在电类基础课教学中培养学生创造性思维的探索

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  摘 要:电类基础课是工科各专业重要的基础课程,对学生能力的培养起到至关重要的作用。通过多年电类基础课程的教学实践和探索,认为对于学生能力的培养,首先应重视创造性思维的培养,针对学生创造性思维的培养,教学中应注重探索式教学、启发式教学和分析与综合式教学,以培养思维的独创性、灵活性和综合性。
  关键词:电类基础课 创造性思维 独创性 灵活性 综合性
  如今科学技术高速发展,高等学校需要培养具有独立思考、独立解决问题能力的高素质人才。以传授知识为目的的教育观念和教学方法不适应社会发展对教育的要求,高等教育不仅要传授学生扎实的基础理论知识,而且要重视培养学生的创造能力和创造性思维。创造性思维是通过思维不仅能揭示事物的本质,还能在此基础上提出新的、建树性的设想和意见。所谓“创造性思维”就是无法从头脑中已有的思维形式和思维方法中直接找到问题的答案,而只能从问题本身的分析和其他已有思维形式或思维方法大跨度迁移,估计各种可能性,筛选可供选择的途径等一系列探索性的思维活动中,得到解决问题的办法。可见创造性思维的特征就是它的独创性、灵活性和综合性等。
  1 探索式教学过程,培养学生思 维的独创性
  美国心理学家布鲁纳曾指出:“探索是教学的生命线。”勇于探索的精神是创造性思维的前提,可以说:没有探索,就没有创造。思维的独创性对学生来说,就是在学习过程中,善于独立思索和分析,表现出不依常规,不循规蹈矩,获得他未曾有过的结论。教学中要尽可能地突出学生的主体性,尊重、理解和关爱学生,鼓励学生主动参与并发表自己的意见和见解,挖掘学生的个性智慧。
  例如在电子技术教学中,分析模拟集成锁相环路(NE562)构成的程控频率合成器电路时,首先提出对频率合成器输出频率范围及频率分辨率的要求,并画出NE562芯片引脚图;然后引导学生找出解决问题的关键在于芯片内输出VCO输出端与PD的输入端之间应接入一个程控分频器;再引导学生探索应选用哪一种程控分频器及电路上如何实施等。每一步的“引导”,学生都提出几种思路,几种方法,经过分析试探后,排除不合理的思路和方法,确定合适的思路和方法,最后画出整个锁相环频率合成电路,再进行归纳小结。又如讲述利用集成定时器设计报警电路时,从根据设计要求选电路、选芯片到选外围元件及电路连接等方面,一步步引导学生思索、推论、试探,直至把电路设计出来。探索教学过程可以锻炼和培养学生的思维能力,培养学生应用基本知识去解决实际问题的能力和由小系统到子系统的综合能力。引导学生得出正确的结论,对学生来说可视为创造性的结果,为获得这一成果所进行的探索过程,更是创造性的。
  电路分析用建立一种模型的方法描述电路中的激励和响应,应该使学生了解建立模型的概念及重要性,探索实际电路同电路模型的关系。因为在电路分析这门课中所讨论的对象大多属于电路模型,应该使学生清楚,在使用所学模型分析一个具体的实际电路时,首先应确保所用模型能真实反映实际电路,否则,就应修正模型。例如,对于一个线圈模型,启发引导学生建模,使学生自己在不同条件下,不断推翻模型,重新建模:在直流情况下,一个线圈的模型可以是一个电阻元件;在较低频率下,就要用电阻元件和电感元件的串联组合模拟;在较高频率下,还应计及导体表面的电荷作用,即电容效应,所以其模型还需要包含电容元件。可见在不同条件下,同一实际器件可能采用不同的模型。模型选取恰当,电路的分析和计算结果就与实际情况接近。模型的探索可以培养学生的创造性思维,提高科研素质和工程应用水平。
  2 启发式教学方法,培养学生思维的灵活性
  灵活性表现在随新的条件而迅速确定解决问题的方向,能从已知因素看出新因素,从隐秘的形式中分清实质的能力上。思维的灵活性的体现是它的联动性(如横向联动:对比、类比、联系等)、多向性和跨越性,它是创造性思维最生动的核心。
  在教学中根据学生认识事物的规律,通过启发充分调动学生的学习自觉性,引导他们针对问题,积极思维。启发式教学必须启发在重点和难点上,教师只要抓住重点,讲清难点,并且利用启发式调动起学生的积极性,学生的大脑才能真正开动,学生的学习才会发生质的飞跃。
  电路原理这门课的特点是理论严密,系统性和逻辑性强。由于电路理论内容多,电路形式灵活,学生往往不容易掌握,为了使学生学得轻松,突破重点和难点,系统掌握电路理论,常常强调类比的方法,进行多向性的联系和类比学习知识,例如回路KVL定律和结点KCL定律,回路电流法求解和结点电压法求解等,特别是正弦交流电路的分析,更需要在直流基础上,由已知类推未知,培养创造能力。直流电路和交流电路基本定律的比较如图1所示,在正弦交流电路里,相量法与线性电阻电路中的分析方法相比,不仅在表述的形式上十分相似,而且在分析方法上也完全一样。因此用相量法分析时,线性电阻电路的各种分析方法和电路定理可推广用于线性电路的正弦稳态分析,差别仅在于所得电路方程为以相量形式表示的代数方程以及用相量形式描述的电路定理,而计算则为复数运算。学生在已经熟悉的直流电阻电路求解的基础上,很容易掌握正弦交流电流的求解,化难为易,变被动学习为主动学习,学习也会发生质的飞跃。
  在电子技术教学中,在讲授多级放大器时,运用类比法可使学生了解多级电路中的某些概念或结论是和单级电路完全对应的,因此从某种意义上说,多级电路是单级电路的拓展。对于单级放大器,其输入电阻相当于信号源的负载,信号源电压经内阻和输入电阻分压后送到放大器的输入端,而对负载来说,输出电阻相当于被放大了的信号源内阻,因此被放大了的信号经内阻和负载分压后传输到负载上。对于多级放大器,前级的外负载电阻就是后级的输入电阻,反过来,后级的信号源及其内阻就是前级放大了的信号和输出电阻。所以结论是:后级的输入电阻就是前级的负载电阻;而前级的输出电阻就是后级的信号源内阻。通过类比得到的基本概念或结论使我们在计算各项技术指标时思路清晰、概念清楚。类比分析法是一种符合人们认识新事物规律的思维方法,它能使人们从已熟悉的事物中迅速认识、掌握新事物。教学实践表明,分析某些较难的问题时,适当运用类比法,可使复杂问题简单化,有利于学生理解和掌握。   对于功率放大器,要以如何提高效率这一问题为突破口,学生想到要提高效率,就要降低静态功耗,必须建立乙类工作点。但是乙类工作点的建立,又会削半个波形,出现波形失真,怎么办?学生利用已掌握的知识积极思维,想到:克服波形失真,还需有另外一个管子工作,则需NPN和PNP两类管子所组成的互补电路,于是产生了互补功放。可见利用已知类推未知,利用规律创建电路,利用对比把握本质,学生学活了知识,培养了创造能力。
  3 分析和综合教学方式,培养学生思维的综合性
  综合性的要求是显而易见的,思维的综合性表现为智慧杂交能力,思维统摄能力及辩证思维能力。
  集成电路的迅猛发展,中大规模集成电路在教材中所占的分量越来越大。在电子技术中,对中大规模集成电路的内部结构讲解,适合采取分析和综合教学方法,例如讲随机存储器时,首先分析内部结构,它由存储矩阵、地址译码器和读写控制电路3部分组成,分别研究每个部分的结构和工作原理,然后综合各部分电路,研究各部分电路的配合,各个时序信号的协调,整个电路的读写操作,最后分析电路的具体应用。可见这种分析、综合方法条理清晰,使学生容易接受,同时也掌握了分析研究复杂事物的方法。
  在电类基础课教学中注意用辩证的、发展变化的观点来进行启发引导,使学生逐步树立起“动与静”“虚与实”“正与负”之间的辩证观点。例如在单管放大电路的分析中,无论是图解法还是微变等效法,总是先假定基极与射极之间的电压VBE为一固定值,而实际上,在正常工作状态它是一个时变量。在这里,“静”是相对的,而“动”是绝对的。静态工作点只是表示了它变化的中心位置。科学的思维不怕否定,它是辩证的,在否定中筛选出最经得住考验的东西,这正是创造性思维最终必须具备的特征。
  在实践教学中,注重开设综合型实验。在完成本课程理论教学后,将各部分内容有机地结合起来,用几个单元电路组成一个较复杂的电子线路或电路系统,进行全面的组装与调试。通常可把课程设计应用于综合性实验。例如:直流稳压电源、智力竞赛抢答器、交通灯控制器、调频发射机等。这类题目,其综合性较强、难度较大,颇有实际的应用价值。综合性实验对学生来说具有一定的创造性。学生可超出理论课所讲的内容,采用集成电路将大量的设计计算转化为选择合适的集成电路和确定集成电路外围的少量支持元件。学生可在电路的简繁程度、性能、成本等诸多因素中综合考虑以优化方案,因此综合性实验极大地培养了学生的综合性思维。
  4 结束语
  在电类基础课教学中,以知识为载体,以学习知识为桥梁,有意识地渗透和培养学生创造性思维能力,使学生在获得知识的同时,提高发现问题、分析问题和解决问题的能力。电类基础课教学实践表明,只要采取的教法得当,就能激起学生的共鸣,激起学生创造性思维的热情,从而不断培养和发展学生的创新能力。
  参考文献
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