电路分析与制作探究式教学模式的研究与实践

卢厚元 祝丰菊

摘 要： 电路分析与制作的探究式教学是一种以探索研究电路性能及应用为主的教学，从当前的教学现状看，实施探究式教学是必要的。探究式教学的实施要把握好教学内容的选取、情境创设、问题产生、探究实施、结果形成及反馈提升等各个环节。要实现学生的主体性与教师主导作用的和谐统一，要遵循探究过程的完整性、指向性、顺序性以及与其它教学模式的相容性等原则。

关键词： 电路分析与制作；探究式教学；教学模式

中图分类号： G712 文献标识码： A 文章编号： 2095-8153（2018）05-0076-05

电路分析与制作课程是电子信息类专业的核心课程。随着基于工作过程教学改革的深入，各高职院校在此类课程的改革取得了令人瞩目的成效。现就湖北工业职业技术学院（以下简称“我院”）在电路分析与制作课程教学改革中所进行的探究式教学实践进行探讨，以使我们的教学改革更深入有效，更好地服务于专业建设，更好地服务于学生。

探究式教学对突出学生的主体地位，培养学生的自主学习能力，训练发现问题、解决问题的方法，提高其创新思维有着重要的意义。

我们认为，电路分析与制作的探究式教学是一种以探索研究电路性能及应用为主的教学，它在老师的指导下，以学生独立自主的学习和合作探讨为前提，以电路的特性、功能和制作为内容载体，创设情境，发现现象或提出问题，激发学生的认知热情，寻找对未知现象或问题的答案或解难释疑的一种活动。

一、探究式教学实施的必要性

电路分析与制作课程的教学改革，人们摒弃了传统的理论与实践分离的教学格局，出现了教、学、做相融合的一体化教学模式，教学效果明显好转，但教学改革过程中仍存在诸多问题。

1. 教学过程套路化

理论与实践分离的现象容易出现，电路分析类课程常规的教学顺序是先讲电路原理，再讲典型电路及特性，再进行应用举例，最后是做实验。实验所占课时虽然比例不小，但所做的实验主要是讲授过的相关验证性的实验，或是典型电路的简单应用。教学中为避免耽误过多的时间，为了使实验顺利进行，通常要求学生依据实验指导书（通常设置有明确的实验步骤）按步骤完成实验任务，这样的实践教学难以使学生在“做”的环节上做到“用心去做”，学生无需深入思考和探究就能完成任务，一旦遇到问题，学生难于自身解决而是依赖于老师，长此以往易使学生形成思维惰性，缺乏主动性。

2. 实践设施过度集成化和智能化

实践设施过度集成化和智能化，削弱了基础能力的训练效果，学生的思维空间受限。电路分析与制作的实践性很强，要设计制作好电路就要过好电路分析应用这一关，而实训设施中较多的实训用电路（如实践电路模块，集成实验箱等），其集成化程度较高，且大多数的电路结构不全部显示，有的隐藏电路元器件或连接线，只标注测试点，或只露出调节旋钮。只要电路元件或设备不出故障，学生就能依据指导书按参考步骤完成装调检测任务，学生“做”的过程是被动的，主体地位被忽视，达不到对知识的深刻理解，教学效果通常不理想。

3. 能力训练的力度不足

教学所用电路一般是典型的功能电路，训练的主要目的是熟悉电路的功能、特性以及应用方法。分析或调测的过程通常是由老师先演示，学生再跟着做。过程简练，对易出现的问题一般会事先规避掉，以节约时间、提高演示教学的效果。有的学生将老师演示的过程录像下来，认为按老师的样子做就可以了。实践教材讲得细致，步骤、数据记录表、方案等事先明了，做的过程按指导书去执行，缺乏从计划到实施的完整训练环节，缺少让学生主动获取信息和独立处理信息的能力训练。

4. 缺乏对科学态度、科学方法和探索精神的培养

教学设计无探索环节、教学评价的不完善是造成这些缺失的主要原因。对于教学评价，重视结果轻视过程的现象较普遍，“完成任务”是评价结果的重要参量，甚至把结果看成是否成功的第一要素，从而忽略了它的能力培养要素，任务驱动性的教学，要防止部分学生产生急功近利的思想。人才培养方案的课程体系对知识能力可量化，但对科学态度和方法以及探索精神等隐性的潜在的能力培养不好整体规划，以致各个任课教师对学生的这些能力的培养出现“各自为政”的现象，缺乏对这些能力培养的教学接力。

电路分析与制作的探究式教学是从出现“问题”开始的，借助情境的设计，激发学生解决问题的欲望，把学习的主动性交给学生，结合探索过程中老师的启发、引导和支持作用，探索问题的解决方案，并积极地付诸行动，真正经历探究知识的过程，使已有的知识见解得到充实和强化，还会产生学习未知知识的期待，希望学到处理问题的方法。学生真正地自然地成为了学习的主体，学习的主动性被调动，能力训练在活动中融入，思想被激活，思维空间被释放和扩展，情商被提升。通过探索交流，学生能够突破自身的思维，寻求多角度发现问题，探索用不同途径解决问题的方法，这实际也是一种创新。

二、探究式教学的实施

探究式教学的实施可按图1探究式教学实施结构框图进行，探究经历（1）教学内容选取；（2）情境创设；（3）问题产生、现象展现；（4）探究实施；（5）结果形成、问题解决；（6）反馈评价、总结提升等过程，形成一个探究的环形结构，而且可以依据内容的递进形成新的循环[1]。

1. 探究内容的选取

基于工作过程的教学往往是多种教学模式的联动，不可能将所有的教学内容用孤立的教学方法去完成，只是某一具体的教学内容，其教学方法有主有次。探究内容的选取应依据学生的知识结构和认知能力以及知识掌握的程度来确定，教学目标要以学生能够“掂起脚或跳一跳就能摘到桃子的状态”去把握。

2. 问题情境的创设

探究式教学活动是要在一定的“问题情境”下展开的，问题情境的创设目标是要帮助学生发现问题，从而提出问题，进而产生解决问题的冲动。问题情境的创设要使探究内容所形成的问題现象与学生已有的知识产生矛盾或冲突，从而引导提出问题，使学生产生解决问题的内驱力，驱使学生积极探究。

3. 问题的产生和提出

问题情境创设的目标指向是问题的产生和提出。情境创设之后，问题的产生应该依时顺势，使经教师精心考量和设置的问题（或电路现象）“来之不难”。待探究的问题要难易适度，电路现象的解释或处理能够从学生的知识水平找到探究的切入口。问题提出的方式，一是可由老师引导提出；二是可由老师直接提出或直接告诉探究的问题及探究方法；三是可以从更高层次的要求上，由学生自己去发现和提出问题。

4. 探究活动的实施

电路分析与制作课程探究式教学的实施，可根据师生参与程度分为三种形式，它们是：学生独立探究，小组合作探究，师生协作探究。三种形式根据探究对所需知识运用的复杂程度去协调。

（1）学生独立探究。学生独立探究适合于运用的知识点不多，操作简单，探究结果容易获得的小的探究项目。例如，电子元器件的特性及其检测学习活动中，在学习了电阻的识别与检测方法后，要求检测排电阻、按键开关和电磁继电器结构功能，以及对它们性能优劣的鉴别。放手让学生去检测，探究其结构组成和功能，画出其结构图，这些事情是容易激起学生的好奇心的，能够调动其主动性的，对于行动能力具有优势的高职学生是乐于去做的。学生各自探究成功后，进行分享交流，形成共识。老师指出不足的地方，对成绩充分肯定，给予的评价及时记载。这样的课堂氛围是轻松愉悦的。探究教学中要充分调用有利要素去完成探究活动，可以去猜想，查阅学材资料，使用仪器仪表，允许对元器件拆装，允许对元器件（在安全与成本允许的情况下）进行破坏性观测。基本的探究任务完成后，依据教学需要，可以派生出新的探究任务，进行新一轮的探究循环。如电磁继电器的线圈阻值是否符合要求，继电器触点吸合与释放电流（或电压）一样大吗？[2]81-86

（2）小组合作探究。小组合作探究是应用较多的一种探究模式，电路分析与制作课程的实践性很强，探究活动的开展主要建立在硬件电路的基础上。电路分析一般基于已有的电路，而电路的制作有一部分是带设计性的。探究学习中，学生的知识经验，思考问题的方式是存在差异的，他们都会以自己的已有的知识经验构建对对象电路特性的理解，不同学生可能观察分析到的是一个问题的不同侧面，这就需要通过学生之间的交流合作，使对电路的分析更加丰富，更加全面，使成果共享达到对所探究的知识的正确理解。与此同时，有的探究的问题会有多种解决方案，虽然可以用独立的探究方式去完成，但是我们还是应该创设小组合作探究的氛围进行合作探究，目的是培养学生的合作意识、协调能力，扩大视野，融和情感；各自贡献智慧，超越自我，探究创新。例如：设置一个分压式共发射极放大电路，创设“问题电路”，使提供的基极偏置电路的上偏置电阻较小，同时输入大信号，使输出的正弦波出现饱和失真[2]97-106。情境创设后提出探究的问题：A.输出信号是什么失真？B.消除该失真用什么办法？对于问题A，可以进行小组讨论，结合所学的原理性的知识分析得到结果，老师“旁听”或引导；对问题B，理论基础好的学生可以结合电路当前的工作状态，检查电路的工作条件是否满足，善于动手实践的同学，可以从电路中的可调元件进行调节，也可以利用仿真工具对电路进行仿真分析，对电路作出诊断。小组成员可以各自拿出自己的强项能力解决当前的问题：或改变基极偏置，或减小输入信号，或断开射极旁路电容，或增大电源电压，或引入负反馈。当某一种措施不能解决问题时，可以用多种措施同时作用，最终是能够解决问题的，从而消除失真[3]。通过交流，学生学到了别人的经验，弥补了自身的不足，得到了较全面的解决方案，实现了共同提高。这样的探究氛围是和谐的，探究过程也是对电路问题在心理认识上的不协调到问题解决后心理上协调的转换过程，经历了此过程，感受到了劳动后的愉快，学生的心理得到满足，学到的知识得到了深化，学到了探究的策略，交流协作能力得到训练和提高。

（3）师生协作探究。探究活动中对于知识综合应用的程度较高，理论分析较抽象，电路分析较复杂的内容，往往采取老师协作与学生共同探究。例如：利用变容二极管调频的电路分析，我们提供一种变容二极管部分接入直接调频并利用调谐放大输出的电路，探究频偏与调制信号幅度的关系，频率偏移与调制信号频率的关系，调制灵敏度与载波频率以及变容二极管的直流偏置电压的关系等等[4]10-25，所涉及的知识点较多，内容抽象，仅靠讲授是很难使学生明白的，由老师参与协作进行探究，使探究的目标明确，少走弯路，节约时间，提高探究效率，适时引导“链接”所需用的原理和公式，使学生的习得在探究的行动中获得，加快加深对所学知识的理解，老师的主导角色要扮演好，同时还需老师“深谋远虑”地做好复习与拓展或新问题引人的设计工作，引导学生发现问题，激发进一步探究的欲望。例如：就在这个调频实验的基础之上，引导学生通过频偏现象理解频率偏移的意义，老师操作信号发生器使其产生调频信号，指出示波器上波形中的等幅的“阴影”所表现的就是频率偏移现象。因为频率很高，看到的波形很密集，因此看上去就像“阴影”，进而指出调频波是等幅度的波，扫描时基一定时，波形的阴影越宽则频率偏移就越大。新引出的探究问题顺时而来：电路输出的调频波符合這个特点吗？（明显不是，在水平方向出现的是非等幅度的阴影）激励学生去探究，引导学生去调节输出级调谐放大器的谐振频率，对非等幅的阴影作出解释，对谐振放大器的知识进行复习。探究的问题解决了：原来谐振放大器的选频放大，针对的是调频信号中某一频率的信号，对其它频率的信号是衰减的[4]128-133。（此问题的解决，还能派生新的研究课题。）那么能否找到一种放大器来消除这种现象呢？是有的，即引人“宽带功率放大器”的学习内容，同时要求对谐振放大器窄带滤波特性进行检测[2]223-227。

5. 结果形成、问题解决

探究要完成的初步任务是要使电路问题得到解决、电路设置的现象得到解释或处理。无论何种形式的探究都有教师的引导、参与及帮助，是师生共同的行为活动。成果交流是探究活动的必要环节，每组及每个成员要将探究的成果进行归结和讨论，得出对所探究的问题或现象的最合理的解释或处理方案，使问题得到解决。学生经历探究的过程，自主地、创造性地应用所学知识去分析和解决问题，形成了对知识的自我构建，交流合作能够使学生的综合能力提高，开阔了思想，启迪了智慧。

6. 反馈评价、总结提升

探究所涉及的基本问题解决了，学生是有成就感的，教师要进行适当的鼓励，适时对学生成绩进行评价。成绩评价根据项目的大小可以进行自评、学生互评和教师评分。评价方式的应用要灵活恰当。与此同时，要对探究活动进行全面反思，对探究过程进行总结与评价，明确本探究活动的目标是否达到，对解决问题的方案、路径、方法和态度进行反馈总结，培养学生科学的思想和世界观。反馈评价的另一个任务是要拓展创新，在电路问题的探究中，一个问题的解决，往往能够派生出新的问题，教师要善于引导学生以当前所解决的问题为立足点，从不同角度去发现新问题、提出新问题，从而引出新的探究任务，使探究式学习在不断的提出问题和解决问题的循环中推进。

三、探究式教学应遵循的原则

1. 强调学生的主体性与教师主导作用的和谐与统一

学生的学习与教师的主导要实现探究活动及其相关能力培养的协调统一，学生必需是探究学习活动的主体，必需要求学生亲力亲为地参加到探究活动之中，经历发现问题、提出问题、探究分析问题以及解决问题的全过程，每一步都要求学生脚踏实地去完成，对学生要激励，使其有自信心、成就感，产生求知欲，激发其对探索的冲动，使他们自发地参与到探究活动之中。但是，高职学生大多数学习习惯不太好，自主能力比较差，基礎比较弱，在这种学情之下，要顺利完成探究教学任务，教师的主导作用很关键。教师必须整体把握，全程导控，恰当指引，有效激发学生的学习热情，使探究活动顺利进行。

2. 重视探究过程的完整性，把握探究的关键环节。

探究式教学不仅是让学生在知识上有习得，更重要的是通过探究，训练学生提出问题、解决问题的方法，提高思维、语言、创新等综合能力，树立科学探索的精神。因此，要引导学生参与探究活动的全过程，把能力的培养过程贯穿于探究教学的始终。

探究教学活动的每一步不能平均使力，要把握探究活动中的关键环节。我们认为，问题提出后，“解决问题的路径选择”是探究活动的关键环节。在电路分析中，正常的电路可以改变输入条件探究输出的变化，有故障的电路要根据故障现象确定处理方案，选择解决故障的路径，这些都需要利用已有的知识对电路进行“会诊”，选择自认为适当的解决路径。有时会走弯路，甚至走错路，但受失败的启示是通向发现的护照，这样的过程才是真正意义上的探究，要肯定这种探究的价值。

3. 精选探究内容，提高探索的指向性

电路分析与制作的实践性强，知识结构复杂，在教学课时有限的情况下，我们只对少部分教学内容实行探究式教学，因而必须依据教学计划对研究的内容进行精心选择。探究的目的有的是为了复习与深化，有的是探究去发现新知识。内容的选择不仅要符合探究所指向的目标，而且要使待探究的问题“小型化”，使问题设置“灵活”，使探究的“问题易得探究‘难”，把握探究的关键环节，提高探究效率。例如：对同步检波的实践探索，原理性的实验做完后，拔掉“同步信号”的连接线，对输出信号进行分析，首先让学生猜想一下输出信号的波形样子（用理论知识去分析是一条直线），然后观察实际波形。不管实际观察到的波形与理论猜想的波形是否一致，都请学生作出解释。这个过程就是复习、深化和发现新知识的过程。其实，本实验改变一个调制模式，改变载波幅度或频率，都可以设置一个探究的问题，这就需要老师根据教学目标精心选择和把握[2]247-256，[4]150-166。

4. 把握探究的顺序性与适时性

探究教学要遵循知识递进和学生的认知规律，要关注探究的结果，更应关注探究的过程，还要关注学生在探究过程中的能力（如：解决问题的方法，创新思维，交流合作，情感态度）积累。要有效实现探究的目标，必需注意探究的顺序性和适时性，基本的实践任务完成后适时地进行探究活动，使不太理解、没有牢记的知识被唤醒，创新思维被激活，有利于探究的有效开展。

5. 探究式教学应与其它教学模式有机融合

电路分析与制作教学活动要依据项目内容、学生特点和教学条件灵活运用多种教学模式。电路分析与制作的特点决定教学中“做”的比重大些。理论教学上，我们通常采取一个班集中授课，“做”的过程往往分组实施。需全员参与的探究任务安排在课中进行，分层次要求的（或有些拓展的）探究一般放在课尾，还可将探究延伸到课外。各种教学模式必须灵活转换和自然融合，才能保证和有效提升教学效果，即使某一具体实施的探究教学，其教学方式也不是独立的，也应该融合多种教学模式促进探究活动的高效进行，注意培养学生的综合能力。

四、结语

电路分析与制作的实践性强，动手机会多，电路应用的趣味性高，探究实践见效快，因此能够激发学生探索学习的热情，学生的主体地位和中心作用能够充分体现，教学效果有效提升。探究式教学能培养学生科学探索的能力和精神，对高技能人才的培养有着重大意义。但电路分析与制作运用探究式教学模式还存在一些缺点：如：耗时较长，教学的班容量不能太大，影响安全的因素多，教学成本相对要高。这就需要我们精选探究教学内容，深谋探究教学的实施策略，使探究式教学高效开展。也需要我们具有勇于改革，敢于创新，乐于奉献的精神[5]。

[参考文献]

[1]朱红专.自主探究式教学课堂模式研究[J].湖南人文科技学院学报，2005（3）：111-116.

[2]卢厚元.电子技术实践 [M].北京：电子工业出版社，2017.

[3]胡宴如.模拟电子技术 [M].北京：高等教育出版社，2016：63-117.

[4]胡宴如.高频电子线路 [M].北京：高等教育出版社，2016.

[5]李 飚.数字电路课程探究式教学模式的探索与实践[J].科技文汇，2013（8下）：73-74.

Abstract： Exploratory teaching for circuit analysis and production course focuses on research circuit performance and application. It is necessary to choose exploratory teaching in current teaching situation. In order to carry out such teaching， teachers should grasp the following parts，namely the selection of teaching content， situation creation，problem course，inquiry implementation，the result and feedback improvement. In order to realize the harmony of the students subjectivity and teachers leading role，the relevant teaching principles should be followed， namely the integrity，directivity，succession of the exploratory process，as well as the compatibility with other principles.

Key words： circuit analysis and production；exploratory teaching；necessity； explore the implementation； principle