高职电工电子技术教学思维导图应用

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【关键词】思维导图；教学方法；知识网络

1引言

《电工电子技术》是高等职业教育中电气工程、机械工程专业等工科专业开设的专业基础课，是一门理论与实践并重的课程。然而由于高职学生在中学阶段数学及物理等理科科目基础知识掌握不牢、理科知识逻辑结构构建较为模糊，导致进入大学后对需更深层次学习的《电工电子技术》课程无法快速适应并接受其知识体系，学习兴趣不足，以致此门课程长期处于教师难教、学生难学、教学效果难实现的状态[1]。作为一线教师，作者不断尝试可适用于高职学生学习本课程的教学方法，以实现应有的教学效果，实践结果表明，思维导图法行之有效。思维导图是英国著名学者东尼.博赞创立的一种新型笔记方法[2]，核心思想是全面调左右脑，结合形象思维与抽象思维，以图画和线条的形式表现在纸上，是一个简单、高效、形象化的思维工具，其突出优点是图文并茂、主题间关联关系清楚、知识点管理明晰、应用条理系统。依据其特点，在《电工电子技术》课程中，合理运用思维导图法可帮助学生构建电工电子知识网络架构、实施实践教学领域内的讨论，培养学习并灵活运用解决问题的能力。部分国内外教师在此领域做了研究与实践[3-5]。

2思维导图在电工电子技术教学中的应用

思维导图在电工电子技术课堂教学中的应用主要优点如下：（1）电学概念图形化，概念隶属关系条理化，章节细节直观化。通过学习，学生可快速了解该课程主要知识框架，掌握电学相关概念、章节知识点细节，深刻领悟知识点间的细节区别与联系，并运用构建知识网络。（2）作为教学进程中的引导工具，引导教师和学生的思维和注意力，在实践教学中实施专题讨论，进而达成知识点的深刻理解，体现教学效果。

2.1在理论教学领域内构建知识网络

取重庆工业职业技术学院18计算机网络301班（44）和302（44）班学生为教学对象，301班采用传统的PPT教学方法授课，302班采用思维导图方法授课，观察思维导图教学法在正弦交流电基本参数概念教学中的应用效果。在该知识点中，主要掌握正弦交流电压或正弦交流电流正弦波波形规律、幅值、周期、频率、角频率和相位等基本概念。普通PPT教学中将依次给出各参数的物理意义及各参数相应的数学表达、数学关系推导过程，如ω=2πf⇒ω=2π/T。在应用思维导图的教学法中，首先给出如图1中的主题（由Mindmapper13绘制），在主题左右侧对称列出正弦交流电压、交流电流的波形图、瞬时值表达式、各参数符号及参数间的数学关系式，正弦交流电压与交流电流参数各自表示，此后依据思维导图由右至左、由上至下顺时针依次解释各参数物理意义及相互关系。教授完毕后，要求写出流经负载(R=2Ω)电流及其两端电压的最大值、有效值、角频率、频率、初相位及交流电压瞬时值表达式，总计12项，负载电流波形图及教学效果对比如表1所示。上述结果表明，思维导图教学法班全对同学人数约为传统教学法班全对同学人数2倍，且错一项、错两项、错三项及以上者人数显著较低。经答卷调查分析，传统教学班多数同学无法从公式中孤独地理解电压电流的物理含义、电压电流有效值与最大值等参数的数学关系，也不能完成由三角函数式的瞬时值表达式到波形的转换，无法在短时间内理解这些参数之间的数学关系；思维导图班思维图形不仅从整体上全方位清楚地展示了电压电流两参数在物理电学领域内的物理关联含义，而且从数学角度阐述了各参数之间的数值数量关系，明确了参量值在图形中的含义，更重要的是用图形法构建了正弦交流电各参数之间的知识网络。思维导图在物理含义及数制关系理解上描述参数间的关系更为准确，促使学习过程更轻松、有趣，完成答题质量更高。思维导图法不仅可构建新知识点之间的网络关系，还可通过新知识点与旧知识点的对比、补充、扩大、增添，最终完善更为详细的知识网络。如图2所示，在学生已经了解纯阻性负载电压电流关系后，通过思维导图，对比了解电容电感电压电流及阻抗等参数关系，可促使学生对即将所学的知识点与已学知识点的关联关系一目了然，将原始纯阻性负载的欧姆定律扩大到纯阻性、纯感性、纯容性一般意义的欧姆定律以及相量形式的欧姆定律，构建了更为广阔的欧姆定律知识网络。在电工电子教学中，可在电路分析方法、三相交流、暂态过程、三极管放大电路、集成运算等多个章节绘制多个思维导图，依据学生对课程理解的深浅，教学思维导图涉及知识点可多可少，涉及范围可宽可窄。

2.2在实践教学领域内实施专题研究讨论

思维导图法可应用于理论概念知识网络构建，亦可应用于实践教学中专题研讨，专题研讨可促使学生完成实践学习中各要素的联系、层次关系、相互作用、彼此影响及相应解决措施，培养“工程师”思维。在电工电子教学中，利用思维导图可进行三极管放大电路设计、集成运放放大电路、直流电源滤波电路设计等电路设计专题讨论。以直流电源滤波电路的设计[6]研究与讨论教学为例，如图3所示。首先，提出问题，即直流电源滤波电路设计。开展师生集体讨论，提出设计要素，考虑采用何种滤波原理，选用何种可实现原理的元器件类型及参数，搭建何种结构的电路。其次，分析问题。分析：（1）LC-π、RC-π、L型、C型各滤波电路优缺点、适用场合；（2）电路中C、L参数值变化对负载RL、二极管电压电流的影响；（3）数值变化对滤波效果的影响；（4）针对具体设计要求，选用电路类型及相应的改进措施，达到解决问题。表2为思维导图班直流滤波电路设计结果统计表，设计要求：设计单相桥式整流电路滤波电路，输出电压20V，电流0.2A。表2表明，思维导图班与传统教学班分别有82%及57%同学正确选择了电容C滤波电路及C值（分别为36人和25人），8%及18%的同学分别选择了LC-π、RC-π型电路及相应参数，全部正确人数分别2人和3人。由此可见，通过思维导图讨论，思维导图班学生理解如何提出问题、分析问题、解决问题，即需从总体设计出发，基于4类滤波电路特性差异性，分析滤波电路设计需从负载电压值电流值及负载可变性等需求出发的理念，利用电容电压电感电流不能突变特性，依据C、L、RC-π、LC-π等类型滤波电路输出电压、电路输出电流、滤波脉动、使用场合等方面的特性，分析4种滤波电路之间的关联关系及其对后续负载电压电流的影响，最终确定电容值电感值参数值，最终完成了设计。思维导图班同学更为深刻地理解了不同类型滤波电路特性、适用范围及参数值确定方法等细节的区别及联系，达成了应用的教学效果。思维导图教学法在实践教学的应用，不仅教授了知识、构建了知识网络，更可用图形思维，培养学生“工程师”思维，提出问题、分析问题、解决问题，培养学生学习并灵活运用解决问题的能力。

3结语

本文结合教学案例，探讨了思维导图在高职“电工电子技术”课程教学中的应用。应用思维导图在理论教学领域以图形方式构建的电工电子知识网络，在实践教学领域实施专题讨论，培养学生“工程师”思维，提出问题、分析问题、解决问题，培养学生学习并灵活运用解决问题的能力，提高了教学效果，激发了学习兴趣，值得研究与推广。

参考文献

[1]陆璐.基于思维导图的模拟电子技术教学应用研究[J].电子测试,2017(7).

[5]戴圣伟,王炎平,蔡胜强.思维导图融合法在模电教学中的应用[J].实验室研究与探索,2016,35(2).

[6]江晓安,董秀峰.模拟电子技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2008.

作者：刘民 单位：重庆工业职业技术学院