職業(yè)院校電工電子技術(shù)課程資源有效利用的教學(xué)設(shè)計(jì)研究*
——以“基爾霍夫電流定律”為例

俞昌鎖 賀篤貴 任東紅(銅陵職業(yè)技術(shù)學(xué)院 安徽 銅陵 244061)

職業(yè)教育為我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展培養(yǎng)數(shù)以萬計(jì)的高素質(zhì)技能型人才[1].《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》指出，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式需要注意遵循教育規(guī)律和人才成長規(guī)律，以適應(yīng)國家和社會(huì)發(fā)展的需要[2].關(guān)注職業(yè)院校學(xué)生對(duì)職業(yè)教育課程教學(xué)的滿意度正是貫徹了這種精神.然而，調(diào)查發(fā)現(xiàn)職業(yè)院校學(xué)生對(duì)職業(yè)教育課程教學(xué)的滿意度不容樂觀[3].如何提高職業(yè)院校學(xué)生對(duì)課程教學(xué)的滿意度是職業(yè)院校辦學(xué)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，更是著眼于職業(yè)教育對(duì)學(xué)生的吸引力的關(guān)鍵.

在教學(xué)活動(dòng)中，職業(yè)院校教師加強(qiáng)課程資源的有效利用對(duì)于提高職業(yè)院校學(xué)生對(duì)職業(yè)教育的滿意度尤為重要.眾所周知，課程資源是教學(xué)信息的來源，職業(yè)院校課程資源與普通高等學(xué)校的課程資源有明顯的區(qū)別，是一種特別注重于實(shí)踐性的課程資源[4].在進(jìn)入21世紀(jì)之后，由于信息技術(shù)滲透到經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)生活的各個(gè)方面，必然導(dǎo)致人類的生產(chǎn)方式、生活方式以及學(xué)習(xí)方式逐步發(fā)生深刻的變化.全民教育、優(yōu)質(zhì)教育、個(gè)性化學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)成為信息時(shí)代職業(yè)教育發(fā)展的重要特征.《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》[2]中明確提出：“提高教師應(yīng)用信息技術(shù)水平，更新教學(xué)觀念，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)效果.鼓勵(lì)學(xué)生利用信息手段自主學(xué)習(xí)，增強(qiáng)運(yùn)用信息技術(shù)分析與解決問題的能力.”[5]顯然，傳統(tǒng)的教學(xué)資源已不能適應(yīng)信息化背景下職業(yè)教育與學(xué)生學(xué)習(xí)發(fā)展的需求.因此，在當(dāng)前現(xiàn)代化職業(yè)教育飛速發(fā)展的形勢下，迫切需要以現(xiàn)代化信息技術(shù)為依托，構(gòu)建全新的職業(yè)院校課程資源的建設(shè)框架，以適應(yīng)新時(shí)代職業(yè)教育發(fā)展的需求.因此，如何以現(xiàn)代化信息技術(shù)為教學(xué)媒介，實(shí)現(xiàn)課程資源有效利用這一教育教學(xué)問題越來越引起一線職業(yè)院校教師的高度關(guān)注.

電工電子技術(shù)課程是經(jīng)過不斷發(fā)展而逐步形成的一門應(yīng)用技術(shù)學(xué)科.剛建立的電工電子技術(shù)課程，主要學(xué)習(xí)電工電路方面的知識(shí).后來，隨著半導(dǎo)體材料在電子元器件上的應(yīng)用與發(fā)展，電工電子技術(shù)課程逐漸演變成為由電工技術(shù)、數(shù)字電路技術(shù)和模擬電子技術(shù)3門電類專業(yè)基礎(chǔ)課程整合而成，該課程是大部分職業(yè)院校機(jī)電工科類專業(yè)的一門實(shí)踐性很強(qiáng)、覆蓋面很廣的專業(yè)基礎(chǔ)課.對(duì)于一線職業(yè)院校教師，在講授這樣一門課程時(shí)面臨的主要問題是：如何有效地利用課程資源增強(qiáng)學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的吸引力，擴(kuò)充學(xué)生的知識(shí)面，增強(qiáng)學(xué)生進(jìn)取心，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力與動(dòng)手實(shí)踐能力.為了實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，教師不僅要備好課，還要備好課程資源.對(duì)于職業(yè)院校教師，更要了解職業(yè)院校專業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃，銜接好中學(xué)物理電學(xué)課程與電工電子技術(shù)課程的對(duì)應(yīng)內(nèi)容.

本文以“基爾霍夫電流定律”為例，堅(jiān)持“以生為本”的教育理念，兼顧職業(yè)院校課程目標(biāo)中的實(shí)用性，研究了職業(yè)院校電工電子技術(shù)課程資源有效利用的教學(xué)設(shè)計(jì).該研究將有助于培養(yǎng)高素質(zhì)職業(yè)技能型人才.

1 教學(xué)學(xué)情分析

1.1 授課對(duì)象

銅陵職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電類專業(yè)學(xué)生，生源包括文科生、理科生、中職生、社會(huì)擴(kuò)招生等.據(jù)調(diào)查，49位學(xué)生作答顯示：其中文科生34人，理科生12人，中職生3人.文科生和中職生的物理基礎(chǔ)薄弱，學(xué)習(xí)興趣偏低，并且在班級(jí)中所占比重達(dá)75.5%，給電工電子技術(shù)課程教學(xué)增加了很大的難度，幾乎是零基礎(chǔ)教學(xué).

1.2 授課教材

銅陵職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電類專業(yè)學(xué)生使用的是2016年11月北京郵電大學(xué)出版社出版的《電工與電子技術(shù)》教材，如圖1所示，屬于“十三五”國家級(jí)規(guī)劃教材，是實(shí)踐性強(qiáng)、覆蓋面廣的專業(yè)基礎(chǔ)教材[6].該教材顯然對(duì)職業(yè)院校學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力較大，尤其是零基礎(chǔ)的學(xué)生來說，學(xué)習(xí)難度更大.

圖1 《電工與電子技術(shù)》課程教材

2 教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)分析

2.1 課程資源準(zhǔn)備

課程資源內(nèi)容選擇的原則，應(yīng)遵循職業(yè)院校的培養(yǎng)目標(biāo)：面向生產(chǎn)第一線培養(yǎng)技術(shù)高技能型人才，因此理論教學(xué)應(yīng)該在夠用的指導(dǎo)原則下設(shè)置.教學(xué)要以應(yīng)用為目的，以實(shí)用性為基本要求.因此電工電子課程教學(xué)中要合理選擇課程資源，突出“學(xué)以致用”的理念.以“基爾霍夫電流定律”為例，該節(jié)課前準(zhǔn)備主要包括準(zhǔn)備以下5個(gè)課程資源的收集和整理.

課程資源1：查閱資料，了解科學(xué)家生平(如圖2所示)[7].

圖2 基爾霍夫(1824—1887)

基爾霍夫，德國物理學(xué)家、化學(xué)家和大文學(xué)家,1824年3月12日生于普魯士的柯尼斯堡(今俄羅斯圣彼得堡)，1887年10月17日卒于柏林.基爾霍夫主要從事光譜、輻射和電學(xué)方面的研究.當(dāng)他21歲在柯尼斯堡就讀期間，根據(jù)歐姆定律總結(jié)出網(wǎng)絡(luò)電路的兩個(gè)定律(基爾霍夫電路定律)，發(fā)展了歐姆定律，對(duì)電路理論作出了重要貢獻(xiàn).基爾霍夫著有《理論物理學(xué)講義》(1876—1894)和《光譜化學(xué)分析》等.通過課程資源的介紹有助于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)、科學(xué)精神的培養(yǎng)、正確的人生觀和價(jià)值觀的樹立.

課程資源2：因高職生源中文科生和中職生所占比例較大，物理基礎(chǔ)知識(shí)薄弱，學(xué)習(xí)興趣偏低，因此，主要對(duì)初中物理課程的電學(xué)知識(shí)與職業(yè)院校電工與電子技術(shù)課程中的基爾霍夫電流定律之間的銜接作具體研究.通過人民教育出版社教學(xué)網(wǎng)站的小視頻(圖3)以及上?？萍汲霭嫔绯霭娴闹袑W(xué)物理教材，通過復(fù)習(xí)電流、電壓、電路等知識(shí)，學(xué)生對(duì)物理概念的初步形成具有直觀的感受，并且實(shí)現(xiàn)從零基礎(chǔ)學(xué)習(xí)[8].

圖3 人民教育出版社教學(xué)網(wǎng)站的小視頻網(wǎng)頁

課程資源3：課程資源2學(xué)習(xí)完成后，通過智慧職教平臺(tái)APP推送中學(xué)物理電學(xué)小測驗(yàn)(圖4)，班級(jí)微信群里交流心得，引導(dǎo)學(xué)生討論.為學(xué)生進(jìn)一步形成物理概念、理解物理規(guī)律奠定基礎(chǔ).

圖4 中學(xué)物理電學(xué)小測驗(yàn)

課程資源4：預(yù)習(xí)教材《電工與電子技術(shù)》[6]第一章基爾霍夫電路定律的教學(xué)內(nèi)容.基爾霍夫定律是《電工與電子技術(shù)》第一部分——電工學(xué)的基礎(chǔ)，也是電路計(jì)算的理論基礎(chǔ)，根據(jù)基爾霍夫定律可以導(dǎo)出回路電流定理、網(wǎng)孔電流定理、節(jié)點(diǎn)電壓定理等，給電路計(jì)算帶來很大的方便，是電路分析和計(jì)算的有效工具.基爾霍夫電流定律是學(xué)生掌握復(fù)雜電路分析技能的第一塊基石，屬于電路基礎(chǔ)課程要學(xué)習(xí)的第一個(gè)基本定律

課程資源5：了解EWB仿真軟件(如圖5，6所示)，通過仿真軟件提供的KCL相關(guān)圖片、動(dòng)畫，學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的知識(shí)形成直觀的認(rèn)識(shí)與理解，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供了直接的幫助.

圖5 智慧職教平臺(tái)APP推送EWB基爾霍夫電流定律

圖6 EWB歐姆定律

2.2 課中活動(dòng)

2.2.1 復(fù)習(xí)提問

中學(xué)物理電學(xué)知識(shí)：

(1)電阻串聯(lián)、并聯(lián)電路的特點(diǎn)？

(2)電壓降與電動(dòng)勢正方向是如何規(guī)定的？

(3)歐姆定律的內(nèi)容及表達(dá)式是什么？

對(duì)課前預(yù)習(xí)內(nèi)容的提問，幫助學(xué)生復(fù)習(xí)電阻串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)及電壓降與電動(dòng)勢正方向的規(guī)定.為本課題教學(xué)做好鋪墊.

2.2.2 新課導(dǎo)入

展示PPT圖片圖7與圖8，讓學(xué)生運(yùn)用歐姆定律先計(jì)算圖7中直流電路的電流，再計(jì)算圖8中的直流電路各節(jié)點(diǎn)之間的電流.通過對(duì)比，學(xué)生意識(shí)到利用中學(xué)物理電學(xué)知識(shí)解題的局限性：對(duì)于兩條有源電路中的電流已不能用歐姆定律來求解.

圖7 一條有源支路

圖8 兩條有源支路

結(jié)論:圖7有且僅有一條有源支路，是簡單電路；解答簡單電路的方法是歐姆定律.圖8有兩條有源支路，不能用電阻的串并聯(lián)關(guān)系進(jìn)行化簡，是復(fù)雜電路﹔解答復(fù)雜電路的方法是基爾霍夫定律，從而切入主題，導(dǎo)入新課.

由此可見，本案例資源的選取要貼合學(xué)生的實(shí)際情況，結(jié)合典型案例.以《電工與電子技術(shù)》[6]為主，在復(fù)習(xí)已有知識(shí)的基礎(chǔ)上，引出簡單電路和復(fù)雜電路的概念，提出解決復(fù)雜電路的問題意識(shí)，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)基爾霍夫定律的動(dòng)機(jī).

如圖9所示，利用智慧職教平臺(tái)APP發(fā)布問題：鞏固電路名詞，師生互動(dòng)了解電路組成，集中學(xué)生注意力.圍繞教學(xué)目標(biāo):支路、節(jié)點(diǎn)、回路、網(wǎng)孔等電學(xué)名詞開展有效教學(xué)活動(dòng).

如圖10所示，通過EWB仿真軟件模擬，驗(yàn)證基爾霍夫電流定律，學(xué)生親身經(jīng)歷基爾霍夫電流定律的探究過程，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力.

圖9 智慧職教平臺(tái)APP發(fā)布問題

圖10 EWB仿真軟件模擬驗(yàn)證基爾霍夫電流定律

2.2.3 重點(diǎn)總結(jié)

如圖11所示，通過PPT課件展示基爾霍夫電流定律.加深學(xué)生對(duì)基爾霍夫電流定律的理解，進(jìn)一步鞏固了基爾霍夫電流定律.

圖11 PPT課件展示基爾霍夫電流定律

2.2.4 例題講解

如圖12所示，通過智慧職教平臺(tái)APP發(fā)布例題.

教師總結(jié)例題：注意正負(fù)號(hào)的設(shè)定，如果設(shè)定流入為正號(hào)，則流出為負(fù)號(hào).如果設(shè)定流入為負(fù)號(hào)，則流出為正號(hào).總之，兩者符號(hào)相反即可.一般都是流入為正，流出為負(fù).最后，通過智慧職教平臺(tái)APP發(fā)布拓展例題，如圖13所示，使學(xué)生更深刻地理解基爾霍夫電流定律的物理內(nèi)涵.

(a)

(b)

圖13 智慧職教平臺(tái)APP拓展例題

3 結(jié)束語

利用一切資源，使其發(fā)揮出最大作用，在高職教育中是一個(gè)非常重要的問題.在教學(xué)活動(dòng)中，教師也面臨課程資源利用率如何提高的教學(xué)困惑，針對(duì)職業(yè)院校專業(yè)基礎(chǔ)類課程教學(xué)資源的問題，提出了以“應(yīng)用”為指導(dǎo)的實(shí)用性教學(xué)策略.考慮到不同生源的物理知識(shí)儲(chǔ)備、動(dòng)手能力、學(xué)習(xí)能力有所差異，給出了由易到難的個(gè)性化課程資源有效利用的教學(xué)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了“以生為本”的教育理念.