張燕君+吳國慶+尤殿龍+朱奇光+王偉+齊躍峰+畢衛(wèi)紅

[摘 ? ?要] ? ?針對當(dāng)前專業(yè)基礎(chǔ)課“電路原理”教學(xué)所面臨的諸多問題，結(jié)合國內(nèi)外先進教學(xué)理念，將多維互動教學(xué)融入電路原理課程改革中，從教學(xué)內(nèi)容、授課形式、課堂訓(xùn)練、課外答疑等方面體現(xiàn)師生、生生的互動與協(xié)作，并給出了相應(yīng)的案例。最后對教學(xué)改革效果進行了調(diào)研，給出了分析結(jié)論。希望本文能夠?qū)鴥?nèi)高校“電路原理”課程教學(xué)改革起到拋磚引玉的作用。

[關(guān)鍵詞] ? ?專業(yè)基礎(chǔ)課;電路原理;多維互動;課堂教學(xué)

[中圖分類號] ? ?G642.40 ? ? ? ?[文獻標(biāo)志碼] ? ?A ? ? ? ?[文章編號] ? ?1005-4634（2014）06-0071-05

0 ? ?引言

高質(zhì)量的工程技術(shù)人才是促進綜合國力提升、推動科技現(xiàn)代化的基礎(chǔ)。作為工程技術(shù)人才的培養(yǎng)基地，高等院校針對工程類專業(yè)相繼制定了應(yīng)用型人才、創(chuàng)新型人才、拔尖人才和卓越工程師等培養(yǎng)計劃，并實施了CDIO工程教育、“學(xué)研產(chǎn)”互動、項目學(xué)習(xí)、做中學(xué)、研究性學(xué)習(xí)等人才培養(yǎng)模式，人才培養(yǎng)質(zhì)量得到有效提升。就目前而言，各高校均以課程改革作為切入點，從知識體系、承接關(guān)系、授課形式、實踐環(huán)節(jié)、考核機制等方面開展教學(xué)改革，主要針對特定專業(yè)能力培養(yǎng)體系下的核心課程，如軟件工程專業(yè)程序設(shè)計能力培養(yǎng)課程模塊、光學(xué)工程專業(yè)光纖傳感能力培養(yǎng)課程模塊等。與這類核心課程相比，專業(yè)基礎(chǔ)類課程改革相對滯后，究其原因是由于基礎(chǔ)類課程往往開設(shè)于多個相近專業(yè)，學(xué)生人數(shù)多，班級容量大，教學(xué)任務(wù)要由多個教師共同承擔(dān)，屬于典型的多頭共管課，改革波及面廣、操作難度大，改革帶來的學(xué)生的能力變化也不像能力核心課程那樣明顯。但是，專業(yè)基礎(chǔ)課對學(xué)生專業(yè)核心能力培養(yǎng)起鋪墊作用，其學(xué)習(xí)的成敗直接影響到后續(xù)核心課程的學(xué)習(xí)效果，因此探索符合專業(yè)基礎(chǔ)課特點、能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生基礎(chǔ)能力和促進知識遷移的教學(xué)改革方案，是具有實際意義的[1]。

本文將“多維互動教學(xué)”納入到燕山大學(xué)“電路原理”課程教學(xué)改革實踐中，給出了具體的實施過程，并對應(yīng)用效果進行了系統(tǒng)調(diào)研和分析。通過這種個案研究的方式，探索“多維互動教學(xué)”在專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)改革中的應(yīng)用模式及效果，為提升專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)質(zhì)量、調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、提高學(xué)習(xí)深度，提出一套科學(xué)、可行的解決方案。

1 ? ?“電路原理”課程現(xiàn)狀

“電路原理”作為燕山大學(xué)本科電氣信息類專業(yè)的基礎(chǔ)課，覆蓋專業(yè)廣，涉及電氣工程學(xué)院和信息科學(xué)與工程學(xué)院9個專業(yè)39個班約1200名學(xué)生。課程內(nèi)容知識面廣、難度高，要求學(xué)生掌握電路的基本理論、基本分析方法以及進行基本電路實驗和仿真的初步技能，是后續(xù)電類專業(yè)課程的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。近些年，本科生招生規(guī)模擴大，生源素質(zhì)有所下降，原有的授課方式難以適應(yīng)當(dāng)前人才培養(yǎng)的需求，主要存在以下問題 。

1）學(xué)時日益減少，教學(xué)內(nèi)容難度較大，需要提高學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)效率。高校要求學(xué)生拓寬知識面、加深專業(yè)知識，增加了實踐課程學(xué)時，理論課程總學(xué)時日益減少，這就產(chǎn)生了知識量增加而學(xué)時分配卻減少的矛盾。在有限的學(xué)時里完成教學(xué)內(nèi)容，需要通過一些有效的教學(xué)策略調(diào)動學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的積極性，提高信息加工的效率。

2）作為難度較高的基礎(chǔ)課，對知識理解的深度不夠，運用所學(xué)理論解決新問題的能力有待提高。以往“電路原理”教學(xué)主要是分析理想模型構(gòu)成的電路，將重點放在理想元件R、L、C和受控源組成的電路上，致使學(xué)生缺乏從實際電路元件到電路模型的建模觀點，學(xué)生的學(xué)習(xí)僅僅限于完成列方程求解由理想元件構(gòu)成的電路習(xí)題，與分析實際電路有較大脫節(jié)。學(xué)生學(xué)完這門課程之后，只能死記硬背公式、定理，不能靈活應(yīng)用所學(xué)知識。

3）教師提問和師生互動缺乏，難以調(diào)動大部分學(xué)生的聽課積極性。傳統(tǒng)的以教師為中心、以“教師講-學(xué)生聽”或“教師問-學(xué)生答”為主要形式的灌輸式教學(xué)，學(xué)生接受知識的途徑單一，缺乏師生、生生交流的機會和平臺，教師只是按照進度和經(jīng)驗去講授，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性受到影響。

4）缺少課外提高知識鞏固和深度學(xué)習(xí)水平的交互平臺。學(xué)生對電路原理作為專業(yè)基礎(chǔ)課的重要性缺乏正確的認識。要想學(xué)好“電路原理”課程，除課上認真聽講之外，還需要學(xué)生課下進行預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，獨立完成作業(yè)，并查閱相關(guān)的資料，進而將所學(xué)知識融會貫通。但是現(xiàn)在交作業(yè)的學(xué)生很少，能夠獨立完成的更是寥寥無幾;課程答疑，也幾乎無人前來，更不用說課外查閱相關(guān)的資料進行該課程方面的訓(xùn)練與提高了。因此，將互動教學(xué)融入到課堂知識鞏固和深度學(xué)習(xí)中，是非常必要的。

針對以上問題，提出了基于多維互動教學(xué)理論的電路原理教學(xué)改革。在整個教學(xué)過程中，強調(diào)學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生問題解決和系統(tǒng)實踐能力。通過多維互動教學(xué)模式的開展，達到以下目標(biāo)：（1）將交互活動融入到課程重點和難點知識的學(xué)習(xí)過程中，并構(gòu)建交互式實驗平臺，以提升學(xué)習(xí)深度;（2）將啟發(fā)式答疑、專題討論、角色表演、分組協(xié)作等教學(xué)策略引入課程教學(xué)中，突出學(xué)生的主體地位，以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣;（3）在授課過程中利用可交互的虛擬仿真環(huán)境，將抽象的原理知識具體化，并在學(xué)生互動環(huán)節(jié)中引入合作和競爭機制，以提升學(xué)習(xí)效果。

2 ? ?多維互動教學(xué)的內(nèi)涵

2.1 ? ?多維互動教學(xué)的內(nèi)涵

多維互動教學(xué)通過創(chuàng)設(shè)積極有效的師生之間、學(xué)生之間的互動情景，將知識內(nèi)容融入互動過程中，加深學(xué)生對知識的理解、提高學(xué)習(xí)的積極性，促進學(xué)生能力和素養(yǎng)的提升，讓學(xué)生真正成為意義建構(gòu)的主體[2]。在課堂教學(xué)中，教師是教學(xué)活動和學(xué)習(xí)內(nèi)容的設(shè)計者和組織者、是學(xué)習(xí)過程的幫助者、促進者和引導(dǎo)者，學(xué)生是知識認知的主體，是意義的主動建構(gòu)者[3]。根據(jù)香港理工大學(xué)的經(jīng)驗，二十一世紀(jì)的教室應(yīng)具有如下特性：思考（Thinking）、任務(wù)為本（Task-focus）、團隊合作（Teamwork）和超越（Transcendence）。而學(xué)習(xí)的互動包括學(xué)生-老師互動、學(xué)生-學(xué)生互動以及學(xué)生-內(nèi)容互動，對于一次課堂學(xué)習(xí)來說，互動的組合是多種多樣的，如圖1所示。

Robin Fogarty在《Designs for Cooperative Interactions》中總結(jié)了互動式教學(xué)的策略，主要包括：講解與提問（Lecture and Question）、調(diào)查（Surveying）、小組練習(xí)（Group Activity）、想法描述（Think Aloud）、思索-配對-分享（Think-Pair-Share）、輪流表述（Wraparound）等。

2.2 ? ?多維互動教學(xué)的種類

多維互動教學(xué)包括師生互動和生生互動兩部分。從人員構(gòu)成看，多維互動包括教師與學(xué)生個體的互動、與全體學(xué)生的互動;生生互動包括學(xué)生個體與全班同學(xué)互動、小組與小組之間的互動、學(xué)生個體之間的互動等[4]。在形式上，多維互動教學(xué)分為“顯性互動”和“隱性互動”兩種?！帮@性互動”，屬于外顯行為，容易覺察，是通過語言或行為產(chǎn)生的表層互動。如課堂上師生之間、學(xué)生之間通過提問、回答、小組交流等。“隱性互動”屬于內(nèi)隱行為，即內(nèi)部心理活動，比較隱蔽，外界很難觀察，需要通過外在表現(xiàn)進行間接判定，屬于深層互動。如教學(xué)主體之間的認知互動、情感互動和文化互動等屬于“隱性活動”。

3 ? ? 多維互動教學(xué)的實施

根據(jù)以上的教學(xué)理念，對多維互動式教學(xué)進行了探索，在2011級電子專業(yè)進行了試點，主要從以下方面進行。

1）通過模擬仿真，將抽象原理具象化，提升學(xué)習(xí)效果。第一堂課，介紹電路課的特點和研究對象之后，給出一個LED閃爍電路，如圖2[5]所示。讓學(xué)生知道電路可以做什么、“電路原理”與后面的“模擬電子技術(shù)”等課程的關(guān)系，提高學(xué)生的興趣，鼓勵他們動手做電路，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。

2）將分組協(xié)作、角色表演引入課程教學(xué)，突出學(xué)生的主體地位。第二堂課開始，根據(jù)學(xué)生自愿組合的原則組成小組，每組5人，由學(xué)生自己選出組長。講完一個重要概念之后，首先進行小組討論，這樣便于學(xué)生理解剛才所講內(nèi)容。接著指定4個小組，2個小組負責(zé)提問，另外2個小組負責(zé)回答。這樣的安排，一是讓學(xué)生把不明白的地方說出來;二是引導(dǎo)學(xué)生深入領(lǐng)會剛才所講內(nèi)容，屬于深度學(xué)習(xí)的范疇。如果答不出來，教師就采用引導(dǎo)和提示的方式，輔助他們回答。

為活躍課堂氣氛，增強學(xué)生的參與意識，有時會選出一些小組用表演的方式演示一些電路的概念。例如：講KCL定律的時候，教師首先在黑板上畫四條支路連在一個結(jié)點上的原理圖，并標(biāo)出各支路電流流入或者流出結(jié)點的方向，然后讓學(xué)生用肢體語言來表現(xiàn)這一內(nèi)容。

3）通過專題互動、精加工等策略，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提升難點知識掌握效果。每講完一章，都把作業(yè)提前布置下去，讓學(xué)生先做好準(zhǔn)備。習(xí)題課上，隨機選取小組到黑板來做題，并給全班學(xué)生進行講解。可以一題多解的題目，教師會詢問其他小組有沒有其他解法，鼓勵大家上來進行演示。教師不評價解法的好壞，只說每種解法的特點，讓學(xué)生自己去領(lǐng)會和感悟，開拓學(xué)生的思路，養(yǎng)成多維思考解決問題的習(xí)慣。

盡管“電路原理”教學(xué)學(xué)時減少了，但通過精選教學(xué)內(nèi)容、強化教學(xué)重點、化解學(xué)習(xí)難點、加強實踐環(huán)節(jié)、增強動手能力、提高學(xué)習(xí)效率的思路來組織教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生既有扎實的基礎(chǔ)，又有開闊的視野，加深學(xué)生對理論知識的理解與應(yīng)用。采用課堂小測驗，時間控制在10分鐘以內(nèi)，督促學(xué)生及時復(fù)習(xí)好所學(xué)知識。

4）了解知識掌握情況，構(gòu)建交互式學(xué)習(xí)平臺，提升學(xué)習(xí)深度。階段性收集學(xué)生的課程調(diào)查問卷。調(diào)查問卷能夠讓學(xué)生在5分鐘內(nèi)填完，主要包括：最感興趣的知識點、最不感興趣的知識點、最難的知識點、能聽懂課堂講授內(nèi)容的百分比等，并且在下一次上課的時候針對學(xué)生的調(diào)查問卷及時給予回復(fù)，解決學(xué)生的問題，并讓學(xué)生感受到教師理解和重視他們的勞動。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是課堂教學(xué)的一個很好的延伸。除了將講課錄像實行網(wǎng)絡(luò)共享，還進行網(wǎng)上答疑。教師主要起導(dǎo)向作用，要成為網(wǎng)上學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者、組織者和促進者。讓學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的自覺主體，具有選擇利用多種學(xué)習(xí)環(huán)境的主動性。在研究性學(xué)習(xí)中，學(xué)生相互溝通、研究、資源共享，形成了良好的合作關(guān)系。

4 ? ?多維互動教學(xué)效果的實證分析

從多維互動教學(xué)對學(xué)生的學(xué)習(xí)深度、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)興趣以及學(xué)習(xí)效果四個方面影響開展調(diào)研，以電子專業(yè)兩個平行授課班級作為研究樣本，采用整體抽樣的方式，開展準(zhǔn)實驗調(diào)研研究，從以往相關(guān)課程的學(xué)習(xí)狀態(tài)看，得出兩授課班差異不顯著，屬于同質(zhì)班。將兩班分別命名為實驗班和控制班，每班100人，由同一教師采用不同授課方式開展教學(xué)。其中，實驗班采用多維互動的教學(xué)方式，控制班采用傳統(tǒng)教師講授方式。同一教師授課可以避免由于教師知識水平、人格特質(zhì)等方面的差異對實驗造成的干擾。同時，為了避免兩組學(xué)生因受關(guān)注程度的差異和教師的心里暗示帶來的羅森塔爾效應(yīng)，如實驗班學(xué)生因為受到關(guān)注而帶來學(xué)習(xí)積極性，進而提高了學(xué)習(xí)成績，而不是教學(xué)方式直接帶來教學(xué)效果的提升等，教師在授課環(huán)節(jié)不刻意強調(diào)教學(xué)改革的重要意義，避免暗示先進性教學(xué)理念，教師不會對實驗班學(xué)生在課內(nèi)外施加更多的關(guān)注和主觀傾向。另外，兩個班都安排一次上午授課和一次下午授課，授課環(huán)境均是階梯教室，降低授課時間和授課環(huán)境對實驗的影響。采用剔除掉樣本中極端數(shù)據(jù)的方式，消除個別學(xué)生由于自身身心問題對實驗結(jié)果造成的影響。

經(jīng)過一輪課程學(xué)習(xí)，采用數(shù)據(jù)分析法分析授課學(xué)生的成績分布，采用問卷調(diào)查法分析學(xué)生的學(xué)習(xí)深度、學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)興趣。實發(fā)問卷200份，共收回有效問卷194份，有效率占97%。以下分別對各項調(diào)研結(jié)果展開分析。

4.1 ? ?學(xué)習(xí)深度

1）難點知識的正確率。通過對實驗班和控制班課后作業(yè)、隨堂考試、期中考試和期末考試中難點知識的正確率平均值進行統(tǒng)計分析得出，實驗班在以上四個方面的正確率平均值均有所上升，隨堂考試、期中考試和期末考試三項比控制班超出近十個百分點。如圖3所示。這說明將互動教學(xué)融入課堂，可以促進教學(xué)中難點知識的理解。

2）深度學(xué)習(xí)時間。深度學(xué)習(xí)是指學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)之外為鞏固知識所開展的進一步學(xué)習(xí)過程。調(diào)查從課外復(fù)習(xí)鞏固、網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)、參與專題答疑和同學(xué)自主交流四方面進行，結(jié)果如圖4所示。

圖4中，橫坐標(biāo)表示深度學(xué)習(xí)類型，縱坐標(biāo)表示每周學(xué)習(xí)的小時數(shù)。從圖中得出，實驗班通過以上四種深度學(xué)習(xí)方式開展的每周深度學(xué)習(xí)小時數(shù)分別是4.2、2、0.4和2.2，共8.8小時，高于控制班的深度學(xué)生的4.8小時，說明教學(xué)互動提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，學(xué)生愿意花更多的時間和精力去自主學(xué)習(xí)。

4.2 ? ?學(xué)習(xí)興趣和態(tài)度

針對學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和態(tài)度，采用問卷的方式開展調(diào)研，結(jié)果如表1所示。

從對學(xué)習(xí)本課程要達到的目標(biāo)上看，有71.2%的實驗班學(xué)生將學(xué)習(xí)的動力直接指向?qū)W習(xí)內(nèi)容本身，其學(xué)習(xí)動機指向的是認知內(nèi)驅(qū)力，其人數(shù)比例多于控制班的學(xué)生，說明教學(xué)互動使學(xué)生認識到課程內(nèi)容的重要性;從學(xué)習(xí)課程遇到不懂問題時的解決方案看，在問老師或同學(xué)、上網(wǎng)查資料以及看教材或參考書方面實驗班的學(xué)生比例都明顯高于控制班的學(xué)生。同時，控制班有16.4%的學(xué)生消極面對問題，人數(shù)比例明顯多于實驗班，這說明教學(xué)互動激發(fā)了學(xué)生的求知欲;從是否愿意積極參與課堂教學(xué)互動的態(tài)度上看，實驗班學(xué)生（36.4%，42.9%）明顯比控制班學(xué)生（15.8%，23.6%）更具有積極參加互動的意愿，這說明教學(xué)互動比較受學(xué)生歡迎。有53.1%的控制班學(xué)生有參與教學(xué)互動的意愿，但是互動機會少，說明學(xué)生對教學(xué)互動融入課堂教學(xué)具有濃厚的興趣，應(yīng)該成為課堂教學(xué)環(huán)節(jié)必不可少的要素之一;針對當(dāng)前學(xué)時減少、信息量加大對學(xué)習(xí)影響的問題，實驗班有77%學(xué)生認為上課應(yīng)該注意聽講，聽不懂的課下問老師同學(xué)或查資料，高于控制班的57.9%，說明學(xué)生有積極學(xué)習(xí)的心向，學(xué)習(xí)態(tài)度端正，興趣濃厚，也說明教學(xué)互動可以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性;控制班有學(xué)生認為老師講多少就學(xué)多少（23.6%）、上課學(xué)會多少算多少（18.5%），比例明顯高于實驗班學(xué)生（9.4%、13.6%），反映出單純教師講、學(xué)生聽的授課方式，學(xué)生被動接受知識，挫傷學(xué)習(xí)積極性;關(guān)于課程內(nèi)容課后是否與同學(xué)交流的問題，61.2%的實驗班學(xué)生經(jīng)常會，人數(shù)比例高于實驗班的21.9%，同時，控制班有34%的學(xué)生課后沒有交流，人數(shù)比例遠遠高于實驗班的6.3%，說明課堂教學(xué)互動對學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)態(tài)度有重要影響。針對課堂互動對提高學(xué)習(xí)興趣是否有幫助的問題，實驗班有96.1%認為有很大幫助或有一定幫助，比例高于控制班的37.3%，說明實驗班學(xué)生認識到教學(xué)互動可以促進學(xué)習(xí)。同時，控制班61.2%的學(xué)生認為應(yīng)該有幫助，說明學(xué)生對教學(xué)互動提升學(xué)習(xí)效果具有一定的共性認知。

4.3 ? ?學(xué)習(xí)效果

將學(xué)生近四年電子專業(yè)的結(jié)課成績進行統(tǒng)計，其中2012～2013年度是實行多維互動后的教學(xué)成績，如表2所示。

從表2中看，進行多維互動式教學(xué)改革后，不及格人數(shù)明顯減少，優(yōu)良比例提高。另外，根據(jù)網(wǎng)上評教結(jié)果，98%的同學(xué)認為“師生互動方式多樣、次數(shù)多、有實效，重視思維方法和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，幫助學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)”，97%的同學(xué)認為“教學(xué)有吸引力，能合理安排時間，學(xué)生能較好地理解并掌握教學(xué)內(nèi)容”，95%的同學(xué)認為“通過學(xué)習(xí)本課程，相關(guān)能力有所提高，感覺有較大收獲”。同時，將2012～2013年度電子專業(yè)（實驗班）和光電子專業(yè)（控制班）結(jié)課成績進行統(tǒng)計，如表3所示。

從表3中可以看出，相比同一學(xué)年度沒有進行多維互動式教學(xué)改革的光電子專業(yè)，進行多維互動式教學(xué)改革的電子專業(yè)不及格人數(shù)明顯減少，優(yōu)良比例明顯提高，同學(xué)們的主動學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)效率明顯提高。

5 ? ?結(jié)束語

“電路原理”課程的多維互動式教學(xué)是當(dāng)前形勢下一種有效教學(xué)模式?；邮浇虒W(xué)中教師起主導(dǎo)作用，學(xué)生是教學(xué)活動的積極參與者和主體，是意義的主動建構(gòu)者?；邮浇虒W(xué)有利于提高課堂教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的基本素質(zhì)、主體意識、創(chuàng)新能力。從光電子專業(yè)多維互動教學(xué)改革效果來看，多維互動教學(xué)有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和水平，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進深度學(xué)習(xí)，是改善課堂教學(xué)、提升教學(xué)質(zhì)量的有益方法。同時，對于如何更好地培養(yǎng)學(xué)生多維思考、動手能力，開展全方位多維互動還需在教學(xué)中總結(jié)和完善。

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