多维互动教学模式在“模拟电子技术”课程中的应用研究

王珊珊，张 岩，陈 红

（西安工业大学 a.电子信息工程学院；b.光电工程学院，陕西 西安 710021）

一、课程介绍

“模拟电子技术”是电专业学生必修的专业基础课。课程以半导体器件为基础，以集成运算放大电路、反馈电路的应用及波形的发生和信号的转换电路等为研究方向，旨在使学生理解常用模拟电子电路的工作原理，具备相关工程基础知识，能够综合运用所学专业知识设计出满足特定需求的系统、部件或工艺流程。课程学习存在内容抽象、知识点复杂且分散、单元电路种类繁多等难点，导致学生认为课程难度大、难以理解［1］。传统的灌输式教学只有在受教育者的主观求学欲望较强，且数学物理基础很好时才会凸显教学效果。对于大多数学生而言，程序化地讲授与机械性地听课，课堂的效果一定达不到预期。本文探究了几种多维互动教学模式在“模拟电子技术”课堂上的应用，研究了如何利用与教学有关的因素，激发学生的学习兴趣，发挥其在课堂教学中的主观能动性，通过生生、师生之间建立多角度、多方式的学术互动交流，从根本上促进学生学习的内部驱动力，培养学生的自学能力和创造能力，保证良好的教学效果。

二、教学模式的转变

多维互动教学模式在教学中的应用主要体现在把教师通过系统讲解让学生掌握知识的按部就班的教学方式，改变为注重师生之间的交流互动，运用现代化的信息技术和教师的语言艺术引导学生用发现的眼光对课堂内容提出有价值的见解，并且经过深入思考构建出自己的知识体系。这种教学模式是以学生作为教学活动中心，要求学生主动思考实践，积极参与合作，与教师交流沟通。教师是学生内部知识框架构建的促进者和指导者，引导学生从原有的知识体系构建出新的知识经验［2］。学生在课外检索知识和课堂教学指导下提高自己的认知水平，在教师创建的多样化教学活动中通过提问、道具、游戏、语言表达等方式展现自我，主动开发自己的思维模式。在教学的同时通过互动交流也会促进师生情感的加深，学生“亲其师，信其道”，与教师之间建立一种相互信任、欣赏的关系。学生既会敬佩教师的学识水平，又会对自己的坚持和努力给予肯定，教学效果事半功倍。信息技术在教学实践中的应用，网络化学习资源的共享，为学生提供了很好的知识开放平台，构建主体学习所要求的创设环境得以拓展，实现了课堂多维互动教学模式的高度实效化。

（一）多媒体教学

多媒体教学进入课堂，首先突破了传统教学“板书+笔记”的局限性。教师通过幻灯片将抽象复杂的知识点以异彩纷呈的图片和视频直观形象地向学生呈现，比起无色无声的黑板，色彩的变换和声音的起伏给课堂注入了活力，调动了学生的感官，激发了学生的学习兴趣。幻灯片布局简洁，知识点精练，学生接收起来比较容易，提升了课堂的时效性。同时多媒体的信息量大，可以展示书本无法呈现的抽象内容以及知识点前后的因果关系，优化了课堂教学结构。比如晶体管内部载流子的微观迁移和复合机制，这部分内容较为抽象。对于刚升入大二的学生来说，多习惯于宏观肉眼能看到的现象，缺乏微观的逻辑动态思维，所以形成了理解难点。教师在给学生进行讲解时，首先从字面意思开始说明，“载”是运载，“流”是电流，“子”是粒子，所以载流子就是运载电荷的粒子。然后考虑内部载流子运动所引起的外部宏观电流变化。这个微观的物理过程需要抽象的思维去想象，给教学增大了难度。教师如果仅靠单一的课堂讲授，学生对这些物理规律在短时间内很难理解，心理上容易产生排斥。即使听懂了也不会对这些知识产生深刻的印象，学过之后很快遗忘。而多媒体动画的运用可以清楚地呈现出载流子的运动轨迹受外部电场的变化，有助于加深记忆和理解。学生会从“载流子的运动”分析“三极管中的电流分配关系”，而进一步思考“为什么发射结正偏，集电结反偏，三极管具有了电流放大能力？”，新知识的形成往往是建立在固有知识基础上的同化过程。幻灯片结合具体的文字，营造特定的氛围，将抽象的粒子形象化，微观的运动过程宏观化，教师充当解说员，在引导学生思维的同时，赋予静态文本内容以动态的角色，用生动的语言让学生感知，并展开无限的想象，鼓励学生提出问题，在增强课堂的趣味性的同时加深学生对知识的理解，提高教学质量。

（二）实际案例教学

传统教学模式体现在教师系统地讲解教科书，学生机械性地接收教师所传授的知识点。这种教学模式出现了学生会思考问题但不会提出问题、会记忆知识但不会灵活应用的现象，忽略了理论与实际之间的联系。实际案例教学法是以生活中的一个典型事例为出发点，通过分析和讨论事例中所存在的课程原理来开展教学活动的教学方法。这种教学模式要求教师和学生双方都参与课堂教学，将真实的情景典型化处理后提出自己的观点，共同进行研究。案例的选取往往也很重要，既要和教学知识点联系紧密，符合学生认知的规律，也要具有现实意义，能够引起学生的共鸣，让他们感受到课本上的知识可以解决现实问题，增强教学效果［3］。比如讲解放大电路的工作原理时，引入助听器的具体案例帮助学生理解放大的概念。助听器能够帮助听障人士有效地放大外界声音，提高佩戴者的听觉能力，让他们享有和正常人同等沟通的机会。助听器里的关键部件就是放大器。利用生活中的放大让学生对电路功能有所了解，将微弱的信号放大就是模拟电路的一种重要功能。进而提出“为什么电路这样设计可以让输出端的信号得以放大？”，再按照“逐级展开，抓住关键，分析综合”的步骤进行分析。先将实际放大电路进行逐级划分，然后抓住关键进行单级原理分析，而每一级的分析不是孤立的，要“思前想后，融会贯通”。在把每一级分析透彻后，就可以把整个电路联系起来进行全面综合。放大电路是后面很多章节的基础，如果前期知识量储备不够，学生在后期会对课程产生排斥心理，更不可能了解课程的重要性。利用放大电路在生活中应用使学生对课本知识的理解逐渐深化，以助听器为中心点提出问题，开展分析讨论。教师引导学生在观察思考现实问题、分析讨论典型案例的过程中深刻认识理解书本上的理论，让学生明白学习的目的不是为了分数，而是学以致用，助听器电路结构的优化可以帮助更多听力有障碍的人，学习是具有现实意义的。实际案例在课堂上的引入让理论与实践一体化结合，促进了学生对现实问题的认识和对理论知识的理解，创新意识强的学生甚至在高阶程度上可以预测案例在未来应用中的潜在问题。

（三）翻转课堂

翻转课堂起源于2000年的美国迈阿密大学，于2007年在美国科罗拉多州林地公园高中开始尝试，教学效果显著，自此不同学习阶段的很多学科都开始尝试这种教学模式［4］。传统教学模式中，教师要根据课堂时间安排自己的教学内容，和课程大纲基本保持一致，很难实现学生个体化的能力培养，最终会削弱学生学习的自主性和创造性。翻转课堂的应用是对传统课堂的“课堂讲授+课下作业”进行翻转，采用“课前学习+课堂讨论”的模式。电子技术的日新月异和在科技上的广泛应用，要求学生除了掌握课本上的知识点外，还需要让自己的专业素养和科研能力紧跟时代节拍。翻转课堂为学生提供了足够的自学时间和空间，学生在课前需通过记录、复习、检测等自主学习手段对需要掌握的知识先形成清晰的认知，以问题为导向发现进步的空间。课堂上，在教师的组织下，通过师生、生生之间的反馈来解决自学时出现的疑难和发现那些尚未掌握的空白知识点，与同学、教师间的分析讨论合作和互相评价会加强自身知识的系统化建构并加以吸收内化。例如，在学习差分放大电路的相关知识时，学生可以借助MOOC（Massive Open Online Courses，大规模开放在线课程）、SPOC（Small Private Online Courses，小规模私有在线课程）、信息检索数据库等方式进行课前查阅学习。当对电路的演变、结构和工作原理存在疑虑时，可借助网络教学视频进行查漏补缺。此外，由于电路设计的灵活性，学生对“放大差模信号，抑制共模信号”的电路结构会存在自己的想法。面对这种情况，教师组织以小组为中心阐述自己对探索性问题的见解，帮助和引导学生完成教学目的，使学生成为知识的构建者而不是对知识死记硬背，让教师的激励和学生的响应达到和谐统一。学生的个性化得以体现，课堂上各抒己见，积极表达自己的观点，完成知识的内化。通过与别的小组交流，也能够取其之长，补己之短，获取新的想法，学习效果得以提升。无形之中学生既肯定了自己，也促进了同学间的合作，使其对下一步的学习更有信心，这种内在的提升在未来的学习中具有无可估量的价值。很多学生表示在翻转课堂上从来不会看时间，因为时间总是不够用。翻转课堂最鲜明的特点是将课堂的主体地位交还给学生，学生在学习中承担了更多的责任，他们需要运用不同的学习策略来完成教师交代的学习任务并加以理解。教师不再利用有限的时间进行知识灌输，而是引导学生现场讨论互评。学生以信息技术为依托对新的知识点形成认知框架，通过课堂上的剖析、点评和分析达到完善知识结构的目的，在自主思考中体会成功。

（四）社会实践教学

社会实践教学法是学生亲自参与实践研究案例的教学方式，注重理论和实践的结合，以增强学生的实际能力为直接目的。学生在教师的组织下，脱离单一的教学空间，到真实的社会活动中去调查研究，用课堂上的理论知识解决社会实践问题。教师在整个过程中引导学生树立学以致用的信念，培养他们分析解决实际问题的能力。本科专业的分配是要与将来的工作高度匹配，教学使“社会需要”具体化为“教学主体的需要”，目的就是培养具有动手能力的创新型人才。课堂教学一般依托于专业课程教材，若想让学生明确学习目的，就必须通过社会实践获得第一手材料，丰富课堂教学。比如对一台简单的收音机进行安装、焊接及调试，将知识以实物的形式展示给学生。学生通过课堂上放大电路、检波电路和功率放大电路等知识点的掌握可以了解收音机的工作原理；通过自己对电路的焊接可以掌握手工电烙铁的焊接技术，同时识别和掌握常用电子元件；通过动手调试设备进行故障分析、诊断和排除，这些都会为他们未来从事专业领域的工作奠定基础。更进一步，教师可以组织学生参加高新电子技术博览会，那里聚集了全球创新资源，学生会领略到电子技术对时代的改变，了解到最前沿的信息，开阔眼界，拓宽思路。与该领域的专家零距离交谈，从专业涵盖到就业领域，通过提问和自我介绍，也给了自己一个脱颖而出的机会。同时，学生在不知不觉间会受到感染与鼓舞。专家的优秀与成功也会对学生的心理产生一定的冲击，激发其力争上游、努力拼搏的精神。理论与实践的碰撞会使得学生端正学习态度，加强科技自信和创新精神，树立学生发展国内电子领域的信心，体会课程自身的教学内涵。

结语

多维互动教学模式强调教学创新理念的导入，落实学生的主体地位，教师成为教学活动的设计者和咨询师，通过加强学生间、师生间和人与教学环境间的交流沟通和信息反馈来完成教学任务［5］。教师要构建教学情境，为学生提供必要的学习材料和信息资源，同时要营造良好的学术氛围，鼓励学生大胆发表自己的认知观点，注重学生自学能力和创新思维的培养。学生在教师构建的教学情境中，借助于书籍、网络课堂、数据库的帮助，通过自主学习的方式发现疑难、探究求解，在已有的知识框架上纳入新的元素。随着电子技术的日新月异，书本上的一些知识早已是过去式，跟不上新技术发展的步伐。教学要根据实际不断调整和运用各类教学方法，整合教学内容，让知识与时俱进，从课本迁移到实际中，在建立有助于提高学生自学能力为主轴的课堂教学结构的同时，加强科技自信和创新精神。