吳顯金 姜霞 劉波
中南大學 長沙 410083
2019 年3 月18 日,習近平總書記在學校思想政治理論課教師座談會上不僅指出了思政課是落實立德樹人根本任務的關鍵課程,而且還提出思政課要教會學生科學的思維[1]。為了貫徹落實習近平總書記在座談會上的重要講話精神,2019 年8 月,中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)《關于深化新時代學校思想政治理論課改革創(chuàng)新的若干意見》[2]。2020 年5 月教育部印發(fā)《高等學校課程思政建設指導綱要》,明確提出了工學類專業(yè)課程,不僅要在課程教學中把馬克思主義立場觀點方法的教育與科學精神的培養(yǎng)結合起來,提高學生正確認識問題、分析問題和解決問題的能力,而且要注重科學思維方法的訓練[3]并強化學生工程倫理教育。在此背景下,在課程教學中加入思政教育內(nèi)容勢在必行,而如何有效地將思政教育融入教學中也成了廣大教師需要探索和研究的問題。
電子技術是非電類專業(yè)的一門技術基礎課,也是一門應用性、實踐性很強的課程。由于該課程具有基本概念多、元器件特性抽象、電路類型多并且性能各異、近似化的分析方法不容易理解等特點,許多內(nèi)容即使教師花費很多時間和精力講解,許多學生仍覺得難于理解,從而對課程學習產(chǎn)生畏難情緒。因此,對于如何將思政教育融入教學中,雖然近幾年來,不少高校教師對此做出許多探索和研究,也取得了一些突出的效果[4-7],但仍然有不少教師對思政教育認識不深、不夠主動。他們認為在理論課都不容易講清,特別是課時本來就不夠的情況下,還要在教學中加入思政教育,不僅占用了教學時間,而且容易牽強附會,教學中感到突兀、生硬,出現(xiàn)了能不講就不講或純粹為了完成任務、應付檢查才講的現(xiàn)象,這樣的思政教育效果當然就會大打折扣。
本文提出在電子技術課程教學中將思政教育與思維培養(yǎng)有效融合的方法。通過在教學過程中精心選擇與教學內(nèi)容關聯(lián)程度高、思維啟發(fā)性強的科學事跡、研究方法、人文精神、社會現(xiàn)象、電子實踐等思政元素融入教學內(nèi)容進行講解,這樣不僅可以克服單純思政教育的枯燥無味,增加教學內(nèi)容的趣味性,幫助學生理解課程中的內(nèi)容,而且能夠以淺顯易懂的方式啟發(fā)學生,培養(yǎng)學生科學邏輯思維,最終達到思政教育和思維培養(yǎng)雙重功效的目的。
電子技術在發(fā)展的過程中有著非常多的科學事跡和探索精神,電子技術發(fā)展的過程是一個不斷發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程。科學家和工程師們在提出解決問題的理論和方法時,并不是憑空創(chuàng)造,往往是借鑒了已有的理論和方法,在此基礎上再有所突破和創(chuàng)新。
最典型的一個例子就是布爾創(chuàng)立的布爾代數(shù),從此為數(shù)字電子技術的發(fā)展奠定了理論基礎。在學習過程中學生會發(fā)現(xiàn)布爾代數(shù)中的許多基本公式跟普通代數(shù)中的基本公式是相同的。這時教師就可以通過舉例,如華為開發(fā)的鴻蒙系統(tǒng)在界面和使用習慣上借鑒了安卓系統(tǒng)、許多產(chǎn)品在設計時借鑒已有產(chǎn)品、科學研究中的查找文獻等等也是借鑒,說明借鑒在科學研究和工程中都具有非常廣泛地應用。由此再繼續(xù)說明布爾代數(shù)在一定程度上也借鑒了普通代數(shù),因此創(chuàng)立的理論和方法也更容易為大家所理解和接受,為此在學習布爾代數(shù)時只要著重掌握和理解那些跟普通代數(shù)不相同的公式即可。
另外一個典型的例子是真空電子管和晶體三極管,雖然這是兩種不同類型的元器件,但肖克利等人在發(fā)明晶體三極管時同樣借鑒了真空電子管的信號放大作用。這說明借鑒思維無處不在,在工作和研究中,善于借鑒往往能使自己的工作事半功倍。
電子技術課程的一個難點在于元件或電路分析時的多樣性,如二極管有實際特性、近似特性和理想特性;單管放大電路中的交直流共存及靜態(tài)分析和動態(tài)分析;電容三點式LC 振蕩電路中的耦合電容和旁路電容兩端極性相同,而選頻網(wǎng)絡中的電容則要根據(jù)三點式接地位置來確定電容兩端極性等等。學生很難理解這種多樣性存在的原因,更難以區(qū)分要在什么情況下用什么方法或特性進行分析。
對于上述難點的教學,這時可以借助于思政教育元素進行說明。比如,可以用同學相處之道來說明二極管電路的分析。一個學生要做到和他人友好相處、具有良好的人緣關系,那么一定要具有寬宏大度的品格、不斤斤計較、能容忍別人的一些小缺點。同樣道理,在對二極管電路分析時,只要結果在允許范圍內(nèi),對二極管的近似化或理想化處理就會使電路分析變得簡單許多,這符合許多工程應用中不追求結果的絕對精確,但追求簡單易用的工程實踐思想。
單管放大電路中只有靜態(tài)工作點合適,才能正常放大交流信號,這跟堅持共產(chǎn)黨領導,才能應對國際國內(nèi)的各種挑戰(zhàn),推動社會主義事業(yè)的全面發(fā)展是同樣的道理。對于個人而言,只有自己具有堅毅的品質(zhì)和堅定的理想信念,才能不被周圍各種誘惑所吸引,砥礪前行,才能有所成就,成為對國家和社會有用的人才。
電容三點式LC 振蕩電路中電容的極性則與個人在工作和生活中既要堅持原則,又要具有一定的靈活性類似,要因時而異,具體情況具體分析。
以上例子也說明社會現(xiàn)象中的許多規(guī)律跟自然科學規(guī)律是相通的,符合唯物辯證法中的普遍聯(lián)系原理。因此,教學中對于許多概念、方法和理論完全可以借助社會現(xiàn)象或自然現(xiàn)象的類比來幫助理解,這樣不僅能讓學生理解更加深刻,而且能自然而然地將思政教育融入教學中,同時,培養(yǎng)學生通過類比來理解復雜現(xiàn)象的思維。
由于在電子電路中可以通過引入不同類型的負反饋從不同的角度改善電路的性能,如提高電壓放大倍數(shù)的穩(wěn)定性、穩(wěn)定輸出電壓或輸出電流、改變輸入電阻或輸出電阻、減小非線性失真和抑制干擾、擴展通頻帶寬等。因此,在課程的教學中,對反饋類型及負反饋組態(tài)的判斷是要求學生必須掌握的內(nèi)容之一。但對這部分內(nèi)容教學時,往往只有定性分析而缺乏公式的直接推導,學生聽完后常常覺得似懂非懂,不能完全理解,甚至聽教師講課時聽懂了,但要自己對稍微復雜一點的電路進行分析判斷時又感覺無從下手。這時,教學時就可用決策的例子解釋正、負反饋的概念。生活中,許多部門在做重大決策時,往往會事先廣泛地征求意見,再根據(jù)反饋意見對決策進行改進,使得整個決策過程更加民主,決策結果更加科學、合理。如果反饋意見支持原來的決策,那就是正反饋;而如果反饋意見反對原來的決策,那就是負反饋。
對于負反饋不同組態(tài)的判斷和作用,可以用生活中的例子來說明,比如,勸導某位不愿意鍛煉身體的學生加強身體鍛煉,則勸導效果必然體現(xiàn)在該學生增加了鍛煉身體的時間和次數(shù);而如果勸導學生不要沉迷于游戲,努力學習,則勸導效果肯定體現(xiàn)在提高學習興趣、減少游戲時間。這樣,通過舉例,學生就能容易理解為什么電壓負反饋可以穩(wěn)定輸出電壓,而電流負反饋可以穩(wěn)定輸出電流。
同時,教師可進一步說明負反饋實際上屬于日常生活中常說的忠言逆耳,雖然不招人喜歡,但往往有建設性的作用,從而勸說學生平時要經(jīng)常引入負反饋,納諫如流、多聽聽不同意見,才能不斷地提高自己,從而達到融入思政教育的效果。
電子技術的發(fā)展史就是一部不斷產(chǎn)生問題,然后解決舊問題又產(chǎn)生新問題的科學技術史,在解決問題過程中有意或無意地用到許多科學的方法。在教學中,將知識中隱含的科學方法向學生進行介紹,對于培養(yǎng)學生研究思維,解決疑難問題,提高知識應用能力將十分有益。
電子技術課程中用到的科學方法很多,其中最常見的就是化歸方法。從晶體三極管的輸入輸出特性曲線上看,晶體三極管是一個非線性元件,那么含有晶體三極管的單管放大電路就是一個非線性電路。理論上線性電路分析中常用的理論如疊加定理和戴維寧定理等只能運用于線性電路的分析中,對于非線性電路并不適用。為此,在低頻小信號的條件下,利用電路等效的原理將晶體三極管用小信號模型代替就可以將非線性的晶體三極管轉化成線性的小信號模型,這就是典型的化歸方法。單管放大電路交流通路用小信號模型取代了晶體三極管后就得到線性的微變等效電路,于是就能很好地利用線性電路的分析方法求出電路的動態(tài)性能指標。除此之外,將未知轉化成已知、將動態(tài)轉化成靜態(tài)的電路分析方法也屬于化歸方法。
先假設再求證的方法也是電子技術中電路分析的一種常用方法,特別是電路中含有可以有多種工作狀態(tài)的二極管和晶體三極管等其它元器件。例如,對于含有二極管電路的分析,二極管是導通還是截止會導致分析結果完全不同,因此,先需要判斷二極管真實的工作狀態(tài),然后再進行分析計算。但一開始時,二極管所處的狀態(tài)并不確定,需要進行假設。理論上,既可以假設二極管處在導通狀態(tài),也可以假設二極管處在截止狀態(tài),但因為假設二極管處在截止狀態(tài)時,二極管可看成斷開,電路會比假設成導通狀態(tài)時簡單許多,所以,通常把二極管假設成截止狀態(tài)。在此基礎上,求出二極管陽極和陰極的電位,再依據(jù)二者的大小關系,最終判斷出二極管的真實態(tài)。對于含有晶體三極管的電路,在不知晶體三極管真實工作狀態(tài)時,也可以假設工作在放大狀態(tài),然后再進行計算驗證。
在對含有多個輸入信號運算電路進行分析時,可以利用疊加定理求出每個信號單獨作用時的輸出,然后再將所有單獨信號的輸出進行相加得到總的輸出。這種方法實際上是分解的方法,可以將復雜的問題分解成簡單問題處理,不僅在科學研究上經(jīng)常使用,在工程上也有著廣泛地應用,比如,將一個大型項目分解成許多小項目、將一個系統(tǒng)電路分成許多模塊電路來設計,然后再讓不同的團隊完成。另外,單管放大電路信號放大過程的講解是教學中的一個重要內(nèi)容,也是學生難于理解的一個內(nèi)容,但利用疊加定理把電路看成是直流電源單獨作用時的電路加上交流信號源單獨作用時的電路來分析,學生就會容易理解得多。
電子技術是一門實踐性很強的課程,除了配套的課程實驗以外,還應加大學生動手實踐的機會。一方面,實踐可以克服理論教學中概念、原理和數(shù)學式子的抽象和枯燥無味,增加趣味性,提高學生的學習興趣。另一方面,實踐還可以讓學生真正理解元器件和電路特性,掌握測量方法和其他實踐技能,提高動手能力,樹立工程意識,培養(yǎng)工程思維,也可以將工程倫理教育融入實踐中。
由于學習電子技術課程的學生,基本上都是非電類專業(yè)學生,培養(yǎng)方案上并沒有電子技術課程設計的內(nèi)容,因此,不能采用課程設計方法布置實踐任務。為此,教師可以讓學生自己查閱資料,購買元器件,自行設計電路,利用焊接板或面包板制作電子小產(chǎn)品。為了防止學生直接抄襲網(wǎng)上或圖書資料里面的現(xiàn)成電路,教師可以對使用的元器件類型、電路功能、雷同程度等做一些限制性的規(guī)定,制作結果計入平時成績當中,以提高學生參與的積極性。
另外,教師在布置產(chǎn)品時還應從工程及工程倫理的角度強調(diào)產(chǎn)品制作不但要求功能上的實現(xiàn),還要在注意成本、可靠性的同時注重社會公德,把公眾使用安全、易用及工藝等因素考慮進來,真正讓學生在初步樹立工程意識的同時意識到必須注重工程倫理。
將思想政治教育功能融入課堂教學,寓價值觀引導于知識傳授和能力培養(yǎng)之中已是所有課程教學的必然要求。
本文提出在電子技術課程教學中如何將思政教育與思維培養(yǎng)有效融合的教學方法,通過精心選擇一些與教學內(nèi)容關聯(lián)程度高、思維啟發(fā)性強的科學事跡、研究方法、人文精神、社會現(xiàn)象及電子實踐等思政元素幫助學生理解課程中的內(nèi)容,同時從不同角度啟發(fā)和培養(yǎng)學生的多種科學邏輯思維。教學實踐效果表明,這種融合不僅增加了課堂趣味性,有效地幫助了學生對教學內(nèi)容的理解,而且學生對這些思政內(nèi)容并不反感,能夠愉快地接受,取得了比以往更好的課堂教學效果。從電子產(chǎn)品制作結果上看,學生能比較好地利用所學知識設計一些具有一定實用性的電路,對于仿真和搭建電路中出現(xiàn)的一些問題也能較好地解決,初步達到預定的教學目標。雖然如此,思政教育仍然是一個不斷探索的過程,如何挖掘更適當、更有意義的思政元素以應用于教學中,還需不斷地研究與探索。