高職院校電路分析基礎課程有效教學設計
——以 “正弦量的基本概念”教學實施過程為例

劉家念

(天津市河西區職工大學,天津 300203)

一、 電路分析基礎課程研究現狀

(一)理論學習+驗證性實驗的授課模式

電路分析基礎課程是高職電子專業的專業基礎課,一般在第一學期開設,主要是研究電路的基本分析方法和電路定理的應用,使學生具備電路的基本知識、方法和技能,為學習后續專業課程、提高全面素質、形成綜合職業技能打下基礎。目前,大部分高職院校對該課程的授課模式仍主要是課堂集中理論學習+驗證性實驗,教學過程缺乏交互性,教學中也存在著學生學習積極性不高,學習效果差的主要問題,因此,教師們一直在積極努力地探索更匹配職業教育特點、更符合高職學生學習需求的教學對策。

(二)教學實施過程中面臨的困境

近年來,隨著信息技術的迅猛發展,信息化手段也在不斷影響著教育教學的方方面面,全國各級各類線上教學普遍開展,互聯網技術也使線上教學有了一定的積累,但隨著此項工作的推進,教育工作者在教學實施過程中也面臨著一些困境:

一是教學資源與教學目標并不能完全契合,一些主要的線上教學平臺不能滿足高職學生實踐能力和動手能力的培養。

二是教學環節的設計難以達到教學效果,線上教學的教學資源一般都是基礎知識片段化,對于被動學習型的高職學生而言很難根據自身實際去有效獲取相關知識,然而設置科學靈活的教學環節,優化教學過程還不能很好地通過線上教學來實現。

三是學生學習效果難以保證,線上教學無法實現面對面教學的交流互通,線上教學過程對學習效果的檢測具有局限性。

因而,高職院校線上教學困境還有待解決,教師目前還應從自身出發,根據教學實際去挖掘出更好的教學設計。

(三)信息化技術對課堂教學的影響

諸多信息化技術的涌現對教師的課堂教學產生了很大的沖擊。一些教師認為將這些信息化技術用在課堂中就是信息化教學了,卻忽略了教學效果,反而降低了課堂教學的有效性。信息化教學技術僅是為課堂教學服務的手段,是為了更好地實現教學目標,增強教學效果。如果教師不能很好地利用信息化手段,真正與面授教學有機融合,那么就是舍本逐末,偏離了教學本質。那么,如何有效利用信息化手段提升課堂教學質量呢?教師應該在深入鉆研教材的基礎上,根據教學目標和學生特點,恰當運用信息技術,將信息技術與職業教育課程教學深度融合,發揮創造才能、創造性思考,設計出低耗高效、構思獨特的教學過程。

總之,與其套用輔助的信息化手段,不如研究探討更適合高職學生特點的教學設計。在課堂教學設計中,需要對學習需求、學習內容和學習者進行客觀分析,然后明確教學目標,科學地制定教學策略,合理地選用教學媒體,擬定教學進度,準確地測定和分析教學結果,使課堂教學最優化。信息化手段可以為教學添光加彩,激發學生興趣,但需要建立在有效的教學設計基礎之上。隨著教學發展,信息化課堂也對教師提出更高的要求,教師要根據學生實際情況因材施教,花費更多的精力和時間做好教學設計,改進教學方法,跟緊時代要求有效利用信息化手段,提升課堂教學能力。

二、有效的教學設計研究

有效的教學設計應包含教學背景分析、教學分析、學法分析,采用合適的教學策略、教學邏輯層層遞進,教師應巧妙地將信息化教學手段應用于教學過程中,使得課堂教學內容有代入感,輕松有趣,能激發學生興趣。

(一)優秀的課堂教學設計

優秀的課堂教學設計是成功教學的最主要因素。只有重視課堂教學,重視課堂教學設計,才能真正改善高職課堂教學效果,提高高職教育教學質量,對于學生來說,即使手機在手,他們依然會被教學所帶來的精彩課堂環節所吸引,而自主地放下手機融入課堂。

教學設計的重點是知識的前后銜接,讓學生充分了解本節課的內容將應用前面課程所學到的哪些知識,讓學生清楚地知道各章節內容之間并不是相互獨立的,而是前后呼應、相輔相成的。在教學過程中為了讓學生可以更好地掌握在何時何地如何運用相關的電路分析方法進行電路的求解,以及求解的具體過程如何進行,應在教學過程中需要將板書教學、實例教學、多媒體教學以及線上教學平臺有機結合起來,使生硬的知識點變得具體化、生動化,讓學生能夠更好地參與進來,多思考、多聯想,這樣既豐富了課堂內容又增加了學生學習興趣,提高課堂教學的效率。

(二)三部曲的教學思想

在教學思想上,打破教師教、學生學的“滿堂灌”的教學模式,提出由教師來引導、學生自主探索式的教學模式,教師在教學過程中運用啟發式、案例式、互動式等多種教學方式。在課程學習中通過課前自學、課中啟發引導、課后拓展三部曲的方式強化學生的理論學習并深化實踐,在學習過程中錘煉學生的職業素養。教學中要注重基本概念、基本定律的理解。電路分析基礎課程要求對知識點的把握要細致嚴謹,準確掌握電路規律,這就需要教師反復強調使學生掌握基本概念和基本規律,否則,就會增加后續教學的難度。

根據多年電路分析基礎課程的教學經驗,結合該課程的教學特點,以本課程的一個章節內容“正弦量的基本概念”為例,提出優化教學過程的方案設計。

三、“正弦量的基本概念”教學設計案例

(一)教學背景分析

“正弦量的基本概念”選自高職高專機電類規劃教材《電工基礎》第五章正弦穩態電路第一節。從電工基礎的知識體系來看,正弦信號是一種基本信號,“正弦量的基本概念”在正弦交流電路中處于核心地位,起到貫穿整個正弦交流電路的主線作用,但學生對正弦交流電的理性認識還很少。通過本課的學習,學生能對正弦交流電有一個初步認識,理解不能把直流電路中的規律簡單地套用到交流電路中去。

在學習本課內容之前,大部分學生已具備了直流電路基本概念和基本定律的知識,掌握了直流電阻電路的分析方法,并通過Multisim仿真軟件演示驗證了戴維南定理的正確性,具有一定的應用軟件仿真、實驗的能力。本課的授課對象為高職電子專業學生,他們理論基礎薄弱,學習主動性不強,更偏重于動手操作實踐。本課將由實際案例導入,使教學內容與生活實際相對接,讓枯燥乏味的書本知識形象化、生動化,便于學生接受。為給學生提供動手操作實踐的平臺,本課利用信息化教學手段,將計算機仿真軟件作為學生“合作探究式”學習的載體,增強學生學習的信心。

根據教學大綱和學生特點,本課確立了以合作、嚴謹、邏輯為培養核心的三維教學目標,分別是知識目標、能力目標和情感目標。而在整個教學過程中,應特別注重三維目標的有機整合。依據教學目標、結合教學內容,將正弦交流電的三要素——幅值、頻率和初相位確立為本課的教學重點。正弦交流電的瞬時值表達式與其波形圖一一對應,理解波形圖的變化原因才能深入理解正弦交流電的基本概念,同時,將波形圖的畫法確立為本課的教學難點。

(二)教法分析

為了實現以上教學目標,更好地突出教學重點、突破教學難點,將采用以下教學方法。一是講授法:通過簡明生動的口頭語言,系統地向學生傳授知識,容易控制教學進程,讓學生對本課內容有一個整體脈絡的把握;二是問題引導法:為調動學生學習積極性,由發電機產生正弦交流電的實際案例引出本課內容,學生帶著疑問去學習,更能提高專注力;三是課堂討論法:在課堂講授環節,適時讓學生展示課前準備情況,活躍課堂氣氛,學生小組討論,教師總結發言;四是實踐導向法:為培養學生理論指導實踐的能力,應用Multisim仿真軟件完成本課實驗任務,可提高教學效果。

(三)教學設計與實施

為突出學生主體地位,本課將引導學生采取自主學習、合作探究、學練結合的學習方式。

一是為充分拓寬學生視野,培養學生自主學習能力,要求學生課后利用網絡資源豐富相關知識體系。

二是在利用Multisim仿真軟件完成實驗任務的過程中,學生自發地形成“合作探究”的學習氛圍,教師輔助指導。本課教學內容安排為教室講授1學時,學生機房仿真實驗1學時,學練結合,加深對所學內容的理解和鞏固。

三是教學環節設計,分為課前準備、創設情境、內容精講、實操演練、課堂延伸五個環節。

第一,在課前準備環節,通過手機微信群向學生發布任務,收集有關用電器銘牌數據,讓課堂新知與生活實際相對接,打破新知的陌生感,拉近與學生的距離。另外,在學生微信群分享生動形象的微課小視頻“直流電和交流電的相同點和不同點”,帶領學生走進課堂。

第二,在課堂教學伊始,利用多媒體技術,播放交流發電機發電原理的flash動畫來創設情境,并向學生提問為什么在發電機線圈轉動的過程中,燈泡亮度會忽亮忽暗呢?學生觀察思考,激發求知欲與好奇心,如圖1所示。

圖1 交流發電機發電原理圖

第三,學生帶著疑問進入“內容精講”環節。眾所周知,高職學生普遍存在著理論基礎薄弱的問題,如果只是一味地追求諸如一體化、項目、任務驅動等多種新穎的教學模式,而弱化了課堂集中理論教學這個重要環節,勢必會影響學生對本課知識體系的整體把握。因此,要強化課堂集中理論教學。

又基于高職電路的理論教學應本著“輕教學推導,著重闡述電路工作過程”的原則,這里將向學生播放多媒體課件,直接給出在發電機線圈旋轉一周的過程中產生的正弦交流電波形圖的變化,直觀形象,減少了數學理論的贅述。接著根據波形圖引出正弦交流電的瞬時值表達式,以此為切入點,展開正弦量三要素、和的相關討論,突出教學重點。

為突破本課教學難點,在課堂“內容精講”環節中,將采用仿真動畫來演示發電機線圈在勻強磁場中勻速轉動的四個過程,當線圈平面逆時針轉過中性面90°、180°、270°、360°時,由電流表的指針變化顯示正弦交流電的波形變化。在連續播放此動畫時,向學生演示在不同的起始時刻,線圈平面與中性面的夾角為φ,那么t時刻線圈平面與中性面的夾角即為ωt+φ,從而讓學生深入理解了相位和初相位的概念。這樣,就可以幫助學生掌握波形圖的畫法,突破了本課教學難點,如圖2所示。

圖2 交流發電機的工作原理圖

在課堂“內容精講”環節中,應特別注重師生互動交流的教學氛圍,適時向學生提問課前準備的用電器銘牌數據,借機又加強了交流電有效值概念的講解;穿插生活小常識,跟學生交流我國及其他國家動力和照明用電標準,在此可以將價值引領與知識傳授相結合,告訴學生,生活中的事情跟“用電標準”一樣,不以規矩,不能成方圓,都是要在一定的框架內,遵守一定的法律法規,人才能夠在社會上正常有序地工作和生活;在課前要求學生觀看了《交流電和直流電》微課小視頻,在此將組織學生小組討論其相同點和不同點,教師總結發言,最后,由課堂練習的完成情況檢驗學生對講授內容的理解程度,教師查漏補缺,并對本課內容總結歸納。

第四,在完成了課堂理論教學之后,進入“實操演練”的教學環節。為做到在教學模式上理論與實踐相結合,加深學生對所學內容的理解和鞏固,組織學生在機房計算機仿真平臺上完成實驗任務,用示波器觀察正弦交流電的三要素。實驗報告的完成質量計入平時成績,給予學生過程性評價,如圖3所示。接著在計算機仿真軟件上完成本課實驗任務,既為學生提供了一個“合作探究式”學習的載體,突出了學生主體地位,體現了“做中學、做中教”的教學理念,又可以增強學生對計算機的應用能力,如圖4所示。

圖3 仿真實驗任務書

圖4 Multisim仿真軟件實驗任務圖

最后是本課教學的“課堂延伸”環節,要求學生課后自主登錄網易云課堂、愛課程網等網絡平臺,充分利用網絡資源進行自主學習,拓寬視野,豐富相關知識體系,培養學生自主學習能力。

在進行了本課教學設計并實施后,有如下幾點教學反思:學生總體對本課內容掌握較好,本課教學提高了學生的學習興趣,增強了學生對知識的應用能力;同時,筆者認為高職電路分析基礎課程教學不能空套新穎的教學模式,還是要結合學生實際,以課堂集中理論教學為中心展開;另外希望教師能夠開發出更多的激發學生學習主動性的教學項目,引入“真實項目”來開展教學,真正提升教學實效。