“電路分析基礎(chǔ)”課程教學(xué)設(shè)計(jì)中的思維導(dǎo)引

任 坤，李 梅，劉 紅

(北京工業(yè)大學(xué) 電子工程與控制工程學(xué)院，北京 100123)

“電路分析基礎(chǔ)”課程作為電氣與電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，是學(xué)生開(kāi)始電類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)的第一門(mén)課程。該課程從電路的角度，以器件的伏安特性和電路的拓?fù)浼s束關(guān)系為核心，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)掌握電路理論的各種基本概念和分析計(jì)算方法，是學(xué)習(xí)后續(xù)課程的知識(shí)準(zhǔn)備。

在教學(xué)過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)一些學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的相關(guān)概念混淆不清，不能將各個(gè)知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)解這些綜合性題目。這些問(wèn)題的出現(xiàn)主要在于學(xué)生沒(méi)有真正理解所學(xué)習(xí)的內(nèi)容，不清楚分析方法的由來(lái)，了解的只是孤立的結(jié)論。對(duì)教師而言，怎樣將知識(shí)的關(guān)聯(lián)和思維的過(guò)程更好地展現(xiàn)給學(xué)生，怎樣引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生思考，提高教學(xué)效果，就成為教學(xué)設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)研究的課題。

1 教學(xué)設(shè)計(jì)與思維導(dǎo)引

思維導(dǎo)圖是一種發(fā)散思維的可視化工具，它能夠?qū)⒅R(shí)的發(fā)展思想和內(nèi)在聯(lián)系通過(guò)各種形式完美展示出來(lái)［1］。它不僅可以應(yīng)用于教師歸納整理教學(xué)設(shè)計(jì)思路，準(zhǔn)備教案和課堂教學(xué)過(guò)程中，還可以作為考試手段和教學(xué)評(píng)價(jià)工作考核教學(xué)效果。我們運(yùn)用思維導(dǎo)圖進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，著重引導(dǎo)學(xué)生在探究學(xué)習(xí)的過(guò)程中，主動(dòng)建構(gòu)意義，加深體驗(yàn)。把學(xué)習(xí)過(guò)程與發(fā)現(xiàn)問(wèn)題結(jié)合起來(lái)，增強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的成功體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和思維潛能［2］。

2 教思維導(dǎo)引的應(yīng)用實(shí)例

基于電路分析基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)，用思維導(dǎo)圖作為組織、展示、激發(fā)思維過(guò)程的有效工具能夠在課程的各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中發(fā)揮積極作用。這里，我們列舉了三個(gè)運(yùn)用思維導(dǎo)圖進(jìn)行課程教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)例。

1)課程內(nèi)容體系

在第一次的課程中，用一個(gè)思維導(dǎo)圖將完整體系架構(gòu)直觀展現(xiàn)給學(xué)生，幫助他們建立對(duì)課程的總體認(rèn)識(shí);在之后的教學(xué)中，依據(jù)體系框架，逐步豐富細(xì)化導(dǎo)圖的內(nèi)容;在復(fù)習(xí)階段，可以逐步回歸到最終的框架中來(lái)。

應(yīng)用MindManager 8制作的課程體系的思維導(dǎo)圖，如圖1所示。其中的節(jié)點(diǎn)可以逐級(jí)展開(kāi)，也可以根據(jù)需要折疊起來(lái)，時(shí)域分析中線性電路部分的展開(kāi)導(dǎo)圖如圖2所示。

圖1 電路分析課程體系導(dǎo)圖

圖2 線性電路分析部分導(dǎo)圖展開(kāi)圖

在圖1中幫助學(xué)生形成這樣的概念:電路模型由理想電路元件構(gòu)成;用基本物理量(電壓、電流和電功率)來(lái)描述;連接拓?fù)潢P(guān)系需遵守基爾霍夫定律(適用集總參數(shù)電路);分析方法可分為時(shí)域和頻域兩類(lèi);以及七大基本定理討論的問(wèn)題。運(yùn)用圖2中的導(dǎo)圖，可幫助學(xué)生將各主要知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)，展現(xiàn)課程內(nèi)容的組織方式，幫助學(xué)生快速建立整體概念。在課程進(jìn)行的不同階段，引導(dǎo)每一個(gè)學(xué)生建立自己的導(dǎo)圖，幫助他們獨(dú)立思考，加深對(duì)知識(shí)的理解。

2)直流電路分析方法

直流電路的分析方法是課程的基礎(chǔ)，正弦交流電路相量分析法是在直流電路分析方法基礎(chǔ)上引入相量工具而已。直流電路分析實(shí)質(zhì)上就是兩類(lèi)，一類(lèi)是能進(jìn)行等效簡(jiǎn)化的，另一類(lèi)是不能等效的。可以用等效方法化簡(jiǎn)分析的電路的思維導(dǎo)圖可以很好的展現(xiàn)它的相關(guān)知識(shí)。

解決方法就是一般性分析方法—建立方程描述的方法。其思維導(dǎo)圖如圖3所示。通過(guò)如下問(wèn)題:能列出多少個(gè)方程?獨(dú)立方程數(shù)和變量數(shù)的關(guān)系?引導(dǎo)出2b法。然后逐步通過(guò)設(shè)定問(wèn)題，展現(xiàn)方法提出的思想過(guò)程，引導(dǎo)出支路電流法—網(wǎng)孔電流法—節(jié)點(diǎn)電壓法。這些方法的出現(xiàn)都依據(jù)相同的思路，即為簡(jiǎn)化。通過(guò)這個(gè)過(guò)程幫學(xué)生理解和體會(huì)簡(jiǎn)化的思想。從這個(gè)導(dǎo)圖可以提出問(wèn)題:這些方法是否適用于交流電路的等問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行發(fā)散性思考。

圖3 電路一般分析法導(dǎo)圖

3)網(wǎng)孔電流法與節(jié)點(diǎn)電壓法

網(wǎng)孔電流法是以網(wǎng)孔電流為變量，僅列寫(xiě)電壓方程的一種方法。對(duì)于僅含有電壓源和電阻的電路來(lái)說(shuō)，比較容易引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)通用標(biāo)準(zhǔn)形方程。但是對(duì)于含有電流源或受控電流源的電路，在列方程時(shí)需要進(jìn)行調(diào)整。節(jié)點(diǎn)電壓法也存在類(lèi)似問(wèn)題:構(gòu)成電路的元件不同，方程的列寫(xiě)方法有所不同。但學(xué)生不能很好的理解這些處理方法，常常混淆。

我們?nèi)绻捎脠D4所示的思維導(dǎo)圖幫助學(xué)生理解和總結(jié)出各種情況的處理方法，就能夠幫助學(xué)生在復(fù)習(xí)的時(shí)候?qū)λ星闆r一目了然，進(jìn)行重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)，加深記憶。參考網(wǎng)孔電流法的導(dǎo)圖，可以將節(jié)點(diǎn)電壓法的導(dǎo)圖留給學(xué)生自己總結(jié)完成。在繪制思維導(dǎo)圖的過(guò)程中，學(xué)生不僅加強(qiáng)了對(duì)知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)，變被動(dòng)接受為主動(dòng)思考，可以鍛煉學(xué)生的獨(dú)立分析和總結(jié)歸納的能力。

圖4 網(wǎng)孔電流法的思維導(dǎo)圖

3 結(jié)語(yǔ)

我們?cè)陔娐贩治稣n程的教學(xué)設(shè)計(jì)中，注重展現(xiàn)思維的發(fā)展過(guò)程和知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，對(duì)學(xué)生進(jìn)行思維引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

運(yùn)用思維導(dǎo)圖能快速有效地組織教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程。在課堂上將一個(gè)問(wèn)題的多個(gè)層面及其關(guān)聯(lián)元素，以層次清晰，重點(diǎn)突出，豐富多彩的方式展現(xiàn)，有助于學(xué)生理解和記憶;為學(xué)生構(gòu)建問(wèn)題情景，再現(xiàn)知識(shí)思想形成的生動(dòng)過(guò)程;利用思維導(dǎo)圖引導(dǎo)學(xué)生對(duì)一些內(nèi)容進(jìn)行探索。如學(xué)生自己去建立和完善節(jié)點(diǎn)電壓法的思維導(dǎo)圖，將被動(dòng)接受模仿的學(xué)習(xí)模式引導(dǎo)為主動(dòng)思考，鍛煉和培養(yǎng)創(chuàng)新思維的能力;通過(guò)將思維導(dǎo)圖貫穿到整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中，可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解和掌握。

［1］ 托尼.巴贊.思維導(dǎo)圖［M］.北京:世界圖書(shū)出版社出版，2004.9

［2］ 邱關(guān)源著、羅先覺(jué)修訂.電路(第五版)［M］.北京:高等教育出版社，2009