電氣類專業課程“問題解決”教學模式的實踐探索

摘要：針對電氣類專業部分課程理論知識抽象、難以理解，學生在學習過程中積極性差的不足，依據誘發性、演示性和適度性等原則對不同課程中的疑難問題創設問題情境，運用“問題解決”的教學模式，對相關問題進行研究和實踐，激發了學生學習的興趣，提高了學生探索問題、解決問題的能力和創新能力，為創新創業應用型人才培養奠定扎實的基礎。

關鍵詞：問題解決；情境創設；電氣類；創新

中圖分類號：G642#8195；#8195；#8195；#8195；#8195；文獻標識碼：A#8195；#8195；#8195；#8195；#8195；文章編號：1007-0079（2014）18-0042-02

“問題解決”（problem solving）的觀念最早是由英國數學教學協會提出的，這種觀念的主旨是以問題解決為中心，教師在向學生傳授新的知識前，通過有目的地創設問題情境，向學生提出問題或任務，引導鼓勵學生積極探索問題，找出解決策略，最終通過解決問題來獲得新的知識。這種方法用有價值的問題貫穿課堂始終，通過再現事物內在秩序和聯系的過程來研究問題，發現問題，解決問題，調動學生學習的積極性、主動性、創造性，達到更深層理解并掌握和運用知識的目的。[1，2]

一、電氣類專業課程教學分析

對于電氣類專業來說，所學的專業課程（譬如電機學、自動控制理論和檢測技術等）大多理論性強、抽象、難以理解或是需要在實踐中得到鍛煉。如果教師在授課的過程中只是一味把教材上的理論直接灌輸給學生，那么大多數學生對這些抽象的、遙遠的、冷漠的知識是沒有好感的，也不會真正理解這些知識所包含的意義，這種教學方法在某種程度上極大地束縛了學生思維的發展及創造力的培養。對于這些專業課程授課的基本理念應當倡導探究性學習，注重理論與實際的聯系，培養學生分析和解決問題的能力，獲取知識的能力以及交流與合作的能力，這正與“問題解決”的觀念不謀而合，因此可以把這種教學模式應用到電氣類專業的教學中，為創新創業應用型人才培養奠定基礎。

二、問題情境創設與實踐

實施“問題解決”教學的關鍵是要創設恰當的探究問題情景，激起學生積極的創造性思維活動，再通過準確設置有層次的問題，激起學生探索新知識的欲望，同時也要重視交流與反饋環節，最后在教師精心的引導下使學生掌握新的知識。由于學生是在獨立思索，自主探究新問題下進行學習和建構知識體系，所以一旦被掌握，就能靈活運用這些知識到實踐當中去。下面將介紹幾種在電氣類專業課程教學中如何設計問題情境的實例，以及相應問題解決過程中的收效情況。

1.誘發性問題

創設問題情境，是為了能喚起學生的求知欲望，激發學生學習興趣，所以，一定要保證所設情境能誘發學生的認知沖突，造成學生心理上的懸念，從而把學生帶入一種與問題有關的情境中去，進行有效的學習。[3]

電機學作為電氣類專業的一門主干專業基礎課，特點是理論性強，概念抽象，是電與磁、靜與動、交直流的混合，一直是公認的難教難學課程。在講授電動機的工作原理時，教學計劃安排是先講直流電動機的工作原理，然后再講三相異步電動機的工作原理。那么，在講解三相異步電動機工作原理前，可以讓學生先回顧一下直流電動機的工作原理，然后向學生提出問題，三相異步電動機的定子與轉子間沒有任何機械和電的聯系，為什么定子繞組通電后，轉子會旋轉起來？這樣，在學生回顧已學知識的同時造成了學生心理上的懸念，從而喚起了學生的求知欲望。帶著這樣的問題，學生積極主動地去查閱、收集資料，互相交流探討、總結，最后教師對學生得出的結論進行點評。通過這種方式教學，學生一定會對這部分內容理解更加深刻，從而使教學效果得到大大改善的同時也提高了學生探索問題、解決問題的能力。

2.演示性問題

對于那些抽象的、難以理解的問題，在創設問題情境時，最好充分運用形象化的實例來揭示知識的發生和發展過程，展示內在的思維過程，這既體現了現代教學的基本要求，也反映了學生的認知規律。[4]

自動控制理論課程也是電氣類甚至是整個工科專業非常重要的一門專業基礎課，是學好后續專業課的基礎。特點也是理論性比較強，用到的數學知識較多，學生在學習時會感到抽象和難學。例如，在講到反饋控制原理時，給出反饋控制原理的內容：在反饋控制系統中，控制裝置對被控對象施加的控制作用，是取自被控量的反饋信息，用來不斷修正被控量與輸入量之間的偏差，從而實現對被控對象進行控制的任務。通常，學生對這樣的理論內容理解起來都是一知半解的，那么可以讓學生帶著理論內容進入到這樣的情境，譬如，如果人的手要夠到桌子上的書，都要經過怎樣的過程呢？在這種情境中，學生可以把人看做是一個極其復雜的反饋控制系統，大腦是控制器，被控對象是手，被控量是手的位置，輸入量是書的位置，大腦對手的控制是由手和書之間的距離，也就是偏差來決定的，只要這個偏差存在，控制作用就存在。通過理論內容與身邊常見情況相聯系，學生經過認真思考、總結后會很好地掌握這類理論內容并靈活運用它去分析類似的情況，在這個過程中，學生的創造思維能力也得到了提高。[4]

3.適度性問題

在創設問題情境時，應根據特定的知識內容和教學目標，將學生已有知識經驗與將要學習的知識聯系起來，設置難易適度的問題。

在講解自動控制理論課程的穩態誤差問題時，需要強調的是，穩態誤差大的系統并不是不穩定的系統。那么，在講過穩態誤差的概念后，可以給學生提出這樣一個問題：一個控制系統的穩態誤差隨著時間的增加越來越大，這個系統是否穩定？要正確的回答這個問題，學生就要明確之前講過的穩定的概念與穩態誤差的區別，系統的穩定是指系統在干擾的作用下偏離原來的平衡狀態，當干擾作用消失后，能夠恢復到原始平衡狀態；穩態誤差是當某種特定類型的輸入作用于控制系統后，系統達到穩態時系統精度的度量。區分開這兩個概念后，學生很容易會得出結論，系統的穩態誤差大并不表明系統不穩定，而是表明這個系統對于某個輸入不能跟蹤或者是穩態精度很差的系統，對于這樣的系統，在實際應用中需要采取措施來消除穩態誤差。接著還可以向學生提出問題：消除穩態誤差的辦法都有哪些呢？學生在解決這樣一層一層的適度性問題中，激發了學習的主動性，獲得了新的知識，分析問題、解決問題的能力也得到了提高。

4.延伸性問題

在所創設的問題情境中，不僅構建當前教學應當解決的問題，還蘊含著與當前問題有關，讓學生自己回味、思考的問題，營造出一種完而未完、意味無窮的境界，目的在于激發學生循著課堂教學的線索去閱讀資料、思考問題、進行課外實驗，甚至進行自主、獨立、系統的自學，使課堂教學具有延伸性，達到提高課堂教學效率的目的。[5]

檢測技術與單片機原理都是電氣類專業非常重要的專業課，它們的特點是課本上的理論內容都比較空洞，學生學起來沒有真實感，學生要學好這類課程最好的辦法是在實踐中獲得真知。教師在授課的同時，可以通過給學生下達具體任務的方式引導學生自主學習，讓學生帶著任務去學習，教師起指導作用，充分調動學生的實踐積極性，不僅加深所學課程知識點的理解，還能培養學生的創新實踐能力和解決實際問題能力。

以筆者所在學校2010級農業電氣化專業中一個課程設計為例，針對不同負載電機工作溫度如何變化的實際檢測問題，要求一組學生使用一種溫度傳感器，實現電機工作時溫度數據采集的功能。學生要完成這個任務，首先要分析這個解決問題的過程中要用到多少知識，忘記的知識要重新復習，然后小組成員要交流，討論，最后制訂解決方案。

學生完成任務的過程如下：掌握AD590溫度傳感器的工作原理；熟悉AT89S52單片機的工作方式及軟硬件資源；進一步掌握Protel軟件協同開發單片機系統的開發方法；最終實現測溫以及將所得數據進行LCD顯示的功能。

在總結報告中學生指出：通過對相關資料的查閱，提高了對所需資料的提取能力；對整合理論知識與實踐操作的能力有了很大的提高；在畫PCB原理圖的過程中讓自己更加熟練了Protel軟件的應用；在實際操作過程中，通過自己動腦思考、查閱大量的資料，逐步發現問題、處理問題。從方案選擇，器件選擇到電路連接，從寫控制程序到系統調試，各個部分都在動腦思考、跟小組成員交流討論、請教老師，不僅進一步掌握了焊接的方法，在編程和調試的過程中更加熟練地掌握了各類工程軟件的運用，也更進一步熟悉和掌握了傳感器、單片機、模數轉換器等芯片的基本功能和工作原理。通過完成本次任務，小組成員也發現了自己還有很多不足，走了不少彎路，在最初篩選器件時沒有考慮周全，急于求成，以致半途而廢；在硬件調試時，也曾接錯線路，讓本組成員深深感受到在做任何事情時，需要的不僅是知識，還需要細心、耐心，需要團體的合作和交流。

三、結論

實踐證明，在一些抽象難懂的專業課教學中，應用“問題解決”教學模式，通過創設合理的問題情境或下達解決問題的任務，以問題的解決為主線，幫助學生主動建構知識，教師對反饋的問題進行指導、總結。把學習的自主權交回給學生，讓學生真正成為課堂教學的主體，大大激發了學生學習的積極性，同時從根本上提高了學生自己發現新問題、分析新問題和解決新問題的能力，提高了科學探究能力和團體合作能力，有利于創造能力的發揮。

參考文獻：

[1]楊曙光.“問題解決”教學法的探索與實踐[J].大學數學，2008，

24（6）：193-196.

[2]張蘋.大學生問題解決能力培養研究[J].北京城市學院學報，

2013，（4）：90-96.

[3]寧立新.問題解決教學模式在初中生物教學中的應用研究[D].呼和浩特：內蒙古師范大學，2009，（6）.

[4]陳建華.“問題解決”教學若干問題研究[J].教學新論，2011，（8）：

67-69.

[5]梁中波，馮金洪.“問題解決”教學模式的研究與實踐[EB/OL]. http：//www.guangztr.edu.cn/oldwww/gztr/jxgg/jxgg/wtjj.htm.

（責任編輯：王意琴）