王琪，徐國(guó)清，王力

（1.南陽(yáng)理工學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，南陽(yáng)473000；2.南陽(yáng)理工學(xué)院土木工程學(xué)院，南陽(yáng)473000）

0 引言

《電路分析》是通信電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，對(duì)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)影響深遠(yuǎn)，且《電路分析》是一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，良好的教學(xué)效果能促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解掌握，因而實(shí)驗(yàn)教學(xué)在本課程教學(xué)中有至關(guān)重要的作用[1]。然而，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法存在教和學(xué)分離，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊，教學(xué)方法單一等問(wèn)題，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容理解不深入，不能發(fā)揮出實(shí)驗(yàn)教學(xué)真正的作用。而探究式學(xué)習(xí)運(yùn)用科學(xué)研究方法，強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，能夠很好地解決這一問(wèn)題，基于此，本文設(shè)計(jì)一種基于探究式學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，在學(xué)到知識(shí)的同時(shí)培養(yǎng)分析和解決問(wèn)題的能力。

1 存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)由教師講授，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)及教師講解的步驟完成實(shí)驗(yàn)[2]。這種模式，首先存在的問(wèn)題是，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作和原理分離，教和學(xué)分離。大部分學(xué)生課前不預(yù)習(xí)，僅按照給定的實(shí)驗(yàn)步驟得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而為什么這么做學(xué)生并不清楚。學(xué)生僅僅成了操作熟練工，而高校教育希望培養(yǎng)的是有思維有探索精神的人才。其次，實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法單一。教學(xué)方法多采用教師講授或演示，師生之間缺乏溝通，教學(xué)思維固化。且教師花費(fèi)大量的時(shí)間成為了學(xué)習(xí)的主體而學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性無(wú)法發(fā)揮。最后，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏靈活性，限制了學(xué)生的思考空間。由于電路分析知識(shí)較為固定使得實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一成不變，內(nèi)容缺乏新意，學(xué)生互相依賴(lài)缺乏深入的思考，不能靈活運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題。

2 基于探究式學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

探究式學(xué)習(xí)創(chuàng)建研究場(chǎng)景，學(xué)生自主的學(xué)習(xí)和分析研究對(duì)象，制定研究方案，通過(guò)實(shí)驗(yàn)、操作、分析、再實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，理解并探索知識(shí)[3]，很好地解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)出現(xiàn)的問(wèn)題。首先，學(xué)生研究對(duì)象的某一現(xiàn)象，必然要研究對(duì)象的原理，則能解決教和學(xué)分離的問(wèn)題。其次，探究式學(xué)習(xí)以學(xué)生為主體教師為輔的形式，解決了實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法單一的問(wèn)題，改變了教師講授-學(xué)生操作的固定模式。學(xué)生為主體的教學(xué)方法更靈活，可結(jié)合任務(wù)驅(qū)動(dòng)，分組討論，學(xué)生演示，教師引導(dǎo)等多種教學(xué)方法。最后，由于探究式學(xué)習(xí)是研究性的學(xué)習(xí)，雖然電路分析原理固定，但分析研究的方法及場(chǎng)景可以是多種的，因此，不同的學(xué)生可以根據(jù)自己的研究制定不同的方案，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析總結(jié)后學(xué)生甚至可以深入思考得到更多的方案，并不會(huì)受固定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的限制，這就解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容死板的問(wèn)題。綜上，本文結(jié)合實(shí)驗(yàn)課程及探究式學(xué)習(xí)方法的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于探究式學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，包括“問(wèn)題引入”、“啟發(fā)分析”、“小組探究制定方案”、“協(xié)作交流執(zhí)行方案”、“演示與評(píng)價(jià)”五個(gè)方面，如圖1 所示。

圖1 基于探究式學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程設(shè)計(jì)

2.1 問(wèn)題引入

傳統(tǒng)教學(xué)通常直接給出實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和方法[4]，本文方法中教師通過(guò)問(wèn)題引入引導(dǎo)學(xué)生思考引出實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，進(jìn)而分析實(shí)驗(yàn)方法。這一環(huán)節(jié)教師主要工作是創(chuàng)設(shè)情境。引導(dǎo)學(xué)生思考情境發(fā)生的原因，如何去驗(yàn)證原因，從而確定實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，涉及以下兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，通過(guò)問(wèn)題，任務(wù)等多種手段建立與學(xué)習(xí)對(duì)象相關(guān)的學(xué)習(xí)情境，從而引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)的探究學(xué)習(xí)對(duì)象。例如，驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，目標(biāo)是驗(yàn)證某一電路定理，可列舉生活中的現(xiàn)象，提問(wèn)其中包含的電路定理，提問(wèn)如何去驗(yàn)證或者通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)。

（2）教師可采用多種教學(xué)方法，例如討論法，令學(xué)生進(jìn)行分組討論情境，教師在最后隨機(jī)提問(wèn)。這樣，學(xué)生完成此項(xiàng)任務(wù)必須對(duì)原理做好課前復(fù)習(xí)課中思考，從而避免了實(shí)驗(yàn)和操作分離的問(wèn)題。

2.2 啟發(fā)分析

為了使探究式學(xué)習(xí)更好地運(yùn)用在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，需教師對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)進(jìn)行啟發(fā)性的分析。教師提出豐富的分層性的問(wèn)題，以便學(xué)生逐步探究實(shí)驗(yàn)對(duì)象。例如，實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是驗(yàn)證KCL 定律，提問(wèn)“如何證明這一定律，實(shí)驗(yàn)中是否可隨機(jī)找出若干電路測(cè)量？若在隨機(jī)的電路中KCL 定律都符合，是否驗(yàn)證了此定律？”再進(jìn)一步提問(wèn)“隨機(jī)如何滿(mǎn)足？電路是怎樣的電路？”上例中問(wèn)題循序漸進(jìn)，層層遞進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生一步步思考，有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力以及分析解決問(wèn)題的方法。

2.3 制定方案

學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法和內(nèi)容。其關(guān)鍵是電路圖，不同學(xué)生對(duì)問(wèn)題的解決思路不同，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖就不同，可避免學(xué)生互相依賴(lài)，提高參與性，同時(shí)克服了電路實(shí)驗(yàn)內(nèi)容千篇一律的問(wèn)題。分為以下兩步：

（1）教師通過(guò)前期觀察，根據(jù)學(xué)生的知識(shí)和分析水平合理分組，相似學(xué)生分為一組，避免差異過(guò)大學(xué)生一組，以盡可能使小組中全員參與方案的制定。

（2）學(xué)生以小組為單位進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，自主探究，并進(jìn)行小組交流，最終制定出小組實(shí)驗(yàn)方案。在《電路分析》實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)方案主要包括實(shí)驗(yàn)電路圖和實(shí)驗(yàn)步驟，例如，疊加定理的證明，首先需設(shè)計(jì)一電路圖，此電路的元件、數(shù)量及電路結(jié)構(gòu)需學(xué)生根據(jù)疊加定理概念自主探究后討論確定，然后根據(jù)電路制定出實(shí)際測(cè)量步驟，最后數(shù)據(jù)整理分析從而證明定理。這其中實(shí)驗(yàn)電路和步驟是發(fā)散性的，不唯一的，且是對(duì)原理理解的基礎(chǔ)上才能完成的，這使得學(xué)生在探究實(shí)驗(yàn)方法的過(guò)程中加深了對(duì)知識(shí)的理解，在小組成員設(shè)計(jì)出不同電路圖的過(guò)程中，思維碰撞交流，能夠培養(yǎng)學(xué)生的探索精神。

2.4 執(zhí)行方案，協(xié)作交流

在實(shí)驗(yàn)之前，教師必須明確說(shuō)明實(shí)驗(yàn)中注意事項(xiàng)，例如上電和連線的先后順序。

學(xué)生根據(jù)小組制定的方案選擇元器件，搭建實(shí)際電路，測(cè)量并觀察元件上的特性變化。也可用仿真軟件先進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果理想時(shí)再搭建電路，方便學(xué)生調(diào)整電路圖。

學(xué)生分工完成實(shí)際電路搭建測(cè)量和分析。通過(guò)協(xié)作交流的方式嘗試解決執(zhí)行方案中遇到的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)主體為學(xué)生，形成實(shí)驗(yàn)-分析-實(shí)驗(yàn)的良性循環(huán)，最終得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。教師在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候做出引導(dǎo)。

2.5 演示與評(píng)價(jià)

學(xué)生通過(guò)仿真軟件或?qū)嶋H電路來(lái)演示，將演示列入實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)中的一項(xiàng)。一方面，學(xué)生經(jīng)過(guò)自我探究式學(xué)習(xí)獲得的結(jié)果通過(guò)演示可以獲得成就感，引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，且演示和觀看他人演示的過(guò)程中可以對(duì)比總結(jié)。教師需引導(dǎo)學(xué)生對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果聯(lián)系實(shí)際問(wèn)題，對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象進(jìn)行剖析。另一方面，教師通過(guò)提問(wèn)和交流的方式，了解學(xué)生實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，有利于對(duì)每個(gè)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)監(jiān)督，促進(jìn)學(xué)生的參與性，同時(shí)在交流過(guò)程中能夠進(jìn)一步理解實(shí)驗(yàn)原理。

3 實(shí)施效果分析

學(xué)習(xí)效果是評(píng)價(jià)教學(xué)方法有效的重要指標(biāo)之一，學(xué)生期末總成績(jī)也可反映實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果[5]。因此，本文通過(guò)比較教學(xué)方法改進(jìn)前后學(xué)生的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)成績(jī)及期末總成績(jī)這四個(gè)方面的不同，驗(yàn)證本文方法的有效性。

本文方法在我校18 級(jí)通信2 班進(jìn)行了試用，與改進(jìn)前的16、17 級(jí)通信學(xué)生進(jìn)行比較，教學(xué)效果良好。首先，實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)上，基于探究式學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)方法需要學(xué)生主動(dòng)探索知識(shí)分析原因制定方案，學(xué)生的參與性高，因此18 通信2 班的學(xué)生實(shí)驗(yàn)積極性更高，課堂較活躍，學(xué)生之間有激烈討論和反復(fù)操作。然后，從實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量上比較，改進(jìn)的教學(xué)方法需學(xué)生自主探究制定實(shí)驗(yàn)方案及電路圖，因此，改進(jìn)后的學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量得到很大提高，實(shí)驗(yàn)方案靈活多變，分析詳細(xì)，條理清楚，且很多學(xué)生報(bào)告中實(shí)驗(yàn)分析總結(jié)能夠體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決思路，這正是實(shí)驗(yàn)教學(xué)真正希望學(xué)生學(xué)習(xí)到的能力。其次，實(shí)驗(yàn)成績(jī)，實(shí)驗(yàn)成績(jī)中包括平時(shí)實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)，各占50%，比較了18 級(jí)學(xué)生和未改革前16、17 級(jí)學(xué)生成績(jī)，改革后實(shí)驗(yàn)成績(jī)大大提高了。最后，實(shí)驗(yàn)效果也表現(xiàn)在學(xué)生是否掌握了知識(shí)，最直觀的體現(xiàn)就是期末成績(jī)，比較后發(fā)現(xiàn)改革后學(xué)生的平均成績(jī)，及格率、優(yōu)良率都有了提高。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)對(duì)比分析，基于探究式學(xué)習(xí)的《電路分析》實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，能夠明顯地提高教學(xué)及學(xué)生學(xué)習(xí)效果。解決了傳統(tǒng)《電路分析》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，讓學(xué)生在發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題中獲得成功的喜悅，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，同時(shí)能夠提高學(xué)生的探索研究能力，提高教學(xué)效果。