思维导图和微课在实验课程中的应用
——以模拟电子技术实验为例
王梦遥，朱玲，吴国城
（深圳大学 电子科学与技术学院，广东 深圳）
摘 要： 实验课程是工科专业课程体系的重要组成部分。思维导图的优势在于能够利用鲜明的层次结构把零散的知识联系起来，帮助学生在头脑中构建出知识的网络图谱。微课形式灵活，短小精悍，使教师摆脱了时间和地点的束缚，大大提高了教学的效率和灵活性。本文以模拟电子技术实验为例，介绍了思维导图及微课在实验课程中的应用。首先，根据实验前、实验中、实验后三个阶段设计思维导图，然后在思维导图的引导下录制微课来指导学生预习、实验、开展实验和分析实验结果。
关键词： 实验课程；模拟电子技术；思维导图；微课
一 引言
实验课程与理论课程相辅相成，是工科专业课程体系的重要组成部分。近年来，教师们开展了许多实验教学改革的工作，譬如“教研结合”让本科生走进科研实验室，“实验室开放项目”以项目驱动学生实验训练。这些教学改革工作都取得了非常好的效果，具有十分重要的意义。然而，由于师资、经费以及学生意愿等的限制，仍需面向大部分学生开展常规的实验教学活动。本文以模拟电子技术实验为例，介绍了思维导图引导和微课在常规实验课程中的应用，为相关实验课程的教学工作提供了一个较好的借鉴。
微课是近年来蓬勃发展的一种新兴信息化教学模式，其特点是方便灵活、主题突出、内容具体，非常契合实验教学的需要。微课拓展了实验教学的空间及时间。它方便灵活，在主体内容设计好后，只需稍作调整便可应用于多个场景，使教师对实验的指导脱离了上课地点和时间的限制，渗透到学生预习实验、开展实验、总结实验等所有环节当中。实验的过程是一个理论联系实际的过程，是对学生综合分析能力的锻炼和塑造。一门好的实验课程的开展绝不仅仅是要求学生们按部就班的按照指导书步骤完成实验，而是帮助学生建立起一个整体的、全局化的观念，提高灵活运用理论知识解决实际问题的能力。
二 思维导图及微课在验证性实验中的应用
（一） 思维导图的设计
作为一门课程，“模拟电子线路实验”有着清晰的进程，进程的每个阶段都具有不同的特点。在实验前，学生在相关书籍的指导下，自行开展实验预习工作；在实验中，学生在实验室完成实验，记录实验数据；在实验后，学生对数据进行整理、分析，撰写实验报告。针对于此，在模拟电子线路实验中思维导图的设计思想如下：
（1）在实验前，思维导图的目的是引导学生进行实验的预习工作。因此，在思维导图中应当以“做什么？”“怎么做？”为重点。
（2）在实验中，思维导图的目的是引导学生考虑实验可能出现的现象、困难，以及应当如何应对。
阿里并不知菩萨是做什么的。他只觉得四处花花绿绿人叫马喧的，热闹得好玩。陌生人真是太多了，阿里便不停地跟人说：“我叫阿里。”人们便都望着他笑，笑容友善。阿东点了一炷香，递给阿里，叫他拜菩萨时说：“姆妈要我开心。”
思维导图将实验中的各个步骤和知识点具象化地展现在了学生面前，但是仅仅只有一幅思维导总结图，学生很难理解教师的意图。因此需要以思维导图为纲要，制作成微课帮助学生开展实验预习和数据分析。
以“模拟电子线路实验”中的《多级放大电路》为例，图1为实验前阶段的思维导图，用于指导学生预习，其主要目的是帮助学生明确本次实验“做什么？”“怎么做？”。它通过四个不同颜色的分支醒目的提示了实验的主要内容分别是：测量电压增益、测量输入电阻、测量输出电阻、射极跟随器对电路增益的影响——这是“做什么？”。在主分支下又通过延伸分支提示学生“怎么做？”。对于一些学生容易疏忽的地方，则可通过设计问题、图示等来提示学生。例如在2测量输入电阻时，需要在测量之前，先考虑好测量的方法。同时，测量输入电阻需要保证输出电压不失真（根据经验，很多学生会忽视这一点），那么我们就通过问题“需要检测输出电压吗？”来进行提示，引导学生去思考。
图1 《多级放大电路》思维导图——实验前
图2 用于在实验中帮助学生预见、排除实验中可能出现的问题。 同样在测量输入电阻这个环节，拔掉电阻R1（实验中并接在输入端口的一个小电阻）后，由于实际输入电阻大幅度提高，放大电路会因为输入电压的增加而进入到非线性工作区，从而导致输出电压的失真，这时必须降低信号源电压，才能具备测量输入电阻的条件。根据以往的教学经验，学生发现输出电压失真后往往会茫然无措。因此，我们通过思维导图引导学生考虑拔掉电阻R1后电路实际输入电阻的变化，思考输出电压失真的原因以及解决的办法。
图2 《多级放大电路》思维导图——实验中
如前所述，微课使得教师能够不拘束于时间和地点，将对实验的指导渗透到预习、实验过程和实验分析的各个环节当中。在实验开始前/结束后一周，即可将制作好的预习微课/实验分析指导微课投放在blackboard教学平台上。选课学生即可在平台上在线学习微课。在需要的情况下，教师可以从平台得到每位学生学习微课的次数，亦可用此数据来督促学生认真完成预习、数据分析处理工作。在实验课进行时，教师可以根据课堂具体情况灵活变通。在教学时间充足，教室有屏幕投影的情况下，可以直接进行授课；而在时间较短或教室网络条件好的情况下，也可以录制微课在开课前发送到教学平台。
电子信息技术距诞生到现在已经历经多个发展阶段，为社会生活的快速提升做出了不可磨灭的贡献。上世纪70年代以来，电子信息技术的飞速发展，逐渐成为信息交流的重要传播媒介和途径。
（二） 教学实施过程
（3）在实验后，思维导图的目的是引导学生利用所学理论知识对实验结果进行总结、分析、思考。
三性实验是基于项目的课程实验，是由教师给出一个实验主题以及相应的指标要求，而电路的设计、制作、调试等完全交给学生自己完成，具有创新性、探索性、动手性的特点。可见，思维导图的发散性非常契合三性实验的特点。
而实验后阶段的思维导图重在帮助学生用课堂上学到的理论知识总结、分析实验中记录、观察到的数据和现象，将“理论”和“实践”结合起来。例如在4测量射极跟随器对电路增益的影响时，会发现在输入、输出级之间接入射极输出器后，多级放大电路总的电压增益大幅度提高。这时就要学生去思考“多级放大电路的总增益等于各级放大电路增益的连乘积，且射极输出器的电压增益是1，那么为什么会导致总增益大幅度提高呢？”，然后引导学生考虑到射极输出器“输入电阻高、输出电阻低”的特点在其中的作用，从而加强学生对多级放大电路的理解。此外，有的同学会出现测不到输出电压的情况。这是由于接入射极跟随器导致多级放大电路总增益大幅度提高，从而放大器的线性输入范围过窄而导致的。这时，又应当引导学生去思考这一现象产生的原因。
三 思维导图在三性实验中的应用
专用光纤保护通道是两站端的继保装置经由电力通信的光缆直接相连。通信专业的维护界面是两站端继保装置之间的光通路，包括尾纤、ODF、光缆。故障排查定位的切入点应该在光纤链路缺陷的有/无判决上。
比如对于新能源汽车的核心部件——电池，COMSOL的仿真解决方案同样可以高效地帮助用户实现复杂的多物理场仿真。比如电池的电芯，在分析过程中可以包括电化学、热分析、安全、寿命老化等等一系列问题。据悉，目前国内几乎所有的主要电池厂商都在使用 COMSOL 软件对电池进行研发，提升电池性能。
在实验开展之前，教师应首先给出一个支架式的思维导图。以三性实验“前置放大器的设计”为例，教师可以给出如图3的导图，分别从输入级电路、输出级电路等的组态，电路之间的级联方式，性能指标的满足等角度去引导学生思考。经过独立思考和分组讨论后，由学生来丰满导图的内容，并设计电路满足指标要求、拓展新的功能。最后，学生根据自行选择器件，制作、调试电路。
四 结语
图3 三性实验《前置放大器的设计》思维导图
在以往的实验教学中，我们发现许多学生存在着糊里糊涂做实验的现象——预习就是把指导书抄一遍，不明白实验意义所在；做实验按照指导书的步骤按部就班，出现问题不知道该如何调整；不能判断实验数据是否有误、不知道如何整理和分析实验结果。针对于此，我们把思维导图和微课应用到模拟电子技术实验课程的教学活动当中。从教学效果上来看，我们感受到引入思维导图和微课之后，学生对实验的理解能力明显得到了提高，实验过程出现问题时能够去思考为什么并作出相应的参数调整，对实验测量结果的判断和总结能力也得到了提升。从学生的反馈来看，同学们普遍非常认同把思维导图和微课引入到实验课程的教学当中，学习积极性明显提高，对于课程的评价亦大幅提升，居于同类型课程的前列。这说明将思维导图和微课引入实验教学当中是可行的，对学生学习兴趣的提升和学习能力的培养都是大有益处的。
但必须指出的是，无论是思维导图还是微课，都只是一种工具。要把工具用好，必须要教师反复斟酌教学内容、精心准备教学素材并进行教学设计。换言之，只有在教师精心准备和设计的基础上，再通过思维导图和微课把教学内容贯穿于实验的各个环节，才能收到良好的效果，真正起到培养学生学习和实践能力的作用。
参考文献
[1] 曹洪龙,胡剑凌,俞一彪等.利用微课翻转课堂优化DSP实验教学探索[J].西南师范大学学报: 自然科学版, 2015(10): 191-196.
[2] 徐丽华,李兵,张勇.基于微课和思维导图的混合式实验教学研究[J].实验技术与管理, 2016: 33(12): 180-182.
[3] 汤邦彦.微课结合思维导图在《公路设计技术》课程教学中的应用[J].教育教学论坛, 2015(36): 186-187.
[4] 赵佳娜.思维导图在认知结构建构中应用模式研究——以大学基础英语实践课为例[J].中国电化教育, 2014: 06-0121-06.
[5] 蒋中云.思维导图在计算机实验教学中的应用[J].实验室研究与探索, 2013, 32(8): 361-364.
[6] 毕婉文.利用思维导图改进“计算机应用基础”课堂教学[J].现代教育普教研究, 2012: 03-0178-03.
The Application of Mind Map and Micro Lectures in Experimental Courses——Take Analog Electronics Technique Experiment Course as an Example
WANG Meng-yao,ZHU Ling,WU Guo-cheng
(Shenzhen University College of Electronic Science and Technology,Guangdong,Shenzhen,China)
Abstract: Experimental courses is one of the most important parts in the course system of engineering specialty. Taking the Analog Electronics Technique Experiment course as an example,the application of micro-lectures and mind map in the experimental courses system of engineering specialty is introduced in this paper. The advantages of mind map is to connect the scattered knowledge by distinctive hierarchical structure,thus the networks of knowledge is constructed in the minds of students.And style of micro-lectures is formed into flexible and comfortable; it helps teachers get rid of the limitation of time and locations.The work efficiency and flexibility have thus been tremendously approved. Firstly, the mind map is designed according to the characteristics of different parts——pre-experiment, experiment and post-experiment.Then according to the mind map,micro lectures are made to help students prepare and operate experiment,as well as analyze results of experiment.
Key words: Experimental courses; Analog electronic technique experiment; Mind map; Micro lectures
本文引用格式： 王梦遥 等.思维导图和微课在实验课程中的应用——以模拟电子技术实验为例[J]. 教育现代化，2019，6（46）：110-113.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.46.040
基金项目： 本研究得到广东省高等教育教学研究和改革项目“模拟电子技术课程的立体课堂建设”（批准文件：粤教高函[2018]180号）深圳大学教学改革研究项目“思维导图引导的微课在模拟电子技术实验中的应用”（项目编号：JG2017065）、深圳大学教学改革研究项目“基于网络的模拟电子技术课堂建设”（项目编号：JG2018063）资助。
作者简介： 王梦遥，女，山东郯城，汉族，深圳大学电子科学与技术学院，硕士研究生，讲师。研究方向：电子系统设计。
标签：实验课程论文; 模拟电子技术论文; 思维导图论文; 微课论文; 深圳大学电子科学与技术学院论文;