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中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:C 文章編號:1672-1578(2016)11-0148-01
項目學習法是當前初中物理課程教學過程中一種創新型手段,也是現代教育創新改革發展的必然趨勢,對全面提升初中學生的綜合素質具有非常重要的現實意義。將“項目學習”法合理應用到初中物理課程教學過程中,能夠有效擴大學生學習物理知識的范圍,引導學生深入理解物理知識,從而全面提升學生的綜合素質。
1 項目學習法的概念
項目學習法是教師在開展教學活動期間,與學生共同實施的一個完整項目,這里的項目是指教師根據某個教學內容,設計出學生可以獨立完成并能夠獲得較好教學效果的任務。項目學習法是以項目活動為基礎的研究性學習,根本目的是解決某個較為復雜的操作問題,常見的有科技類項目設計、社會性活動設計兩種。項目學習法和課題研究不同,后者主要目的是認識和解決某個問題,而前者側重于操作與實踐活動。教師在教學期間采用項目學習法,通過創設項目活動情境,引導學生根據已有生活經驗與知識技能,探討完成所設置的項目活動。學生在小組合作學習中,利用掌握的技能與知識解決新情境中的問題,在參與項目活動中,能夠獲得知識與技能,分析與解決問題的能力也能得到提升,有利于對學生情感、態度等價值觀的培養。項目學習法下的活動都是真實的,可以反映出現實生產生活,讓學生學習更具實用性與針對性,以便學生更加靈活的應用所學知識解決實際生活中的問題,從而全面提升學生的合作能力、交流能力應變能力、分析能力和實踐能力。
2 項目學習法在初中物理教學中的應用策略
2.1 項目的選擇與優化
在初中物理課程教學中應用項目學習法,首先要確定項目任務,以《電流和電路》課堂為例。初學電流和電路的時候,教師可為學生展示一些電路圖,將學生的興趣調動起來,并提出多個項目任務設想,讓學生就此展開討論,最后將項目目標與任務確定下來。讓學生通過實驗研究電流和電路,全面了解完整電路的主要構成部分,并準確畫出電路圖。通過采用這種方法,讓學生自主動手操作,能夠大幅度激發學生的學習興趣。
2.2 項目教學的實施
在將各自項目任務確定下來以后,教師應要求學生做好預習,根據遇到的疑惑學習。教師在教學過程中也要根據學生的疑惑,將知識點轉化為具體任務,要求學生完成,每節課讓學生掌握幾個知識點,學生一邊學習一邊完成設計制作。在傳統教學模式下,很多教師重視講解新的知識點,在將內容精講結束后,還會多次強調其中容易被混淆和出錯的知識點,為學生傳授自己的實踐經驗。但是通過項目學習法,讓學生自己獨立完成項目,在此期間積累知識,并提升學生分析問題、解決問題的能力。因此對于容易被混淆和出錯的知識點,教師應該讓學生在實踐中發現,并非是教師灌輸。學生通過摸索與總結,得到的知識也更加牢固,教師采用項目學習法,只需要為學生講解重點教學內容,整個過程必須精煉,并為學生提供例子,讓學生自己操作解決,為學生獨立完成項目創造有利條件。
例如:在“電流和電路”的學習過程中,教師首先設計了一道由實物圖畫電路圖的題:用彩色泡沫塑料紙畫一節干電池,一個開關,一個小燈泡,一個電動機,然后教師將它們沾水后貼在黑板上,用筆連接成簡單串聯電路,讓學生將這個電路圖畫出來。然后,再采取分組實驗法,將學生合理分為幾個實驗小組,讓學生共同討論分析,制定詳細的操作步驟,找到解決問題的方法。同時,老師應該及時指導學生,促使學生能夠更加深入的了解電路的組成和常見的電路元件符號。
2.3 評價總結
在學生完成關于“電流和電路”學習項目以后,教師應及時作出評價與總結,制定出明確的評價方法,合理評價學生項目的完成情況。首先,教師可采取自我評價,讓學生評價自己小組的電路圖是否正確,并指出需要改進的地方;然后,讓小組所有人員綜合評價本組的電路圖,同時要指出其正確與否及改進建議。教師要將這三種評價方法結合起來,客觀、公正評價學生創作的電路圖,讓所有學生都可以享受到成功的樂趣。此外,教師還要讓學生總結思路、技巧,便于學生認清自己理論上的不足,明確需要繼續鞏固學習的地方,并評價各種電路圖的了解用情況。
3 結語
總之,在初中物理教學中應用項目學習法,能夠讓學生成為學習的主人,并體驗成功,激發興趣,智力潛能得到最大限度的挖掘。同時還可以培養學生的溝通能力、分析解決問題能力、語言表達能力、團隊協作能力,促進了學生的全面發展。因此教師要主動采用有效措施,將項目學習法更好應用到初中物理課程教學中,從根本上提升初中物理課程的教學效率。
參考文獻:
[1] 黎玉偉.信息技術支持下初中物理項目學習的設計與應用
《電子技術基礎》課程是技工院校機電類專業基礎課程,安排在中級工階段進行。一直以來,由于技工院校學生基礎知識薄弱,學習習慣較差,學習興趣不高,給《電子技術基礎》課程的傳統授課帶來了很大困難。隨著以學生為主體的教學方法的不斷更新,以“一體化”教學思想為主導的教學改革的不斷開展,因地制宜地對《電子技術基礎》等專業基礎課程的改革也勢在必行。我校機械設備維修、電氣設備安裝與維修專業的課程體系改革在有條不紊地進行,最先完成的主要是核心課程建立與改革,而作為基礎課程,還未被系統地完成課改工作。在這樣的背景下,作者嘗試以任務為載體,將《電子技術基礎》的各相關知識點,結合中級工階段其他專業課程對專業基礎知識的要求,對本課程進行梳理設計,嘗試開展課程改革。
一、任務驅動教學法較傳統教學的優勢
以往《電子技術基礎》課程的授課主要以課堂講授為主,也結合個別小實驗課程,知識的習得主要以教師講,學生在座位上安靜地聽,這樣的單方向的傳遞為主,由于知識的抽象性較強,看不到,摸不著,很多學生聽著聽著就去見了周公。雖然偶爾有實驗,但或因為趣味性差,或因為基礎知識沒掌握,不知實驗到底是在做什么,為了什么而做,使得實驗也不能達到很好的效果。任務驅動教學法在教學形式上以學生為主體,在教室的指導下完成某項任務,按照咨詢—計劃—決策—實施—檢查的實施過程,學生在這個過程中是主體,通過教學任務的設計,引導學生自覺主動地投入到項目實施當中。整個過程,知識的傳遞是通過學生的自主活動完成的,同時培養了學生思考能力、解決問題的能力、團隊合作的能力。
二、理清課程橫向與縱向知識脈絡
實施課程改革的前提時熟練掌握本門課程的橫向知識脈絡,明確對知識點的要求程度?!峨娮蛹夹g基礎》課程包含七章內容:半導體二極管、半導體三極管及放大電路、集成運算放大器及其應用、直流穩壓電源、門電路及組合邏輯電路、觸發及時序邏輯電路、晶閘管及其應用電路。還要了解本課程知識點對應在本專業的縱向要求。即了解整個課程體系中后續課程對該課程的要求,這樣項目設計才能有針對性。對于七章課程內容,出熟練掌握各知識要點外,可以按了解、理解、掌握等幾個層次將知識點歸類,以表格的形式,為以項目為載體的課程改革做準備。
三、廣泛調研需求,設計教學任務
這一課程任務的設計也許依賴于廣泛的調研與研討。由于是中級工一年級階段的專業基礎課程,要求的難度不高,因此,該調研應以本專業畢業生職業為導向,以培養學生學習興趣、提高學習積極性和主動性,掌握基礎知識和基礎技能為目標開展。設計的任務能夠把學生引入電子技術知識之門,打開他們的興趣之窗為后續高年級的課程學習打下基礎。以此為目的,設計調研表,開展系列訪談。(1)開展畢業生的調研與訪談,了解學生工作中體會到的在技校初級學習階段的需求。(2)開展中級工二年級階段學生調研與訪談,了解學生學習該課程時的興趣點,知識難點。(3)開展高級工階段學生調研與訪談,了解哪些中級工階段知識的對高級工階段的學習最重要,哪些是難點。將學生反映的問題收集整理,作為任務設計時的重點。
四、依托大賽,以賽促學
學生興趣的激發需要應用各種手段,其中職業技能競賽在高技能人才培養、選拔和激勵等方面有著不可替代的作用。教委每年都有針對中學生開展的電子技術大賽,勞動部也會開展相關內容的職業技能大賽。深入了解大賽的競賽內容,將相關知識融入課堂教學,如電子技能大賽中尋軌器的焊接等,均可作為課題進行設計開發,融入相關知識點,使學生能夠在做中學,在學中做。是參加大賽成為學生有一個短期的努力目標,促進了學生學習活動的開展。
五、任務設計舉例
以第一章半導體二極管為例設計學習任務如下:具體課堂實施設計如下:學習活動1:認識二極管。
能力目標:(1)能通過觀察了解二極管的結構;(2)能通過查閱資料了解制作二極管的材料、結構、型號和分類。知識目標:(1)了解半導體材料的基本知識;(2)了解二極管的結構、分類和型號。組織方式:小組學習。學習手段:下發任務書和學材。學習步驟:分析任務,了解任務要求,查看任務資料;查閱資料。了解二極管的相關知識,符號;完成任務書??烧故镜慕Y果書面成果:任務書。學習活動2:拼插二極管電路。能力目標:能設計簡單電路;能正確拼插電路;能通過分析得到二極管的單向導電性。知識目標:理解二極管的單向導電性;掌握二極管兩個極的判別區分。組織方式:小組學習。學習手段:下發任務書,下發學材電子百拼世界。
學習步驟:(1)分析任務制定計劃,了解任務要求,查看任務資料;(2)制定計劃;(3)查閱資料,了解二極管的相關知識、符號;(4)連接百拼電路,理解二極管的單向導電性;(5)檢查發現問題。書面成果:任務書。實物成果:電路。學習活動3:制作個性閃光標志。能力目標:能設計簡單電路;能正確連接電路;能保證電路安全。知識目標:理解二極管的參數;掌握用萬用表完成二極管正負極的識別、好壞的判別。組織方式:小組學習。學習手段:下發任務書,下發學材二極管、導電膠帶、電池盒、電池等。
學習步驟:(1)分析任務,了解任務要求,查看任務資料,了解二極管的參數;(2)制定計劃;(3)設計標志,計算出要用到的二極管數目,電池的電動勢要求;(4)萬用表檢測二極管的正負極與好壞;(5)連接電路;(6)檢查電路,通電;(7)總結。書面成果:任務書。實物成果:標志電路。學習活動4:總結評價。能力目標:能總結任務過程,語言通順、突出重點;能客觀評價自己與他人表現。組織方式:小組學習。學習手段:總結展示。
學習步驟:(1)展示每個小組設計的標志,是否發光;(2)總結評價;(3)教師點評。
六、實施效果與反思
通過在新一級機電類專業班級中進行該課程改革實踐發現,學生的學習活動參與率較之前的傳統教學有了顯著提高,更多的學生參與到活動中來,愿意探究相關知識,在任務的完成中獲得了成就感,看到他們臉上的滿足的笑容,教師也深深地感受到了教與學之中的滿足感。但是,實踐中仍然存在很多不足,比如,學習任務的設計是否具有實用性,如何能夠更多地提高學生的積極性等問題,有待在實踐中進一步完善。
參考文獻:
中圖分類號:G4
文獻標識碼:A
文章編號:16723198(2015)22018502
1電子電路設計實訓課程教學現狀
電子電路設計是電類專業為繪制電子電路圖所必需掌握的一門計算機綜合性設計課程。然而,隨著課程改革在各高校逐漸開展,一些課程的課時量也相應遞減,比如筆者所在學校電氣自動化專業的《電子電路設計》課程已由原36學時減至24學時。如何在減少的課時的課程中讓學生掌握同樣程度的技能水平以適應社會的需求,考驗著每一位專業教師。
以往傳統的電路設計教學的方式大多是由教師先講授知識點,然后將知識點所涉及到的圖例向學生繪制演示,最后讓學生依樣畫葫蘆。在整個教學過程中,教師為主導,而學生僅限于單純的模仿與記憶,并沒有主動學習,導致學習效率低下。因此在教學中應該有意識到加入興趣式教學,調動他們的求知欲,激發學生更積極主動的思考,學習甚至創新,打造優質課堂,全面提高教學質量與學習效率。
2任務驅動法
2.1任務驅動法原理
任務驅動法是近年來被廣為應用的一種教學手法,它一改傳統的灌輸式教學,嘗試采用任務驅動式的教學方法。需要教師將課程學習內容劃分為多個特定任務,每個任務包含一定知識點,只要學生完成了課程中設定的任務,就可以掌握課程學習的內容。
任務驅動法的核心內容就是由教師在教學過程中創設任務情境,教學任務必須融合學生所需要掌握的技能點和相關的知識點,同時又具有一定的生活性、探究性和創造性,讓學生帶著解決問題完成任務,激發他們的學習興趣,讓學生自主或協作性學習,使他們真正了解知識點在實際工程中的應用,學以致用。
2.2任務驅動法在電路設計實訓中的應用
電路設計實訓課程的教學目的為電子電路圖形繪制,電路圖形僅為簡單的二維制版,因此在繪制電路原理圖時較為簡單易學。但無論多簡單的圖形,在繪制的過程中都要利用到基本繪圖工具、圖形編輯和圖層管理各知識點綜合才能完成。因而課程教授過程中不能簡單的按書本章節順序來講,而是應該由教師將所有知識融會貫通后重新組織,將它們融入到一個個工程任務中再向學生展示,如向學生展示電動小車電路設計圖紙,將其作為一個工程任務,讓學生嘗試用學過的知識來繪制,或讓學生在繪制過程中遇到難題再提出并講解。這樣就更能增添學生的學習興趣和在完成任務后的成就感,形成良性循環。因此電路設計實訓課程非常適合采用任務驅動式教學法。
3微任務驅動法
3.1微任務驅動法原理
采用任務驅動法教學所提供的任務由于綜合性較強所以工程量較大且難度較高,學生在一節課中難以完成,即使有些基礎好,動手能力強的學生完成了任務,也會因為知識點過多過雜而難以消化。因此需要由教師把握學生素質和能力,將大任務進行科學性的分解,將之細化為中任務,小任務甚至微任務。讓具有不同層次知識能力的學生都能被激發興趣,在任務量合適的微任務環境中嘗試和實踐。
以上所述即為微任務驅動教學法,它就是以任務驅動法為基礎,將總任務依靠知識的內在邏輯或采取分類的方式進行具體化,以微任務的形呈現。較之任務驅動法,其目標更為明確,導向性更強,教師使用這種方法教學也更容易控制課堂教學的節奏,保證能在規定時間內完成教學進度。
3.2微任務教學設計
微任務驅動法的實施過程是:教師先依據教學目標設計一個總任務,引起學生的學習興趣。再引導學生分析總任務的解決方法并將總任務拆分為一個個的微任務,各微任務之間可以是從屬或并列關系。拆分出來的微任務不能太難或任務量太大,應設計為學生較易完成的程度,以便于將學生的理解逐步引向深入。通過一個個的微任務引導和推動學生一步步上升,一層層提高,不斷接近并最終達到復雜的學習任務的頂點。
微任務法的核心是如何科學合理的設計微任務。首先,任務必須要有明確的目的性,教師提出的每一個微任務,原則上都是為了完成總任務而設計的,盡量不設置多余任務,不能本末倒置。其次,教師選擇微任務時應考慮到大多數學生的水平,注意難易適度。并且在教學過程中,根據學生的反應與掌握程度以及課程進度隨時調整微任務,不能任務教條化僵化。第三,微任務還應遵循完整性原則。教師所設計的微任務必須連貫,不能有斷續感,讓學生知道自己要做什么,可以解決什么問題,使他們獲取的知識完整且有條理。最后,微任務的設計要適當增添趣味性,可以在教學過程中加上圖片插畫,視頻音頻等數字教學資源,讓學生在完成任務的同時體會到學習的樂趣。
3.3微任務驅動法在電路設計實訓課程中的應用
Altium Designer軟件的工具欄較多,常用工具欄中的各命令參數也較雜,若逐個講解,則顯得各知識點雜亂無章,學生記的多忘得快,但在實際繪圖時還是束手無策,不知該用哪個工具來繪制。
例如,在介紹AD軟件常用繪圖工具欄中的直線、多邊形、橢圓弧線、文字和文本框等,若單純講述這些知識點,難免枯燥乏味,且容易與布線工具欄的功能弄混。圍繞這些教學內容,可設計對應電路制圖微任務,圍繞一個小目標,教師可以設計多個由簡單到復雜的小任務,布置學生循序漸進地完成任務,在練習中熟悉各種命令的操作。例如,基本繪圖訓練可將學生已在模擬電路和數字電路課程中學過的常用電子元件符號如:變壓器、運算放大器(如圖1(a)、(b)所示)融入其中,將它們設計為一個個需要完成的微任務。每個任務都考慮到學習課程的前后連貫和趣味性,讓學生繪制自己所熟悉的事物。隨著學習的深入,可以布置學生完成如圖1(c)所示的七段數碼管等稍復雜的繪制任務。完成任務后的喜悅感和成就感會更加強烈,也為以后的學習增添了動力。
微任務驅動法在教學過程中將知識點分解到一些小任務中進行,學生頭腦中的知識是零散的,有時會降低知識的系統性和完整性。因此,這樣的設計任務和完成過程是十分必要的,教師可以通過一個較為完整的任務引導學生將已完成的微任務中的知識點進行歸納總結,加深對所學知識和技能的記憶和理解,完成真正意義上的知識建構。
例如,上完第三次課后,教師即可布置學生完成如圖2所示“八路彩燈控制電路圖”大任務。從創建元器件、調用常用元件開始,直至綜合運用各種繪圖指令及編輯工具完成繪圖。讓學生在本次課中復習鞏固了前面微任務中所學的小知識并將其融合,初步完成了一張簡單的電子電路設計原理圖樣,并總體上掌握了一張較完整電子電路工程圖的繪制過程,具有綜合應用性。
3.4電路設計課程與其余課程的前后融合
電路設計課程在介紹一般電路繪圖技巧與制版規則時,還會涉及到數字電路、模擬電路、單片機技術應用等課程的接續關系。將本課程繪制圖中所涉及到的器件類原理基礎前移到數字電路和模擬電路等課程中解決,諸如實際譯碼電路、三態電路與緩沖器芯片等知識點不再占用本課程學時。本課程把握好銜接關系,主講等電路板制版規范、電路設計的仿真方法等要點主題,把以往重復性內容節省的學時用于應用層面。
在重點講述電子電路圖繪制方式的時候,還應適當向學生加強常用接口電路的連接方法知識點,并向學生擴展對嵌入式處理器及新技術的了解,為后續單片機原理課以及傳感與檢測技術中各種傳感器與微處理器的連接使用,智能傳感器、數字式一體傳感器等內容的講授打下基礎。
4總結
本文提出在電路設計實訓課程中提出微任務驅動教學的思路,該方式以“微任務為主線,教師為主導,學生為主題”嶄新教學模式,改變了往常的以教定學到被動教學模式,讓學生學會在解決任務中學習知識點與解決問題的方法,通過這種方法,既能激發學生勤于思考的熱情,有加深了對知識點理解,提高了創新思維的能力。在教學中始終貫穿“應用入手,學中建,建中學;分解項目,逐步深入與完善”的理念,對人才培育重點落在實際操作能力的培養上,提升整體教學水平。
參考文獻
[1]蘇秋慧.微任務驅動法在中職CAD教學中的實驗研究[J].長春:東北師范大學,2013.
[2]周紅麗.《電子線路》任務型課堂教學過程和實施步驟的探討[J].新課程學習,2009,(2):105108.
關鍵詞:
信息技術;教學平臺;網絡資源;整流電路
1教學內容及目標
1.1教學內容的分析
本課選用的是校企合作校本教材風力發電變流技術,第二章整流電路是風力發電的重要環節。本課所講的單相橋式整流電路是第二章的開篇,學生在學習了電力電子器件的基礎上,以小功率風力發電系統中整流器為載體,認識橋式整流電路的組成、原理和測試,為后續的三相整流奠定基礎。本設計的重點內容為單相橋式整流電路組成和工作原理,難點在于電路常見故障檢測與分析。同時,課堂應具備以下特點:①信息化教學所需的環境;②學生之間要小組合作,共同學習;③師生之間、學生之間要能夠高效快速的交流互動;④評價能及時多元化、課后要有鞏固訓練。本設計充分運用了學校的微學習與自主測評平臺,整合教學資源,采用實物操作與多媒體、網絡、個人終端等多種信息化相結合的教學手段,利用3D動畫、交互游戲、微課程等信息化資源,借助電子電路仿真分析軟件Multisim、微信墻等信息化技術,通過思-學-仿-做-評環節,開展教學活動。信息化資源與實物資源的有效結合利于學生自主學習、知識建構、技能訓練。
1.2教學目標的設置
知識目標:①了解單相橋式整流電路的組成;②理解單相橋式整流電路的工作原理。能力目標:①能從電路原理圖中識讀整流電路;②能對橋式整流電路常見故障進行檢測與分析;③通過參數估算會合理選用整流電路元件。素養目標:①強化安全意識和節能意識;②養成文明規范的操作習慣
2教學過程設計
根據學生的認知規律和本講課的內容,將教學過程分為課前準備、課堂教學、課后拓展三個階段,其中課堂教學分為思、學、仿、做、評五個環節。
2.1課前準備
學生運用平臺移動端完成兩個任務:一是搜索風力發電相關圖片并上傳,二是學習整流電路微課。我與學生通過平臺交流互動,跟蹤學習進度,以便微調教學側重點。
2.2課堂教學
環節一:思——創設情境明確任務。展示學生課前上傳的圖片,并讓學生做自我介紹,實現與課前準備的對接,增強專業意識;觀看風力發電3D動畫,引發學生思考整流在風力發電中的作用,結合課前的微課學習,進行回答,以此來評估學習成效。教師講解離網風電系統框圖,引出小功率風電系統整流器,并引導學生小組討論、制定學習計劃。環節二:學——自主探究學習新知。本環節,教師組織學生學習本講課兩個知識點。知識點1:橋式整流電路的組成。首先學生通過微課小組學習電路組成,了解全橋堆的應用,并在平成互評。然后,小組競賽,完成電路搭接測試游戲。之后,學生參照微課講解,在任務單中繪制電路原理圖,鞏固電路組成這一重點知識。此時,教師根據學生學習情況,進行提煉和總結,指導學生完成電路識別測試題。通過查看平臺匯總結果,掌握學生狀況。知識點2:橋式整流電路的工作原理。學生首先通過微課學習電路工作原理,小組合作,討論U2正半周、負半周時電路的工作過程。然后,在任務單中繪制電路輸入、輸出電壓波形圖。自主學習完成后,選取兩組同學上臺講解工作原理,并根據學生的回答總結提升。最后,微課學習負載和二極管上電壓電流公式,填寫任務單。環節三:仿——聚焦任務模擬仿真。本環節學生運用電子電路仿真分析軟件進行操作模擬。首先,小組合作完成電路搭接,檢測對知識點1的掌握程度。并使用軟件中的虛擬示波器觀察波形,用虛擬萬用表測量電壓,通過對比理論值與測試值,理解公式。上述內容完成后,登錄平臺進行自評。然后,根據任務單的提示,設置故障、觀察現象、記錄總結。環節四:做——實戰體驗鞏固提升。首先教師講解安全及操作規范,并給出實際風機控制器的技術指標,指導學生估算參數。然后學生以小組為單位領取本任務所需的工具儀器和元器件,檢測元器件。之后按照工藝要求進行電路元件的焊接。學生操作過程中,可根據自身需要隨時觀看二極管檢測、電子焊接工藝等微課,達到差異化教學的目的。學生實做過程中,教師巡視指導,檢查并抓拍學生錯誤操作和規范操作上傳微信墻。焊接工作完成后,將電路板的焊接面和元件面拍照,上傳至學習平臺,建立作品庫,方便企業專家定期登錄平臺進行點評。電路板經教師檢查認可后,通電檢測。環節五:評——展示交流總結評價。操作完成后,教師組織觀看微信墻照片,引導學生在平臺作品庫中進行星級互評。展示平臺中自評、互評和企業專家點評情況。
2.3課后拓展
布置學生課后任務:借助微信平臺預習三相橋式整流電路的組成和原理,完成自我檢測題并提交平臺。
3教學設計的創新
第一,創新教學模式、提升職業能力。思學仿做評的教學模式,符合中職學生的認知規律,體現了做中教、做中學的職教理念。第二,凸顯信息技術、打造高效課堂。平臺、微課、微信墻等信息化手段,促進學生自主學習,教學效果明顯提高。第三,移動互聯網+教學、拓展學習時空。為學生、教師、企業專家營造了課內外全程互動的信息化學習環境,延展了學習的空間和時間。
4教學反思
信息化手段的使用豐富了教學內容,提高了課堂效率,讓學生能在看中學、玩中學、練中學,使我們的課堂不再是靜止、生硬的。信息技術在教育領域的推廣和應用,也得到了教師和學生的一致認可。
作者:孔莉 單位:北京鐵路電氣化學校
參考文獻:
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2013)31-0055-02
在信息高度發達的今天,學生們十分關注所學知識對社會、對個人今后就業的影響。如何使學生更快、更好地獲得知識、掌握技能,是擺在每個教師面前的課題。正如我國著名教育家葉圣陶所說:“教師之為教,不在全盤授予,而在相機誘導?!闭n堂教學不能照本宣科,而在于合理地引導,教學方法和教學手段是順利完成教學任務、實現人才培養目標的組織形式。而高職教育的培養目標是:具有一定的理論知識(對所學的專業知識能保證在其對口的崗位上是必須和夠用的)和具有較強的能力(尤其是自學能力和動手能力)的高級應用型人才。
電工電子技術是高職高專工程類非電專業的一門重要技術基礎課。本課程具有內容多、應用廣、實踐強等特點,因此學生在學習過程中常常會遇到阻力。如何幫助學生更好地掌握本課程的基本電路原理、電路分析方法及實驗實踐技能等,其教學方法是值得教師研究與思考的課題。
一 電工電子技術教學現狀
目前,許多高職院校對電工電子技術課程多采用“灌輸”的傳授方式,學生對概念、原理多是死記硬背,不能活學活用,難以激發學生的學習興趣,更談不上對科學思維能力創新思維、創新能力的培養。在課程的設置和教學內容的處理上,重基礎、輕應用,脫離高職院校的教學實際,不符合“培養生產一線高技能型人才”的高職教育目標。
高職教育是面向經濟建設第一線,培養具有創新精神、品德優良、知識結構合理、操作技能高、上崗速度快、適應能力強、發展后勁足的高技能型應用人才。在教學中不僅要使學生掌握必要的理論知識,更應重視知識應用的培養、動手能力的提高。
二 電工電子技術教材建設
高職電工電子技術課程重點應放在應用性、基礎性和綜合性上,要理論聯系實際,教材的選擇應以知識點夠用、注重實踐為原則,因此合理的選擇高職非電專業授課教材顯得尤為重要。
現有的電工電子技術教材在編排上仍沿用大學本科教材的模式,過分強調理論的嚴密性與系統性。原理的講述、電路的計算太多,而電工電子技術的知識應用卻太少。如三極管及其放大電路的分析,對三極管內部載流子的運動過程分析過多,而對三極管的外特性及其應用電路、測試電路卻分析不夠,致使學生學完這一節內容后對三極管仍一知半解,對三極管的三個管腳的判別仍未掌握,更談不上應用了。
為此我們教研室的老師結合多年教學經驗,編寫并正式出版了《電工電子簡明教程》,以系統的知識點串講、豐富的應用實例,并配合本書編寫了多媒體授課教案。此外,還配套出版了《電工與電子技術實驗教程》實驗教材,與實驗室儀器設備相匹配,實用性、操作性強。
三 電工電子技術項目教學法
結合教學內容和教學對象的實際情況確定項目任務。提出項目任務時應充分考慮到需要掌握的知識點、需要掌握的操作技能,具有一定的針對性、實用性及趣味性,使學生對所學的知識感到學有所用。
首先確立我們所要求的知識點是:電路分析的基本概念和基本方法、線性電阻性電路分析、一階動態電路時域分析,正弦穩態相量分析、二極管三極管的工作原理功能特點、基本放大電路的分析、電子電路中的反饋、直流穩壓電源、門電路與組合邏輯電路、觸發器與時序邏輯電路。針對這些知識點,我們設置了如下項目任務:家用照明電路的安裝與設計、利用Multisim 9等仿真軟件進行基本定理的驗證,音頻功率放大器、直流穩壓電源、交通燈控制、多路競賽搶答器、數字鐘等項目。每個項目都涉及到電工電子技術的知識和相關實際操作,包含了設計、安裝、檢測和維護等內容,通過這些項目的完成,使學生能夠熟悉電工電子技術的綜合應用,以適應不同崗位的需求。
項目教學評估是項目教學法必需的環節。首先學生就自己的項目完成情況做出項目實踐報告,然后進行交流總結,最后由教師給出總體評價。評價效果十分明顯,不僅能幫助學生充分認識到自己的學習潛能,激發學生的學習積極性,還可以培養學生嚴謹的科學態度和謙虛、團結的優良品德及團隊精神。
四 電工電子技術實驗與實踐教學
改善實驗條件,改革實驗教學手段,把虛擬實驗平臺引入電工電子實驗教學。虛擬實驗教學打破了傳統實驗教學時的時空限制,可讓學生發揮創造精神,實現以學生為主體的教學,提高學生的創新思維能力。仿真軟件的應用,學生可以看到電路工作的模擬效果,測量電路的有關參數,有利于他們對電路的認識和理解。
開放實驗室,讓學生自己安排實驗時間、選擇實驗內容,自主完成實驗項目,這樣既可以提高學生統籌安排學習時間、完成學習任務的能力,又能激發學生開展創新實踐的積極性,提高學生的創新思維能力和綜合設計能力,同時還提高了實驗室實驗設備的使用效率。
堅持在實踐中教學,在教學中實踐,這一觀點已被廣大師生所接受。此教學方法突出實驗教學與理論教學之間的密切關系,構建了以實驗目標為導向、實驗內容為載體、創新能力為核心的實驗教學體系。實驗內容與工程應用緊密結合,并注重其趣味性、工程性和探究性。通過實驗,讓學生掌握基本實驗技能,提高基本工程素質以及實驗數據分析能力。
五 總結
通過高職非電專業電工電子技術教學方法的研究與實踐,我們加強了本課程的教材建設,編寫并正式出版了兩本教材,實踐了項目教學法。我將生產生活中的許多實際應用編寫成項目任務貫穿與各知識點的授課中,使學生成為學習活動的主體,充分激發了學生的主動性與創造性,提高了學習興趣,并將仿真實驗及開放實驗室引入實驗實踐教學中,增強了學生的動手能力和實踐能力。
作者簡介:牛小玲(1976-),女,江蘇徐州人,中國礦業大學信息與電氣工程學院,講師;王軍(1981-),男,山東曲阜人,中國礦業大學信息與電氣工程學院,講師。(江蘇 徐州 221116)
基金項目:本文系2013年中國礦業大學教育教學改革與建設基金項目(項目編號:2013G15)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)05-0074-02
CDIO理念是美國工程院院士、麻省理工學院教授Edward Crawley提出的,CDIO代表構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)和運作(Operate),它讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。[1]
目前國內許多高校都根據各自的實際情況在探索基于CDIO模式的教學改革之路。[2,4]“電子技術”課程是電類專業重要的技術基礎課,其特點是課程內容知識面廣,信息量大,實踐性、應用性非常強。近幾年來,針對傳統教學模式中存在的不足,筆者采用CDIO的工程教育理念,提出了一套包括教學內容、教學方式、實驗項目和考核方式的“電子技術”教學改革方案,并已經付諸實施,達到了良好的教學效果。
一、傳統理念下“電子技術”教學存在的不足
“電子技術”課程包括模擬電子技術和數字電子技術兩大部分內容,中國礦業大學(以下簡稱“我?!保┑哪M電子技術教學學時為56學時,數字電子技術教學學時為48學時。在教學中發現,隨著電子技術的迅速發展,新技術層出不窮,而教學課時卻非常有限,傳統理念下的教學模式存在著很大的不足,主要表現在:
1.系統性問題
傳統教學模式中,兩門課程相互獨立,教學內容缺少系統關聯,學生掌握的只是一些孤立的知識點,而不是對電子技術系統應用的掌握,學生不容易真正形成綜合系統的概念。
2.目標性問題
教師按照課程大綱進行教學,只重視到了知識的傳授,忽略了工程技術能力的培養。
3.興趣性問題
每門課程內容多、課時少,如果課堂上處理不好就會使學生缺乏學習熱情,失去學習信心,很難達到預期的教學效果。
4.應用性問題
我校的實驗課和理論課配套安排,先理論,后實驗,模擬電子技術實驗和數字電子技術實驗分設24學時。由于實驗設備和實驗學時的局限,學生的實踐時間有限,甚至有的知識點沒有開設相關實驗,學生的實踐能力較差,很難將理論知識應用于工程實際。
二、“電子技術”課程改革實踐
1.以項目為主導,重組教學內容
傳統的“電子技術”授課內容都是按照教學大綱的要求,一個章節一個章節地進行詳細講解,學生只是被動接受這些孤立分散的知識點,在學過之后往往都不清楚自己所學的知識在實際中如何運用,即應用知識動手能力很差,這體現在做畢業設計拿到一個設計選題時,都不知道如何著手去做。為培養學生應用知識、分析解決問題及動手的能力,在“電子技術”教學中,筆者以一個具體的項目為主導,對“電子技術”的教學內容進行了重組。
在CDIO工程教育的實施過程中,選擇一個好的項目是整個工程教學的關鍵,所選項目要能涵蓋“電子技術”的基本教學內容,緊扣課程的重點、難點和關鍵點。模擬電子技術所涉及的主要內容有二極管及其基本電路、三極管及其電路、場效應管及其電路、運算放大器及其應用、反饋放大電路、功率放大電路、信號處理與信號產生電路、直流穩壓電源等;數字電子技術所涉及的主要內容有組合電路、時序電路、脈沖產生電路、模數轉換等。針對上述主要教學內容,筆者以“太陽能水溫水位控制系統”為應用背景,按項目所涉及的知識,將課程內容劃分成若干模塊,每個模塊又設計了若干個探索性實踐課題。開展的實踐課題及對應的知識點如下表1所示。表中模塊1是構思(conceive)過程;模塊2是設計(design)過程;實施(implement)過程均安排在各模塊實踐活動及實訓周中完成;模塊3和4是運作(operate)過程,這樣,整個CDIO的工程項目教學模式構造完成。對本項目課題中沒有涉及到的教學內容和知識點,筆者選擇了相應的案例進行教學,比如時序電路這部分內容,筆者選擇“數字鐘設計”這個案例來進行相關知識點講解。
在教學中,先給學生介紹項目要完成的功能及硬件結構構思,即模塊1的內容,然后再進行模塊2,對每個課題及相關知識點進行講解,講解完后,學生可以對各個課題進行仿真研究,同時在“開放式電子技術實訓平臺”上進行與理論教學相互配合的、逐步提升的應用性實驗和探索性實驗。
2.教學方式的改革
傳統的“電子技術”授課過程,采用的教學方法都是老師在講臺上從頭到尾講解,對重要的知識點反復強調,這樣很容易造成學生強烈的依賴心理,使學生失去好奇心和學習主動性。為激發學生的主觀能動性,筆者根據 CDIO理念研究了案例教學法和任務驅動教學法,以案例的介紹和分析為主線,將知識的重點和難點融入到案例中來講解。這種教學方法將課堂教學、查閱資料與分組討論、完成任務相結合,使學生在完成項目任務過程中自發地尋求知識和資源支持,這既鍛煉了學生自主學習的能力,又能使學生掌握開發工程系統的理論知識和技術。具體實施細則如下:
(1)案例和任務教學法。在教學過程中,筆者根據案例所涉及到的知識點提出問題,引導學生參與討論和思考,激發學生的好奇心和挑戰欲。比如,在講解時序電路這個內容時,筆者以“數字鐘設計”這個案例來進行講解,數字鐘的分和秒都是60進制,小時采用12歸1,如何設計一個60進制計數器和12歸1計數器呢?在激發起學生的興趣后開始介紹N進制計數器設計方法,講解完后,讓學生自己去設計。在此過程中,引導、指導、監督學生進行設計實踐,并進行成果展示和總結。
(2)將EWB仿真軟件引入課堂教學。在“電子技術”教學中,筆者增加了學習過程的開放性,將EWB仿真軟件引入課堂,學生可自行選擇對其設計的電路進行仿真,來了解設計正確與否。另外,在介紹一些集成器件的功能及應用時,也可采用EWB進行仿真演示,讓學生更直觀地了解其功能及使用方法。
3.優化實驗項目,突出實際應用
傳統的電子技術實驗項目多是一些驗證性實驗,如單管放大電路、反饋放大電路、運放構成的線性電路等,都是理論知識的簡單驗證。即使是設計性實驗,也是一些孤立的實驗項目,如數字密碼鎖設計、全加器設計等,這些實驗都有固定的步驟和設計方法,學生做完實驗后覺得索然無味。為此,筆者對實驗內容進行優化,實驗項目直接面向工程設計,培養學生的硬件電路系統設計能力。以“太陽能水溫水位控制系統”為背景,將模塊2中的每個課題的設計電路都融合在電子技術實驗項目中,學生設計完電路后可以在實驗時間去實驗室搭建電路,利用實驗室提供的儀器儀表調試電路,有問題可以和實驗指導老師交流解決。在課程和實驗結束后,提交“太陽能水溫水位控制系統”完整的硬件電路和仿真圖。
4.考核方式的改革
傳統的理論課考試往往主要以期末一張試卷決定課程的成績,學生只要對照課程大綱完成相應知識點的復習,就能夠獲得好的成績,無從考核學生的動手能力、解決實際問題的能力,導致知識與能力極不協調。[5]而CDIO工程教育模式強調的是學生在工作進程中的能力和素質培養,它關注的是“工作進程”而不是“課程”,因此,以筆試成績為主的評價標準已不合時宜。為此,筆者嘗試了分階段按項目任務、進度的評價方式進行,在每一個階段都按照小組完成的任務給出一個合理評價,并指出其不足之處,幫助制訂改進方案,課程結束時進行小組答辯,最終成績按“階段評價+理論筆試+小組答辯”等來進行評定。
三、結語
CDIO是一種系統的先進的教育理念和人才培養模式,使知識、能力、素質的培養緊密結合,理論、實踐、創新合為一體。[6]課程改革實踐顯示,基于CDIO模式的教學從過去的“以教師為中心,課堂為中心,傳授知識為目的”傳統教育觀念,轉變成“以學生為中心,學生學了要會用”的新觀念,使學生基于一個真實的項目背景產生學習需要,在循序漸進的認識和提高中使學生的設計性探究性活動具有可操作性,親身體驗到了“做中學”的快樂,激發了學生的學習熱情,而整個工程項目學習過程以小組方式進行鍛煉了他們的團隊合作精神,教學質量顯著提高。
參考文獻:
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[2]徐吉峰.基于 CDIO 理念的 EDA課程教學模式改革與實踐[J].中國電力教育,2010,(34):125-126.
[3]徐存東,余麗紅.基于 CDIO 理念的嵌入式系統課程教學改革的研究[J].長春理工大學學報,2011,(7):178-180.
關鍵詞:
大學生;心理資本;電路課程;啟發式教學
一、引言
心理資本最早出現在經濟學、社會學和投資學等領域,其中,國外研究學者盧坦斯、霍森和阿沃利奧對心理資本學的研究影響最為廣泛。盧坦斯在積極心理學和積極組織行為學的理論依據上,提出心理資本實質是個體以一種積極的心理狀態應對成長和發展過程中所面臨的事物及挑戰。主要表現為兩個方面:一是個體面對挑戰時,自信十足,并能付出一定的努力獲取成功;二是個體以一種積極的態度面對現在和未來,對目標有一種堅持不懈的精神,面對困難時,能快速調整自己并超越困難,從而獲取成功。盧坦斯等學者還認為,個體會有一些可以成為個體潛在的心理資本的能力,如情感能力、認知能力及更高層次的能力(精神性、勇氣及真實性),這些能力以協同的方式作用在個體上,幫助個體以積極的態度面對困難、從而超越困難。對心理資本的研究開啟了人力資源管理研究的新方向。近年來,不斷有學者將心理資本的內涵引入學習領域。各種研究表明,學生的學習效果與心理資本之間存在著一定的正相關關系。2012年,學者周利霞在前人研究的基礎上,提出心理資本的各種表現與學生的學習成績、心理健康、心理倦怠等方面有直接的關系,并指出研究心理資本對學生的學習領域具有重要的意義。提高學生的心理資本可以幫助學生取得更好的學習成績,形成健康的、積極的心理狀態,有效避免學習倦怠,提高學習效能。
二、基于心理資本的電路課程教學組織與設計
傳統的教學必須有教學組織與設計,這是教授大學專業課的主要手段。本課題基于心理資本的啟發式教學的具體方案,將從教學的目標,教學的重點、難點,教學過程的設計,歸納總結,布置作業,延伸學習及考核等常規教學載體出發,以電路課程教學為例,將心理資本思想貫穿到教學的各個環節。
1.教學目標。以學生的心理行為特征為根本出發點,根據學生的“最近發展區域”,為學生提供一些與教學目標相關的、帶有一定難度的內容,從而提高學生的積極性,發揮學生的潛在能力,超越學生最近發展區域,從而到達下一個發展水平?;谛睦碣Y本的啟發式教學使得學生在學習專業知識技能與方法的同時,具備適應新時代所需要的終身學習能力。通過基于心理資本的日常課堂教學,正確引導學生樹立積極的、濃厚的責任意識與成就動機,讓學生在學會學習的同時學會思考、判斷和選擇,以積極主動的態度尋找適合自己發展的道路,解決生活中的各種困境??傊谛睦碣Y本的電路課程啟發式教學目標不僅要教會學生專業知識,更要教會學生如何自主學習。
2.教學重點?;谛睦碣Y本的啟發式教學使學生的學習著眼于方法與過程、知識與技能,激發學生的創新能力以及對電路基礎理論的應用能力,以滿足現代社會對應用型人才的需求。
3.教學難點。興趣是最好的老師。心理資本課堂教學以提高學生學習興趣、鍛煉學生的批判性思維為教學難點。電路理論的基礎知識是生活中必不可少的部分,可通過講解日常生活中常見的電路使學生盡快地掌握。如分析交流電路,可以讓學生討論為什么要用正弦波而不用方波、三角波?為什么采用三相交流電而不是兩相或四相交流電?在工業用電中,世界各國采用的交流電的頻率為什么不同?為什么電網頻率一般采用50Hz或60Hz,而不采用過高或者過低的?一方面,這些是學生應該掌握或了解的電氣知識,另一方面,學生對這些司空見慣但熟視無睹的知識一下子產生了興趣,課堂氣氛得到改善,學生會仔細觀察,認真思考,將所學與日常生活聯系起來。通過對常見基礎知識的補充,拓寬了學生的知識面,提高了學生分析問題、解決問題的能力,進一步激發了學生的學習潛能。
4.教學過程設計。本環節主要通過新課導入和講授實現教學統一。在新課導入階段,除了采用溫故知新的方法外,更應重點闡明新知識點的背景,將最新科研成果與最新生產實踐及時補充到課堂中。比如,在講解非正弦周期電路時,向學生介紹關于電網諧波污染和諧波治理等熱點知識;在講解變壓器時,可以給學生介紹電能無線傳輸等目前研究的熱點。
5.歸納小結??偨Y教學目標,教學重點、難點,將培養學生心理資本的教育與電路理論課程的學習相結合。歸納小結是一個從抽象到具體的過程,使學生認識到,如果考研應如何繼續深入學習,如果就業應如何在實踐中加以應用。
6.作業布置。結合課程內容,除了可以布置課后基礎練習題外,還可以有計劃、有目的地引導學生利用計算機軟件對電路知識進行驗證和拓寬實踐,為后續專業課學習及畢業設計奠定基礎。教師要鼓勵學生一題多解。一方面,可以檢驗學生對知識點的掌握情況,另一方面,通過作業反思教學效果,從而在新的教學中加以改進。
7.延伸閱讀。通過此環節,使學有余力的學生開闊了視野,為其提供了一種方向性的引導,使學生學會自我學習,自我挖掘,不斷完善,為適應新型社會創造條件。
8.課程考核。通過對此環節的設置,檢驗學生的學習效果和教師的教學效果??己朔绞郊皟热菀獏⒄战虒W目標及教學大綱的設定,主要考查學生是否能靈活應用電路的基本理論知識??赏ㄟ^日常教學中的不同方式及階段來提高,并對各階段的考核結果進行反思,促進教學方法的改進。
三、基于心理資本的電路課程教學實施
培養具有扎實基礎的通用型人才,需要對課堂教學進行合理的組織與安排??梢詮囊韵挛鍌€方面著手實施:由新課的背景知識及應用案例導入新課;引入仿真軟件對所學知識點進行驗證;設計一些綜合性的實驗;增強課堂互動性;使用網絡平臺及時答疑。為驗證大學生心理資本在電路課程教學中的效果,可以從實例出發進行課堂教學設計。戴維南定理是電路理論中的一個重要定理,也是相對比較抽象的定理之一,被學生稱為“太為難”定理。通過本課的學習,使學生理解戴維南定理的基本內容,學會運用戴維南定理分析復雜電路;培養學生初步的仿真實驗技能,提高分析問題和解決問題的能力,為后續課程準備必要的基礎。重點是運用戴維南定理求解電路的方法和步驟,難點是戴維南定理等效參數的計算。通過舉例說明,教會學生在什么情況下、如何使用戴維南定理。在歸納小結環節,提醒學生注意:戴維南定理解題步驟一般為分離—等效—組合—求解;戴維南定理適用于有源線性二端網絡,非線性不適用;戴維南定理為對外等效,常用于復雜電路網絡中求解某一條支路電壓、電流或功率的場合。
四、結論
本文通過對大學生心理資本的討論及概述,研究了基于心理資本的電路課程的傳統教學設計的八個環節,最后以電路課程中的具體知識點——戴維南定理為例,詳細介紹了基于大學生心理資本的電路課程啟發式教學過程及目的。該實例已經在課堂上檢驗過,效果極佳。
作者:傅文珍 張今朝 張建新 熊遠生 單位:嘉興學院機電工程學院
參考文獻:
[1]張嘉敏.基于心理資本的大學專業課啟發式教學研究[J].高等教育研究,2015(32):40-44.
[2]周利霞.大學生心理資本問卷編制及其相關因素研究[D].上海:上海師范大學,2012.
作者簡介:楊宇(1976-),女,工程碩士,上海電機學院通信工程系講師
通信電子線路課程是電子、信息類相關專業重要的專業基礎課,有很強的理論性、工程性和實踐性,對于技術應用型本科院校學時壓縮、學生基礎薄弱、技術技能要求高等矛盾,筆者在不斷地思考和探索,提出以下改進措施。
一、課程體系擴展教學
通信電子線路不僅是電子信息學科的一門專業課程,而且與學科中眾多課程有著密切相關的聯系。比如,電路分析和模擬電子線路課程為通信電子線路提供了電路分析的知識基礎,信號與系統課程為其提供了信號分析的基本方法,同時通信電子線路又是通信原理課程的基礎。此外,通信電子線路還與高等數學、大學物理、電磁場與天線等課程有著必然的聯系。如果相關基礎課程沒有掌握,學習通信電子線路課程就一定困難重重。應用型本科教學對理論教學沒有傳統的本科教育的要求高,學生學習知識不能很好地融會貫通,只在該課程的立場上理解問題,這導致學生在學習通信電子線路課程時感覺壓力很大。課程體系擴展教學就是在講課過程中,幫助學生建立各課程之間的聯系,以一個學科體系為背景,讓學生建立課程的知識架構,理解學習內容。在進行通信電子線路課程的教學中,適時對基礎知識回溯教學,引導學生用已學基礎知識解決通信電路問題。同時,在通信電子線路教學中,講述實際應用可以幫助學生展望后續課程的教學內容,提高學生對通信電路的認識和實用掌握。在教學中,提出課程體系的概念,能幫助學生全面了解學科的研究內容和未來的方向,為學生指明學習的方向。
二、具體措施
1.精煉基礎,引導引入
由于學生課程基礎不牢,所以教師要在教學中用精煉有效的描述帶學生復習回顧基礎知識,并正確引導學生運用基礎知識理解分析通信電子電路的知識點。比如,在筆者講述諧振回路的過程中,對于電路中的電阻、電容、電感的參數等,從其高頻應用的模型進行介紹,并結合電路分析課程中三者的特性;在講解高頻小信號諧振放大電路時,先復習模電中基本放大電路的結構和分析方法,總結知識要點,展示其與高頻放大器之間的相同之處,引出高頻放大電路的學習知識點,使學生可以很快進入學習狀態。
2.引問題,重結論
通信電子線路課程知識點分散,理論性強,又對基礎要求高,對于應用型本科學校的學生來說,一直是難點。要解決這個問題,就需要先緩解學生心中的畏難情緒。在教學中,教師要多設計一些具有啟發性的有趣問題,讓學生在思考中學習,激發學生的學習興趣。同時,在講解問題的過程中,盡量避免冗長的公式推導,重要的是問題的結論,要能形象地描述出結論,持續激發學生的學習興趣。比如,怎么理解LC回路的諧振狀態?LC回路失諧是呈現什么特性?在講解時,公式的推導很多,學生懶得看或深究,實際諧振狀態就是回路輸出參量最大時的狀態,可以結合小學自然課上橋梁共振的現象,幫助基礎不扎實的學生理解和掌握諧振的結論。講失諧時回路是容性還是感性,由于學生基礎不扎實,容易混淆,可以并聯回路為例,討論電容、諧振電阻、電感三條之路并聯,可以理解為不同的頻率信號選擇不同的三條路,頻率較低的選擇電感,頻率較高的選擇電容,頻率適當的(諧振頻率)選擇電阻通道,這樣學生就較易理解這部分的結論。
3.合理運用現代化教學手段
計算機仿真技術迅猛發展,對于電路設計領域具有開拓意義。在通信電子線路課程的教學中可以適當運用此技術,在課堂上展示通信系統模塊電路的運行和結果,加深學生對內容的理解,提高教學效果。通信電子線路作為電子信息相關專業的專業基礎課,地位毋庸置疑。筆者結合自身多年的教學工作,不斷探索適合的教學方法,希望對課程改革有一定促進作用。
參考文獻:
[1]李萍.高頻電子線路課程教學的思考與改革探索[J].科技與企業,2014(9).
隨著信息革命的深入發展,新型器件和集成電路的使用越來越廣泛,其電子電路也越來越復雜,越來越精密,技工院校培養出來的學生將來在企業的一線工作,也要具備一定的繪圖和讀圖能力,利用輔助工具來完成工作已經成為行業的必備,一般與電子方面相關的技術人員基本要求“熟悉各類數字、模擬電路及PCB設計工具”。在教學中我們選擇了Protel99se這款軟件來講授,它具有豐富的編輯功能、強大的自動化設計能力、完善的檢測工具和靈活的設計管理手段。
傳統的教學中注重的是知識的系統性和學科內容的完整性,這種方法按照課本給出的知識結構來安排教學。但這種方法在技工院校和職業院校中實施起來非常困難,教學效果很不理想。通過不斷的實踐在教學中引入項目教學法,師生通過共同實施一個完整的“項目”,以任務驅動作為核心組織教學過程,以知識夠用為度,將教學過程從理論導向轉移為實踐導向、能力導向。這種做法在教學中充分體現了以學生為主體,教師在授課過程中充當的是指導者、幫助者的角色。從而提高了學生在課堂的參與程度,也大大提高了課堂的效率。結合技工院校學生的特點以及自己的教學經驗,對項目教學法在Protel99se中的應用加以簡單的分析。
一、學情分析
在我國目前的教育體制下,進入技工院校學習的同學多是不善于進行理論學習的孩子,他們普遍對課本知識反感,理論課時經常出現只有幾個學生在聽老師講課,其他大部分學生則是睡覺,聊天,看手機,看小說。但是在實訓課上,需要動手的時候,學生則是普遍興趣較高,甚至有些孩子為了完成一件作品,中午飯讓同學帶回來以節約出時間。在電力拖動課程中,有學生利用廢舊的導線制作手機架等小制作,電子技術課上也能自行焊接電路,而且布線整齊, 焊點漂亮??梢娢覀兊膶W生是一些心靈手巧的孩子,只是他們不喜歡枯燥的理論學習而已。
二、項目教學法的實施
1.項目任務
項目教學中,項目的選擇是最關鍵的環節,在課前精心設計項目實訓任務書,讓學生在一個項目中完成一個個小任務,每個任務都包含了教學目標所需求的知識點,操作方法和技巧,這樣可以引導學生循序漸進地完成一個項目,讓學生在做中得到清晰的思路和方法,在練中得到鍛煉和總結,使“學,做,練”得到完美的結合,再加以總結,這樣學生能夠在理解的基礎上更加牢固的掌握知識。
按照教學體系要求,教學過程中體現實際工作過程。以任務為驅動,從問題中心開始,到任務中心結束,使學生通過帶著問題學習、按著任務驅動,完整體驗實際完成任務的整個過程。本課程共分三大模塊。第一模塊:Protel基本知識、基本操作;第二模塊:電路原理圖的繪制、電路原理圖元件庫的編輯;第三模塊:印制電路板的設計、元件封裝的繪制。每個模塊根據知識點劃分為幾個項目,例如原理圖繪制可以分為簡單原理圖繪制、總線網絡標號原理圖的繪制,復雜原理圖的繪制,層次原理圖繪制等幾個項目,每個項目中都包含有新的知識點。
2.項目任務實施
教師先利用多媒體把必要的預備知識采用案例教學方法進行講解,然后轉入項目教學實施階段,再通過局域網教學系統,由一臺教師主機控制各個學生的子機。教師在主機上邊演示邊詳細講解操作步驟,同時教師應根據課堂教學的特點,對于學生自己能夠做的事情,可以簡單講解或不講,對于新的知識點,可由教師逐一解釋、示范操作。這樣,不僅增強了學習效率,而且可以很好的達到課堂教學效果。
3.評價
學生的學習基礎不一,理解力有高低,接受能力也不同,教師在檢查學生上傳的作業后,應根據學生的具體情況進行分析、總結,及時對學生的學習情況做出反饋和評價。對于做得好的學生加以表揚、鼓勵,這樣有利于提高學生的學習熱情,使學生體驗到學習的收獲與喜悅,體驗到學習過程中的成就感,樹立自信心。對學生出現較多錯誤的地方應重點指出來,防止學生下次犯同樣的錯誤,增強他們的自信心,讓學生在一種良好的心理狀態下不斷學習、不斷進步。同學之間也可以互評,找到彼此之間的差距,相互學習、共同進步
4.總結
每次課后都要學生根據評價的結果進行總結,找到自己在學習過程中遇到的問題,以及解決問題的方法,是自己解決的還是通過同學幫助或者老師幫助來解決的,再或者是通過上網查資料來解決的,比較一下哪種方法效果最好,能夠讓自己對解決過程記憶深刻。同時教師也要在每個項目后進行總結,看項目的設置是否合理,哪些地方需要優化,哪些地方需要老師帶領同學一起來進行,從而使項目的設置更加合理,更能體現項目教學的優點。
三、項目教學的收獲
學期的實踐,發現在教學中引入項目教學法后,教學效果有了較大的改觀,主要體現在以下幾個方面。
1.學生不再是被動的接受知識,而是變得積極主動的去探索新知識,充分調動了學生學習的積極性。
2.不再是以教師為核心的課堂,學生成為課堂的主導,教師在課堂中充當的是指導者和指導者的角色。
3.課堂不再緊緊圍繞課本來展開,而是圍繞著一個一個的項目來展開,課本作為學生查閱相關知識的資料,本著夠用、會用的原則選擇性的學習書本知識。
4.學生在學習過程中充分體會了學習知識的樂趣,每完成一個任務,完成一個項目,學生們都非常有成就感,這樣更加激發學生學習的熱情,這樣的正反饋,使教學效果大大的提升。
參考文獻
[1]趙志群.職業教育工學結合一體化課程開發指南[M].清華大學出版社,2009.
[2]徐國慶.職業教育項目課程開發指南[M].華東師范大學出版社,2009.
作者簡介:吳顯金(1971-),男,苗族,湖南鳳凰人,中南大學信息科學與工程學院,講師。(湖南 長沙 410083)
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)14-0073-02
“電工學”是一門非電類專業的技術基礎課程,它包含了電路分析、電器控制、模擬電子技術和數字電子技術四部分,有著內容多、知識面廣、理論抽象等特點。[1]正因如此,學生在學習“電工學”課程時常常感覺知識點多,不容易理解,前后知識不能融會貫通,學習時缺乏激情與興趣,考試后很快忘記,達不到教學培養的目標,更談不上應用所學知識去解決生活中所碰到電學問題。出現這種現象的原因一方面是由于教學過程中往往只注重理論知識本身的分析與講解,缺少實際應用與實踐,從而使學生認為學無所用,缺乏學習激情;而更主要的原因則是在教學過程中教師往往只注重對定理、方法的講解,忽視了對定理、定律產生背景的分析,更沒有從方法論的角度去引導學生尋找一般規律。因此,學生在整個學習過程中容易感覺所學知識點前后孤立而無法將所學知識有機地聯系在一起,只能為了應付考試而機械地背記知識內容,達不到對知識的深刻理解與掌握。
實際上,“電工學”課程內容中允滿了許多科學的思維方法。非線性特性的線性化、分解與疊加、動態化為靜態、對偶及等效變換是最常用的思維方法。如果教師在教學過程中能夠對不同的思維方法進行概括和總結,并引導學生將這些思維方法貫穿于整個學習過程,則可以幫助學生理解所學理論的本質,使得學生能夠自行歸納和總結知識點之間的內在聯系與規律,從而增強對所學知識的記憶,將知識融會貫通,形成自己獨有的認知結構。此外,思維方法的引導還可以進一步讓學生掌握化復雜為簡單的一般方法,從而能夠創造性地利用已學方法去解決未知問題。
一、非線性特性的線性化方法
含有非線性元件的電路是非線性電路,對于非線性元件或非線性電路的分析都較為困難。而非線性特性的線性化方法是在某些特定條件下可以將非線性元件轉化為線性元件,將非線性電路轉化為線性電路,從而采用線性化的理論與方法來進行分析和計算。如二極管、雙極型晶體管都是非線性元件,因此含有二極管和雙極型晶體管的電路都是非線性電路。但在小信號條件下,由于小信號引起的二極管導通壓降的變化量和流過電流的變化量的伏安關系可以看成是一小段直線,因此此時的二極管就可以看成是線性元件。同樣,在小信號條件下,雙極型晶體管可以用一個由電阻和受控電流源所組成的小信號模型來等效,此時雙極型晶體管就變成了線性元件,含有雙極型晶體管的基本放大電路也就變成了線性電路,因此可以用線性電路的分析方法對放大電路做靜態分析和動態分析。動態分析中的微變等效電路法實質上就是小信號條件下非線性電路線性化后的一種動態分析方法。
二、分解與疊加的方法
分解與疊加的方法本質上是把復雜事物分解成簡單事物的一種簡化方法,其最典型的應用就是疊加定理。疊加定理對含有多個電源的復雜電路分解成單個電源或分組電源的簡單電路,則求多個電源共同作用下復雜電路的響應就可轉化為求單個電源或分組電源的簡單電路響應,最后再將求得的量相加。
除此之外,分解與疊加的方法還分別運用在非正弦周期信號電路、動態電路、基本放大電路、運算放大電路等電路的分析中。[2]在非正弦周期信號電路中,先需要進行諧波分析,求出非正弦周期信號電源的直流分量和各次諧波分量,然后再求出直流分量和各次諧波分量分別單獨作用時所產生的電壓和電流,最后將屬于同一支路的分量進行疊加得到實際的電壓和電流。在一階動態電路的分析中電路的全響應可以分解成零輸入響應和零狀態響應之和?;痉糯箅娐穭t可以分解成直流通路和交流通路,電路中的電壓或電流瞬時量則是直流分量與交流變化量之和。信號加法和減法等運算放大電路的分析與計算也可以看成是多個信號單獨作用時電路輸出相加的結果。
三、動態化為靜態的方法
在電路分析與計算中對于隨著時間變化而變化的物理量如何描述和計算是困難的。如果直接采用瞬時值來描述,由于其值不固定,因此通常沒有任何意義;而采用變化量的瞬時值表達式,則計算時將會很麻煩。動態化為靜態的方法是采用固定不變的恒定量來表示變化量,并用該恒定量的計算來代替變化量的計算。
動態化為靜態的方法應用之一就是用有效值來描述交流電的大小,用相量來表示正弦量。對交流電有效值的定義的目的就是用一直流電的數值去計量交流電的大小。而對于按正弦規律變化的正弦量來說由于其三要素中的角頻率在線性電路中基本不變,可以不用考慮,因此在表示正弦量時只需要幅度和初相位即可。如果一個復數的模等于某一正弦量的幅度并且復數的輻角等于該正弦量的初相位,則這個固定的復數就可以表示該變化的正弦量。
動態化為靜態的方法應用之二就是交流電路的分析。相對于直流電路,交流電路的分析與計算是學生最難理解和最難掌握的內容之一。除了概念多外,對于交流電路分析方法難以掌握的主要原因還包括:一是電路中的電壓和電流不僅是變化量,而且通常還存在相位差;二是電路中不僅有電阻,還有電感和電容,元件類型多,且具有不同的伏安關系。采用動態化為靜態的方法則可以將交流電路的分析和計算轉化為直流電路來進行。對于一個給定的交流電路,只要將電路中的正弦量用相量表示,電阻、電容和電感統一用阻抗來表示,則阻抗具有類似于直流電路中電阻的性質,得到交流電路的相量模型。對相量模型的分析和計算完全可以用直流電路學過的基爾霍夫定律、支路電流法、節點電壓法、疊加定理、戴維寧定律等進行,并且分析、計算步驟完全與直流電路的分析與計算步驟相同,唯一不同的是此時的計算是相量和阻抗間的復數計算。
動態化為靜態的方法另一個應用是一階電路的暫態分析。對于一階電路的暫態分析采用三要素法。三要素法的實質就是求初始值、穩態值和時間常數。對于電容電壓和電感電流的初始值是根據換路定律用換路前一瞬間的電路求出,而其他響應的初始值則是用0+等效法用換路后一瞬間的電路求出。無論是換路前一瞬間的電路還是換路后一瞬間的電路實際都是電路處在穩態,因此求初始值的方法實際是直流電路的分析與計算方法。穩態值和時間常數則是電路換路后到達新的穩態時求出的值,其求法也仍然是直流電路的分析與計算方法。
四、對偶方法
非嚴格意義上的對偶是指兩類變量在性質或結構上具有類似的形式。
電工學中許多變量、電路和定律都具有對偶的性質,[3]如短路與開路、電阻與電導、電感與電容、理想電流源與理想電壓源、受控電流源與受控電壓源、電阻串聯與并聯、基爾霍夫電流定律與基爾霍夫電壓定律、支路電流法與結點電壓法、戴維寧定理與諾頓定理、串聯諧振與并聯諧振、感性電路與容性電路、有功功率與無功功率、三相電源的星形接法與三角形接法、星形負載與三角形負載、零輸入響應與零狀態響應、NPN型晶體管與PNP型晶體管、數字電路中的數字邏輯公式等等??梢姡脤ε夹钥梢詭椭鷮W生掌握記憶規律,減少記憶量。
五、等效方法
電工學中的等效方法是基于伏安特性的等效?,F有電路1和電路2,如果這兩個電路都能夠向電路3提供相同的工作電壓和工作電流,則對于電路3來說,電路1等效于電路2。
等效方法是電工學中電路分析的一種重要方法,其典型的應用是戴維寧定理。利用戴維寧定理可以將含有一個或多個電源的有源二端網絡等效為一個電壓源和一個電阻作串聯,從而將復雜電路轉化為簡單電路,以便于計算和分析。而且戴維寧定理特別適合于工程上的應用,在實際應用時只需用萬用表測量出二端網絡的開路電壓和無源時的等效電阻,就可以得到戴維寧的等效電源模型。
在電路分析時,還可以利用等效方法化簡電路。如將戴維寧電源模型與諾頓電源模型相互轉換,以便將電壓源串聯或電流源并聯;對于電壓源與其他元件的并聯則可等效為電壓源本身;電流原與其他元件串聯可等效為電流源本身。
除此之外,還可以在三相電路分析中利用等效的方法在已知電路中添加外部電路以使電路看起來更加完整、清晰和明白。例如,在學習對稱三相電路中對稱三相負載性質時,要求出負載的線電壓和相電壓、線電流和相電流的關系。對于初次學習的同學來說,往往對只畫出三相負載的電路看不習慣,而更習慣于看包含有三相電源的完整電路,因此經常糾纏于與三相負載所連接的三相電源究竟是星形連接還是三角形連接。事實上,從等效的概念可知,三相電源無論是星形連接還是三角形都可以,只要能夠向三相負載提供相同的線電壓就不會影響到分析結果。因此,如果三相負載為星形接法,則可以外補一個星形連接的三相電源;而三相負載為三角形接法則可以外補一個三角形連接的三相電源,以構成一個完整的電路,這樣構成的電路十分便于選擇合適的回路進行分析和計算。
六、結論
“電工學”教學中,教師不僅要講解知識點本身,還應該對知識點所牽涉到的思維方法進行概括、總結和引導,使學生在理解定理、定律及方法本質的基礎上能夠自行歸納總結,掌握基本的分析規律與方法,對所學知識融會貫通,真正做到學得“活”,記得“牢”。
參考文獻:
[1]唐介.電工學[M].北京:高等教育出版社,2005.
2.理論聯系實際,提高學生學習興趣電工電子技術涉及的一些內容較為抽象,學生理解起來比較困難,在具體講解時可以理論聯系實際,提高學生學習興趣,更好地掌握所學知識點。例如在學習電路的結點和支路時,可以把結點和支路用日常生活中常見的馬路和十字路口作比喻,一條馬路就是一條支路,十字路口或丁字路口就是一個結點等等,簡單明了,學生很容易理解。在講到功率時可以聯系家用電器,每個家用電器用電功率是多少,再聯系到所在教室空調功率是多少,根據空調功率的大小讓學生計算上兩節課的耗電量,由于有實際例子,所以對于用電量的計算公式很容易記憶,再根據當前電價計算出上兩節課所需支付的電費,進而鼓勵學生要認真學習,節約用電,做到下課關燈關空調的好習慣。在講到RC電路的應用時,RC電路可作為濾波器,在教學過程中可聯系實際生活。先拋出一個問題:現在學生都有手機,他們手機有的用中國移動網絡、有的用中國聯通網絡、還有的用中國電信網絡,并且每個運營商又有2G網絡、3G網絡,但為什么打電話沒有出現彼此相互干擾呢?這樣可以提高學生的興趣,先讓他們思考一會,然后請學生回答一下原因,再結合實際回答情況給出答案,即濾波器起了作用。國家給每個網絡運營商都分配了固定的頻帶范圍,每個網絡都有自己的基站,基站有濾波器,會自動濾除不屬于自己頻帶范圍的信號。而講到三相電路時,可以聯系具體家庭用電知識,更好地掌握星形聯結和三角形聯結特點及計算方法,尤其對于星形聯結方式還分為有中線(也稱作地線或零線)即三相四線制和沒有中線即三相三線制的情況,結合我們照明電路,讓學生思考照明電路能否去掉中線?再根據理論分析,可以從理論上完全得出結論:照明電路是不能去掉中線的,也就是說我們實際民用負載一定要采用三相四線制,這樣才能保證負載都能正常工作;在學習用電常識時可以聯系當前由于用電不當引起的火災事故或觸電事故,和同學一起學習一些基本用電常識,甚至可以延伸到一些自然災害如地震的避難常識,這樣既能提高學生的學習興趣,又能讓他們學到實際有用的知識。
3.創造良好的課堂情境有興趣的問題,可使學生對學習產生濃厚的興趣,并產生強烈的求知欲,從而進一步調動學生學習的積極性和自覺性。例如在講到暫態分析時,就可以從日常生活中的一個實例開始,先讓學生思考白熾燈、日光燈打開和關閉時的特點,這時學生注意力就吸引過來了,開始回答問題,課堂氣氛馬上活躍起來。但課堂氣氛活躍的同時,要注意課堂效果,不能讓學生停留在新鮮好奇上,每一個教學情境的創設都要緊緊結合教學內容。幾分鐘時間后,教師就可以總結出白熾燈、日光燈打開和關閉時的特點,白熾燈開關一打開就馬上亮起來,一關閉就馬上熄滅;而日光燈不管在打開還是關閉時都有一個過程,那為什么同樣是照明負載,他們現象會有這么大的區別呢?緊接著這個問題后就可以引出本次授課的知識點:暫態過程。
4.總結所學知識點,讓學生更好更快地掌握所學新內容在講解過程中,一定要善于總結所學知識點,讓學生更快更好地掌握所學新內容。例如在講到電路分析中的電源等效變換方法時就可總結出三要素法,可以強調等效變換過程中時刻注意三個要素:內阻不變、電壓源的大小等于電流源的大小乘以電阻的大小、電壓源的正方向為電流源電流流出的方向。而在講到單一參數的交流電路時,電感元件和電容元件容易混淆,怎樣分別記憶他們的電壓和電流相位關系呢?引導學生只需要記住關于電感和電容電壓電流的伏安關系式即可。從伏安關系式就可以看出,電容電流是電壓的微分,所以電流超前電壓90°;電感電壓是電流的微分,所以電壓超前電流90°。也就是說針對這兩種單一參數元件,哪個電量是另一個電量的微分,哪個電量就超前另一個電量90°。通過總結知識點,讓學生知道重點和難點,在課后復習時也能抓大放小,更快地掌握所學內容。
二、組織好實驗教學,為更好地掌握課堂知識做鋪墊
“電工電子技術”作為一門實踐性很強的課程,實驗是展示其教學魅力的有效手段,它化枯燥為生動,化抽象為具體,化平淡為神奇,為理解和掌握好新知識創造條件。所以一定要把握好實驗教學的效果,為更好地掌握課堂知識做下鋪墊。例如在學習電路分析方法中的疊加原理時,很多學生容易混淆不作用的電源處理方法,把恒壓源和恒流源處理方法記反,通過實驗可以掌握不作用的恒壓源的處理方法,而恒流源處理方法則相反,這樣就不會在學習中混淆,更好地掌握了該方法。
三、開展考試改革,提高學生平時學習的動力
“電工電子技術”課程是以現代電工電子技術的基本知識、基本理論為主線,以應用為目的,在保證科學性的前提下,刪繁就簡,使理論分析重點突出、概念清楚、實用性強。通過本課程的學習,使學生掌握近代電工電子技術的基礎知識,以及進行電工實驗研究的基本技能,為后續課程的學習及今后從事電類各學科領域的學習和工作打下堅實的基礎。但針對目前大學現狀,再加上該門課程有關知識點比較抽象,使得學生學習積極性普遍不是很高。除了在課堂上提高效率之外,還要從紀律上約束學生,提高平時考核所占的分數比重。例如增加平時練習的機會,把練習成績計入平時成績;另外,對于課堂發言積極的學生、勇于上臺練習的學生還可以進行獎勵平時成績的政策。這樣,雙管齊下,一定能提高學生學習興趣,讓學生把這門課程學好。