自主学习电工与电子技术课程的方法探讨

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  [摘要]自主学习是培养学生主动掌握知识、发现问题和解决问题的重要教学手段。通过对电工与电子技术课程教学过程中学生自主学习的情况进行比较全面的讨论,阐述了电工与电子技术课程自主学习的必要性,介绍了在课程中引导学生进行自主学习的方法,指出学生在自主学习过程中需要注意的问题,并对自主学习的教学效果提出评估意见。
  [关键词]自主学习;电工与电子技术;教学效果
  [中图分类号]G642.0[文献标识码]A[文章编号]10054634(2016)06008304自主学习指学生在教师的指导下,通过能动的创造性学习活动,实现自主性发展。教师的科学指导是前提条件和主导,学生是教育和学习的主体。在这种以学生为核心的教学模式中,学生构建自己的理解观点,这属于构建主义。这种学习模式主要可以改变知识的传授方式,强调形成积极主动的学习态度,使获得知识与技能的过程成为学会学习的历程。
  在欧美的大学教育体制中,有关自主学习的教学方法和教学手段应用得相当普遍[1]。许多课程的相关知识内容,教师在课堂上给出了相应的参考书目,学生需要自行阅读大量的参考资料。欧美国家中,自主学习已经成为传统的教学手段,所以有比较完善的自主学习体系。现阶段我国大学提倡素质教育和创新教育,在应用自主学习教学手段与提高学生综合能力方面,还有许多工作要做。在基础课程的教学过程中,教师需通过创建系统的自主学习体系,破解课程学习中遇到的教学问题,提高大学生的学术和技能素质,这既是新的挑战,又是新的机遇。
  当前,我国的大学教学体系中,电工与電子技术是为工科非电类本科专业开设的一门技术基础课程,课堂教学学时较以往明显地压缩。在这种情况下,要保证教学质量,使学生获得的知识和技能最大化,是作为教学主导者的教师所追求的教学目标。自主学习则是实现这一目标的重要教学手段。如何引导学生开展与实现自主学习,就成为笔者的研究课题。只有充分地了解与合理地利用自主学习,才能适应当前的电工与电子技术课程教学新形势,并为大学教学自主学习系统的建设与完善提供有益的经验和补充。
  1引导学生自主学习的方法措施
  1.1激发学生的学习兴趣
  在课堂讲授中突出课程的作用。长期的教学实践中,凝练出的电工与电子技术课程的作用是传递光明、动力和信息,创造财富、价值和文明。要讲清楚课程的历史发展概况,让学生了解这门科学技术在不同的历史阶段对工业生产与人类生活产生的巨大作用[2]。
  在讲课过程中,穿插讲述一些科学家进行科学研究的真实故事。比如,欧姆是德国人,他提出的欧姆定律起初并不被本国的科学界接受。直到后来被国外的科学家证明是正确的,才逐渐获得国内科学界的承认;基尔霍夫21岁时就提出了著名的基尔霍夫定律;法拉第是英国人,出身于贫穷的铁匠家庭,靠自学成才,发现了电磁感应现象。通过这些方法措施来提高学生的学习兴趣和热情。
  1.2整合课程内容,将书本变薄
  教师不但要注意增加学生的知识量,而且要注重对知识的组织。指导学生把握所学知识的深层结构,浓缩书本知识,使书本变薄。比如,在学习电路理论部分时,电路理论内容主要包括:电路分析方法、单相正弦交流电路、三相交流电路、电路的暂态分析、铁心线圈电路等。表面上看知识内容很多,但是如果在教学过程中善于总结,就会发现这些内容可以通过欧姆定律和基尔霍夫定律有机地联系起来,如图1所示。引导学生在自主学习中要注意这2条定律是学习电路理论的主线索。直流电路分析方法是已知电源,求负载端的电压和电流。虽然有多种分析方法,但是每种方法具体都要用到欧姆定律和基尔霍夫定律。电路暂态分析用基尔霍夫定律和欧姆定律列微分方程。单相正弦交流电路和三相交流电路引入相量概念后,用相量形式的欧姆定律和基尔霍夫定律计算电压和电流。铁心线圈交流电路应用基尔霍夫定律确定电压和电流关系。这样学习电路理论的过程,就成为不断认识和深入理解欧姆定律和基尔霍夫定律的过程。
  第6期邵力耕付艳萍孙艳霞自主学习电工与电子技术课程的方法探讨
  教学研究2016
  图1电路理论的主线索
  1.3自主学习的教学方法
  运用询问的方法。先向学生提出问题,然后学生用不同的假设来回答问题,再综合评价不同的回答,得出合适的答案,最后让学生思考解决问题的过程并理解答案。
  有指导的让学生去发现。发现式学习就是学生用提供给他们的信息来构建自己理解的过程。学生独立进行发现是非结构性发现,当教师帮助学生发现时就是有指导的发现。非结构性发现经常会使学生感到迷茫,得出不恰当的结论,而有指导的发现更实际有效。有指导的发现法对理工科课程行之有效,学生在教师的帮助下构建自己所学的知识。例如,在学习三相正弦交流电路时,对于线电压和相电压的关系,可用推广的基尔霍夫电压定律推导。但是,要引导学生发现,以前碰到的广义回路是由部分电路和电压参考方向组成的。在图2三相电源的星形连接电路中,广义回路只是由电压参考方向组成的,属于广义回路的高级形式。对于u12、u1和u2参考方向组成的广义回路,根据推广的基尔霍夫电压定律,可得:12=1-2,同理:23=2-3,31=3-1。这样,通过教师的指导使学生发现广义回路的高级形式,能够加深对基尔霍夫电压定律的理解和认识。
  图2三相电源的星形连接电路
  采用个别化教学。个别化教学是适用于满足个体需要的教学形式[3]。有效实施个别化教学,可以允许学生花不同的时间来达到学习目标。在课堂上,能力高的学生达到学习目标要比能力低的学生花费时间少,可以通过给能力高的学生提供额外挑战或者额外作业来处理这一情况。在有些情况下,比如电路综合性或者设计性实验,可以根据学生不同情况安排不同的学习活动。学习能力高的学生选做较难的实验题目。个别化教学对具有强烈动机学生的发展非常有效。
  在电工与电子技术课程中学生之间合作学习。合作学习的成功,增加了小组中每个成员的成就感,有效的合作学习需要学生相互作用以实现教学目标。同时,提高了学生的人际交往能力。   1.4利用现代信息技术,搭建课外自主学习的教学平台学习现代信息和网络技术,深刻理解其对提高教学质量的积极作用,并把这些先进的现代信息和网络技术应用于课程教学手段的改革[4,5]。学生课外自主学习是课堂教学的延续,通过建设电工与电子技术课程网络教学平台,为学生课外自主学习电工与电子技术提供有利条件。目前,电工与电子技术课程教学平台主要的学习资源包括:理论和实验教学大纲、教学进度表、主要参考书目录、练习题和电子图书等。通过课程教学平台的交流园地定期通知学生课程教学信息。每讲完一章新的知识内容,就把相应的教学课件及时上传到教学平台,为学生及时提供最新的教学课件,使学生有课外自主学习的基本资料。目前,电工与电子技术课程教考分离,教研室把课程的考试大纲发布到网络教学平台,使学生自主学习时能够把握课程的重点内容。
  1.5建立自主学习的参考资料库
  对于自主学习的内容,教师要有充分的把握。教师给学生推荐的电工与电子技术参考资料要分清主次,既要有主要的学习参考资料,又要有围绕学习内容展开阅读的背景资料、后续学习的延伸资料、理论推导和实验验证的资料等[6]。这些电工与电子技术参考资料要形成有机统一的整体,学生可以根据自己的能力和兴趣有选择地阅读学习。更进一步地,鼓励学生自行发现相关的参考资料。在此过程中,学生可以掌握检索和综合参考资料的方法,提高获取、分析和应用参考资料的能力。学生能够把自主学习获得的课程资料加入到资料库中,这样既能提高自主学习的兴趣,又可以增加资料库的内容。
  2实践自主学习要注意的几个问题
  2.1教学计划性要强
  良好的计划对成功教学是非常重要的。教学活动需要具体目标和评价办法,从而可以获得有关学生学习情况的信息。教学计划在实施过程中应该是流畅的、灵活的。例如,在用戴维南定理分析电路教学中,可以采用学生自主学习的方式。戴维南定理分析的电路图如图3所示。教师要把用戴维南定理分析电路方法归纳为4个步骤,画3个电路图:(1)划除所求支路,得到一个有源二端网络(图3(a)有源二端网络);(2)求有源二端网络的开路电压作为等效电压源的电动势;(3)将有源二端網络转化成对应的无源二端网络(图3(b) 无源二端网络),求其等效电阻作为等效电压源的内阻;(4)画出原电路的戴维南等效电路(图3(c) 戴维南等效电路)。学生按照计划自主学习戴维南定理的内容和例题,注意把握3个相关的电路图,自己运用这一定理具体分析计算一到两个电路。教学目标明确,教学过程可控,便于学生和教师评估教学效果。
  2.2教师要有服务意识
  自主学习将学生放在学习过程的核心,这意味着对教师的工作会有更多的要求,教师要有强烈的服务意识。举例来说,对理解推广的基尔霍夫电流定律来说,广义结点的概念很重要[7]。图4是一个包含广义结点的电路。广义结点的定义是包围部分电路的假设闭合面(如图4(a)所示)。在教学中学生不好理解广义结点,教师就要积极思考,可以把广义结点直接定义为假设闭合面(如图4(b)所示),就比较容易理解这个重要概念。对学生要全面了解,知道学生的学习需求。回答学生提出的各种疑问,有时还包括非学习方面的,及时解决共性和个性问题。要善于控制和调节课堂学习气氛,防止学生走神。
  图3戴维南定理分析的电路图
  2.3对自主学习的内容要有选择
  并不是所有教学内容都适合采用学生自主学习的方式。对于基本概念、基本分析方法和基本技能,课堂讲授的效果比较好。用整合的知识解决实际问题,可以考虑学生自主学习。例如,在学习单相交流电路时,要求学生主要掌握简单电路。先让学生复习复数的四则运算,再引导学生将正弦量用复数表示。然后为学生指出,分析单相正弦交流电路时,理解阻抗串联和并联的等效阻抗计算、相量形式欧姆定律和基尔霍夫定律,形式上分别跟直流电路电阻串并联的等效电阻计算、欧姆定律和基尔霍夫定律相同,如图5所示。不同之处在于,直流电路分析是实数运算,而交流电路分析是复数运算。必须注意到学生自主学习的方法比教师讲授的方法花费的时间要多,并且很难覆盖所有要求掌握的课程内容。所以,自主学习的底线是要使教学活动是有意义的学习,不仅简单地让学生感到新鲜有趣。
  图4广义结点电路
  图5单相正弦交流电路的整合结构3教学效果评估
  编筐编篓,重在收口。在课堂中通过提问与测验,评估学生对学习内容的掌握情况,是否达到教学目标要求。课堂评估可以给教师和学生提供反馈信息,提高学生的学习积极性。这样,学生从课程自主学习中受益更多。另外,可以充分利用课程网络教学平台,让学生对自主学习部分的内容进行自我检测,再对出现的问题有针对性地学习或者找教师答疑,以保证自主学习的效果。教师指导的自主学习给学生提供了更多的思维活动空间,但是要注意考察学生对所学内容理解的深度。学生自主学习行为的建立是一个长期的系统工程,教师需要制定长远性的计划,评估这种教学手段对学生学习习惯和效果的影响。
  参考文献
  [1] 张晓瀛,马东堂,王德刚.美国MIT电气科学与工程专业本科生培养[J].电气电子教学学报,2012,34(4): 810.
  [2] 林延军.浅谈《电工与电子技术基础》教学中学习兴趣的激发[J].黑龙江科技信息, 2012(2): 251.
  [3] 陈瑞玲.试论大学生自主学习能力提升的策略[J].教育教学论坛,2012(35):127130.
  [4] 潘岚,卢飒.基于网络的电路课程自主学习教改模式[J].电气电子教学学报,2009,31(5):1415.
  [5] 吴国庆,张燕君,朱奇光,等.电路原理课程教学改革探索[J].教学研究,2015,38(4):6671.
  [6] James W N, Susan A R.Electric Circuits (7th Edition)[M].Upper Saddle River:Prentice Hall,2004:106526.
  [7] 秦曾煌.电工学(上)[M].第7版.北京:高等教育出版社,2009:35180.
  Exploration on independent learning methods of
  Electrical and Electronic Technology course
  Shao Ligeng,Fu Yanping,Sun Yanxia
  (School of Electric and Information Engineering,Dalian Jiaotong University,Dalian,Liaoning 116028,China)
  AbstractIndependent learning is one of important teaching methods to improve college student knowledge,the ability of discovery questions and solution questions.Independent learning in higher education especially in the teaching process of electrical and electronic technology is discussed in this paper.The necessity of independent learning is firstly proposed with corresponding methods and tragedies.We also point out some problems in the teaching process.Some advice is given to estimate the teaching effect of independent learning.
  Key wordsindependent learning;electrical and electronic technology;teaching effect
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