晏 湧

（北京石油化工学院 信息工程学院，北京 102617）

模拟电子技术实验作为高等理工科院校的电类各专业本科生必修的一门主干技术基础课程，既是模拟电子技术理论课程的实践和应用，又是后续专业课程的铺垫和桥梁，还是训练学生基本实验技能、培养工程意识、创新能力，提高学生综合素质的重要环节。因此，提高模拟电子技术实验的教学效果一直是教学改革的目标。本文在建构主义学习理论的基础上，来探讨如何将该理论应用于模拟电子技术实验，以达到较好的教学效果。

1 建构主义学习理论

建构主义学习理论是在瑞士心理学家皮亚杰（J.Piaget）的结构主义理论基础上创立的。建构主义学习理论是对结构主义理论的进一步发展，是一种全新的学习理论［1］。建构主义学习理论的基本内容可从“学习的含义”与“学习的方法”这2个方面进行说明。关于“学习的含义”，建构主义学习理论认为，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境，即社会文化背景下，借助其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式获得；关于“学习的方法”，建构主义学习理论提倡在教师指导下的、以学习者为中心的学习，也就是说，既强调学习者的认知主体作用，又不忽视教师的指导作用，教师是意义建构的帮助者、促进者，而不是知识的传授者与灌输者。学生是信息加工的主体、是意义的主动建构者，而不是外部刺激的被动接受者和被灌输的对象［1－3］。建构主义学习理论的内容很丰富，但其核心只用一句话就可以概括：以学生为中心，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。

2 运用建构主义学习理论的可行性

根据建构主义学习理论观点，课本知识只是对某种现象的较为客观可靠的解释，并不是解释现实世界的绝对参照。知道一些重要的概念和事实，在测验中能将所学的东西按原样再生出来，这只是学习的初级阶段。模拟电子技术实验中的设计性实验则可以看作是学习过程中的高级阶段，在这一阶段中，要求学生能把握概念的复杂性，并能广泛而灵活地将其应用到具体的情境中去［4］。

模拟电子技术实验包括基础验证性实验、综合设计性实验，其中综合设计性实验具有一定的综合性，涵盖较多的电子技术的知识点，都是难度适中的小系统。在综合设计性实验实施过程中，首先，学生主动地、积极地而不是被动地接受知识，而且学生通过不断地与他人的沟通合作，对真实情境中的信息不断进行建构；其次，学习过程中的知识不是被吸收，而是被学生建构，这种建构是学生在原有知识体系的基础上，对外部信息有选择地进行建构的过程；最后，学生是学习过程的中心，学生不是知识的被动接受者。总结为一句话就是，在实验设计的实施过程中是以学生为中心、教师为主导的学习模式，而这种模式恰恰与建构主义学习理论非常吻合，所以将该理论用于模拟电子技术实验的教学环节是非常合适的。

3 建构主义学习理论在模拟电子技术实验教学中的应用

3.1 建构主义学习理论的实施

（1）首要环节是为学生设置合适的设计题目。设计题目要围绕当前学习主题，按“最邻近发展区”的要求［5］建立概念框架，题目要涵盖较多的知识点，充分考虑学生的知识水平和完成题目的能力。

（2）题目的要求要具体、明确，将学生引入一定的问题情境。题目中所涉及的内容要使学生所学的知识得到巩固和加深，实施时能使学生充分应用已学知识，解决完成任务过程中的各种具体要求［6］。

（3）让学生独立探索。综合、设计题目应尽量包含多种设计选择，并要求具有典型性。探索开始时要先由教师启发引导，然后让学生自己去分析；探索过程中教师要适时提示，帮助学生按照概念框架逐步攀升。这样既有助于学生比较权衡，在比较中利用所学知识解决实际问题，又能体现出教师的引导作用和学生创造的主体地位。

（4）协作学习。进行小组协商、讨论。在共享集体思维成果的基础上达到对当前所学概念比较全面、正确的理解，最终完成对所学知识的意义建构。

（5）效果评价。对学习效果的评价包括学生个人的自我评价和学习小组对其的学习评价，评价内容包括：自主学习能力；对小组协作学习所做出的贡献；是否完成对所学知识的意义建构。

下面以“自选频率正弦振荡器和反相放大器耦合的设计与实施”这一具体实例来介绍建构主义学习理论的实施过程。

3.2 自选频率正弦振荡器和反相放大器耦合的设计与实施

3.2.1 设计任务

产生振荡频率大于2kHz的中频正弦波信号，并进行反相放大，电压放大倍数为－10倍，用示波器观测两路不失真的正弦波波形。可供使用的电源是220 V交流电。该题目主要要求学生掌握振荡电路的类型、特点、构成、起振条件、频率的选择、信号的放大、直流稳压电源的构成以及电路各部分的耦合方式等。该题目既包括较多的模拟电子技术的内容，又难度适中，并有不同实施方案，符合上述建构主义学习理论对设计题目的要求。

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3.2.2 实验设计准备阶段

按照建构主义学习理论，学生是学习过程的中心，是知识的主动建构者，而不只是被动地接受。该题目可以分解成4部分：自选频率振荡电路、反相放大电路、给振荡电路和放大电路供电的直流稳压电源和耦合与分压电路。在进行设计之前，由指导教师讲解设计框图，然后要求学生完成设计方案、仿真、元器件选择等。这样，学生在设计方案和选择元器件的同时，需要全面考虑各种因素，同时还需要考虑电路的组装与调试过程中可能出现的各种问题。学生在最终完成实物的过程中，就能够全身心投入其中，而不仅仅是纸上谈兵，或是机械地完成某个工程训练。

为完成设计题目，学生可以利用各种工具和信息资源，如文字材料、书籍、音像资料、CAI与多媒体课件以及Internet上的信息等来实现设计目标。

首先，根据要求的正弦波振荡频率，学生分析知道LC正弦波振荡电路主要用来产生1MHz赫兹以上的高频正弦信号［7－8］，所以采用 RC正弦波振荡电路，并且比较常用的是RC桥式正弦波振荡电路；对产生的正弦波要进行反相放大，有的学生会想到压式偏置的共发射极放大电路，但经过分析可知，用集成运算放大器构成的运算电路体积小、功耗低、可靠性高、性能好，因此，直接由集成运算放大器构成反相比例运算；集成运算放大器要工作需使用直流稳压电源供电，提供的电源是220V交流电，所以要通过变压、整流、滤波、稳压得到直流稳压电源；各电路之间的连接方式有直接耦合、阻容耦合、变压器耦合，根据分析正弦波的频率，学生选择阻容耦合的连接方式。

其次，对每一部分电路进行参数计算，如变压器的功率、匝数比、整流桥的耐压及最大允许电流、滤波电容的电容值及耐压、振荡电路RC值以及放大电路反相输入端电阻和反馈电阻的计算等；之后选择元器件，RC桥式正弦波振荡电路和反相比例运算，均可用通用型集成运算放大器来实现，有的学生选择LM741，有的选择LM324，均可；根据反相比例运算，电压放大倍数为－10倍，选取反相输入端和反馈电阻的取值可以分别选择1kΩ、10kΩ，也可以选择10kΩ、100kΩ；根据选择的集成运算放大器的类型来计算，构成直流稳压电源的变压器、整流桥、滤波电容以及三端集成稳压器的参数和选择元件的类型。

最后将每一部分有机地连接在一起，实现整个系统。那么，元器件选择的不同，随后的电路连接和调试也不尽相同。并且在这个过程中，学生需要在原有认知结构的基础上，完成新知识的建构，从而成为知识的主动建构者。

建构主义认为学习具有社会性，即认为“知识不仅是个人自己构成的，还是以社会为媒介的。学习问题可以在两个一般层面上加以理解：一是在互动层面上的，学习者之间的互动以及与比他们知识更丰富的人之间的互动。二是在共同体层面上，这包括公共系统知识的社会化过程和达成这些系统的机制［9］”。

具体在综合、设计性实验实施过程中，我们要求每个小组由2名学生组成。这样，在理论设计阶段，小组学生之间可以相互讨论，找到最佳的设计方案，比如：放大以及正弦波振荡电路，学生选择了LM324芯片实现，这样芯片最少，线路直接连接也最少，更可靠；在实物搭建、调试过程中，学生更是分工合作，有准备连接线的、布线的、检查的，取长补短，共同提高。在此过程中，不但提高了学生的知识水平，而且锻炼了学生的沟通能力，增加了学生学习的兴趣。教师在这个过程中给学生创造一个自主学习的环境，使学生可以充分利用各种工具和信息资源进行知识的建构，成为学生建构知识的积极帮助者和引导者，激发学生的学习兴趣，引导和保持学生的学习动机［6，10－11］。3.2.4 综合、设计性实验的总结与评价

学生要成为独立的学习者，要学会反思。针对本次设计性实验，要求学生对设计的内容进行反思，形成系统的概念。例如振荡电路产生的正弦波如何与反相放大进行连接，通过分析得知，需要分压电路。那么用示波器去观测反相输入端与输出端电压：输入电压要满足什么条件，这2个电压才能保持电压放大倍数为－10倍并且不失真。通过分析集成运算放大器的工作电压以及电压放大倍数，就可以知道输入电压范围。电压放大倍数为－10倍，选取反相输入端和反馈电阻的取值可以分别选择1kΩ、10kΩ，也可以选择10kΩ、100kΩ。为什么选择后者，因为通过分析得到后者输入电阻大，观测输出电压波形不易失真。通过这些分析学习，学生不仅要掌握每一部分的原理，还要把它们有机结合起来，才能实现所需功能，提高了学生从总体把握设计题目的能力，并加深了学生对系统概念的理解。此外，学生还要学会对学习过程的反思，从而发现与目标的差距，进一步修正学习的策略，达到更好的学习效果。

通过采取这些改进措施，我们在模拟电子技术实验中取得了良好的教学效果。学生能够更加全面和深刻地理解课程中的基本概念、基本电子电路的工作原理以及分析方法，并且对新电路工作原理的分析能力以及设计电子电路的能力也有相应的提高［12］。

评价是对学生学习成果的评判。实验结果的评价采用除教师之外，每组抽出一名学生，构成实验成绩评定组，根据综合、设计性实验的具体要求，从设计方案、元器件选择、布线美观程度、实物的性能指标等方面逐一进行评价。一方面对学生的成绩给予肯定，从而激发学生学习的积极性、主动性；另一方面，通过评价帮助学生找出不足，明确前进的方向。通过这样的评价实现了客观、公正。

4 结束语

我们在建构主义学习理论指导下，对模拟电子技术实验的教学方法进行了探索性的改进。这些改进在教学中调动了学生的积极性和主观能动性，使学生积极参与其中，在参与中培养了操作能力、分析问题能力和解决问题的能力，收到良好的效果。但模拟电子技术实验涉及面广，内容丰富，并且随着电子技术的发展，新的器件、新的产品也不断出现，促使我们在教学中不断完善和改进教学内容，使其能够跟上电子技术的发展，让学生在已有的知识结构的基础上对新知识积极进行有效的建构。

（References）

［1］Jonassen D.Constructivism and Computer－Mediated Communication in Distance Education［J］.The American Journal of Distance Education，1995，9（2）：7－26.

［2］Wilson B G.Metaphors for Instruction：Why We Talk About Learning Environments ［J］.Educational Technology，1995，35（5）：25－30.

［3］Chris D.The Evolution of Constructivist Learning Environments：Immersion in Distributed Virtual Worlds［J］.Educational Technology，1995，35（5）：46－52.

［4］陈琦.当代教育心理学［M］.北京：北京师范大学出版社，2007.

［5］维果茨基.维果茨基教育论著选［M］.余震球，译.北京：人民教育出版社，1994.

［6］李文彦，史苏敏.论建构主义学习理论指导下的教学活动［J］.现代商贸工业，2009（18）：209－210.

［7］康华光.电子技术基础：模拟部分［M］.5版.北京：高等教育出版社，2006.

［8］华成英，童诗白.模拟电子技术基础［M］.4版.北京：高等教育出版社，2006.

［9］吴刚.建构主义与学习科学的崛起［J］.南京社会科学，2009（6）：98－104.

［10］李雅玲.建构主义学习理论与教师角色定位［J］.中国成人教育，2009（16）：116－117.

［11］陈殿林.建构主义理论指导下创新人才的培养［J］.科技信息，2009（16）：412.

［12］管飚.用建构主义理论改革模拟电子技术实验教学［J］.阜阳师范学院学报：自然科学版，2010，27（1）：76－77.