基于建构主义学习理论的电工电子学教学实践
论文关键词：建构主义 电工电子学教学 应用
论文摘要：为了更好的调动学生学习的主动性、积极性、创造性，更好的培养学生适应社会的能力，尝试将建构主义学习理论应用到电工电子学的教学当中。从建构主义学习理论四大要素“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”人手，通过实例介绍建构主义学习理论在具体教学中的应用及效果。
大学教育不仅是为学生走向社会做一个知识的铺垫，更重要的是要培养学生的一种团体意识、探索意识、创新意识及实践意识。传统的灌输式的教育模式培养的学生习惯被动的接受和安排，往往适应不了竞争激烈、快速发展的社会。如何找到学校教育与社会实际工作的切人点是长期困扰笔者的一个问题。后来了解到建构主义理论的思想恰好符合当今社会对学校培养人才的要求L1]，于是渐渐尝试将该理论纳人到河北科技师范学院的电工电子学教学中去，取得了良好的教学效果。
1建构主义的一般阐述
1．1建构主义的由来
建构主义(constructivism)也译作结构主义，是由瑞士学者让•皮亚杰(J．Piaget)最早提出来的，是认知学习理论的一个重要分支，随着心理学家对人类学习过程认知规律研究的不断深入，近年来在西方逐渐流行。
1．2建构主义理论关于学习的含义
建构主义改变了传统的“反映论”，提出了崭新的“建构论”，在知识的绝对性与相对性、结构性与非结构性、概括性与具体性之间，它更偏向于后者。建构主义学习理论不是一种简单的学习策略，而是一种全新的学习哲学，它以更多地关注学生、更多地注重交流、更强调课堂的研究活动和小组互动为特征，挑战了传统基于“菜单式”和盲目追求效率的学校教育，并成为2l世纪教育改革的主流理论L2]。建构主义认为，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人(包括教师和学习伙伴)的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。由于学习是在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人的帮助即通过人际间的协作活动而实现的意义建构过程，因此建构主义学习理论认为“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素。
1．3建构主义理论关于学习的方法
建构主义认为，在知识建构过程中，整体性知识比零散性知识更重要，它批评传统教学中“自下而上”的教学设计，认为这是导致学习过于简化、脱离现实的原因之一。建构主义提出了与之相反的“自上而下”的教学设计：首先，教师提出整体性学习任务，以与生活经验相关的真实问题呈现；其次，让学生尝试将整体任务分解成各级子任务；再次，学生单独或通过小组讨论，探索完成这些任务的知识技能，最终使问题得以解决。教师在此过程中以合作者、帮助者和辅导者的身份呈现问题，与学生一起探讨，提供理解和解决问题的知识及策略。教师要成为学生建构意义的帮助者，就要求教师在教学过程中从以下几个方面发挥指导作用(图1)：①激发学生的学习兴趣，帮助学生形成学习动机。②通过创设符合教学内容要求的情境和提示新旧知识之间联系的线索，帮助学生建构当前所学知识的意义。③为了使意义建构更有效，教师应在可能的条件下组织协作学习(开展讨论与交流)，并对协作学习过程进行引导使之朝有利于意义建构的方向发展。
2河北科技师范学院电工电子学教学现状
电工电子学是非电类理工专业的一门重要专业基础课，河北科技师范学院机电系的机械制造及其自动化专业、农机专业，教育系的教育技术专业，都要开设这门课程，这门课程是电路、模拟电路、数字电路和电机电器4门课程的简化和浓缩，涉及面广，而且难度较大。随着近几年高校的扩招，河北科技师范学院学生的基础知识相对薄弱，而且有一部分是招收的对口升学的学生，高中阶段没有学过物理，这就给老师的教学和学生的学习带来了双重困难。一般存在以下几个问题：①由于课程体系和课程内容相对陈旧，大多数学生动手能力、创新意识和创新能力不强，综合素质不高，适应形势发展的能力较差。
②先进的计算机软件、硬件的开发和设计电路的EDA等还没有引入教学。③教学方法仍然是被动式的多，“满堂灌”的多，考试方法不能全面和综合的考核学生的能力。④对学生缺乏工程训练，实践设备和方法落后。
这些问题的存在导致教学效果的不显著。其最直接的体现就是学生的毕业设计。毕业设计是对大学4年所学知识的综合应用，几乎所有机电类的设计离不开电工学知识，而大多数学生存在概念模糊，无系统理论知识，不会选配元器件等问题。同时通过毕业生就业后的反馈信息来看，学生虽然在校学过电工学课程，但他们不会接日光灯电路、不会换保险丝、不会检查简单的或民用的供电线路、不会检查电动机故障、看不懂生产设备的电气控制原理图等，即理论与实践脱节。
3建构主义在电工电子教学中的具体应用
从建构主义学习理论四大要素“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”入手，通过一些实例介绍建构主义学习理论在具体教学中的应用(图1)。
3．1激发学生的学习兴趣帮助学生形成学习动机
兴趣是提高知识建构的催化剂。学生感兴趣的是他周围世界对电工电子技术的应用及毕业后他是否能用于工作中，因此要求教师结合其专业特点积极扑捉，从实际生活和学生本身的专业发展来逐步渗透，激发学生的学习兴趣和探索欲望。比如从机械类的数控技术、汽车发动机的电喷技术、电动汽车及智能建筑、环境保护设备的研发等新的应用领域，又比如身边的一些实例，如智力竞赛中的抢答器、楼道中的电灯延时开关、音响的功放器等。
3．2创设多样化情境。实现情境教学
首先，应选择真实性的任务，避免学习那些脱离现实、过于抽象简化的内容；其次，教师要设计学习情境使之与现实问题相类似，以提高学生解决现实问题能力为目标[2]。在电工电子教学中，根据每一部分内容的实际情况创设多样化情境有利于调动学生的多种感官去探索和解决问题。创设不同侧面、不同角度表征知识的多样化情境将为学生的探索提供多种路径，促进知识的迁移。
3．2．1选择真实情境实例一：整流滤波稳压电路，以计算机上的指示灯或以VCD、DVD等指示灯所需电源为教学情境。实例二：三相异步电动机的构造，通过拆开的实物进行讲解，通过观察其外壳的铭牌完成对各个参数的理解。
3．2．2创设问题情境例如学生在做负反馈放大电路实验时测量完基本放大电路的电压增益后再连接负反馈网络来验证接入负反馈会使电压增益降低这一结论时，往往会由于反馈过深而出现振荡现象。针对这一问题要求学生利用课余时间查找资料，找出原因和解决的办法。然后可到实验室亲自调试。结果效果非常好，加深了学生对反馈和振荡的理解。
3．2．3创设直观情境及虚拟情境例如积极运用幻灯片、录像、多媒体等先进教学设施。而使用多媒体教学的最大感受就是运用FLASH动画制作的内容，它能将书本中较为抽象的理论转化成动画的形式表现出来。而这抽象的知识是在黑板上难以实现的。这种动画制作直观好看，提高了学生的兴奋度，效果很好。又例如在验证性实验基础上进行一些开发性实验。由于实验室设备的局限性，可以通过虚拟仿真进行。这一部分针对学有余力的同学。让他们自学一些虚拟仿真软件，比如Matlab、OrCADPspice、Protel等，一些学生的兴趣相当浓厚。
3．3营造协作学习的环境。培养合作精神
在学习过程中要加强教师一学生、学生一学生之间的合作、沟通与讨论，使学生获得对同一事物更丰富、更全面的理解。例如学完集成运算放大器后，将学生分成几组，到电子市场上了解常用的集成运算放大器的型号、价格及应用。再根据各小组的报告，由教师指导，通过小组间相互补充学习，资源共享，达到建构知识的最终目的。又比如在整个教学环节加强教师与学生之间的联系，学生经常发E-mail到教师的信箱，讨论学习、生活等各方面的困惑。同时向同学征询教学的意见及建议(书面形式)，并把有一定思想和独到见解的内容选出来，激发学生的表现欲望和参与欲望，同时也培养学生对问题的独立思考能力。
3．4引导学生建构相关的知识结构网络。提高学习质量
教学实践表明，对某一主题知识结构网络的建构，有助于学生自主发现知识内在的规律性，有助于对概念的多侧面的理解，有助于抓住新旧知识的连接点，找出新知识的生长点，激发学习兴趣。例如：在学习完半导体二极管和三极管后，可以提出问题：你所知道的放大电路有哪些?你认为放大电路应由什么构成?元器件你又根据什么选取?一个放大电路你要考虑哪些影响它的因素?要求学生用一周的时间查资料来完成并写成书面报告。本部分告一段落后让学生再写一些心得体会并自己设计一些简单放大电路。又比如：集成功率放大器的外围电路，有很多电容元件，所选取的电容值各不相同，为什么这样选取，它们具有的功能有何不同?将前后知识有机结合，完成对电容的理解与应用。
4建构主义对教师的要求
经过一段时间的尝试与实践，感到该理论运用于教学中对教师本身的素养提出了更高的要求。过去教师是一个单向控制的知识传递者，它只需对所授内容精通，运用准确的语言表达，最多再辅以一定的直观教学，即可较好的完成教学任务。但现在作为意义建构的合作者，教师不仅要精通所授内容，还必须熟悉与建构主义理论相配套的教学策略和方法【3]。比如，如何选择符合教学内容有贴近生活现实的真实性任务，如何设计具体的教学情境，如何在意义建构过程中与学生共同探讨和适时交流等等。
许多教师基本是从大学校门到大学校门，缺乏与实践的结合。同时，河北科技师范学院教师机电类的横向科研相对薄弱，纸上谈兵居多。因此需要深入社会，了解电工电子技术在市场的应用状况，了解社会对电类人才的需要，了解毕业生的各种反馈信息，同时参加一些学术研讨活动，因此也需要学院在此方面予以重视。
笔者从对所教的六个班的学生调查来看，采用建构主义教学方式很适于学生的学习。学生普遍感觉拓宽了视野，增长了学习兴趣，由过去的被动听课变成现在的主动探索，能够培养对问题的独立思考能力和同伴之间的协作精神。而且有个别同学还能针对生活中的现象提出一些问题。
将建构主义应用到电工电子学教学，大的模块化的教学内容还没有形成，另外与此相对应的考核方式也不健全引，同时教师还应组织学生与不同领域的专家或实际工作者进行交流。如何有效地利用这一理论也需要不断探索和完善。
