吳世青，汪中厚

（上海理工大學(xué)，上海 200093）

0 引言

“電路原理”是機(jī)械類與電氣類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，對學(xué)生的思維想象力、創(chuàng)新能力等都有較高的要求。一段時期以來，“電路原理” 課程教學(xué)是以課堂教學(xué)為主，能夠幫助學(xué)生掌握知識，取得了明顯的教學(xué)效果。但是，隨著社會對具有創(chuàng)新能力的復(fù)合型技術(shù)人才的需求大量增加，筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的課堂教學(xué)面臨新的挑戰(zhàn)[1]。 尤其是2020年一場突如其來的新冠疫情，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)被迫改為在線教學(xué)，使“電路原理”的教學(xué)實(shí)踐又出現(xiàn)了新的問題。

1 “電路原理”教學(xué)存在的問題

課堂教學(xué)被廣泛采用，其教學(xué)效果也得到了教師們的認(rèn)可。 但是，隨著時代的發(fā)展，這種教學(xué)方式存在一些問題，主要體現(xiàn)在：

1）教師注重理論知識的講解，忽略了對學(xué)生能力的培養(yǎng)。 在課堂教學(xué)中，大多數(shù)教師都可以熟練講解電路模型、電路定律、求解方法等相關(guān)的理論知識，但部分老師忽視了對學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)，導(dǎo)致部分學(xué)生只是停留在聽懂，卻沒能內(nèi)化為掌握技能，自己無法獨(dú)立分析電路；部分學(xué)生雖然求解出了電路，但無法充分理解所學(xué)的知識點(diǎn)，不能夠清晰地表述自己的思維。 所以，這部分學(xué)生要么不能根據(jù)需求提出解決方案，要么有一些奇思妙想，卻沒有掌握知識點(diǎn)，不能夠結(jié)合課堂所學(xué)，構(gòu)建自己的知識結(jié)構(gòu)，理解電路學(xué)科本身的思維方式。

2）學(xué)生一味地模仿練習(xí)，缺乏創(chuàng)新性思維。 依照教師所講授的經(jīng)典電路、典型例題，學(xué)生進(jìn)行模仿練習(xí)，完成課后習(xí)題，可以鞏固所學(xué)理論知識。 但是部分學(xué)生逐漸思維固化，只了解教師講授過的電路，做不到舉一反三。 由于電路經(jīng)常有等效變形，這些學(xué)生對此束手無策。 也有部分學(xué)生誤認(rèn)為只要通過大量做習(xí)題就可以掌握知識點(diǎn)，從而陷入題海戰(zhàn)術(shù)，為了解題而解題，思維能力與解決問題的能力沒有明顯提高。

2020年一場突如其來的新冠疫情，使全國高校教育教學(xué)面臨前所未有的挑戰(zhàn)，各個地方都提出了“開學(xué)不返校”“停課不停學(xué)”的要求。 在疫情形勢的催化下，以慕課（Massive Open Online Courses，MOOC）、QQ 群課堂、 超星泛雅等平臺為基礎(chǔ)的在線教學(xué)模式，由于其開放、便捷、共享等獨(dú)特優(yōu)勢，為廣大高校普遍采用。 與此同時，在線教學(xué)實(shí)踐過程中，也出現(xiàn)了一些新的問題：

1） 教學(xué)過程的單向性。 隔空教學(xué)，師生無法有效互動，學(xué)生之間的交流也無法實(shí)施，導(dǎo)致課堂節(jié)奏比較單一，課堂教學(xué)容易變?yōu)榻處煹摹蔼?dú)角戲”，即便教師自己感覺講得很好，但是學(xué)生是否能跟上教師的節(jié)奏，真正掌握理解了多少，教師都無法得到及時反饋，也無法及時調(diào)整自己的教學(xué)節(jié)奏與教學(xué)重點(diǎn)。

2） 學(xué)生管理難度大。部分學(xué)生雖然也能準(zhǔn)時打卡，但是一旦遇到困難，會影響到學(xué)習(xí)的興趣與熱情，難以像課堂教學(xué)一樣依然每天堅持學(xué)習(xí)，努力解決學(xué)習(xí)難點(diǎn)，反而可能放松對自己的要求，出現(xiàn)“假簽到，實(shí)曠課”等問題。

3） 缺乏濃厚的學(xué)習(xí)氣氛。 長時間的線上教學(xué)很容易使學(xué)生產(chǎn)生厭煩、浮躁等諸多負(fù)面情緒，這些情緒會導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高。 在線教學(xué)過程中，學(xué)生的注意力很容易被學(xué)習(xí)以外的東西吸引，例如桌面上隨機(jī)蹦出的一個新聞或廣告都可能導(dǎo)致學(xué)生分神。

4） 上課形式單一。 教師們都已習(xí)慣于課堂教學(xué)的形式，采用PPT 進(jìn)行授課。 如果在授課方式上沒有創(chuàng)新，容易使學(xué)生在開始聽課的前十分鐘內(nèi)就失去興趣，即使是能夠堅持聽課，也不能很好梳理課堂知識，難以分清哪些是重點(diǎn)。

這些問題影響了“電路原理”的教學(xué)效果，為了突破瓶頸，下文將結(jié)合ACT-R 理論為本課程的教學(xué)提出建議。

2 ACT-R 理論

ACT-R（Adaptive Control of Thought, Rational）是美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的心理學(xué)和計算機(jī)科學(xué)教授約翰·羅伯特·安德森等人提出心理學(xué)理論，其基本觀點(diǎn)認(rèn)為人通過某些方式獲得相對簡單的知識單元，這些知識單元按照復(fù)雜的方式組合起來形成復(fù)雜的認(rèn)知行為[2-3]。

根據(jù)ACT-R 基本觀點(diǎn)，可以進(jìn)一步將知識分為陳述性知識和程序性知識[4-5]。 其中，陳述性知識是一些小的原始知識單元組成的信息塊，反映的是人們知道并且可以表達(dá)的、靜態(tài)的事實(shí)信息，其實(shí)質(zhì)是命題和命題網(wǎng)絡(luò)，它通過對先前經(jīng)驗(yàn)的記憶和對環(huán)境信息的編碼獲得。 顯然，陳述性知識與經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，但理解一個概念不僅需要經(jīng)驗(yàn)，還需要可以靈活地解決相關(guān)問題，所以需要程序性知識。程序性知識指的是大量解決各種具體問題、 采取具體認(rèn)知活動的規(guī)則單元。 陳述性知識和程序性知識之間可以互相轉(zhuǎn)化，所有知識最初都是以陳述性知識的方式進(jìn)入陳述性記憶，然后形成程序性知識。

由此可知，ACT-R 理論描述是人類的認(rèn)知過程，該理論說明了解決問題技能的形成過程，闡述了陳述性知識與程序性知識之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，強(qiáng)調(diào)陳述性知識是程序性知識獲得前提條件，主要體現(xiàn)在兩點(diǎn)：1）學(xué)習(xí)者通過課堂學(xué)習(xí)與課后練習(xí)在記憶系統(tǒng)中儲存大量樣例，形成陳述性知識；2） 學(xué)習(xí)者遇到問題時可以直接從記憶中提取對應(yīng)樣例，通過將當(dāng)前問題與樣例進(jìn)行類比，粗象出產(chǎn)生規(guī)則，形成程序性知識。

3 在線教學(xué)的啟示

ACT-R 理論解釋了認(rèn)知技能的獲得過程，把人類的認(rèn)知過程這一個復(fù)雜的問題簡單化，從認(rèn)知過程的本質(zhì)出發(fā)更加合理有效安排學(xué)習(xí)。 因此，這一理論對于開展“電路原理”在線教學(xué)方法有一定的啟發(fā)性意義[6-8]，具體闡述如下：

3.1 對于不同的知識應(yīng)采取不同的教學(xué)策略

ACT-R 理論將知識分為陳述性知識和程序性知識，陳述性知識反映的是概念，一般通過經(jīng)驗(yàn)或教師的講授獲得；程序性知識反映的是認(rèn)知技能程序，首先以陳述性形式呈現(xiàn)，逐漸轉(zhuǎn)化成程序性知識。

在教學(xué)過程中，對于陳述性知識和程序性知識在獲得方式上的差異應(yīng)該有清醒認(rèn)識，針對陳述性知識和程序性知識在獲得方式上的差異，應(yīng)該采取差異化的教學(xué)策略，主要體現(xiàn)在：首先要明確某一知識的類型。 對于概念一類的知識，確定其為陳述性知識，對其教學(xué)可以通過設(shè)置情境將當(dāng)前的知識與經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系，幫助學(xué)生更直觀地學(xué)習(xí)概念，使學(xué)生更容易地理解概念的定義。 對程序性知識的教學(xué)要注重類比，即將當(dāng)前知識與已有的經(jīng)驗(yàn)知識做比較，有利于形成對陳述性知識的編碼，最終演變成程序性知識。 因此，在“電路原理”課程教學(xué)的過程中，教師應(yīng)該重視類比知識的運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生主動進(jìn)行類比的能力。 學(xué)生將樣例與已有的經(jīng)驗(yàn)知識進(jìn)行類比，形成產(chǎn)生式規(guī)則，領(lǐng)會解決問題的過程。

3.2 應(yīng)該有充分的教學(xué)互動

根據(jù)ACT-R 理論，熟練的解決基本問題是解決復(fù)雜問題以及創(chuàng)新性思維的基礎(chǔ)。 但是，需要注意的是僅靠大量的練習(xí)并不能確保學(xué)生獲取足夠多的信息塊和足夠激活水平以及強(qiáng)度的產(chǎn)生。 特別是如果學(xué)生練習(xí)的是錯誤的技能，其建立起的是錯誤的基礎(chǔ)認(rèn)知，那么將影響其對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和理解，所以師生之間的教學(xué)互動十分關(guān)鍵。 通過教學(xué)互動，教師可以了解到學(xué)生的學(xué)習(xí)誤區(qū)，及時進(jìn)行指導(dǎo)并糾正，幫助學(xué)生建立起正確的基本認(rèn)知，為其進(jìn)一步建立創(chuàng)新型思維打好基礎(chǔ)，通常會出現(xiàn)三種情況：如果多數(shù)學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)沒有達(dá)到教學(xué)目標(biāo)甚至出現(xiàn)偏離時，教師必須調(diào)整教學(xué)策略；如果多數(shù)學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)達(dá)到了教學(xué)目標(biāo)時，對于這些學(xué)生應(yīng)該進(jìn)行肯定，鼓勵其進(jìn)一步運(yùn)用所掌握的技能進(jìn)行創(chuàng)新；而對于尚未達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)或者出現(xiàn)偏離的學(xué)生，教師應(yīng)該與學(xué)生一起分析所學(xué)的知識，幫助學(xué)生找到薄弱點(diǎn)與偏差點(diǎn)，使學(xué)生可以克服困難，跟上學(xué)習(xí)進(jìn)度。

3.3 需要有效練習(xí)

根據(jù)ACT-R 理論，有效練習(xí)有助于學(xué)生掌握所學(xué)的知識。 有效練習(xí)需要滿足兩個條件：1）教師根據(jù)教學(xué)進(jìn)度與學(xué)生的實(shí)際情況靈活布置任務(wù)，練習(xí)只有符合學(xué)生現(xiàn)有的認(rèn)知水平，才能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)與提高；2）練習(xí)應(yīng)該是由淺入深，難度呈現(xiàn)梯度式增加，太簡單的題目對學(xué)生沒有太大啟發(fā)作用，太難的題目對學(xué)生來說找不到解決思路，打擊自信心。 布置由易到難得題目，簡單題為難題做鋪墊，不斷形成階梯，為學(xué)生解決下一個難度的題目提供基礎(chǔ)和自信。

4 結(jié)語

ACT-R 的基本理論認(rèn)為人通過某些方式獲得相對簡單的知識單元，這些知識單元按照復(fù)雜的方式組合起來形成復(fù)雜的認(rèn)知行為。依據(jù)這一理論，提出將知識進(jìn)行分類，并且對不同種類的知識采取不同的教學(xué)策略。 通過教學(xué)互動確保學(xué)生獲得正確的基本認(rèn)知，為創(chuàng)新型思維奠定基礎(chǔ)。 這些啟示有利于開展“電路原理”在線教學(xué)，在實(shí)踐中還需要進(jìn)一步結(jié)合具體的教學(xué)方法。