伍云霞+武曉華

摘要：為解決電工學(xué)課程教學(xué)中學(xué)生基礎(chǔ)薄弱、教學(xué)學(xué)時少而教學(xué)內(nèi)容多問題，實現(xiàn)電工學(xué)課程教學(xué)目標(biāo)，電工學(xué)教學(xué)以彈性認(rèn)理論為指導(dǎo)，在教學(xué)中采用了超文本結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)教學(xué)知識及相聯(lián)關(guān)系，以多維度、非線性方式表征概念和相關(guān)案例，提高了學(xué)生多元表征知識、遷移知識的能力，使學(xué)生向復(fù)合型人才方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電工學(xué)；彈性認(rèn)知理論；十字交叉形

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）46-0149-03

一、引言

電工學(xué)課程是高等工科本科教育非電類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，是直接服務(wù)于各專業(yè)的核心課程。在“高等工程教育要向強國邁進(jìn)，要面向社會培養(yǎng)具有創(chuàng)造力強、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類工程技術(shù)人才，要為國家走新型化工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務(wù)”綱領(lǐng)下[1-2]，我校對電工學(xué)課程教學(xué)的目標(biāo)是：（1）電工學(xué)課程的教學(xué)重點從重視理論的學(xué)術(shù)性與系統(tǒng)性、結(jié)構(gòu)與邏輯的嚴(yán)密性轉(zhuǎn)向“培養(yǎng)學(xué)生將電工與電子技術(shù)的基本知識應(yīng)用于各自專業(yè)，繼而創(chuàng)造性地發(fā)展各自專業(yè)能力”；（2）消減教學(xué)時數(shù)，精練教學(xué)內(nèi)容；（3）教學(xué)內(nèi)容涵蓋電路理論、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電動機及傳動控制、電工測量、安全用電、EDA（Electronic Design Automation，電子設(shè)計自動化）技術(shù)。非電類專業(yè)電工學(xué)課程通常是多個專業(yè)同一課堂，各個專業(yè)對電類知識需要求的側(cè)重點有很大不同，另外非電類專業(yè)學(xué)生普遍對課程不重視，電類知識基礎(chǔ)一般也較薄弱，如何選取教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)內(nèi)容如何呈現(xiàn)、采用什么的教學(xué)手段等才能在有限的學(xué)時內(nèi)獲得好的教學(xué)效果，滿足各不相同的教學(xué)需求，適合基礎(chǔ)與能力參差不齊的學(xué)生的學(xué)習(xí)是電工學(xué)課程教學(xué)需要解決的問題。

認(rèn)知彈性理論是1990年美國伊利諾斯大學(xué)的斯皮羅等人針對結(jié)構(gòu)不良領(lǐng)域知識（復(fù)雜知識）習(xí)得和遷移而提出的一種學(xué)習(xí)理論，基于對認(rèn)知彈性理論提出的知識觀、教學(xué)觀、教學(xué)策略和教學(xué)技術(shù)的分析以及對電工學(xué)課程的研究，在電工學(xué)課程教學(xué)中以認(rèn)知彈性理論為教學(xué)指導(dǎo)，有利于解決電工學(xué)教學(xué)中的問題和達(dá)到電工教學(xué)的目的。

二、認(rèn)知彈性學(xué)習(xí)理論[3，4]

認(rèn)知彈性學(xué)習(xí)理論是一種折中的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)與教學(xué)理論，是美國伊利諾斯大學(xué)的斯皮羅等人于1990年提出的。認(rèn)知彈性是指人在認(rèn)知活動中的靈活變通能力，是其在面對新問題時如何有效組織知識從而做出正確回應(yīng)的能力，一個人若具有較強的認(rèn)知彈性，他對復(fù)雜情境中包含的整體和部分的關(guān)系、主次關(guān)系、因果關(guān)系等做出正確認(rèn)知的可能性就越大。這種能力只有掌握結(jié)構(gòu)不良領(lǐng)域知識才能具有，并且只有通過高級學(xué)習(xí)才能獲得，高級學(xué)習(xí)能使學(xué)生掌握概念的復(fù)雜性及變化性，并能在新的情境中靈活運用。

學(xué)習(xí)的知識分為良構(gòu)與非良構(gòu)2種，良構(gòu)知識是以一定的層次結(jié)構(gòu)良好地組織在一起，與具體問題有直接的對應(yīng)關(guān)系；非良構(gòu)性知識呈現(xiàn)方式通常比較隱含、晦澀，具有概念的復(fù)雜性和變化的不規(guī)則性等特點，與具體問題之間幾乎沒有直接對應(yīng)關(guān)系。對這種知識學(xué)習(xí)有2條基本準(zhǔn)則：一是多元認(rèn)知表征，學(xué)習(xí)這種知識的最佳方式是多個角度、多視點，這既增強對該概念自身的理解，同時也能增強將這一理解遷移到其他領(lǐng)域的能力；二是展現(xiàn)知識和相關(guān)知識間的聯(lián)系以及知識與問題的依存關(guān)系，用概念和案例構(gòu)成多維度與非線性的十字交叉型。

使學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)不良知識，隨機通達(dá)教學(xué)方法是行之有效的方法，該方法的基本內(nèi)容是：對于同一教學(xué)內(nèi)容，要在不同時間、在重新安排的情境下，帶著不同的目的，從不同的角度多次進(jìn)行學(xué)習(xí)。教學(xué)中應(yīng)努力使學(xué)生形成對概念的多視角理解，并要與具體的情境聯(lián)系在一起，形成背景性的知識，而不是去情境化，通過以不同的方式交叉瀏覽結(jié)構(gòu)不良知識領(lǐng)域，使學(xué)習(xí)者認(rèn)識到知識應(yīng)用的多樣性，并且揭示知識的多種關(guān)聯(lián)性以及對情境的依賴性。

超文本是體現(xiàn)、應(yīng)用這些原理與方法的具體技術(shù)，具有非線性特征的超文本有助于學(xué)習(xí)者從多種觀點的角度接近概念并建構(gòu)知識表征，真正改善對復(fù)雜概念的掌握，超文本力求將內(nèi)容鑲在相關(guān)的上下文或背景中，以克服知識的抽象性，并有助于復(fù)雜性的理解與掌握。該技術(shù)開發(fā)了情境敏感的知識集群加工方法（Situation-sensitive knowledge assembly）?？墒箤W(xué)習(xí)者在隨機訪問文檔時根據(jù)需要可對原有鏈接進(jìn)行動態(tài)編輯，以便更深刻地揭示概念的本質(zhì)并使其更好地與相關(guān)主題聯(lián)系。

三、認(rèn)知彈性學(xué)習(xí)理論對電工學(xué)課程教學(xué)的指導(dǎo)性

電工學(xué)教學(xué)內(nèi)容是結(jié)構(gòu)不良領(lǐng)域的知識，電工學(xué)是一門關(guān)于如何將數(shù)學(xué)、物理等科學(xué)知識應(yīng)用到電工程的應(yīng)用學(xué)科，工程實際問題往往都比較復(fù)雜，常有多因素同時起作用，存在著多種物理過程，直接處理工程問題往往很困難，有時甚至是不可能，通常需要根據(jù)具體情況對問題通過假設(shè)進(jìn)行簡化，對同一實際問題可以有多種假設(shè)，有多種解決方法，最終都能得到相同的結(jié)論；另一方面，電工學(xué)所解決的問題與實際應(yīng)用環(huán)境高度相關(guān)，從一種應(yīng)用問題中提煉出來的方法往往難以有效地直接套用于其他實際問題的解決，通常需要深入分析應(yīng)用問題、精心挖掘與選擇其所蘊含的各種信息與方法，需要多種方法的綜合運用。

解決問題的方法應(yīng)應(yīng)用問題緊密相聯(lián)，決定了學(xué)生對電工學(xué)課程的學(xué)習(xí)應(yīng)與實際問題聯(lián)系并在其應(yīng)用中掌握，這就要求采取高級學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)方式，深層理解與把握器件的建模、等效電路的本質(zhì)，器件多樣性特性及應(yīng)用，定理、定律的適用性，并能將其靈活地運用到設(shè)計、分析及制造上，而不能僅僅只記住一些器件模型、定理、定律的表述。

電工學(xué)教學(xué)的目的是要使非電類專業(yè)的學(xué)生能用電類知識解決本專業(yè)內(nèi)所涉及的有關(guān)電的問題，同時拓展本專業(yè)，要求學(xué)生能具有一定的問題建模能力、正確地應(yīng)用定律、定理等解決所遇到的電類問題，這就要求電工學(xué)教學(xué)應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知彈性，從而克服“難以致用”的現(xiàn)象，增強電工學(xué)教學(xué)的實效。

綜上所述，認(rèn)知彈性理論對電工學(xué)教學(xué)內(nèi)容的組織、呈現(xiàn)方式和學(xué)習(xí)方法都具有指導(dǎo)意義，有利于培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成，增強學(xué)生素質(zhì)。

四、認(rèn)知彈性理論在電工學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

認(rèn)知彈性理論建議用超文本結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)知識，超文本結(jié)構(gòu)是知識的一種層次結(jié)構(gòu)，著重表達(dá)知識間的相互關(guān)系。這種結(jié)構(gòu)能表示出知識與知識間關(guān)聯(lián)的強弱程度，知識與知識間關(guān)聯(lián)的復(fù)雜程度，其層次結(jié)構(gòu)本身也反映了引導(dǎo)學(xué)習(xí)者瀏覽信息目標(biāo)的能力，如何設(shè)計和優(yōu)化知識超文本結(jié)構(gòu)表征，直接關(guān)系到超文本的質(zhì)量，也關(guān)系到學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效率。

電工學(xué)課程教學(xué)中超文本結(jié)構(gòu)表征實例如圖1所示，圖1是疊加定理學(xué)習(xí)的超文本結(jié)構(gòu)表征。

在迭加定理的學(xué)習(xí)中，迭加定理、迭加定理應(yīng)用方法（正用、反用、近似）、獨立電源、實際電壓源模型、實際電流源模型、互等效、戴維南定理、諾頓定理等相關(guān)定理與定理的應(yīng)用方法鏈接在一起，學(xué)習(xí)者可以多維度獲取概念與相關(guān)概念、理解公式、原理和定律等，有助于學(xué)習(xí)者進(jìn)一步理解復(fù)雜概念。

圖1中的疊加定理正用、反用、近似使用的相關(guān)案例，增加了對疊加定理含義的理解及對定理靈活應(yīng)用的掌握，在案例中體現(xiàn)概念，使學(xué)生切實體會了包裝概念的共性與差異性，不同條件下、不同問題概念所包含的具體內(nèi)涵，多維度考察增強了對復(fù)雜概念的理解。

超文本能夠從靜態(tài)表征向動態(tài)表征過渡，擴(kuò)展原先設(shè)定的內(nèi)容和路徑，將多個知識點鏈接在一起，可促使學(xué)習(xí)者對知識意義進(jìn)行積極的探索與建構(gòu)，思索概念應(yīng)用的復(fù)雜性。例如學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)全狀態(tài)響應(yīng)案例時，發(fā)現(xiàn)全響應(yīng)是零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)的迭加，則有可能引發(fā)對迭加定理的興趣，相應(yīng)地，從全狀態(tài)響應(yīng)案例節(jié)點添加鏈接到疊加定理的路徑，這樣學(xué)習(xí)者可以按照已有的思維需求來重新建構(gòu)一階暫態(tài)響應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容與路徑。[5-7]

五、結(jié)語

認(rèn)知彈性理論是學(xué)習(xí)高級知識的教學(xué)理論，適合電工學(xué)課程的指導(dǎo)教學(xué)，成功應(yīng)用該理論的關(guān)鍵在于知識超文本結(jié)構(gòu)表征自由度、線性力和導(dǎo)航力的合理設(shè)計。

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