思維流程圖教學法在電子電路教學中的運用

徐萍+王凱+王秋妍+李耕

摘 要：結合模擬電子電路中放大電路的分析與設計，從思維流程圖的提出、結構、試點步驟和教學效果等方面，介紹了思維流程圖教學法在“模擬電子技術”教學中的運用情況。

關鍵詞：電子技術；思維流程圖；類；繼承

1 思維流程圖教學法

所謂思維流程，就是我們平時所說的“思路”。把基于一門課程或其中某一部分內容本身內在邏輯關系的講課（學習）思路用一張圖表示出來，此圖即為思維流程圖。主要以思維流程圖為線索、為工具進行教學的方法，我們稱之為思維流程圖教學法。

英國學者Tony Buzan的理論，人類大腦的自然思考方式為放射性思考，即每一種進入大腦的資料，都可以成為一個思考中心，每個中心均可繼續向外散出成千上萬的可成為另一個中心的連結，最終形成大腦資料庫。基于上述理論，我們在電子技術的教學中運用了思維流程教學法，即結合人腦的放射性思考方式，把不同電路分析、設計的不同階段所涉及的問題剝離出來，形成一個個問題域，作為激發學員思維的一個個思考節點，以流程圖的方式連接各個問題域，最終使學員頭腦中建立起關于不同電路分析與設計的有序的知識庫，并培養學員獨立分析與設計電子電路的能力。

下面以“放大電路基礎”為例，介紹一下我們是怎樣將該章主要內容轉換成思維流程圖并利用流程圖實施教學的。

2 思維流程圖的提出

根據教學目的，教學內容，從放大電路所涉及的最基本問題入手，按照放大電路分析、設計流程，找到各個階段的問題域與思考中心，并將所有問題域連接起來，形成思維的主流程。

本章的教學內容是放大電路分析與設計。教學目標是使學員能夠分析放大電路的性能指標，并根據不同的實際需要，選擇、設計放大電路。為了激發學員的興趣，驅動學員的思維，我們先提出了如下問題：1）放大電路中的“放大”是何含義？2）在放大電路工作中，如何保持能量守恒？3）如何實現放大？4）放大電路如何構成？5）放大電路如何工作？6）如何衡量放大器的性能？爾后，圍繞幾個問題，我們展開如下討論：

模擬電子技術中的放大，是把小電壓、小電流或小功率輸送到放大電路中，在放大電路的輸出端得到一個大電壓、大電流或大功率。從小電壓、小電流、小功率轉化為大電壓、大電流、大功率，多余的能量從哪里來呢？這個問題的設置，使得學員從第一個問題轉到第二個問題，順便引出了放大電路工作的外因：外加電源——能量的補充源，而且使同學們明白，放大電路只是一個能量轉化器，而并非能源供應者。那么，為什么放大電路可以作為能量轉化器呢？據此，引導學員從第二個問題轉到第三個問題，并引出放大電路的核心器件——三極管。但是，三極管是一個非線性器件，其輸入輸出換以為非線性，其輸入輸出不成正比，而且工作點會發生變化。為了引導學員找出放大電路工作的內因，設計如下問題：小電壓、小電流、小功率直接輸入到三極管的輸入端，直接從三極管的輸出端測量輸出電壓、電流和功率，那么輸出量和輸入量能嚴格成正比例嗎，會不會產生失真？這樣一環一環地設問，我們得到了放大電路工作的內因：放大電路的靜態工作點。通過上述分析，我們誘導學員從放大電路最基本的問題，直到放大電路的分析、設計流程，通過對一個又一個問題的思考，懂得：任何放大電路的分析與設計，必須遵循先靜態、后動態的順序，靜態是條件，動態是目的。要設計靜態偏置電路，以達到動態放大的目的；要設計適當的交流通路形式+不同的直流通路形式=不同組態的電路。此外，對于不同的放大電路，要進行性能的測試與分析，以改進電路的設計。

3 由主流程圖到綜合圖

在筆者的實施過程中，把思維流程圖分為主流程圖和綜合圖——詳細的思維流程圖。主流程圖作為整章的知識框架，指明全章所要研究的大問題及其邏輯關系。綜合圖是在主流程圖的基礎上，針對具體電路，以電路的分析設計步驟為流程，概括主流程所涉及的基本概念、基本原理、基本方法、基本電路，表達并指出合知識點之間的縱向和橫向關系，結點的位置、應用和延伸等。如在放大電路的綜合圖中，我們以三極管構成的共發射極放大電路為例，以分析和設計所要考慮的步驟和流程，串接了分析和設計放大電路所需要的方法、工具及理論。如果把放大電路看作一個基本的“類”，那么，共射極放大電路、共基極放大電路、共集電極放大電路、場效應管放大電路、多級放大電路，可看做“放大電路類”的特例。由于特例對“類”的屬性具有繼承性，特例之間的屬性具有共性，因此共發射極放大電路的分析方法、手段是從“放大電路類”中繼承來的，而其他不同結構的放大電路的分析方法和手段，也應該與共射極放大電路的分析方法和手段大體相同。

在綜合圖中，由于“類”間屬性存在共性，教員重點講述一種放大電路，其余的放大電路可讓學員舉一反三，在自學的基礎上加以掌握。這樣，學員可在自學中“反芻”已有的知識，系統歸納和掌握整章內容，并建立起知識結構的整體框架。

4 運用思維流程圖教學法所做的工作

把思維流程圖教學法運用于電子電路教學中，教學組進行了大量的工作：

（1）多名任課教員集體備課，繪制思維流程圖。一幅科學、嚴謹的思維流程圖往往需要集中多名教員的智慧，深入鉆研，反復修改，才能繪制出來。開課前，繪出整個課程的思維流程圖；對不同的章（節）的教學內容，提煉出不同的邏輯結構，繪制出相應的主流程圖和綜合圖。

（2）編制教學實施方案，按思維流程圖靈活施教，教學中根據學員的接受情況隨時調整教學內容和進度。

（3）制作課件，配合動畫仿真。思維流程圖教學法的運用應與多媒體教學緊密結合。為此，我們制作了與思維流程圖教學法相配套的不同層次、不同版本的中英文課件，并納入相應的教學實施方案，提高思維流程圖教學法的教學效果。對難點和重點問題，先采用EWB仿真軟件、以動畫的形式進行講解，在進行理論分析。

5 教學效果

（1）培養了學員的邏輯思維能力。思維流程圖教學法，突顯了課程的系統性和知識的內在聯系，培養了學員的邏輯思維能力，使學員能夠在較短的時間內，輕松、愉快、高效地掌握模擬電子技術的基本內容。

（2）培養了學員的自學能力。由于思維流程圖具有“類”的繼承關系，當教員講清楚關鍵問題后，即可讓學員自學，培養了學員的自學能力。

（3）提高了教學效率。思維流程圖思路清晰，一目了然，教員無須花很多時間板書，學員也無須把主要精力花在記筆記上。講課時教員可根據學員的學習情況隨時調節教學內容和教學進度，把省下來的時間用于擴充教學內容（如EDA技術），從而開闊了學員的眼界，提高了教學效率。

思維流程圖教學法在“模擬電子技術”課程教學中的運用還剛剛開始，雖然收到了明顯的教訓效果，但在思維流程圖的合理繪制、與其他教學方法的有機融合、教員講授與學員自學二者關系的處理等方面，還需要進一步深入探索。我們相信，這種教學方法對改進教學方法、提高教學質量具有普遍的應用價值，希望大家共同努力，使之得到廣泛運用，并不斷臻于完善。

參考文獻

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[2]李國麗.EDA教學實踐總結（J）.電氣電子教學學報，2002，（4）