思維流程圖教學(xué)法在電子電路教學(xué)中的運(yùn)用

徐萍+王凱+王秋妍+李耕

摘 要：結(jié)合模擬電子電路中放大電路的分析與設(shè)計(jì)，從思維流程圖的提出、結(jié)構(gòu)、試點(diǎn)步驟和教學(xué)效果等方面，介紹了思維流程圖教學(xué)法在“模擬電子技術(shù)”教學(xué)中的運(yùn)用情況。

關(guān)鍵詞：電子技術(shù)；思維流程圖；類(lèi)；繼承

1 思維流程圖教學(xué)法

所謂思維流程，就是我們平時(shí)所說(shuō)的“思路”。把基于一門(mén)課程或其中某一部分內(nèi)容本身內(nèi)在邏輯關(guān)系的講課（學(xué)習(xí)）思路用一張圖表示出來(lái)，此圖即為思維流程圖。主要以思維流程圖為線(xiàn)索、為工具進(jìn)行教學(xué)的方法，我們稱(chēng)之為思維流程圖教學(xué)法。

英國(guó)學(xué)者Tony Buzan的理論，人類(lèi)大腦的自然思考方式為放射性思考，即每一種進(jìn)入大腦的資料，都可以成為一個(gè)思考中心，每個(gè)中心均可繼續(xù)向外散出成千上萬(wàn)的可成為另一個(gè)中心的連結(jié)，最終形成大腦資料庫(kù)?；谏鲜隼碚?，我們?cè)陔娮蛹夹g(shù)的教學(xué)中運(yùn)用了思維流程教學(xué)法，即結(jié)合人腦的放射性思考方式，把不同電路分析、設(shè)計(jì)的不同階段所涉及的問(wèn)題剝離出來(lái)，形成一個(gè)個(gè)問(wèn)題域，作為激發(fā)學(xué)員思維的一個(gè)個(gè)思考節(jié)點(diǎn)，以流程圖的方式連接各個(gè)問(wèn)題域，最終使學(xué)員頭腦中建立起關(guān)于不同電路分析與設(shè)計(jì)的有序的知識(shí)庫(kù)，并培養(yǎng)學(xué)員獨(dú)立分析與設(shè)計(jì)電子電路的能力。

下面以“放大電路基礎(chǔ)”為例，介紹一下我們是怎樣將該章主要內(nèi)容轉(zhuǎn)換成思維流程圖并利用流程圖實(shí)施教學(xué)的。

2 思維流程圖的提出

根據(jù)教學(xué)目的，教學(xué)內(nèi)容，從放大電路所涉及的最基本問(wèn)題入手，按照放大電路分析、設(shè)計(jì)流程，找到各個(gè)階段的問(wèn)題域與思考中心，并將所有問(wèn)題域連接起來(lái)，形成思維的主流程。

本章的教學(xué)內(nèi)容是放大電路分析與設(shè)計(jì)。教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)員能夠分析放大電路的性能指標(biāo)，并根據(jù)不同的實(shí)際需要，選擇、設(shè)計(jì)放大電路。為了激發(fā)學(xué)員的興趣，驅(qū)動(dòng)學(xué)員的思維，我們先提出了如下問(wèn)題：1）放大電路中的“放大”是何含義？2）在放大電路工作中，如何保持能量守恒？3）如何實(shí)現(xiàn)放大？4）放大電路如何構(gòu)成？5）放大電路如何工作？6）如何衡量放大器的性能？爾后，圍繞幾個(gè)問(wèn)題，我們展開(kāi)如下討論：

模擬電子技術(shù)中的放大，是把小電壓、小電流或小功率輸送到放大電路中，在放大電路的輸出端得到一個(gè)大電壓、大電流或大功率。從小電壓、小電流、小功率轉(zhuǎn)化為大電壓、大電流、大功率，多余的能量從哪里來(lái)呢？這個(gè)問(wèn)題的設(shè)置，使得學(xué)員從第一個(gè)問(wèn)題轉(zhuǎn)到第二個(gè)問(wèn)題，順便引出了放大電路工作的外因：外加電源——能量的補(bǔ)充源，而且使同學(xué)們明白，放大電路只是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化器，而并非能源供應(yīng)者。那么，為什么放大電路可以作為能量轉(zhuǎn)化器呢？據(jù)此，引導(dǎo)學(xué)員從第二個(gè)問(wèn)題轉(zhuǎn)到第三個(gè)問(wèn)題，并引出放大電路的核心器件——三極管。但是，三極管是一個(gè)非線(xiàn)性器件，其輸入輸出換以為非線(xiàn)性，其輸入輸出不成正比，而且工作點(diǎn)會(huì)發(fā)生變化。為了引導(dǎo)學(xué)員找出放大電路工作的內(nèi)因，設(shè)計(jì)如下問(wèn)題：小電壓、小電流、小功率直接輸入到三極管的輸入端，直接從三極管的輸出端測(cè)量輸出電壓、電流和功率，那么輸出量和輸入量能?chē)?yán)格成正比例嗎，會(huì)不會(huì)產(chǎn)生失真？這樣一環(huán)一環(huán)地設(shè)問(wèn)，我們得到了放大電路工作的內(nèi)因：放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。通過(guò)上述分析，我們誘導(dǎo)學(xué)員從放大電路最基本的問(wèn)題，直到放大電路的分析、設(shè)計(jì)流程，通過(guò)對(duì)一個(gè)又一個(gè)問(wèn)題的思考，懂得：任何放大電路的分析與設(shè)計(jì)，必須遵循先靜態(tài)、后動(dòng)態(tài)的順序，靜態(tài)是條件，動(dòng)態(tài)是目的。要設(shè)計(jì)靜態(tài)偏置電路，以達(dá)到動(dòng)態(tài)放大的目的；要設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)慕涣魍沸问?不同的直流通路形式=不同組態(tài)的電路。此外，對(duì)于不同的放大電路，要進(jìn)行性能的測(cè)試與分析，以改進(jìn)電路的設(shè)計(jì)。

3 由主流程圖到綜合圖

在筆者的實(shí)施過(guò)程中，把思維流程圖分為主流程圖和綜合圖——詳細(xì)的思維流程圖。主流程圖作為整章的知識(shí)框架，指明全章所要研究的大問(wèn)題及其邏輯關(guān)系。綜合圖是在主流程圖的基礎(chǔ)上，針對(duì)具體電路，以電路的分析設(shè)計(jì)步驟為流程，概括主流程所涉及的基本概念、基本原理、基本方法、基本電路，表達(dá)并指出合知識(shí)點(diǎn)之間的縱向和橫向關(guān)系，結(jié)點(diǎn)的位置、應(yīng)用和延伸等。如在放大電路的綜合圖中，我們以三極管構(gòu)成的共發(fā)射極放大電路為例，以分析和設(shè)計(jì)所要考慮的步驟和流程，串接了分析和設(shè)計(jì)放大電路所需要的方法、工具及理論。如果把放大電路看作一個(gè)基本的“類(lèi)”，那么，共射極放大電路、共基極放大電路、共集電極放大電路、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路、多級(jí)放大電路，可看做“放大電路類(lèi)”的特例。由于特例對(duì)“類(lèi)”的屬性具有繼承性，特例之間的屬性具有共性，因此共發(fā)射極放大電路的分析方法、手段是從“放大電路類(lèi)”中繼承來(lái)的，而其他不同結(jié)構(gòu)的放大電路的分析方法和手段，也應(yīng)該與共射極放大電路的分析方法和手段大體相同。

在綜合圖中，由于“類(lèi)”間屬性存在共性，教員重點(diǎn)講述一種放大電路，其余的放大電路可讓學(xué)員舉一反三，在自學(xué)的基礎(chǔ)上加以掌握。這樣，學(xué)員可在自學(xué)中“反芻”已有的知識(shí)，系統(tǒng)歸納和掌握整章內(nèi)容，并建立起知識(shí)結(jié)構(gòu)的整體框架。

4 運(yùn)用思維流程圖教學(xué)法所做的工作

把思維流程圖教學(xué)法運(yùn)用于電子電路教學(xué)中，教學(xué)組進(jìn)行了大量的工作：

（1）多名任課教員集體備課，繪制思維流程圖。一幅科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S流程圖往往需要集中多名教員的智慧，深入鉆研，反復(fù)修改，才能繪制出來(lái)。開(kāi)課前，繪出整個(gè)課程的思維流程圖；對(duì)不同的章（節(jié)）的教學(xué)內(nèi)容，提煉出不同的邏輯結(jié)構(gòu)，繪制出相應(yīng)的主流程圖和綜合圖。

（2）編制教學(xué)實(shí)施方案，按思維流程圖靈活施教，教學(xué)中根據(jù)學(xué)員的接受情況隨時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度。

（3）制作課件，配合動(dòng)畫(huà)仿真。思維流程圖教學(xué)法的運(yùn)用應(yīng)與多媒體教學(xué)緊密結(jié)合。為此，我們制作了與思維流程圖教學(xué)法相配套的不同層次、不同版本的中英文課件，并納入相應(yīng)的教學(xué)實(shí)施方案，提高思維流程圖教學(xué)法的教學(xué)效果。對(duì)難點(diǎn)和重點(diǎn)問(wèn)題，先采用EWB仿真軟件、以動(dòng)畫(huà)的形式進(jìn)行講解，在進(jìn)行理論分析。

5 教學(xué)效果

（1）培養(yǎng)了學(xué)員的邏輯思維能力。思維流程圖教學(xué)法，突顯了課程的系統(tǒng)性和知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，培養(yǎng)了學(xué)員的邏輯思維能力，使學(xué)員能夠在較短的時(shí)間內(nèi)，輕松、愉快、高效地掌握模擬電子技術(shù)的基本內(nèi)容。

（2）培養(yǎng)了學(xué)員的自學(xué)能力。由于思維流程圖具有“類(lèi)”的繼承關(guān)系，當(dāng)教員講清楚關(guān)鍵問(wèn)題后，即可讓學(xué)員自學(xué)，培養(yǎng)了學(xué)員的自學(xué)能力。

（3）提高了教學(xué)效率。思維流程圖思路清晰，一目了然，教員無(wú)須花很多時(shí)間板書(shū)，學(xué)員也無(wú)須把主要精力花在記筆記上。講課時(shí)教員可根據(jù)學(xué)員的學(xué)習(xí)情況隨時(shí)調(diào)節(jié)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)度，把省下來(lái)的時(shí)間用于擴(kuò)充教學(xué)內(nèi)容（如EDA技術(shù)），從而開(kāi)闊了學(xué)員的眼界，提高了教學(xué)效率。

思維流程圖教學(xué)法在“模擬電子技術(shù)”課程教學(xué)中的運(yùn)用還剛剛開(kāi)始，雖然收到了明顯的教訓(xùn)效果，但在思維流程圖的合理繪制、與其他教學(xué)方法的有機(jī)融合、教員講授與學(xué)員自學(xué)二者關(guān)系的處理等方面，還需要進(jìn)一步深入探索。我們相信，這種教學(xué)方法對(duì)改進(jìn)教學(xué)方法、提高教學(xué)質(zhì)量具有普遍的應(yīng)用價(jià)值，希望大家共同努力，使之得到廣泛運(yùn)用，并不斷臻于完善。

參考文獻(xiàn)

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