电气类专业课程“问题解决”教学模式的实践探索

摘要：针对电气类专业部分课程理论知识抽象、难以理解，学生在学习过程中积极性差的不足，依据诱发性、演示性和适度性等原则对不同课程中的疑难问题创设问题情境，运用“问题解决”的教学模式，对相关问题进行研究和实践，激发了学生学习的兴趣，提高了学生探索问题、解决问题的能力和创新能力，为创新创业应用型人才培养奠定扎实的基础。

关键词：问题解决；情境创设；电气类；创新

中图分类号：G642 ； ； ； ； ；文献标识码：A ； ； ； ； ；文章编号：1007-0079（2014）18-0042-02

“问题解决”（problem solving）的观念最早是由英国数学教学协会提出的，这种观念的主旨是以问题解决为中心，教师在向学生传授新的知识前，通过有目的地创设问题情境，向学生提出问题或任务，引导鼓励学生积极探索问题，找出解决策略，最终通过解决问题来获得新的知识。这种方法用有价值的问题贯穿课堂始终，通过再现事物内在秩序和联系的过程来研究问题，发现问题，解决问题，调动学生学习的积极性、主动性、创造性，达到更深层理解并掌握和运用知识的目的。[1，2]

一、电气类专业课程教学分析

对于电气类专业来说，所学的专业课程（譬如电机学、自动控制理论和检测技术等）大多理论性强、抽象、难以理解或是需要在实践中得到锻炼。如果教师在授课的过程中只是一味把教材上的理论直接灌输给学生，那么大多数学生对这些抽象的、遥远的、冷漠的知识是没有好感的，也不会真正理解这些知识所包含的意义，这种教学方法在某种程度上极大地束缚了学生思维的发展及创造力的培养。对于这些专业课程授课的基本理念应当倡导探究性学习，注重理论与实际的联系，培养学生分析和解决问题的能力，获取知识的能力以及交流与合作的能力，这正与“问题解决”的观念不谋而合，因此可以把这种教学模式应用到电气类专业的教学中，为创新创业应用型人才培养奠定基础。

二、问题情境创设与实践

实施“问题解决”教学的关键是要创设恰当的探究问题情景，激起学生积极的创造性思维活动，再通过准确设置有层次的问题，激起学生探索新知识的欲望，同时也要重视交流与反馈环节，最后在教师精心的引导下使学生掌握新的知识。由于学生是在独立思索，自主探究新问题下进行学习和建构知识体系，所以一旦被掌握，就能灵活运用这些知识到实践当中去。下面将介绍几种在电气类专业课程教学中如何设计问题情境的实例，以及相应问题解决过程中的收效情况。

1.诱发性问题

创设问题情境，是为了能唤起学生的求知欲望，激发学生学习兴趣，所以，一定要保证所设情境能诱发学生的认知冲突，造成学生心理上的悬念，从而把学生带入一种与问题有关的情境中去，进行有效的学习。[3]

电机学作为电气类专业的一门主干专业基础课，特点是理论性强，概念抽象，是电与磁、静与动、交直流的混合，一直是公认的难教难学课程。在讲授电动机的工作原理时，教学计划安排是先讲直流电动机的工作原理，然后再讲三相异步电动机的工作原理。那么，在讲解三相异步电动机工作原理前，可以让学生先回顾一下直流电动机的工作原理，然后向学生提出问题，三相异步电动机的定子与转子间没有任何机械和电的联系，为什么定子绕组通电后，转子会旋转起来？这样，在学生回顾已学知识的同时造成了学生心理上的悬念，从而唤起了学生的求知欲望。带着这样的问题，学生积极主动地去查阅、收集资料，互相交流探讨、总结，最后教师对学生得出的结论进行点评。通过这种方式教学，学生一定会对这部分内容理解更加深刻，从而使教学效果得到大大改善的同时也提高了学生探索问题、解决问题的能力。

2.演示性问题

对于那些抽象的、难以理解的问题，在创设问题情境时，最好充分运用形象化的实例来揭示知识的发生和发展过程，展示内在的思维过程，这既体现了现代教学的基本要求，也反映了学生的认知规律。[4]

自动控制理论课程也是电气类甚至是整个工科专业非常重要的一门专业基础课，是学好后续专业课的基础。特点也是理论性比较强，用到的数学知识较多，学生在学习时会感到抽象和难学。例如，在讲到反馈控制原理时，给出反馈控制原理的内容：在反馈控制系统中，控制装置对被控对象施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量与输入量之间的偏差，从而实现对被控对象进行控制的任务。通常，学生对这样的理论内容理解起来都是一知半解的，那么可以让学生带着理论内容进入到这样的情境，譬如，如果人的手要够到桌子上的书，都要经过怎样的过程呢？在这种情境中，学生可以把人看做是一个极其复杂的反馈控制系统，大脑是控制器，被控对象是手，被控量是手的位置，输入量是书的位置，大脑对手的控制是由手和书之间的距离，也就是偏差来决定的，只要这个偏差存在，控制作用就存在。通过理论内容与身边常见情况相联系，学生经过认真思考、总结后会很好地掌握这类理论内容并灵活运用它去分析类似的情况，在这个过程中，学生的创造思维能力也得到了提高。[4]

3.适度性问题

在创设问题情境时，应根据特定的知识内容和教学目标，将学生已有知识经验与将要学习的知识联系起来，设置难易适度的问题。

在讲解自动控制理论课程的稳态误差问题时，需要强调的是，稳态误差大的系统并不是不稳定的系统。那么，在讲过稳态误差的概念后，可以给学生提出这样一个问题：一个控制系统的稳态误差随着时间的增加越来越大，这个系统是否稳定？要正确的回答这个问题，学生就要明确之前讲过的稳定的概念与稳态误差的区别，系统的稳定是指系统在干扰的作用下偏离原来的平衡状态，当干扰作用消失后，能够恢复到原始平衡状态；稳态误差是当某种特定类型的输入作用于控制系统后，系统达到稳态时系统精度的度量。区分开这两个概念后，学生很容易会得出结论，系统的稳态误差大并不表明系统不稳定，而是表明这个系统对于某个输入不能跟踪或者是稳态精度很差的系统，对于这样的系统，在实际应用中需要采取措施来消除稳态误差。接着还可以向学生提出问题：消除稳态误差的办法都有哪些呢？学生在解决这样一层一层的适度性问题中，激发了学习的主动性，获得了新的知识，分析问题、解决问题的能力也得到了提高。

4.延伸性问题

在所创设的问题情境中，不仅构建当前教学应当解决的问题，还蕴含着与当前问题有关，让学生自己回味、思考的问题，营造出一种完而未完、意味无穷的境界，目的在于激发学生循着课堂教学的线索去阅读资料、思考问题、进行课外实验，甚至进行自主、独立、系统的自学，使课堂教学具有延伸性，达到提高课堂教学效率的目的。[5]

检测技术与单片机原理都是电气类专业非常重要的专业课，它们的特点是课本上的理论内容都比较空洞，学生学起来没有真实感，学生要学好这类课程最好的办法是在实践中获得真知。教师在授课的同时，可以通过给学生下达具体任务的方式引导学生自主学习，让学生带着任务去学习，教师起指导作用，充分调动学生的实践积极性，不仅加深所学课程知识点的理解，还能培养学生的创新实践能力和解决实际问题能力。

以笔者所在学校2010级农业电气化专业中一个课程设计为例，针对不同负载电机工作温度如何变化的实际检测问题，要求一组学生使用一种温度传感器，实现电机工作时温度数据采集的功能。学生要完成这个任务，首先要分析这个解决问题的过程中要用到多少知识，忘记的知识要重新复习，然后小组成员要交流，讨论，最后制订解决方案。

学生完成任务的过程如下：掌握AD590温度传感器的工作原理；熟悉AT89S52单片机的工作方式及软硬件资源；进一步掌握Protel软件协同开发单片机系统的开发方法；最终实现测温以及将所得数据进行LCD显示的功能。

在总结报告中学生指出：通过对相关资料的查阅，提高了对所需资料的提取能力；对整合理论知识与实践操作的能力有了很大的提高；在画PCB原理图的过程中让自己更加熟练了Protel软件的应用；在实际操作过程中，通过自己动脑思考、查阅大量的资料，逐步发现问题、处理问题。从方案选择，器件选择到电路连接，从写控制程序到系统调试，各个部分都在动脑思考、跟小组成员交流讨论、请教老师，不仅进一步掌握了焊接的方法，在编程和调试的过程中更加熟练地掌握了各类工程软件的运用，也更进一步熟悉和掌握了传感器、单片机、模数转换器等芯片的基本功能和工作原理。通过完成本次任务，小组成员也发现了自己还有很多不足，走了不少弯路，在最初筛选器件时没有考虑周全，急于求成，以致半途而废；在硬件调试时，也曾接错线路，让本组成员深深感受到在做任何事情时，需要的不仅是知识，还需要细心、耐心，需要团体的合作和交流。

三、结论

实践证明，在一些抽象难懂的专业课教学中，应用“问题解决”教学模式，通过创设合理的问题情境或下达解决问题的任务，以问题的解决为主线，帮助学生主动建构知识，教师对反馈的问题进行指导、总结。把学习的自主权交回给学生，让学生真正成为课堂教学的主体，大大激发了学生学习的积极性，同时从根本上提高了学生自己发现新问题、分析新问题和解决新问题的能力，提高了科学探究能力和团体合作能力，有利于创造能力的发挥。

参考文献：

[1]杨曙光.“问题解决”教学法的探索与实践[J].大学数学，2008，

24（6）：193-196.

[2]张苹.大学生问题解决能力培养研究[J].北京城市学院学报，

2013，（4）：90-96.

[3]宁立新.问题解决教学模式在初中生物教学中的应用研究[D].呼和浩特：内蒙古师范大学，2009，（6）.

[4]陈建华.“问题解决”教学若干问题研究[J].教学新论，2011，（8）：

67-69.

[5]梁中波，冯金洪.“问题解决”教学模式的研究与实践[EB/OL]. http：///oldwww/gztr/jxgg/jxgg/wtjj.htm.

（责任编辑：王意琴）