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        “以學(xué)為中心”的電工學(xué)課程教學(xué)模式探索

        2012-08-15 00:44:26張引紅吳晶
        中國(guó)科技信息 2012年5期
        關(guān)鍵詞:教學(xué)模式實(shí)驗(yàn)能力

        張引紅 吳晶

        陜西師范大學(xué)物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院, 陜西 西安710062

        “以學(xué)為中心”的電工學(xué)課程教學(xué)模式探索

        張引紅 吳晶

        陜西師范大學(xué)物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院, 陜西 西安710062

        傳統(tǒng)的以教為中心的教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)知識(shí)的傳授, 學(xué)生被動(dòng)接受。建構(gòu)主義提出的以學(xué)為中心的教學(xué)則強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過(guò)主動(dòng)意義構(gòu)建獲取知識(shí),電工學(xué)是物理學(xué)專業(yè)的一門基礎(chǔ)課,與現(xiàn)代科技發(fā)展息息相關(guān)。結(jié)合在物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)班的電工學(xué)課程教學(xué)過(guò)程中的一些體會(huì),對(duì)電工學(xué)課程的“以學(xué)為中心”教學(xué)模式及方法等方面進(jìn)行分析探討。通過(guò)課堂實(shí)踐,引入這一教學(xué)模式,有利于培養(yǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的能力,提高了教學(xué)效果, 取得一定成效。

        電工學(xué);以學(xué)為中心;自主學(xué)習(xí);教學(xué)模式

        現(xiàn)代教學(xué)的發(fā)展越來(lái)越重視學(xué)習(xí)者的個(gè)體差異和個(gè)性發(fā)展。以教師、書本或知識(shí)為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式,正快速地轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生、生活和能力為中心的新形式,以適應(yīng)信息時(shí)代對(duì)人才培養(yǎng)的需求。以學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)為中心構(gòu)建新的教學(xué)模式和體系成為當(dāng)前教學(xué)改革的核心內(nèi)容之一[1]。

        本校物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)班,以科學(xué)研究的創(chuàng)新能力為重點(diǎn)培養(yǎng)目標(biāo),同時(shí)探索在師范院校進(jìn)行非師范專業(yè)培養(yǎng)的新模式,并推廣和探索新的教學(xué)理念及方法。作為承擔(dān)第一屆物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)班的電工學(xué)指導(dǎo)教師,筆者指導(dǎo)了部分大學(xué)生創(chuàng)新科研項(xiàng)目,結(jié)合教學(xué)實(shí)踐,對(duì)“以學(xué)為中心”的電工學(xué)課程教學(xué)模式及方法進(jìn)行了探討。

        1 電工學(xué)課程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

        電工學(xué)是物理學(xué)專業(yè)創(chuàng)新班學(xué)生進(jìn)入大學(xué)學(xué)習(xí)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,是研究電磁的自然規(guī)律在工程技術(shù)上應(yīng)用的科學(xué),是集電工電子和其它科學(xué)理論與技術(shù)于一體、覆蓋面廣、實(shí)踐性很強(qiáng)的非電專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課,在學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)中起著承前啟后的重要作用,具有基礎(chǔ)性、應(yīng)用性和先進(jìn)性的特征。隨著電工電子技術(shù)的飛速發(fā)展,大量的新知識(shí)和高新技術(shù)成果不斷地引入到教學(xué)中,加之電工學(xué)課程概念多,計(jì)算量大,分析和計(jì)算電路的方法和手段多,與工程實(shí)際聯(lián)系緊密等原因,仍采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式、方法和手段,要在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)完成電工學(xué)課程的教學(xué)任務(wù)顯得不太適應(yīng),難以達(dá)到現(xiàn)代社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的要求[2]。

        復(fù)雜電路的分析方法是本門課程的重點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)地掌握各種電路分析方法的要點(diǎn),做到一題多解,觸類旁通,必然會(huì)增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性,提高他們分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。對(duì)于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)班新生,雖然有高中物理電磁學(xué)部分堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)知識(shí),但電路內(nèi)容偏簡(jiǎn)單,且高中學(xué)習(xí)大多數(shù)是以“教師為中心”的注入式教學(xué),學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí),其自主學(xué)習(xí)的能力相對(duì)薄弱?!耙詫W(xué)為中心”的學(xué)習(xí)方式更注重學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu),與其他學(xué)習(xí)方式相比較,其特征主要表現(xiàn)為更多的開(kāi)放性、問(wèn)題性、實(shí)踐性和參與性,而且學(xué)習(xí)過(guò)程中重視學(xué)生間的相互合作[3]。在充分了解創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)班學(xué)生原有的電學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)后,合理選擇教學(xué)內(nèi)容的起始點(diǎn)和重難點(diǎn),在電工學(xué)課程教學(xué)過(guò)程中,施行“以學(xué)為中心”的教學(xué)模式,注重課程教學(xué)內(nèi)容和中學(xué)內(nèi)容的合理銜接與適當(dāng)深化,不斷強(qiáng)化創(chuàng)新意識(shí),同時(shí)注重學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)和畢業(yè)后在工程技術(shù)崗位上的自學(xué)、深造、拓寬和創(chuàng)新打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[4]。

        2 “以學(xué)為中心”的電工學(xué)課程 教學(xué)模式

        “以學(xué)生為中心”的教學(xué)可追溯到皮亞杰、杜威和俄羅斯的發(fā)展心理學(xué)家維果茨基。皮亞杰探索了人類如何建構(gòu)自己對(duì)世界的認(rèn)識(shí);杜威強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者與物理環(huán)境的互動(dòng);維果茨基強(qiáng)調(diào)社會(huì)交往在學(xué)習(xí)中的作用。在“以學(xué)為中心”的課堂上,學(xué)生直接參與知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程。通過(guò)與他人協(xié)作、合作和分享,學(xué)生所經(jīng)歷的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)是真實(shí)可靠、整體的和具有挑戰(zhàn)性的。學(xué)生利用其認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的原有知識(shí)來(lái)構(gòu)建新的學(xué)習(xí)。通過(guò)發(fā)展元認(rèn)知過(guò)程,學(xué)生反思自己的思考過(guò)程。作為學(xué)習(xí)伙伴,教師有意創(chuàng)建有組織、有內(nèi)聚力的經(jīng)驗(yàn)以協(xié)助學(xué)生建立關(guān)鍵概念間的聯(lián)系。

        創(chuàng)新班的學(xué)生有其特有的學(xué)習(xí)特點(diǎn),具有獨(dú)立自主學(xué)習(xí)的能力,積極的學(xué)習(xí)態(tài)度、明確的學(xué)習(xí)意識(shí)、良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣品質(zhì)。因此在在電工教學(xué)實(shí)踐中,嘗試“以學(xué)為中心”的教學(xué)模式,有利于他們批判性思維的形成和創(chuàng)新能力的初步培養(yǎng)。

        2.1 創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問(wèn)題情境, 引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與知識(shí)建構(gòu)的過(guò)程

        我們的教學(xué)手段以多媒體教學(xué)為主,結(jié)合板書的教學(xué)模式,在多媒體課件制作的過(guò)程中注重形象生動(dòng)以及知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯性,增加新問(wèn)題及互動(dòng)情景的設(shè)置,讓大部分的學(xué)生積極主動(dòng)地參與到課堂教學(xué)的活動(dòng)當(dāng)中。例如在電動(dòng)機(jī)教學(xué)環(huán)節(jié)中[5],因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)有直流與交流之分,這正是解決學(xué)生對(duì)前面章節(jié)直流電路與交流電路理論學(xué)習(xí)存在疑惑的最好時(shí)機(jī)。課件中涉及電磁學(xué)中電與磁的關(guān)系、直流電路與交流電路的實(shí)際應(yīng)用,通過(guò)簡(jiǎn)單介紹,使同學(xué)們立刻對(duì)這章內(nèi)容有了感性的認(rèn)識(shí),激起了他們渴望學(xué)習(xí)的熱情,課堂上,同學(xué)們根據(jù)自己對(duì)學(xué)過(guò)知識(shí)的掌握程度進(jìn)行交流并熱烈討論,然后才仔細(xì)講解了直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)不同的工作原理,課后要求同學(xué)們自己找出一個(gè)有關(guān)直流或交流電動(dòng)機(jī)的實(shí)際例子并講述它們的工作原理及記錄有關(guān)銘牌數(shù)據(jù)信息,為下節(jié)課有關(guān)計(jì)算打好基礎(chǔ)。在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)過(guò)程中可以看到每位學(xué)生都很興奮,主要是和實(shí)際結(jié)合起來(lái),使他們體會(huì)到了電與磁是密不可分的,學(xué)會(huì)靈活應(yīng)用所學(xué)過(guò)的理論基礎(chǔ)知識(shí),并幫助學(xué)生建構(gòu)自主學(xué)習(xí)的知識(shí)體系,提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。在教與學(xué)的課堂討論過(guò)程中教師要細(xì)心傾聽(tīng)學(xué)生的意見(jiàn),鼓勵(lì)每個(gè)學(xué)生,培養(yǎng)他們的自信心和學(xué)習(xí)興趣,并注意教學(xué)狀態(tài)的形成。

        2.2 合理設(shè)置實(shí)踐教學(xué)環(huán)境,通過(guò)體驗(yàn)、反思增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和對(duì)知識(shí)的深入理解

        通過(guò)電工實(shí)驗(yàn)的教學(xué), 有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生獲取知識(shí)的能力,可以充分調(diào)動(dòng)和發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。在教學(xué)中加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn),通過(guò)學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)來(lái)帶動(dòng)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)。例如在講“基爾霍夫定律”時(shí),盡管課堂多次強(qiáng)調(diào)電壓電流實(shí)際方向與參考方向的不同,分析問(wèn)題時(shí)標(biāo)注參考方向的重要性,但是,幾乎每一屆的學(xué)生作業(yè)還會(huì)出錯(cuò)。解決這個(gè)問(wèn)題,通過(guò)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)改革加深學(xué)生對(duì)電壓電流參考方向重要性的理解,要巧設(shè)“陷阱”,留給學(xué)生一個(gè)思考發(fā)揮的空間。實(shí)驗(yàn)課上,我只是簡(jiǎn)單介紹了電壓源、電流源的用法、及電壓表、電流表測(cè)量方法,不再陳述基爾霍夫定律的實(shí)驗(yàn)原理,也不再畫出具體的實(shí)驗(yàn)線路圖,而讓學(xué)生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)電路, 并要求用電壓表和電流表分別測(cè)出各支路的端電壓和電流,在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并驗(yàn)證基爾霍夫定律的正確性時(shí),同時(shí)考慮什么樣的結(jié)果是符合要求的?若實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)異常情況,可能是什么原因?如何來(lái)分析、解決?最后,寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí),這些問(wèn)題都要在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中來(lái)體現(xiàn)。在批閱學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí),首先檢查學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)圖,標(biāo)出的各支路電壓和電流的方向是否和測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相符?從而防止他們互相照抄;第二,檢查學(xué)生是否會(huì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確分析?有的同學(xué)認(rèn)為做完實(shí)驗(yàn)就完成任務(wù)了,實(shí)際上對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析至關(guān)重要;第三,檢查學(xué)生是否會(huì)靈活處理實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)?實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)并不可怕,關(guān)鍵的能否通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)查找錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的來(lái)源。這樣既有利于培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦的習(xí)慣,提高學(xué)生實(shí)際操作與研究問(wèn)題的能力,又可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣, 調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性。

        2.3 將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用于現(xiàn)實(shí)生活中,使知識(shí)產(chǎn)生新的意義并有利于創(chuàng)新能力的形成

        深化教學(xué)改革,實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育是一個(gè)長(zhǎng)期而復(fù)雜的系統(tǒng)工程。創(chuàng)新教育是素質(zhì)教育的主要方面,創(chuàng)新教學(xué)是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新教育、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的核心所在。學(xué)生創(chuàng)新教育的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生文獻(xiàn)資料檢索能力、實(shí)驗(yàn)操作能力、信息綜合加工能力、運(yùn)用創(chuàng)新技法的能力、創(chuàng)新成果的表現(xiàn)力、社會(huì)調(diào)查能力等[6]。課堂教學(xué)中采用由實(shí)際問(wèn)題創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境。比如對(duì)大一新生學(xué)習(xí)電工學(xué),教師可以組織一些與電子信息相關(guān)的課外活動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生參加課外電子設(shè)計(jì)興趣小組,通過(guò)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)來(lái)提高學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力和意識(shí)。同時(shí),學(xué)生還應(yīng)具有對(duì)知識(shí)大膽引疑質(zhì)疑,這是激發(fā)探究的原始動(dòng)力;不局限于現(xiàn)有的課本知識(shí),課外的科學(xué)文化知識(shí)的拓展延伸是引申探究的途徑。教師不僅要制造學(xué)習(xí)環(huán)境,也要投入學(xué)習(xí)環(huán)境,教師是作為學(xué)生的合作伙伴出現(xiàn)的,他的合作體現(xiàn)在適時(shí)、適當(dāng)?shù)叵驅(qū)W生提出問(wèn)題并對(duì)課程資源進(jìn)行再挖掘、再設(shè)計(jì)。對(duì)課堂教學(xué)中某些內(nèi)容、某些實(shí)驗(yàn)操作、某個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)、興趣點(diǎn),進(jìn)行臨時(shí)調(diào)整創(chuàng)設(shè)一種適于探究的問(wèn)題情境。然后,讓學(xué)生從問(wèn)題情境中形成問(wèn)題,建立假設(shè),并在收集各種證據(jù)的基礎(chǔ)上證實(shí)或證偽假設(shè),最后得出自己的結(jié)論。例如在交流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)教學(xué)環(huán)節(jié)中,我們結(jié)合電磁學(xué)課程、電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器實(shí)用技術(shù)、單片機(jī)、變頻器、軟啟動(dòng)器及PLC實(shí)用技術(shù)等課程相關(guān)內(nèi)容的教學(xué),我要求同學(xué)們利用自己所學(xué)并查閱相關(guān)資料自己設(shè)計(jì)一個(gè)綜合性較強(qiáng)的實(shí)用電路,如電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式的控制等,結(jié)果學(xué)生們?cè)O(shè)計(jì)的電路圖各有不同,有的簡(jiǎn)單,有的復(fù)雜,有的奇思妙想,有些構(gòu)思巧妙,雖然不盡相同,但在這個(gè)過(guò)程中可以看到每位學(xué)生都在積極主動(dòng)的學(xué)習(xí),用心去做,使他們體會(huì)到所學(xué)知識(shí)的重要性并逐步建立了電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)技術(shù)的框架結(jié)構(gòu),并幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí),挖掘其潛在能力,培養(yǎng)學(xué)生探索實(shí)踐創(chuàng)新能力。這種多方式的交流有利于促進(jìn)學(xué)生的心理健康發(fā)展, 同時(shí)也極大地優(yōu)化了課堂教學(xué)質(zhì)量。

        3 電工學(xué)課程實(shí)施“以學(xué)為中心”教學(xué)模式的關(guān)鍵

        “以學(xué)為中心”教學(xué)對(duì)教師的能力要求更高,更要注重學(xué)生探索實(shí)踐能力的培養(yǎng)。開(kāi)展“以學(xué)為中心”教學(xué)時(shí),關(guān)鍵在于如何引導(dǎo)學(xué)生一步一步地分析思考并鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜測(cè)或作假設(shè),即勇于發(fā)現(xiàn)。開(kāi)展“以學(xué)為中心”教學(xué)時(shí),可借助一些前沿課題幫助和引導(dǎo)學(xué)生收集與各章節(jié)相關(guān)的資料,鍛煉學(xué)生收集文獻(xiàn)資料的能力。如在講解電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式時(shí),結(jié)合教材的內(nèi)容,我精心做了如下教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì):先按照教材幫助學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),測(cè)試相關(guān)數(shù)據(jù)并分析數(shù)據(jù),說(shuō)明目前啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)存在的弊端,憑借現(xiàn)有的知識(shí)想要改變電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)條件是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,如果能夠在單片機(jī)和PLC控制下,或許能有所改變,希望有興趣的同學(xué)可嘗試做設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn),來(lái)研究在實(shí)際應(yīng)用中各種不同電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式的優(yōu)缺點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生積極思考,在不同的環(huán)境下應(yīng)該如何正確地啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。目前學(xué)校非常重視大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),開(kāi)辟了各種支持渠道,如大學(xué)生勤助科研創(chuàng)新基金項(xiàng)目,本科生與博士生手拉手活動(dòng)等。在這樣的鼓勵(lì)和引導(dǎo)之下,幾位同學(xué)帶著濃厚的興趣積極申報(bào)學(xué)校組織的大學(xué)生勤助科研創(chuàng)新基金項(xiàng)目,將單片機(jī)控制技術(shù)與電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)技術(shù)聯(lián)系起來(lái),邀請(qǐng)教師利用課余時(shí)間進(jìn)行輔導(dǎo)并組織協(xié)調(diào)各種后期實(shí)驗(yàn)工作。當(dāng)時(shí)創(chuàng)新班學(xué)生電子技術(shù)課程基礎(chǔ)非常薄弱,申報(bào)項(xiàng)目時(shí)需要查找哪些方面的資料?怎樣查找?對(duì)雜亂無(wú)章的資料怎么整理?等等。經(jīng)過(guò)精心挑選科研小組成員(必須有高年級(jí)同學(xué)參與),利用暑假期間自學(xué)單片機(jī)知識(shí)、MATLAB語(yǔ)言等課程,參加的電子設(shè)計(jì)大賽培訓(xùn),幫助老師做相關(guān)課題研究,隨著時(shí)間的推移,憑著他們的勤奮好學(xué)和電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)的不斷積累,同學(xué)們學(xué)習(xí)的自覺(jué)能動(dòng)性不斷增強(qiáng),逐步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和參與課題研究的實(shí)踐能力。

        隨著創(chuàng)新教學(xué)改革的不斷深入,作為教師我們要從教學(xué)模式、教材內(nèi)容和體系、教學(xué)方法和手段、課程評(píng)價(jià)方式等方面進(jìn)行大膽的、不懈的探索和創(chuàng)新,找到一個(gè)可行的、更適合創(chuàng)新型人才培養(yǎng)要求的電工學(xué)課程教學(xué)模式。更注重學(xué)生的科研意識(shí)、科研能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng),在教學(xué)過(guò)程中力求一種教學(xué)與研究相結(jié)合的氛圍,教師和學(xué)生都是其中的學(xué)習(xí)者和研究者,通過(guò)相互交流和合作促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的完成和學(xué)術(shù)研究的健康發(fā)展。要合理利用有限的課堂教學(xué)時(shí)間,增加課堂容量,合理設(shè)置課堂的培養(yǎng)目標(biāo),結(jié)合新時(shí)代教學(xué)模式和教學(xué)要求,在教學(xué)實(shí)踐中不斷調(diào)研,不斷總結(jié)??傊?“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式的實(shí)施需要學(xué)生、教師、課堂教學(xué)幾方面做好相應(yīng)的配套工作。只有這樣,“以學(xué)生為中心”教學(xué)模式學(xué)習(xí)才可能達(dá)到它預(yù)期的目標(biāo)。

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        10.3969/j.issn.1001-8972.2012.05.096

        張引紅(1972-),女,陜西師范大學(xué)物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院講師,在職博士,主要從事電工電子課程與實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究。

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