淺析學習遷移在電路分析方法教與學中的應用

[摘要]：根據電工技術的課程特點和現代教育心理學的學習遷移理論，將“一題多解”和變式充分結合的策略用于非電專業的電路分析方法教與學中，有助于培養學生知識遷移的能力，提高學習效率。本文從一題多解下電路分析方法的歸納、簡便求解方法的討論、變式的設計和選擇、變式教學和練習等方面，分析了該類策略在電路分析方法教與學中促進學生對電路分析方法正遷移的作用。

[關鍵詞]：學習遷移 電路分析方法 變式策略 一題多解

一、學習遷移相關理論

現代教育心理學認為：遷移是一種學習對另一種學習的影響。一種學習對另一種學習起促進作用，稱為正遷移。反之，稱為負遷移。在電工類課程的教學中，促進學生對電路分析方法向后續章節中電路原理的正遷移、“為遷移而教”有助于提高學生分析問題、解決問題的能力。

心理學家奧蘇伯爾認為：學習者已有的認知結構是產生遷移的中介，并會影響新知識的學習。學習者的認知結構是影響學習遷移的重要因素。在課堂教學中，設法引導學生對電路分析方法建立良好的認知結構，為遷移打下較好的基礎。

為了促進遷移的發生，提供各種不同的變式具有重要的意義。通常，變式教學中的“變”是指變化事物的非本質特征而本質特征不變。練習在電工技術教學中是關鍵的環節，而變式練習在促進學生知識遷移中起著重要的作用。

建構主義者的學習遷移觀認為：學習遷移是知識在新條件下的重新建構。學生在變式練習的過程中同化或順應新知識，主動建構自己的知識體系。在電路分析方法章節中，變式還應提供新情境，選擇接近實際的應用電路。

二、電路分析方法的歸納

電路中存在多種電路分析方法是電工技術電路理論部分的特點。為了便于比較和歸納，在講解多種電路分析方法后，以兩結點電阻電路為例，用多種電路分析方法“一題多解”，給出各電路分析方法下不同形式的解析式。例如：電路如圖1所示，設開關S閉合，要求列寫a、b兩個結點的結點電壓方程。對這一線性電路，可使用結點電壓法、電源等效變換法、諾頓定理、疊加原理、支路電流法等多種電路分析方法來“一題多解”，通過對各結點電壓解析式的比較，引導學生對多種電路分析方法進行歸納，找到各電路分析方法之間的區別和聯系，從而改善學生的認知結構，提高學生對已有知識的清晰度，使學生獲得較好的遷移基礎。

三、變式的設計和選擇

為了使初學電路分析理論的學生掌握電路分析方法，教學中有必要設計和選擇合適的變式材料。例如：已知基準電源，當輸入多位不為零的二進制編碼，求權電阻網絡D/A轉換器中權電阻網絡的輸出電壓。通過電路分析得到的輸出電壓解析式反映出該D/A轉換器的工作原理。其中，不同的二進制編碼對模擬開關閉合、斷開的控制作用既使電路的輸入發生改變，又使電路結構發生改變，從而產生變式。

在電路中應用開關設計變式有兩種方法：電路元件不變，改變電路連接關系，使電路結構發生改變；電路連接關系不變，電路結構不變，改變接入的電路元件，使電路應用情境發生改變。這樣，開關的通斷狀態使電路的形式發生變化。實際中，較復雜控制電路的開關設置還需避免潛在通路。若對同一電路，改變已知條件或求解的問題，也會產生變式。這樣，電路未變，改變的是求解問題的條件或結論。比如，已知激勵和響應求電路元件參數，電路設計中的電路分析常是這種情況。在設計變式時，電路開關、電路元件參數等的設置應合理，以防止負遷移出現。

為了促進正遷移，提供不同情境下的變式材料還應接近實際、具有典型性。因此，在教學、練習中應盡量選擇有變式的命題。在“電工技術”作為多個專業平臺課的情況下，還應盡量根據學生所屬不同專業選擇接近實際的變式材料，提供新情境，對促進學生進行知識的正遷移有積極的作用。

四、“一題多解”和變式策略結合

從“一題多解”例子中歸納出電路分析方法、獲得較好的遷移基礎后，還需通過變式來促進遷移的發生。若將從多種方法中找到簡便求解方法的“一題多解”和變式結合，則能更好地促進學生對電路分析方法的正遷移。與“一題多解”相結合的變式策略包括變式教學和變式練習。比如，在上述速率電橋的變式教學中，可用疊加原理、諾頓定理等一題多解電壓輸出。因被分析電路變為含兩個電源的電路，故用疊加原理求其電壓輸出較簡便。在變式教學中，引導學生分析電路結構特征，并討論簡便求解的方法。通過學生學習和應用“一題多解”簡便求解的方法，有助于學生反復地聯系已有的知識，從而鞏固知識。同時，學生多角度發散思維，破除思維定勢，促進正遷移。

結合“一題多解”和變式策略應用的示意圖如圖2所示。首先，在學生進行“一題多解”的一般練習后，通過結點電壓“一題多解”下電路分析方法的歸納，使學生建立起良好的認知結構，獲得較好的遷移基礎。其次，學生在已有的知識結構基礎上，再進入“一題多解”和變式相結合的變式教學、練習階段。在這個階段學生學習“一題多解”簡便求解的方法，并將這種方法應用到不同變式中去，以促進遷移的發生。這個過程是學生對電路分析方法不斷遷移的過程，學生將已有知識與新知識相聯系，并內化到自己的認知結構中。將“一題多解”和變式練習相結合的策略能更高效地促進學生對電路分析方法的正遷移。其中，主要通過變式練習來促進遷移的發生，鍛煉學生知識遷移的能力。當學生從變式練習中真正掌握“一題多解”簡便求解的方法時，已鞏固電路分析方法的學習，對電路分析方法的知識遷移能力也得到了鍛煉。

“一題多解”和變式策略應用示意圖在上述的學習過程中，學生只需進行適量的一般練習和變式練習，無需做大量的練習，從而提高學習效率。一方面，學生在初學電路分析方法時，對同一命題用多種方法求解進行一般練習，多個求解的結果相互應證，有利于學生自查是否理解該電路分析方法，鞏固知識并及時發現問題。另一方面，將電路分析方法的“一題多解”與變式結合，能促進學生向后續各章節電路原理進行正遷移，表現為電路分析方法章節的學習使電路分析方法后續章節學習所需的時間和練習的次數減少。

總之，從學習遷移理論出發，考慮電路分析方法的特點，設計和選擇合適的變式，結合“一題多解”進行歸納、變式教學和練習，促進學生知識的正遷移和內化，以高效地鍛煉學生向新知識遷移的能力。

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