多維互動教學(xué)模式在“模擬電子技術(shù)”課程中的應(yīng)用研究

王珊珊，張 巖，陳 紅

（西安工業(yè)大學(xué) a.電子信息工程學(xué)院；b.光電工程學(xué)院，陜西 西安 710021）

一、課程介紹

“模擬電子技術(shù)”是電專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課。課程以半導(dǎo)體器件為基礎(chǔ)，以集成運(yùn)算放大電路、反饋電路的應(yīng)用及波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換電路等為研究方向，旨在使學(xué)生理解常用模擬電子電路的工作原理，具備相關(guān)工程基礎(chǔ)知識，能夠綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識設(shè)計(jì)出滿足特定需求的系統(tǒng)、部件或工藝流程。課程學(xué)習(xí)存在內(nèi)容抽象、知識點(diǎn)復(fù)雜且分散、單元電路種類繁多等難點(diǎn)，導(dǎo)致學(xué)生認(rèn)為課程難度大、難以理解［1］。傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)只有在受教育者的主觀求學(xué)欲望較強(qiáng)，且數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)很好時才會凸顯教學(xué)效果。對于大多數(shù)學(xué)生而言，程序化地講授與機(jī)械性地聽課，課堂的效果一定達(dá)不到預(yù)期。本文探究了幾種多維互動教學(xué)模式在“模擬電子技術(shù)”課堂上的應(yīng)用，研究了如何利用與教學(xué)有關(guān)的因素，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮其在課堂教學(xué)中的主觀能動性，通過生生、師生之間建立多角度、多方式的學(xué)術(shù)互動交流，從根本上促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)部驅(qū)動力，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)造能力，保證良好的教學(xué)效果。

二、教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變

多維互動教學(xué)模式在教學(xué)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在把教師通過系統(tǒng)講解讓學(xué)生掌握知識的按部就班的教學(xué)方式，改變?yōu)樽⒅貛熒g的交流互動，運(yùn)用現(xiàn)代化的信息技術(shù)和教師的語言藝術(shù)引導(dǎo)學(xué)生用發(fā)現(xiàn)的眼光對課堂內(nèi)容提出有價值的見解，并且經(jīng)過深入思考構(gòu)建出自己的知識體系。這種教學(xué)模式是以學(xué)生作為教學(xué)活動中心，要求學(xué)生主動思考實(shí)踐，積極參與合作，與教師交流溝通。教師是學(xué)生內(nèi)部知識框架構(gòu)建的促進(jìn)者和指導(dǎo)者，引導(dǎo)學(xué)生從原有的知識體系構(gòu)建出新的知識經(jīng)驗(yàn)［2］。學(xué)生在課外檢索知識和課堂教學(xué)指導(dǎo)下提高自己的認(rèn)知水平，在教師創(chuàng)建的多樣化教學(xué)活動中通過提問、道具、游戲、語言表達(dá)等方式展現(xiàn)自我，主動開發(fā)自己的思維模式。在教學(xué)的同時通過互動交流也會促進(jìn)師生情感的加深，學(xué)生“親其師，信其道”，與教師之間建立一種相互信任、欣賞的關(guān)系。學(xué)生既會敬佩教師的學(xué)識水平，又會對自己的堅(jiān)持和努力給予肯定，教學(xué)效果事半功倍。信息技術(shù)在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)資源的共享，為學(xué)生提供了很好的知識開放平臺，構(gòu)建主體學(xué)習(xí)所要求的創(chuàng)設(shè)環(huán)境得以拓展，實(shí)現(xiàn)了課堂多維互動教學(xué)模式的高度實(shí)效化。

（一）多媒體教學(xué)

多媒體教學(xué)進(jìn)入課堂，首先突破了傳統(tǒng)教學(xué)“板書+筆記”的局限性。教師通過幻燈片將抽象復(fù)雜的知識點(diǎn)以異彩紛呈的圖片和視頻直觀形象地向?qū)W生呈現(xiàn)，比起無色無聲的黑板，色彩的變換和聲音的起伏給課堂注入了活力，調(diào)動了學(xué)生的感官，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?；脽羝季趾啙?，知識點(diǎn)精練，學(xué)生接收起來比較容易，提升了課堂的時效性。同時多媒體的信息量大，可以展示書本無法呈現(xiàn)的抽象內(nèi)容以及知識點(diǎn)前后的因果關(guān)系，優(yōu)化了課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)。比如晶體管內(nèi)部載流子的微觀遷移和復(fù)合機(jī)制，這部分內(nèi)容較為抽象。對于剛升入大二的學(xué)生來說，多習(xí)慣于宏觀肉眼能看到的現(xiàn)象，缺乏微觀的邏輯動態(tài)思維，所以形成了理解難點(diǎn)。教師在給學(xué)生進(jìn)行講解時，首先從字面意思開始說明，“載”是運(yùn)載，“流”是電流，“子”是粒子，所以載流子就是運(yùn)載電荷的粒子。然后考慮內(nèi)部載流子運(yùn)動所引起的外部宏觀電流變化。這個微觀的物理過程需要抽象的思維去想象，給教學(xué)增大了難度。教師如果僅靠單一的課堂講授，學(xué)生對這些物理規(guī)律在短時間內(nèi)很難理解，心理上容易產(chǎn)生排斥。即使聽懂了也不會對這些知識產(chǎn)生深刻的印象，學(xué)過之后很快遺忘。而多媒體動畫的運(yùn)用可以清楚地呈現(xiàn)出載流子的運(yùn)動軌跡受外部電場的變化，有助于加深記憶和理解。學(xué)生會從“載流子的運(yùn)動”分析“三極管中的電流分配關(guān)系”，而進(jìn)一步思考“為什么發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，三極管具有了電流放大能力？”，新知識的形成往往是建立在固有知識基礎(chǔ)上的同化過程。幻燈片結(jié)合具體的文字，營造特定的氛圍，將抽象的粒子形象化，微觀的運(yùn)動過程宏觀化，教師充當(dāng)解說員，在引導(dǎo)學(xué)生思維的同時，賦予靜態(tài)文本內(nèi)容以動態(tài)的角色，用生動的語言讓學(xué)生感知，并展開無限的想象，鼓勵學(xué)生提出問題，在增強(qiáng)課堂的趣味性的同時加深學(xué)生對知識的理解，提高教學(xué)質(zhì)量。

（二）實(shí)際案例教學(xué)

傳統(tǒng)教學(xué)模式體現(xiàn)在教師系統(tǒng)地講解教科書，學(xué)生機(jī)械性地接收教師所傳授的知識點(diǎn)。這種教學(xué)模式出現(xiàn)了學(xué)生會思考問題但不會提出問題、會記憶知識但不會靈活應(yīng)用的現(xiàn)象，忽略了理論與實(shí)際之間的聯(lián)系。實(shí)際案例教學(xué)法是以生活中的一個典型事例為出發(fā)點(diǎn)，通過分析和討論事例中所存在的課程原理來開展教學(xué)活動的教學(xué)方法。這種教學(xué)模式要求教師和學(xué)生雙方都參與課堂教學(xué)，將真實(shí)的情景典型化處理后提出自己的觀點(diǎn)，共同進(jìn)行研究。案例的選取往往也很重要，既要和教學(xué)知識點(diǎn)聯(lián)系緊密，符合學(xué)生認(rèn)知的規(guī)律，也要具有現(xiàn)實(shí)意義，能夠引起學(xué)生的共鳴，讓他們感受到課本上的知識可以解決現(xiàn)實(shí)問題，增強(qiáng)教學(xué)效果［3］。比如講解放大電路的工作原理時，引入助聽器的具體案例幫助學(xué)生理解放大的概念。助聽器能夠幫助聽障人士有效地放大外界聲音，提高佩戴者的聽覺能力，讓他們享有和正常人同等溝通的機(jī)會。助聽器里的關(guān)鍵部件就是放大器。利用生活中的放大讓學(xué)生對電路功能有所了解，將微弱的信號放大就是模擬電路的一種重要功能。進(jìn)而提出“為什么電路這樣設(shè)計(jì)可以讓輸出端的信號得以放大？”，再按照“逐級展開，抓住關(guān)鍵，分析綜合”的步驟進(jìn)行分析。先將實(shí)際放大電路進(jìn)行逐級劃分，然后抓住關(guān)鍵進(jìn)行單級原理分析，而每一級的分析不是孤立的，要“思前想后，融會貫通”。在把每一級分析透徹后，就可以把整個電路聯(lián)系起來進(jìn)行全面綜合。放大電路是后面很多章節(jié)的基礎(chǔ)，如果前期知識量儲備不夠，學(xué)生在后期會對課程產(chǎn)生排斥心理，更不可能了解課程的重要性。利用放大電路在生活中應(yīng)用使學(xué)生對課本知識的理解逐漸深化，以助聽器為中心點(diǎn)提出問題，開展分析討論。教師引導(dǎo)學(xué)生在觀察思考現(xiàn)實(shí)問題、分析討論典型案例的過程中深刻認(rèn)識理解書本上的理論，讓學(xué)生明白學(xué)習(xí)的目的不是為了分?jǐn)?shù)，而是學(xué)以致用，助聽器電路結(jié)構(gòu)的優(yōu)化可以幫助更多聽力有障礙的人，學(xué)習(xí)是具有現(xiàn)實(shí)意義的。實(shí)際案例在課堂上的引入讓理論與實(shí)踐一體化結(jié)合，促進(jìn)了學(xué)生對現(xiàn)實(shí)問題的認(rèn)識和對理論知識的理解，創(chuàng)新意識強(qiáng)的學(xué)生甚至在高階程度上可以預(yù)測案例在未來應(yīng)用中的潛在問題。

（三）翻轉(zhuǎn)課堂

翻轉(zhuǎn)課堂起源于2000年的美國邁阿密大學(xué)，于2007年在美國科羅拉多州林地公園高中開始嘗試，教學(xué)效果顯著，自此不同學(xué)習(xí)階段的很多學(xué)科都開始嘗試這種教學(xué)模式［4］。傳統(tǒng)教學(xué)模式中，教師要根據(jù)課堂時間安排自己的教學(xué)內(nèi)容，和課程大綱基本保持一致，很難實(shí)現(xiàn)學(xué)生個體化的能力培養(yǎng)，最終會削弱學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和創(chuàng)造性。翻轉(zhuǎn)課堂的應(yīng)用是對傳統(tǒng)課堂的“課堂講授+課下作業(yè)”進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，采用“課前學(xué)習(xí)+課堂討論”的模式。電子技術(shù)的日新月異和在科技上的廣泛應(yīng)用，要求學(xué)生除了掌握課本上的知識點(diǎn)外，還需要讓自己的專業(yè)素養(yǎng)和科研能力緊跟時代節(jié)拍。翻轉(zhuǎn)課堂為學(xué)生提供了足夠的自學(xué)時間和空間，學(xué)生在課前需通過記錄、復(fù)習(xí)、檢測等自主學(xué)習(xí)手段對需要掌握的知識先形成清晰的認(rèn)知，以問題為導(dǎo)向發(fā)現(xiàn)進(jìn)步的空間。課堂上，在教師的組織下，通過師生、生生之間的反饋來解決自學(xué)時出現(xiàn)的疑難和發(fā)現(xiàn)那些尚未掌握的空白知識點(diǎn)，與同學(xué)、教師間的分析討論合作和互相評價會加強(qiáng)自身知識的系統(tǒng)化建構(gòu)并加以吸收內(nèi)化。例如，在學(xué)習(xí)差分放大電路的相關(guān)知識時，學(xué)生可以借助MOOC（Massive Open Online Courses，大規(guī)模開放在線課程）、SPOC（Small Private Online Courses，小規(guī)模私有在線課程）、信息檢索數(shù)據(jù)庫等方式進(jìn)行課前查閱學(xué)習(xí)。當(dāng)對電路的演變、結(jié)構(gòu)和工作原理存在疑慮時，可借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻進(jìn)行查漏補(bǔ)缺。此外，由于電路設(shè)計(jì)的靈活性，學(xué)生對“放大差模信號，抑制共模信號”的電路結(jié)構(gòu)會存在自己的想法。面對這種情況，教師組織以小組為中心闡述自己對探索性問題的見解，幫助和引導(dǎo)學(xué)生完成教學(xué)目的，使學(xué)生成為知識的構(gòu)建者而不是對知識死記硬背，讓教師的激勵和學(xué)生的響應(yīng)達(dá)到和諧統(tǒng)一。學(xué)生的個性化得以體現(xiàn)，課堂上各抒己見，積極表達(dá)自己的觀點(diǎn)，完成知識的內(nèi)化。通過與別的小組交流，也能夠取其之長，補(bǔ)己之短，獲取新的想法，學(xué)習(xí)效果得以提升。無形之中學(xué)生既肯定了自己，也促進(jìn)了同學(xué)間的合作，使其對下一步的學(xué)習(xí)更有信心，這種內(nèi)在的提升在未來的學(xué)習(xí)中具有無可估量的價值。很多學(xué)生表示在翻轉(zhuǎn)課堂上從來不會看時間，因?yàn)闀r間總是不夠用。翻轉(zhuǎn)課堂最鮮明的特點(diǎn)是將課堂的主體地位交還給學(xué)生，學(xué)生在學(xué)習(xí)中承擔(dān)了更多的責(zé)任，他們需要運(yùn)用不同的學(xué)習(xí)策略來完成教師交代的學(xué)習(xí)任務(wù)并加以理解。教師不再利用有限的時間進(jìn)行知識灌輸，而是引導(dǎo)學(xué)生現(xiàn)場討論互評。學(xué)生以信息技術(shù)為依托對新的知識點(diǎn)形成認(rèn)知框架，通過課堂上的剖析、點(diǎn)評和分析達(dá)到完善知識結(jié)構(gòu)的目的，在自主思考中體會成功。

（四）社會實(shí)踐教學(xué)

社會實(shí)踐教學(xué)法是學(xué)生親自參與實(shí)踐研究案例的教學(xué)方式，注重理論和實(shí)踐的結(jié)合，以增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際能力為直接目的。學(xué)生在教師的組織下，脫離單一的教學(xué)空間，到真實(shí)的社會活動中去調(diào)查研究，用課堂上的理論知識解決社會實(shí)踐問題。教師在整個過程中引導(dǎo)學(xué)生樹立學(xué)以致用的信念，培養(yǎng)他們分析解決實(shí)際問題的能力。本科專業(yè)的分配是要與將來的工作高度匹配，教學(xué)使“社會需要”具體化為“教學(xué)主體的需要”，目的就是培養(yǎng)具有動手能力的創(chuàng)新型人才。課堂教學(xué)一般依托于專業(yè)課程教材，若想讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)目的，就必須通過社會實(shí)踐獲得第一手材料，豐富課堂教學(xué)。比如對一臺簡單的收音機(jī)進(jìn)行安裝、焊接及調(diào)試，將知識以實(shí)物的形式展示給學(xué)生。學(xué)生通過課堂上放大電路、檢波電路和功率放大電路等知識點(diǎn)的掌握可以了解收音機(jī)的工作原理；通過自己對電路的焊接可以掌握手工電烙鐵的焊接技術(shù)，同時識別和掌握常用電子元件；通過動手調(diào)試設(shè)備進(jìn)行故障分析、診斷和排除，這些都會為他們未來從事專業(yè)領(lǐng)域的工作奠定基礎(chǔ)。更進(jìn)一步，教師可以組織學(xué)生參加高新電子技術(shù)博覽會，那里聚集了全球創(chuàng)新資源，學(xué)生會領(lǐng)略到電子技術(shù)對時代的改變，了解到最前沿的信息，開闊眼界，拓寬思路。與該領(lǐng)域的專家零距離交談，從專業(yè)涵蓋到就業(yè)領(lǐng)域，通過提問和自我介紹，也給了自己一個脫穎而出的機(jī)會。同時，學(xué)生在不知不覺間會受到感染與鼓舞。專家的優(yōu)秀與成功也會對學(xué)生的心理產(chǎn)生一定的沖擊，激發(fā)其力爭上游、努力拼搏的精神。理論與實(shí)踐的碰撞會使得學(xué)生端正學(xué)習(xí)態(tài)度，加強(qiáng)科技自信和創(chuàng)新精神，樹立學(xué)生發(fā)展國內(nèi)電子領(lǐng)域的信心，體會課程自身的教學(xué)內(nèi)涵。

結(jié)語

多維互動教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)教學(xué)創(chuàng)新理念的導(dǎo)入，落實(shí)學(xué)生的主體地位，教師成為教學(xué)活動的設(shè)計(jì)者和咨詢師，通過加強(qiáng)學(xué)生間、師生間和人與教學(xué)環(huán)境間的交流溝通和信息反饋來完成教學(xué)任務(wù)［5］。教師要構(gòu)建教學(xué)情境，為學(xué)生提供必要的學(xué)習(xí)材料和信息資源，同時要營造良好的學(xué)術(shù)氛圍，鼓勵學(xué)生大膽發(fā)表自己的認(rèn)知觀點(diǎn)，注重學(xué)生自學(xué)能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。學(xué)生在教師構(gòu)建的教學(xué)情境中，借助于書籍、網(wǎng)絡(luò)課堂、數(shù)據(jù)庫的幫助，通過自主學(xué)習(xí)的方式發(fā)現(xiàn)疑難、探究求解，在已有的知識框架上納入新的元素。隨著電子技術(shù)的日新月異，書本上的一些知識早已是過去式，跟不上新技術(shù)發(fā)展的步伐。教學(xué)要根據(jù)實(shí)際不斷調(diào)整和運(yùn)用各類教學(xué)方法，整合教學(xué)內(nèi)容，讓知識與時俱進(jìn)，從課本遷移到實(shí)際中，在建立有助于提高學(xué)生自學(xué)能力為主軸的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的同時，加強(qiáng)科技自信和創(chuàng)新精神。