（教育技术学专业论文）基于电子线路虚拟实验教学环境促进学习迁移的策略研究.pdf

论文摘要 在高等院校理工科教育中，实验教学是整个教学过程中一个必不可少的重要 环节，对于培养学生的实际操作能力、创新能力和解决问题的能力至关重要。然 而，在实际的实验教学过程中，仍然存在实验教学效果欠佳、一些实验受各种条 件的限制难以开展等问题。随着现代教育和教学理论的不断更新、计算机及网络 技术的快速发展，改革传统的实验教学模式，提高实验教学效果，已刻不容缓。 本文从我校井冈山大学信息科学与传媒学院的一门专业基础课电 路与电子学入手，依据教育部制定的高等院校电工基础课教学大纲，分析了针 对笔者所在学校电工基础课教学中存在的问题，如生源质量下降，教学手段、教 学方法仍比较陈旧，导致学生理解和应用电路理论分析问题能力较差；开设实验 不能保证一人个操作台，学生得不到有效锻炼，导致实验技能较差等问题。而 这些问题将进一步影响到后续专业课程的学习乃至我校技术人才培养的质量。同 时笔者关注到随着计算机技术和集成电路技术的发展，现代电子和电工设计，已 经步入了电子设计自动化( e d a ) 的时代，采用虚拟仿真的手段对电子产品进行 前期工作的调试，已成为一个发展的必然趋势。基于虚拟仿真系统的虚拟性、实 践性、灵活性等特点，使之具备了真实实验所不具备的某些特殊优势。通过对实 际电子线路的仿真分析，可以提高使用者对电路的分析、设计和创新能力。为此， 笔者开展了以现代教育思想为理论指导，采用问卷调查、对比实验、观察及访谈 等方法，将选定的教学内容进行教学设计，把仿真软件( m u l t i s i m ) 应用于课堂 教学、实验课前预习等教学环节，促进学生电路分析能力和实验技能提高的研究。 在研究过程中结合我国高等院校电子技术课程实验教学的现状，提出了进行 虚拟环境下实验教学的必要性和可行性。探讨了用m u l t i s i m 仿真实验辅助教学， 改变实验教学策略。教师通过在教学过程中运用迁移理论，可以有意识地培养学 生进行学习迁移的意识，进一步指导学生掌握学习迁移的方法和思维方式，真正 体现教学的根本目的之一教会学生学会学习。具体从传统实验教学和虚拟实 验教学两种实验模式入手，以迁移理论作为桥梁，来指导整个实验教学过程的设 计和安排，在实验教学后进行了问卷调查，并对实验结果进行了定性的分析和讨 论，依据实验结论对虚拟实验教学进行了积极的探讨，并提出了相应的教学建议， 在实践的基础上分析概括了使用迁移理论指导虚拟实验教学的作用和重要意义。 研究结果表明，学生能够通过虚拟和现实之间的迁移将电路理论知识与实验 较好地联系起来，开拓了自身的思维能力、动手能力、分析和解决问题的能力。 所尝试的教学策略对教学效果的提高有积极作用和借鉴意义。 关键词：学习迁移；虚拟实验教学；电子线路；策略 v a b s t r a c t e x p 耐m e n tt e a 出n an e c e s s a r yc o m p o n e n to fm es c i e n c e 锄de n 西n e 耐n g t e a c h i n gi nm ec o l l e g e sa j l du n i v e r s i t i e s ，i sq u i t ei m p o r t 柚tt oc u l t i v a t et h es t u d e i l t s i m a 百n a t i o n 锄di m p r o v et h e i rp r a c t i c a la _ b i l i t y w h i l e i nt l l ea c t u a le x p 甜m e n t t e a c l l i n 岛m a n yp r o b l e l n ss t i l le x i s t a st 1 1 ec 0 n t i n u o u s u p d a t i n go ft h em o d e m t e a c l l i n gm e o r ya i l d t 1 1 e h i 曲一s p e e dd e v e l o p i n g o fm ec o m p u t e ra n dh l t 锄e t t e c h r i o l o g y i ti su 玛e n tt og e tm e 跏i t i o n a lp a t t 锄r e f o m e d 锄d 廿l ee 行c c to ft 1 1 e e x p e r i m e n tt e a c m n gi m p r o v e d n i sm e s i ss t 剐r t sw i m e l e c 仰n i ct e c 1 1 1 0 l o g yb a l s i c s ，w h i c hi sas p e c i a l i z e d e l 锄e 1 1 t a 巧c o u r s ei nt h es c h o o lo fi n f o 彻a t i o nt e c h n o l o g ) ，a i l dt r a l l s m i s s i o nm e d i a o fj i n g g a n 拳h a i lu i l i v e r s t c y a c c o r d i n gt 0m et e a c h i n gs y l l a b u sf o re l e c 们n j c p m f e s s i o nb a s i cc o u r s e si nc 0 1 l e g e s 锄du m v e r s i t i e sd r a n e db y 廿1 em i n j s 仃yo f e d u c a t i o na 1 1m e i la 1 1 a l y s e st 1 1 e p r o b l e i l l se x i s t i n gi nt l l ep r o c e s so fe l e c 臼。血c p r o f e s s i o nb a s i cc o u r s et e a c h i n gm m ew r i t e r ss c h o o l ，f o r 证s t a l l c e ，t h eq u a l i t yo f s m d e i l t s s o u r c ed e s c e i l d s t e a c h i n gm e a l l sa n dt e a c h i n gm e t l l o d sa r cs oo u to fd a t e t 1 1 a ts t u d e n t s a b i l i t i e st ou n d e r s t 趾da n da p p l yt h ee l e c t r i cc i r c u i tm e o 巧t os o l v et h e p r o b l e mb e c 锄el o w e r i tc a nn o tb eg u 黝t e e dt h a to n es t u d e n to p e r a t e sap l a t f 0 r m d u r i n gm ee x p 甜m e n t t h i ss t i j d e l l t sc a i ln o ta c q u i r ee i l o u 曲p r a c t i c ea 1 1 d 廿1 e s e p r o b l e i i l sa l s ol e a dt os t u d e n t s p o o rc x p 喇m e n t a ls l ( i l l sa 1 1 ds o 向劬t 1 1 e yw i l lh a v ea 缸t h e ri n n u e n c eo nm es m d yo fs p e c i a l i z e dc o u r s e sa r e 州a r d s ，e v e nt h eq u a l 时o f o u rs c h o o l ，st e c h n i c a lt a l e n t s c u l t i v a t i o n a tt l l es 锄et i m e ，m ea 1 】t h o rn o t i c e st h a t w i mm ed e v e l o p m 锄to fc o m p u t e rt e c h n o l o g ya 1 1 d c h i p ，m o d e n le l e c t r o na i l d e l e c 咖i l i cp r o f e s s i o nd e s i 印h a se n t e r e da i le d at i m ea n di th 鹤b e c o r n eai n e v i t a b l e d e v e l o p i n g 呦d t 1 1 a t c 1 1 1 u l a t i n gm e a l s u r c s a r eu t i l i z e di nt l l e p r e v i o u s w o r k s a d j u s 缸1 1 e n t 肌i dt e s to nt h ee l e c t r o n i cp r o d u c t s n ev i m a l ，p r a c t i c a la i l df l e x i b l eo f m ev i r t l l a le m u l a t e ds y s t e mm a k e st l l er e a le x p e r i m e n t sb e c o m ep o s s i b l eb yo 行邑r i n g s o m es p e c i a la d v a n t a g e s a c c o r d i n gt ot h ee m u l a t e da n a l y s i so fr e a le l e c t r i c a lc i r c u i t s ， i th e l p st oi m p r o v et h eu s e r s a b i l i t yt oa j l a l y s ec i r c u i t s ，t od e s i 印锄dt oc r e a t e ， t h e r e f o r e ，t h ea u t h o rc a n 了so u tar e s e a r c hw h i c ha i m st 0a d v a l l c ct l l e 咖d e n t s a b i l i t ) ， t oa n a l y s ec i r c u i t s a n dt h es k i l l st oc o n d u c te x p 耐m e n t sb yd e s i 印i n gt h ec h o s e i l c o n t e n t sa n da p p l y i n gt h em u l t i s i mt oc o u r s et e a c h i n ga n dp r e e x p 甜m e n t a l 、r k o r d e rm e 鲥d a n c eo ft h et h e o r ) ro fm o d e me d u c a t i o n a l ，m er e s e a r c hi sk e p tg o i n g o nb ym e a j l so fq u e s t i o r u l a i n e ，c o m p a r a t i v ee x p 嘶m e n t ，o b s e r v a t i o na n ds e e k i n g a d v i c e6 o mo t h e r sa n ds oo n v i i nt h ep r o c e s so fs t i l d y c o m b i n e dw i mt h es t a m so fe x p e r i m e n t a lt e a c l l i n go f e l e c t r o n i ct e c h n i q u ec o u r s e si nt l l ec o l l e g e sa l l du n i v e r s i t i e si n 咖n a ，“st h e s i sp u t f o n v a r dm en e c e s s i t ) ，a n df e a l s i b i l i t yo fp r o c e e d i n ge x p 鲥m e n t a lt e a c h i n g 蚰d e r v i m a ls e t t i n g s t 1 1 i sl e s i sd i s c u s s e s 似oi t e m so fu s i n gm u l t i s i i i l e m u l a t e d e x p 甜m e n tt 0a s s i s tt e a c h i n ga i l dc h a i l 百n gt h em o d eo fe x p 砸m e r l t a lt e a c h i i l g b y d o i n gt h e s e ，t e a c h e r sc a i lc o n s c i o u s l y 仃a i ns t u i l e n t s s e i l s eo f 仃a n s f e r r i n gl e a m i n g f u r c h 锄o r e ，t h i sm e s i s c a i l 酉v e s t u d e n t sag u i d et 0莎a s p 吐l e l o d e o f l e a m i n 哥t r a i l s f a 血ga n dm ew a y o ft h i d i ( i n g ( m eo ft h eb a s i cp u 叩o s e st oe i t l b o d y t e a c h i n gi st ot e a c hs t u d e i l t sh o w t 0l e 锄ag 胁e m ls t 印i st og e ti n t oi t 丘0 m 仃a d i t i o n a le x p 耐m e n t a lt e a c h i n ga n de m u l a t e de x p 谢m e n t a lt e 础l i n 舀t l l e nt 0m a l 【e u s eo ft r a n s f e r r i n gt h e o 巧a sab r i d g et 0 鲥d et 1 1 ed e s i 盟锄d 卸加g e m e i l to f 。t l l e w h o l ee x p e m e n t a lt e a c h j n gc o u r s e q u c s t i o n 嬲a r em a d em e re x p 幽饥t a l t e a c m n ga j l dt m st l l e s i s 百v e s t h er e s e a r c hs h o w sm a ts t u d e n t sc 锄c o 加e c tm em e o 哆k n o w l e d g co fe l e 嘶c c i r c u i tw i me x p 甜m e n tw e l lt l 啪u 曲t l l e 仃a n s f 色r r i n gb e 咐e e i le i n u l a t i o na n dr e a l i 嗷 a n dd e v e l o pt h e i ra b i l i t yt o “n k s t a n ，a n dt 1 1 ea b i i i t yt oa i l a l y sa u l ds o l v ep r o b l e n l s t h ea t t e n l p to ft e a c h i n gs 缸a t e g ) rd e v e l o p m e n th a ss o m ea c t i v e e 虢c t so n廿1 e i m p r o v e i l l e n to f t h et e a c h i n g k e yw o r d s ：l e a r n j n gt l r 觚s 衙；n u a le x p 谢m e i l tt e a 咖n g ；e 1 e c t r i c c i r c u i t ； s t r a t e g y v i i 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其它个人已经发表或撰写过的研究成果对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 学位论文授权使用声明 本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版。有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆被查阅。有权将学位论文的内容编入有关数据库进 行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版保密的学位论文在 解密后适用本规定 学位论文作者签名：、，m f 日期：盘塑：至：! l 蝴导臌：粥 日期： 第l 章绪论 第1 章绪论 “振兴民族的希望在教育，振兴教育的希望在教师。1 。高等师范院校的 学生将是培养2 l 世纪合格人才的人民教师。向师范生开设电路与电子学专业 基础课，注重培养和提高未来教师的实验技能水平，使他们懂得如何运用虚拟现 实技术去从事未来的教育和实验教学活动，更加有效地提高素质教育的质量和效 益，是当前教师教育面临的一个重大课题。 1 1 国内高校电子线路实验体系发展的现状 电路与电子学是数字逻辑课程的前端课程，属于专业基础课，是教 育技术学及电子通信类专业学生的一门必修课，该课程的学习质量会直接影响学 生专业课的学习效果，因此该课程的教学在各个高等院校弱电类及相关专业中都 是非常重视的。 在高校电子线路教学中，系统的实验是锻炼学生动手能力和理论联系实际能 力的重要组成部分，因为单纯的理论过于抽象，对专业几乎一无所知的学生乍一 接触这一复杂的理论和工程体系，难以建立基本的概念和认知基础，更不用说深 入理解。在对待实验时，更是由于缺乏理论基础做后盾，对原理不清楚，对过程 不思考，对结果不分析，机械的按照实验步骤应付了事的现象普遍存在。这种不 利现象同各高校采用的实验平台和实验体系是有关系的。 目前世界在电子线路课程的研究方向，主要是两个：一是改革传统的教学体 系，缩短教学课时，增加实验课时，将课堂一实验室相结合，理论学习一课程设 计一实验分析一体化，使教学过程更有效、更灵活生动；二是丰富教学手段，开 发基于多媒体、基于网络的电子线路实验教学系统软件，运用动画技术、虚拟仿 真技术等实现交互式教学，易教易学易懂。 国内教学型电子线路虚拟实验室的建设和应用是近些年才受到较普遍的关 注，如何将虚拟实验应用于高等教育电子线路教学中，结合真实的实验教学以及 与高等教育电工、电子线路教学的融合以及评价其在实际教学过程中的作用，系 统地开展基于虚拟实验的电工、电子电路的实验教学的研究和探讨是一个较新的 课题。在参阅众多的相关文献后我们发现，目前更多的是大专院校的教师和学者 在专注于虚拟实验的应用和开发，而专门针对高等教育电子信息类的课程教学的 研究还鲜有提及：或者即使有所研究，也不够系统和全面，没能很好的结合高等 教育教学的实际。特别是如何把握虚拟实验技术的应用深度和广度，以及如何评 价虚拟实验教学对提高电工、电子技术基础教学的教学质量的绩效等方面，还有 很多值得研究和探讨的地方。 h t t p ： n 能m o c c d u c n ，c d o d w 曲s i t e l 8 ，i n f 0 3 3 3 4 h 仃n 中国教育改革和发展纲要2 0 0 s 1 0 1 6 l 第1 章绪论 归纳起来，我国目前开展的电子线路虚拟实验教学普遍存在以下几个方面的 问题： ( 1 ) 虽然采用基于计算机和网络的现代教育技术，但在组织和实施过程中， 教学人员的教育理念仍然普遍陈旧，改革只局限于形式上，缺乏教育理论指导， 缺乏教学设计，教学内容简单堆积，教学要求标准统一( 目标、内容、评价) ， 学习者缺少选择性；往往只有少数学生适应； ( 2 ) 有的实验平台虽然技术先进，但往往又不是教学型平台，缺乏基础性， 并且可支撑基础实验教学的资源明显不足； ( 3 ) 虚拟实验教学的学习过程缺少及时指导与控制；实验前、实验中以及实 验后由于教学设计的欠缺，学生实验效果难以达到教学目标要求； ( 4 ) 实验教材及指导书相对陈旧，多为传统实验指导的简单照搬，缺乏层次 要求和知识拓展； ( 5 ) 学习者自主学习的精神缺乏体现，并且往往也忽视学习者在学习中的情 感体验，学习者基本处于被动的学习状态； ( 6 ) 教学相长的思想缺乏体现，学习者对学习内容、方式方法的选择与反馈 都应该成为教师改进教学设计、优化学习环境的重要依据。 为此，很多院校不断开展教学改革，在电路与电子学这门课程上，教学改革 尤其是实验改革，正朝着系统化、信息化、虚拟化等方向不断积累、创新。 1 2 实验教掌中应用虚拟实验的理论依据 。 虽然虚拟实验系统广泛应用于教学领域只有十几年的时间，但计算机技术、 教与学理论的发展，促使虚拟实验的发展和应用规模增长。计算机功能的扩展， 使教育功能的挖掘具有更大的空间和潜力，在设计虚拟实验时，不仅只考虑技术 开发层面实现，而更加重视从教与学的理论方面寻求更多的支持，以提高其教育 功能。学习理论已经从行为主义占主导的阶段发展到了以认知理论占主导的阶 段；教学理念及其评价，也从注重结果发展到更加关注过程，这些都会直接影响 虚拟实验的设计与开发。 一、认知主义 认知主义学习理论对学习的基本解释是：学习是种内部发展的过程，是 一种由同化和顺应交替发生作用从而导致生理、心理从平衡状态到不平衡状态的 循环过程。与此相对应，认知主义的教学观念是：为学生提供一种对自身进行认 知加工的特定情境和特殊过程，从而在促进学生认知结构的形成过程中推动学生 的认知发展。 认知心理学把知识分为两类：陈述性知识( 是个人有意识的去提取线索，能 2 第l 章绪论 直接陈述的知识) 和程序性知识( 是个人意识的提取，只能借助某种作业形式间 接推测其存在的知识) 。陈述性知识的一个最为重要的特征是它的静态性，即这 类知识仅代表了人对某些事物的状况有所知悉、理解，但并未涉及人知道如何去 做某件事的另一类知识，因此我们需要用另一种方式来表示能使人产生一定行为 的知识，即所谓程序性知识1 。知识的掌握是学习者通过新、旧知识经验之间的 相互作用而完成的，有符号性学习、观察性学习和技能性学习三种途径2 。符号 性学习不仅是对符号本身的学习，更主要的是指个体在通过语言符号与他人进行 交流的过程中实现的知识经验增长，其概括性和系统性较强。观察性学习是个体 通过对其他人与客体的相互作用( 活动) 过程的观察而实现的知识经验增长，观 察者是以自己的经验为基础去理解被观察者的活动的，包括理解活动的背景、活 动的目标、对客体的操纵以及这种操纵的结果等。技能( 活动) 性学习即通过个 体与客体的相互作用、通过活动实现的知识经验的增长，它融于个体的活动中， 是知识经验最直接、最自然的来源。 在虚拟实验过程中，既有符号性学习，如原理、规则的理解与掌握，也存在 观察性学习，如教师的演示、实验现象的观察等，但更多的是技能( 活动) 性学 习，如虚拟实验中的设备使用、实验的操作等。因此，虚拟实验教学必须从学生 的认知心理出发，注重学生的具体经验和对情境的理解，使得学习者的新旧知识 之间的同化顺利完成，建构起自身的认知结构，促进认知发展。 二、 建构主义 建构主义为虚拟实验应用提供了最好的理论基础。建构主义认为，知识的建 构来自于个人体验。虚拟实验的“真实情景 去除了参与者与计算机之间的界限， 为个人了解世界创设了一种体验，有助于材料的学习。虚拟实验为学生进行非符 号系统的学习创设环境，从而避免学生学习建立在符号系统的学科时失败。 建构主义理论认为，学习是一个动态的适应的过程，个人在学习过程中的活 动是对环境的特定反映，不能脱离社会环境而孤立地学习，只有当学习材料与学 习者的动机、情感和社会生活相互作用时，学习才能发生，对知识的理解和掌握 才能在意义建构过程中完成。学习者是通过与某一领域的知识相关的经验来储存 和提取所有知识的，并不是接受点滴知识并将他们储存在头脑里，而是从外部世 界吸收信息，然后建构自己的知识领域。 建构主义认为，教学是学习者充分利用环境提供丰富的工具和资源建立自己 的认识和理解的过程。学生的知识建构是一个积极主动的活动，试图将新知识与 更广泛的知识经验联系起来，成为整合的知识体系，而不只是与一两个观念建立 联结，学生不只是理解和记忆现成的结论，而是要理解这些知识所指向的问题， 吴庆麟等编著认知教学心理学 m 卜海：上海科学技术出版社，2 0 0 5 1 ：8 0 2 张建伟知识的建构【j 】教育理论与实践，1 9 9 9 7 ：4 8 5 3 3 第1 章绪论 并基于自己的知识经验，来批判地分析它的合理性，形成属于自己的知识。 因此，虚拟实验所创设的虚拟实验环境应尽可能地为学生提供丰富的资源和 大量的经验背景，以便于学生借助这一平台来建构自己的知识，形成自己的观点 和见解，促进知识和意义的建构。 建构主义学习理论是认知学习理论的一个重要分支。建构主义理论认为，知 识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情景即社会文化背景下，借助其 他人( 包括教师和学习伙伴) ，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式获得， 由于学习是在一定情景即社会文化背景下，借助其他人的帮助即通过人际间的活 动而实现的意义建构过程，故建构主义学习理论认为“情境”、“协作”、“会话 和“意义建构”是学习环境中的四大要素，虚拟实验的特性是有利于这四大特性 的充分体现，从而能有效地创设建构主义学习环境，使学习者可以在其中进行自 由探索和自主学习，激发学生学习积极性，帮助学生建构当前所学知识的意义。 事实证明，虚拟实验能够有效地创设建构主义学习环境。 三、自我监控 实验过程是一个复杂的智力活动，是学生有目的、有计划的科学活动，而虚 拟实验是一种更为自我引导的学习活动，在这样的学习活动中，学习者的自我监 控显得尤为重要。因为，虚拟实验环境不是一种十分真实的空间，教师或实验辅 导人员的作用由虚拟实验系统代替，学生的主体地位进一步突显，这就对学生的 自我监控提出了更高的要求。具体来说，学生学习的自我监控是指学生为了保证 学习的成功、提高学习效果、达到学习的目标，而对自己所从事的学习活动进行 积极、自觉的计划、检查、评价、反馈、控制和调节1 。在自我监控过程中，监 控主体与对象合二为一。这个过程主要可分为三大方面：一是对自己学习活动的 事先计划和安排；二是对自己实际学习活动的监察、评价、反馈；三是在上述的 基础上对自己的学习活动进行调节、修正和控制。 已有的知识经验与实验活动中新经验之间的相互作用是双向的：在实验过程 中，为了解决新、旧经验之间的冲突，实验者用既有的知识经验来指导当前的活 动，原有的知识经验便构成了实验活动的基础和背景，而己有的知识经验又依照 实际展开的活动及其结果而被充实、修正或重组。在这种相互作用的过程中，学 习者的自我监控同样发挥着非常重要的作用，因此，我们可以用图1 1 表示自我 监控与知识经验两者间的关系。 1 董奇，周勇关于学生学习自我监控的实验研究叨北京师范大学学报社科版，1 9 9 5 i 4 第1 章绪论 6 黜控 6 我汁划一自我i 察一6 我调1 i 问题表征r 砹生成 j 实验设计。观察分折。得出结论 令 、， 令 知识经验 图1 1 自我监控与知识经验间的关系 四、模拟法则 模拟法则在工程领域经常运用，主要有两大类：一类是物理模拟以模型 与生活原型之间的物理、化学机理相似为基础的模拟方法；一类是数学模拟 以模型与原型之间在抽象数学规律上相似的模拟方法。虚拟实验主要是物理模 。拟，即通过设计与原型( 自然现象或过程) 相似的模型，并利用该模型来间接地 研究原型规律；模拟那些尚无简单有效的仪器可以演示的实验；模拟那些不易观 察或不能从外部直接观察其内部状态规律的系统；重现稍纵即逝的自然现象或过 程等等。 因此，虚拟实验构造的环境应从学习者的视角出发，使其如同感受真实世界 一样，为其提供直观、有效的交互，使之能从空间和现象的内部角度来观察事物， 更好地理解掌握所获得的信息，提高抽象思维能力。 1 3 实行虚拟实验的必要性 电路与电子学是一门较为抽象的理论型课程，既有电路基础方面的又有 模拟电子电路方面的知识。在学习电路理论时必须理论联系实际，抓好教学中的 实验环节，让学生能根据自己的实际情况结合教师的教学要求完成实际操作，验 证所学到的电路原理。 一、传统实验存在以下几个缺点 ( 1 ) 学生不熟悉电路连接，还没有掌握锡焊技术，所以连接电路时极易接错 或误接电路，学生接错电路后，电路不能正常工作，学生即无所适从，一筹莫展。 教师则疲于辅导，顾此失彼。 ( 2 ) 电路连接错误，易造成电子元器件及测试仪器的损坏。学生不熟悉仪器 操作也是造成仪器容易损坏的原因。 第1 章绪论 ( 3 ) 学生不能根据自己的学习进度安排实验时间，更不能像做家庭作业一样 在课余时间进行练习。有限的教学时数与学生技能提高的矛盾突出。 ( 4 ) 实验元器件离散性大，环境变化引起的温漂干扰等因素会造成实验数据 的偏差。 ( 5 ) 传统的电子线路实验是以实物为主的，设备易磨损老化，需要定期更新， 教学实验室的设备配置与教学大纲的教学要求相对应，随着教学要求的提高及电 子技术的飞速发展，实验设备的技术水平要不断提高，数量也要有所增减。这要 消耗我们不少有限的教学经费。况且这种现实环境中的实验教学无法实现远程的 非面对面的教学活动的组织形式。 需要说明的是，尽管传统现实环境的电子线路实验教学存在着某些固有的不 足，但是，该实验过程对培养学生动手能力和基本的操作技能是非常必要的。如 果为现实环境下的教学实验设计专门的虚拟现实实验，作为真实环境下的教学实 验的前期补充( 而不是替代) ，还是具有一定现实意义的。况且，它使现代远程 实验教学成为现实。 。 二、电子线路虚拟实验的优点 ( 1 ) 虚拟电子实验方法不受实验仪器和实验条件的制约，通过计算机仿真， 不论实验电路多么复杂，测试要求多么高，都可以仿真和模拟，从而得到预期的 实验结果。学生可以通过自己的需要延长实验时间，不必局限于实验课的二至三 个学时之内。 ( 2 ) 计算机仿真实现了实验耗材最低消耗，经计算机仿真模拟和反复修改， 得到预期结果后，再用电子器件构成实际电路，学生不必担心烧毁元器件或操作 不当损坏仪器仪表。 ( 3 ) 较易测试元器件参数变化( 包括故障) 对电路造成的影响，分析一些在 传统实验中较难测量的电路特性，如噪声、频谱、温度特性等。 ( 4 ) 由于计算机模拟出实验室的环境、仪器设备和元器件，有利于学生平常 自觉的进行虚拟实验，更能突出实验教学中以学生为中心的开放式实验教学模 式，培养学生的综合分析能力、设计能力和创新能力等。 ( 5 ) 功能完善，实验用的元器件及测试仪器仪表齐全，可以做各种类型实验。 并且可方便地对测试结果进行分析，利用打印机可直接打印输出实验数据、测试 曲线和电路原理图。虚拟实验速度快，效率高，容易开展各种设计性实验。 在虚拟实验环境下，学生自己随心所欲设计实验仪器、实验内容和组建实验 系统，充分发挥自己的想象力、创造力。虚拟的实验打破了传统的实验模式，不 仅丰富了实验内容，而且便于维护和升级换代，节约了实验投资。同时，有利于 开展远程教学。 6 第l 章绪论 1 4 促进学生学习迁移的教掌原则 虽然影响迁移的因素较为复杂，但总体来说迁移的出现，教师的教法是主要 的，而其他因素是次要的。美国心理学家贾德说过：同样的教材，同样的教师， 常常由于呈现教材的顺序不同而有迥然相异结果。同样的教材用这种方法呈现可 以产生积极的迁移，用另外一种呈现法，则可能产生相反的效果。好的教学方法 必须符合学生的实际，充分调动学生的自觉性和积极性，不断提高学生分析问题 和解决问题的能力。 迁移贯穿在各种形式的学习中。为迁移而教并非一种显性的单一课程，而是 教师在充分理解迁移的发生规律及其影响因素的基础上，在每一项教学活动中， 在与学生的每一次正规与非正规的接触中都注意创设和利用有利于积极迁移的 条件和教育契机，消除或避免不利因素，把为迁移而教的思想渗透到每一项教育 活动中去。综上所述，在促进学生学习迁移的教学过程中应该注意到以下教学原 则将是有所裨益的： 一、确立明确、具体、现实的教学目标 我们在每个新单元教学之前为学生确立明确具体的教学目标，如有可能可让 学生一起参与教学目标的制定，并要学生了解某一阶段学习的目标。明确而具体 的教学目标可以使学生对于与学习目标有关的已有知识形成联想，即有一个先行 组织者，会有利于学生学习迁移的发生。 二、加强基本知识、基本原理的教学 基本知识、基本原理是知识结构的“骨干，更具有普遍性、概括性，对这 些知识的准确把握，更容易产生广泛的迁移1 。美国心理学家奥苏贝尔认为学生 对先前学习知识的掌握程度与以后学习的有关知识成正相关；相反，在学习基本 概念和原理时学习者如果不能充分掌握概念和原理，迁移效果就会比较差。教师 必须重视基础知识和一般原理的教学，并要有意识地引导学生运用这些基础知识 和原理去解决新的学习任务。另外，教师一定要强调这些基础知识对于其他知识 的指导意义，突出教学内容之间的内在联系和整体结构的一体化。例如教师在具 体讲解某一个基本概念或公式时，要列举最大范围的例题，使学生正确把握其内 涵和外延。教师还应当具体结合基本的电路定理、电路公式的运用情景进行讲解 和学习，防止学生对于这些基本知识和原理的理解片面化或局限于某一种固定的 情景，使学生能够把握这些概念和公式的实质，准确地应用到新的学习过程中去。 所以为了更好地促进学生进行学习迁移，我们的教学应以基本要领和原理为中 心，讲清楚、讲透彻基本概念，要设计有关基本概念和原理的习题训练，以强化 张艳芳学习迁移的分析【j 】河北工程技术职业学院学报，2 0 0 2 4 ( 3 ) ：5 5 5 6 7 第l 章绪论 和加深同学们对基本概念的深刻理解。 三、在教学设计中强化电路知识的整体结构，突出前后知识之间的联系 电路与电子学作为科学性学科，其特点是有套严谨的概念、公式、原 理、法则，教材结构十分清晰，序列严格，必须一环套一环，学习迁移的发生十 分频繁，正负效应都很显著。因此教学过程中，教师应当重视电路知识的本质特 征及内在逻辑联系，体现知识的整体性和系统性。为此在电路与电子学实验 教学中，教师要帮助学生建立联系，使学生全面掌握知识整体结构，促进学生学 习的正迁移发生。学习过程中要使学生在大脑中形成一个比较完整和系统的知识 体系即良好的认知结构，就必须注意实验技能的培养必须与理论知识相结合这一 思想方法的教学。另外，教师在教学过程中可以利用提问、讨论、练习、测验等 多种手段来反馈学生的学习信息，调整、控制教学要求、内容和进度，使之更符 合学生的实际，提高其获得知识的稳定性和清晰性。这样学习中的正迁移才能得 到保障。 四、在具体的教学设计和实验授课过程中应当注意实验教学材料和实验教学内 容的安排 我们知道，相同的教材内容要变成适合不同学生能力水平的新知识还需要教 师的加工整理。不同地区，不同学校，不同专业的学生各个方面的素质都不同， 这些差异都应当是在设计每一节课前具体考虑在内的因素。教师在组织实验教学 前，首先应当根据实验大纲要求，认真钻研教材内容，研究教材的性质、范围、 结构、系统、难点和重点，重新筛选和组织加工，设计创造出适合学生需要和符 合学生特点的较为现实的实验教案。实验教案设计应当符合本班学生的实际水平 和认知迁移能力，照顾到不同层次学生的迁移水平，促使他们在实验室里发生最 大程度的知识迁移。呈现教学内容时，从纵的方面，要遵循人们认识新事物的自 然顺序，以及认知结构的组织顺序，即从整体到细节，从一般到个别的不断分化 原则，教师可采用科学而灵活的方法施教，把教材变成容易理解的信息。同时还 应注意教学内容呈现程序化，由浅入深，由易到难，确保从已知到未知，使其具 有系统性1 。在有些新的实验项目做之前，教师有必要和学生共同认识这些结构 和系统，这些会有助于学生将前后知识系统化，促进新旧知识之问的迁移和学习 方法上的迁移。 五、通过在实验教学中提高学生的理论概括水平和分析问题、解决问题的能力， 促进学生思维的迁移 “迁移就是概括”。任何学习的迁移都是通过概括这一思维过程来实现的，概 括性越高，知识系统性也越高，迁移就越灵活，一个人的智力也就越发展。因此 顾援迁移与课堂教学 j 教育与理论实践，2 0 0 0 2 0 ( 1 0 ) ：3 9 - 4 6 8 第l 章绪论 在电路与电子学教学中，教师如果能够帮助学生及时的对所学知识进行概括， 必将大大提高学生应用知识解决问题的能力。教师在教学中应注意启发学生对所 学内容进行概括总结，更重要的是教师应鼓励学生创造性的学习，鼓励学生自己 归纳和概括学过的知识，总结出相应的规律和法则，使基本原理达到最有效的迁 移。在学习完一个单元或是一个章节后，教师可以给学生留这样的作业：总结本 部分内容的知识点，列出具体内容提纲，写出它们之间的结构关系，或是由学生 根据自己的理解针对这部分内容出一份单元过关练习题。这样的作业或活动会大 大提高学生的概括归纳能力，也会提高学生学习的效率。总体而言，在课堂教学 过程中，教师不仅要善于通过比较、分类、抽象、归纳的方法进行组织教学，达 到对所教知识的概括，使学生掌握各种概念和原理的目的，而且还要善于指导学 生进行概括和归纳。也就是说，我们教师不仅要把一般原理、概念、规律教给学 生，更重要的是要教会学生掌握如何概括一般原理、概念和规律的方法，帮助学 生养成概括的习惯、形成相应的学习方法和经验，而这些方法和经验将会迁移影 响到学生今后的学习过程中去。 1 5 课题的提出及其意义 无论是对于成长的孩子还是对于成年人都可以说，学习迁移渗透于在他一天 的生活当中。可以说学习迁移无处不在，无时不在 ( c o r m i 既s m & h a i l g m e l l j d ( e d s ) ：t r a i l s 矗玎 o f l e 锄i i l g a c a d e m i c p r e s s 1 1 1 c 1 9 8 7 p 1 ) 。学习的迁移现象普遍存在，不仅存在于知识、技能的学习之中，而 且也存在于社会规范的学习之中。凡是有教育的地方就会有迁移，从来不存在相 互间不产生影响的学习。学习迁移的研究对学习者、教育工作者以及有关的培训 人员等具有重要的指导作用，学习迁移也是个性特征的形成、发展中不可缺少的 必要条件，迁移研究具有重要的实践意义1 。 自二百多年前的形式训练说开始，学习的迁移问题逐渐引起了人们的重视。 在教育心理学中，迁移的地位也逐步发展起来了。贾德曾经提出：同样的教材， 相同的教师，不同的教学方法会给教学带来不同的教学效果。对于教师而言如果 能够认清迁移的实质和规律对于具体教学工作中教材的选择和例题的改编、教学 方法的选择以及教学过程的组织都有十分重要的实践意义和理论意义。教师如果 能够充分认识迁移发生的规律，也有助于教师把教学实践中积累的教学经验迁移 到新的教学中去。因此，迁移问题的研究将会促进教师提高教学效果，提高学生 学习的效率；掌握迁移理论有助于教师合理处理教学程序，说明了迁移问题的研 究将会促进教师对教材内容和结构的编排有所反思。 1 姚海林学习迁移研究的新进展【j 】北京师范大学学报( 社会科学版) ，1 9 9 4 5 9 第1 章绪论 学习不只是要使学生掌握一门学科或几门学科的具体知识与技能，而且还要 让学生学会如何去学习。进行迁移问题的研究可以体现教会学生如何学习的重要 意义，并且迁移问题的研究将会体现对学生基础教育阶段的整体意义。学生能把 学到的知识应用到新的学习中去或以后的生活和工作中是我们教育和教学的根 本目的之一。如果学生不能把教师传授的知识和技能有效的运用到以后的学习和 实践中去，那么任何学习都应该说是失败的，都没有存在的必要。在学校课堂教 学中，教师所追求的、学生所需要的东西不仅仅是在课堂中简单的理解和识记知 识，而是希望这些学生学到的知识能发挥长期的效果，即迁移到其他的学习和工 作、生活中去。因此学生具有迁移的意识、学会具体迁移的思想方法都会促进这 一根本目的的实现。 通过在北大图书馆，国家图书馆，相关网站上查阅了有关迁移的研究、电 子线路学习等教育心理学，电工电子学习心理学等文献，从中获得了有关迁移研 究的大量信息。前人较多地从心理学专业的角度阐述迁移的形成机制、影响因素 或形成条件，比较缺乏的是迁移理论与实际学科教学的具体结合。 l o 第2 章虚拟实验环境下对学习迁移理论的研究 第2 章虚拟实验环境下对学习迁移理论的研究 2 1 学习迁移概述 学生对其学得的东西，不仅能重复、应用或表现，而且能举一反三，触类旁 通，推广类化。这种现象就是学习迁移。学习迁移问题是学校教育心理学中一个 重要的研究领域，历来为人们所重视。研究和掌握学习迁移的实质，揭示其规律， 对教材的选择、编排，对教育教学过程的合理组织与教学方法的选择等都有十分 重要的意义。正是在这个意义上，教育界提倡“为迁移而教，为迁移而学”。 2 i 1 什么是学习迁移 迁移一词最初来源于桑代克。他把迁移定义为先前的学习对后继学习的影 响。现在人们己经认识到这种理解的局限性，认为迁移是一种学习对另一种学习 的影响，即学生获得的知