綜合式教學(xué)法在本科教學(xué)中的應(yīng)用研究

劉曼玲+劉波+劉獻(xiàn)如

摘要：情感與態(tài)度、過(guò)程與方法是學(xué)生獲取知識(shí)與能力的基礎(chǔ)。根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，教師將綜合式的教學(xué)方法有機(jī)融合，并應(yīng)用于開(kāi)放式精品示范課堂的本科教學(xué)中。通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和研究性學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力以及綜合素質(zhì)，真正達(dá)到了學(xué)以致用、知行合一的目的。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革開(kāi)放式精品示范課堂綜合式教學(xué)法

中南大學(xué)作為教育部直屬全國(guó)重點(diǎn)大學(xué)、國(guó)家“985工程”首批牽頭高校，近三年來(lái)在全校開(kāi)展開(kāi)放式精品示范課堂計(jì)劃，有三百多項(xiàng)課程立項(xiàng)，對(duì)開(kāi)放式教學(xué)進(jìn)行了積極的探索，并取得了一定的成績(jī)。形成了以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的新的教學(xué)模式，課堂氣氛活潑自由，師生互動(dòng)、生生互動(dòng)、小組交流研討形式多樣，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性與創(chuàng)造性。“電工學(xué)A”是我校面對(duì)全院非電工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的電類(lèi)公共基礎(chǔ)課，2014年3月，電工學(xué)A被列為中南大學(xué)開(kāi)放式精品示范課堂的教改項(xiàng)目，通過(guò)2年多的改革與實(shí)踐，于今年7月已通過(guò)學(xué)校的結(jié)題驗(yàn)收。

為了更好地開(kāi)展開(kāi)放式精品示范課堂的教改項(xiàng)目，根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)、學(xué)生專(zhuān)業(yè)結(jié)構(gòu)的不同，靈活地采用綜合式教學(xué)法，將多種方法優(yōu)化配置，取得了良好的教學(xué)效果。

一、名人、科技成果激勵(lì)法

當(dāng)今大學(xué)生只有具備崇高的思想品德、優(yōu)秀的道德情懷、良好的身體及心理素質(zhì)，才能對(duì)科學(xué)技術(shù)孜孜不倦的追求。在教學(xué)中，老師要注意人文激勵(lì)與興趣激發(fā)并重，用科學(xué)家教育人，用最新科技成果鼓舞人。

老師將最新科技成果引入到教學(xué)中，緊跟科學(xué)發(fā)展。如在講述半導(dǎo)體材料時(shí)，簡(jiǎn)述超導(dǎo)體，并介紹中國(guó)在超導(dǎo)體取得的成就和其神奇的實(shí)際應(yīng)用：2014年1月10日，中國(guó)科學(xué)院物理研究所、中國(guó)科技大學(xué)“40K以上鐵基高溫超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)及若干基本物理性質(zhì)的研究”獲2013年度國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)（這一獎(jiǎng)項(xiàng)已經(jīng)連續(xù)3年空缺），引領(lǐng)我國(guó)的高溫超導(dǎo)研究工作已走到世界前列。超導(dǎo)體可用在超導(dǎo)輸電（電阻為0，可以減少線路傳輸損失10%）、超導(dǎo)磁體和超導(dǎo)磁懸浮、醫(yī)院使用的磁共振成像儀器（MRI）中的磁體中。將最新的科技成果引入到課堂中，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與積極性，為他們指明前進(jìn)的方向與動(dòng)力。

二、問(wèn)題式學(xué)習(xí)法

問(wèn)題式學(xué)習(xí)（Problem-Based Learning， PBL）最早于1969年由美國(guó)的神經(jīng)病學(xué)教授霍華德·巴羅斯（Howard Barrows） 在加拿大的麥克馬斯特大學(xué)首創(chuàng)成功，越來(lái)越受到世界高等教育界的推崇。問(wèn)題式學(xué)習(xí)的教學(xué)思路是以“問(wèn)題”為中心，結(jié)合多種教學(xué)方法實(shí)施的教學(xué)活動(dòng)。在這種教學(xué)方法中，教師須精心設(shè)計(jì)問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生查找資料、自主學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)科學(xué)地思維、推理和解決問(wèn)題。

根據(jù)知識(shí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)、最新科技發(fā)展，以及學(xué)生在教學(xué)與實(shí)踐過(guò)程中暴露的各種問(wèn)題，設(shè)計(jì)導(dǎo)學(xué)課件，提前發(fā)到QQ群和公共郵箱里供學(xué)生學(xué)習(xí)與準(zhǔn)備。導(dǎo)學(xué)課件分主要內(nèi)容、基本概念、實(shí)際拓展三大板塊?；靖拍畈捎脝?wèn)題驅(qū)動(dòng)式提出問(wèn)題，對(duì)學(xué)生容易混淆的概念和關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行引導(dǎo)，具有導(dǎo)學(xué)與復(fù)習(xí)的雙重作用；實(shí)際拓展則是理論聯(lián)系實(shí)際，需要學(xué)生查找資料，或由學(xué)生以小組合作的形式，通過(guò)自主學(xué)習(xí)完成的開(kāi)放式作業(yè)。如在“雙極性晶體管及其放大電路”這一章中的基本概念題有：（1）半導(dǎo)體三極管分哪二種類(lèi)型？（2）雙極性晶體管指的是什么管？（3）晶體管按結(jié)構(gòu)分，有哪二種類(lèi)型？（4）晶體管放大的外部條件是什么？（5）系數(shù)β指的是什么？晶體管放大的本質(zhì)是什么？（6）晶體管的特性曲線分哪二條？（7）輸出特性曲線上的三個(gè)工作區(qū)指的是什么區(qū)？應(yīng)用在哪些場(chǎng)合？（8）什么是靜態(tài)分析與動(dòng)態(tài)分析？有何不同？（9）如何畫(huà)直流通路？靜態(tài)工作點(diǎn)包含哪三個(gè)值？（10）為什么要設(shè)置合適的Q點(diǎn)？（11）為什么要將晶體管化成等效模型？（12）如何畫(huà)微變等效電路？動(dòng)態(tài)分析要求哪三個(gè)值？實(shí)際拓展題有：（1）晶體管的類(lèi)型與好壞如何檢測(cè)？（2）如何用萬(wàn)用表測(cè)試β？（3）試用實(shí)例說(shuō)明晶體管的應(yīng)用（要求具有實(shí)用性與趣味性），（4）試用電子仿真軟件Multisim或Proteus畫(huà)出固定偏置放大電路，并觀察當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)不合適或輸入信號(hào)過(guò)大時(shí)會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？如果同學(xué)們帶著這些問(wèn)題學(xué)習(xí)并且融會(huì)貫通的話(huà)，就將這章的內(nèi)容真正掌握并會(huì)應(yīng)用于實(shí)際了。

三、知識(shí)遷移法

在直流電路中，有一些非常重要的定理與定律是分析計(jì)算電路的重要基礎(chǔ)與基本方法，如基爾霍夫定律、支路電流法、結(jié)點(diǎn)電壓法、戴維寧定理等。由于中學(xué)物理與大學(xué)物理都學(xué)過(guò)直流電路，直流電路中所學(xué)過(guò)的所有方法全部可以用來(lái)計(jì)算正弦交流電路，唯一不同的是正弦交流電路中的電壓、電流要用相量、表示、計(jì)算采用復(fù)數(shù)運(yùn)算，而直流電路的計(jì)算是大家熟知的實(shí)數(shù)運(yùn)算。在教學(xué)時(shí)，老師可借用英語(yǔ)學(xué)習(xí)中的換詞法進(jìn)行知識(shí)的遷移，將直流與正弦交流的定律列成表格，讓學(xué)生對(duì)照學(xué)習(xí)、靈活運(yùn)用。如將直流電路中的電阻R（Ω）、電導(dǎo)G（S）分別換成正弦交流電路中的阻抗Z（Ω）與導(dǎo)納Y（S），如表1所示；將直流中的歐姆定律（VCR）和基爾霍夫定律（KCL、KVL）換成正弦交流電路的相量表達(dá)式，如表2所示。

表1直流電阻、電導(dǎo)與正弦交流阻抗、導(dǎo)納對(duì)照表

直流電路正弦交流電路電阻R（Ω）電導(dǎo)G（S）阻抗Z（Ω）導(dǎo)納Y（S）表2直流與正弦交流歐姆定律、基爾霍夫定律對(duì)照表

定律直流電路正弦交流電路歐姆定律（VCR）U=RII=GUU&=ZI&I&=YU&基爾霍夫定律

（KCL、KVL）∑I=0∑U=0∑I&=0∑U&=0在學(xué)生們熟悉了復(fù)數(shù)運(yùn)算后，正弦交流電路的分析與計(jì)算就變得駕輕就熟了。

四、比較學(xué)習(xí)法

在一些難以理解的知識(shí)部分，如果能夠巧妙地應(yīng)用比較學(xué)習(xí)法，就可以化繁為簡(jiǎn)。如在串聯(lián)諧振與并聯(lián)諧振的學(xué)習(xí)中，諧振的共性是電壓與電流同相位，φ=0，cosφ=1。差異是串聯(lián)諧振又稱(chēng)為電壓諧振，因?yàn)樵陔姼泻碗娙萆袭a(chǎn)生的電壓可能是總電壓的Q倍；而并聯(lián)諧振是電流諧振，其電感和電容上的電流是總電流的Q倍，其他不同點(diǎn)采用比較的方法列一個(gè)表格，如表3所示。

表3串聯(lián)諧振與并聯(lián)諧振的比較

串聯(lián)諧振（電壓諧振）并聯(lián)諧振（電流諧振）電壓與電流同相位，φ=0，cos φ=1Q=UCU=ULU=1ω0RC=ω0LRQ=I1I≈ICI=1ω0RC=ω0LRf0=12πLCf0≈12πLC，當(dāng)ω0L》R阻防Z最?。篫=R導(dǎo)納Y最?。篫=1Y=LRC電路電流最大（U不變）電路電流最小（U不變）能量互換只發(fā)生在電感和電容之間五、歸納總結(jié)法

因?yàn)殡姽W(xué)包含電路、電機(jī)控制、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)等內(nèi)容，知識(shí)跨度大，將所學(xué)知識(shí)點(diǎn)一個(gè)一個(gè)的串起來(lái)，并形成一個(gè)個(gè)相對(duì)完整的模塊體系，這也是一種綜合能力的體現(xiàn)。老師可以先引導(dǎo)，然后由學(xué)生以小組為單位將章節(jié)和整個(gè)課程的總結(jié)做成PPT并上傳到群里，實(shí)現(xiàn)資源共享，便于課程的復(fù)習(xí)。

三相電路的計(jì)算分Y連接和△連接、對(duì)稱(chēng)與不對(duì)稱(chēng)電路，但學(xué)生在計(jì)算電流時(shí)常會(huì)出錯(cuò)，因?yàn)椴环诌B接，也不分線電壓與相電壓，直接帶入到公式里面計(jì)算。其實(shí)無(wú)論是Y或△，都要先找到負(fù)載上所加的相電壓UP，然后找到這相的負(fù)載，再求這相的電流IP，即從相入手，最后根據(jù)是Y還是△連接，求線電流IL。為了讓同學(xué)們更好地學(xué)習(xí)，將對(duì)稱(chēng)三相電路的計(jì)算做一個(gè)小結(jié)，如表4所示。經(jīng)過(guò)老師的歸納總結(jié)后，學(xué)生的概念變得清晰明了，犯錯(cuò)誤的幾率也明顯下降。

表4對(duì)稱(chēng)三相電路計(jì)算小結(jié)

從相入手（Y/ △）：I&P=U&PZY連接

I&P=I&LU&L=3U&P∠30°△連接

U&L=U&PI&L=3I&P∠30°D連接對(duì)稱(chēng)三相電路（電源對(duì)稱(chēng)、負(fù)載對(duì)稱(chēng)）只需計(jì)算一相。P=3ULILcosφ（W），Q=3ULILsinφ（Var），S=3ULIL（VA）

式中的ф角是相電壓與相電流之間的相位差，即負(fù)載的阻抗角。這里只是拋磚引玉，其目的還是希望學(xué)生自己動(dòng)腦、動(dòng)手將知識(shí)點(diǎn)精煉概括。表5是學(xué)生在學(xué)完常用控制電器后自做的小結(jié)。表5常用低壓控制電器符號(hào)（小結(jié)）

總結(jié)的目的是讓學(xué)生能很好地將前后知識(shí)點(diǎn)銜接并能靈活運(yùn)用，培養(yǎng)他們綜合歸納問(wèn)題的能力，

六、實(shí)踐教學(xué)法

將電子、電器實(shí)習(xí)的實(shí)物制作成形象、直觀的PPT；將實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵內(nèi)容、儀器錄成生動(dòng)、有趣的微課視頻，并以導(dǎo)學(xué)的方式提前發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前先進(jìn)行電子仿真等，教師可以根據(jù)學(xué)生的掌握程度增加選做實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，方便學(xué)生有更多的時(shí)間自主探索實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)的興趣和認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)的主觀能動(dòng)性。

湖南省大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽與全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽交叉舉行，即去年是國(guó)賽，今年就是省賽，每屆的電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽均包含了電源類(lèi)、控制類(lèi)、通信類(lèi)等多種類(lèi)型的題目。老師引導(dǎo)學(xué)生在網(wǎng)上和圖書(shū)館收集競(jìng)賽題目，自行設(shè)計(jì)電路并用電子仿真分析，實(shí)驗(yàn)室提供開(kāi)放條件讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐。比賽前，先在學(xué)校組織一個(gè)選拔賽，將優(yōu)秀的選手集中在假期進(jìn)行培訓(xùn)。在電子競(jìng)賽的訓(xùn)練過(guò)程中，會(huì)不斷地出現(xiàn)各種問(wèn)題與故障，在課程講授中穿插電子競(jìng)賽題作為實(shí)例進(jìn)行講解，不僅可加深對(duì)知識(shí)的理解，而且可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓更多的學(xué)生能參與到競(jìng)賽中來(lái)。

七、小組討論法

班上同學(xué)采用自由組合的形式成立學(xué)習(xí)小組（5-7人），組長(zhǎng)負(fù)責(zé)、分工合作。在每章的導(dǎo)學(xué)課件中，實(shí)際拓展題都設(shè)計(jì)了小組作業(yè)，做好的PPT先上傳到QQ群里相互交流，老師審閱把關(guān)后，再由學(xué)生在課堂上演講，時(shí)間不超過(guò)8分鐘。如“電動(dòng)機(jī)與電氣自動(dòng)控制”中的實(shí)際拓展題就有：（1）當(dāng)合上電源后，電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，如何檢測(cè)三相電機(jī)的控制線路？常用的方法有哪些？（2）舉例說(shuō)明可編程序控制器控制電機(jī)的方法，這些題目需要學(xué)生到圖書(shū)館或網(wǎng)上查找資料。實(shí)際拓展的小組作業(yè)計(jì)分采用組內(nèi)、組之間互評(píng)和老師最后綜合評(píng)分的辦法進(jìn)行，讓全體成員都參與其中，而不是極個(gè)別人在做，真正達(dá)到團(tuán)結(jié)協(xié)作的目的。剛開(kāi)始，學(xué)生會(huì)有些不自信和不自然，在老師的正面鼓勵(lì)與指導(dǎo)下，進(jìn)步比較大。

最后小組寫(xiě)一篇電知識(shí)在本專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用論文，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)所學(xué)知識(shí)的分析與理解。

八、其他方法

在本科教學(xué)中，還可以靈活的運(yùn)用（1）溫故知新法：每堂課開(kāi)講之初，由學(xué)生用幾分鐘的時(shí)間總結(jié)上節(jié)課所講內(nèi)容。（2）作業(yè)反饋法：對(duì)學(xué)生作業(yè)中的共性問(wèn)題進(jìn)行提問(wèn)，學(xué)生回答、老師補(bǔ)充。（3）正面鼓勵(lì)法：主動(dòng)回答與叫答問(wèn)題采取不同的平時(shí)成績(jī)積分制，鼓勵(lì)大家動(dòng)腦思考，活躍課堂氣氛。（4）動(dòng)靜結(jié)合法：多媒體課件與黑板結(jié)合，將重點(diǎn)與難點(diǎn)寫(xiě)在黑板上引起學(xué)生足夠認(rèn)識(shí)。（5）實(shí)例教學(xué)法：精選基于工程與應(yīng)用的實(shí)例，將所學(xué)知識(shí)綜合成一個(gè)系統(tǒng)加以介紹，可以采用學(xué)生先自學(xué)和老師后講解相配合的方法。（6）課外延伸法：將課堂延伸到實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、電子競(jìng)賽與社會(huì)；將立體化的教學(xué)資源上傳到網(wǎng)站、QQ群、公共郵箱、私密郵箱中。

九、結(jié)束語(yǔ)

綜合教學(xué)法需根據(jù)時(shí)代科技的發(fā)展以及課程的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)，由老師靈活地運(yùn)用在本科教學(xué)中，由此也對(duì)老師提出了更高的要求，只有不斷學(xué)習(xí)，掌握本學(xué)科的前沿知識(shí)，才能把握學(xué)生的思想動(dòng)態(tài)和知識(shí)需求，建立起和諧的亦師亦友的師生關(guān)系，更好地為培養(yǎng)高科技人才服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：劉曼玲，女，中南大學(xué)，副教授。通訊作者：劉波，女，中南大學(xué)，博士。

基金項(xiàng)目：2014年中南大學(xué)“開(kāi)放式精品示范課堂”計(jì)劃立項(xiàng)項(xiàng)目