高職電工電子技術教學思維導圖應用

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【關鍵詞】思維導圖；教學方法；知識網絡

1引言

《電工電子技術》是高等職業教育中電氣工程、機械工程專業等工科專業開設的專業基礎課，是一門理論與實踐并重的課程。然而由于高職學生在中學階段數學及物理等理科科目基礎知識掌握不牢、理科知識邏輯結構構建較為模糊，導致進入大學后對需更深層次學習的《電工電子技術》課程無法快速適應并接受其知識體系，學習興趣不足，以致此門課程長期處于教師難教、學生難學、教學效果難實現的狀態[1]。作為一線教師，作者不斷嘗試可適用于高職學生學習本課程的教學方法，以實現應有的教學效果，實踐結果表明，思維導圖法行之有效。思維導圖是英國著名學者東尼.博贊創立的一種新型筆記方法[2]，核心思想是全面調左右腦，結合形象思維與抽象思維，以圖畫和線條的形式表現在紙上，是一個簡單、高效、形象化的思維工具，其突出優點是圖文并茂、主題間關聯關系清楚、知識點管理明晰、應用條理系統。依據其特點，在《電工電子技術》課程中，合理運用思維導圖法可幫助學生構建電工電子知識網絡架構、實施實踐教學領域內的討論，培養學習并靈活運用解決問題的能力。部分國內外教師在此領域做了研究與實踐[3-5]。

2思維導圖在電工電子技術教學中的應用

思維導圖在電工電子技術課堂教學中的應用主要優點如下：（1）電學概念圖形化，概念隸屬關系條理化，章節細節直觀化。通過學習，學生可快速了解該課程主要知識框架，掌握電學相關概念、章節知識點細節，深刻領悟知識點間的細節區別與聯系，并運用構建知識網絡。（2）作為教學進程中的引導工具，引導教師和學生的思維和注意力，在實踐教學中實施專題討論，進而達成知識點的深刻理解，體現教學效果。

2.1在理論教學領域內構建知識網絡

取重慶工業職業技術學院18計算機網絡301班（44）和302（44）班學生為教學對象，301班采用傳統的PPT教學方法授課，302班采用思維導圖方法授課，觀察思維導圖教學法在正弦交流電基本參數概念教學中的應用效果。在該知識點中，主要掌握正弦交流電壓或正弦交流電流正弦波波形規律、幅值、周期、頻率、角頻率和相位等基本概念。普通PPT教學中將依次給出各參數的物理意義及各參數相應的數學表達、數學關系推導過程，如ω=2πf⇒ω=2π/T。在應用思維導圖的教學法中，首先給出如圖1中的主題（由Mindmapper13繪制），在主題左右側對稱列出正弦交流電壓、交流電流的波形圖、瞬時值表達式、各參數符號及參數間的數學關系式，正弦交流電壓與交流電流參數各自表示，此后依據思維導圖由右至左、由上至下順時針依次解釋各參數物理意義及相互關系。教授完畢后，要求寫出流經負載(R=2Ω)電流及其兩端電壓的最大值、有效值、角頻率、頻率、初相位及交流電壓瞬時值表達式，總計12項，負載電流波形圖及教學效果對比如表1所示。上述結果表明，思維導圖教學法班全對同學人數約為傳統教學法班全對同學人數2倍，且錯一項、錯兩項、錯三項及以上者人數顯著較低。經答卷調查分析，傳統教學班多數同學無法從公式中孤獨地理解電壓電流的物理含義、電壓電流有效值與最大值等參數的數學關系，也不能完成由三角函數式的瞬時值表達式到波形的轉換，無法在短時間內理解這些參數之間的數學關系；思維導圖班思維圖形不僅從整體上全方位清楚地展示了電壓電流兩參數在物理電學領域內的物理關聯含義，而且從數學角度闡述了各參數之間的數值數量關系，明確了參量值在圖形中的含義，更重要的是用圖形法構建了正弦交流電各參數之間的知識網絡。思維導圖在物理含義及數制關系理解上描述參數間的關系更為準確，促使學習過程更輕松、有趣，完成答題質量更高。思維導圖法不僅可構建新知識點之間的網絡關系，還可通過新知識點與舊知識點的對比、補充、擴大、增添，最終完善更為詳細的知識網絡。如圖2所示，在學生已經了解純阻性負載電壓電流關系后，通過思維導圖，對比了解電容電感電壓電流及阻抗等參數關系，可促使學生對即將所學的知識點與已學知識點的關聯關系一目了然，將原始純阻性負載的歐姆定律擴大到純阻性、純感性、純容性一般意義的歐姆定律以及相量形式的歐姆定律，構建了更為廣闊的歐姆定律知識網絡。在電工電子教學中，可在電路分析方法、三相交流、暫態過程、三極管放大電路、集成運算等多個章節繪制多個思維導圖，依據學生對課程理解的深淺，教學思維導圖涉及知識點可多可少，涉及范圍可寬可窄。

2.2在實踐教學領域內實施專題研究討論

思維導圖法可應用于理論概念知識網絡構建，亦可應用于實踐教學中專題研討，專題研討可促使學生完成實踐學習中各要素的聯系、層次關系、相互作用、彼此影響及相應解決措施，培養“工程師”思維。在電工電子教學中，利用思維導圖可進行三極管放大電路設計、集成運放放大電路、直流電源濾波電路設計等電路設計專題討論。以直流電源濾波電路的設計[6]研究與討論教學為例，如圖3所示。首先，提出問題，即直流電源濾波電路設計。開展師生集體討論，提出設計要素，考慮采用何種濾波原理，選用何種可實現原理的元器件類型及參數，搭建何種結構的電路。其次，分析問題。分析：（1）LC-π、RC-π、L型、C型各濾波電路優缺點、適用場合；（2）電路中C、L參數值變化對負載RL、二極管電壓電流的影響；（3）數值變化對濾波效果的影響；（4）針對具體設計要求，選用電路類型及相應的改進措施，達到解決問題。表2為思維導圖班直流濾波電路設計結果統計表，設計要求：設計單相橋式整流電路濾波電路，輸出電壓20V，電流0.2A。表2表明，思維導圖班與傳統教學班分別有82%及57%同學正確選擇了電容C濾波電路及C值（分別為36人和25人），8%及18%的同學分別選擇了LC-π、RC-π型電路及相應參數，全部正確人數分別2人和3人。由此可見，通過思維導圖討論，思維導圖班學生理解如何提出問題、分析問題、解決問題，即需從總體設計出發，基于4類濾波電路特性差異性，分析濾波電路設計需從負載電壓值電流值及負載可變性等需求出發的理念，利用電容電壓電感電流不能突變特性，依據C、L、RC-π、LC-π等類型濾波電路輸出電壓、電路輸出電流、濾波脈動、使用場合等方面的特性，分析4種濾波電路之間的關聯關系及其對后續負載電壓電流的影響，最終確定電容值電感值參數值，最終完成了設計。思維導圖班同學更為深刻地理解了不同類型濾波電路特性、適用范圍及參數值確定方法等細節的區別及聯系，達成了應用的教學效果。思維導圖教學法在實踐教學的應用，不僅教授了知識、構建了知識網絡，更可用圖形思維，培養學生“工程師”思維，提出問題、分析問題、解決問題，培養學生學習并靈活運用解決問題的能力。

3結語

本文結合教學案例，探討了思維導圖在高職“電工電子技術”課程教學中的應用。應用思維導圖在理論教學領域以圖形方式構建的電工電子知識網絡，在實踐教學領域實施專題討論，培養學生“工程師”思維，提出問題、分析問題、解決問題，培養學生學習并靈活運用解決問題的能力，提高了教學效果，激發了學習興趣，值得研究與推廣。

參考文獻

[1]陸璐.基于思維導圖的模擬電子技術教學應用研究[J].電子測試,2017(7).

[5]戴圣偉,王炎平,蔡勝強.思維導圖融合法在模電教學中的應用[J].實驗室研究與探索,2016,35(2).

[6]江曉安,董秀峰.模擬電子技術[M].西安:西安電子科技大學出版社,2008.

作者：劉民 單位：重慶工業職業技術學院