQkfMzLvbTpzMibEDNfnWCIBIQC7ntAoG6S1HWUTXJgHTa.