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摘要：针对学生在电机与拖动学习中分析和解决问题能力差的问题，提出基于图式理论的电机与拖动教学方式。首先，对图式理论及图式理论在学科教学中的应用进行了论述，然后构建了图式理论下的电机与拖动教学方式。
关键词：图式；电机与拖动；教学模式；问题解决
本文引用格式：宋树平等.图式理论及其在电机与拖动教学中的应用[J].教育现代化，2019，6（80）：71-72.
一 问题的提出
电机与拖动是电气工程及其自动化领域的核心课程。传统的电机与拖动教学模式下，课堂教学以讲授式教学为主，学生学习方式主要是接受学习。因此，尽管该课程强调学生理论与实际结合、知识应用的能力，但学生分析和解决相关问题的能力依然较弱[1]。
从该课程培养要求来看，教学的重要目标之一是使学生自己能够解决电机的一些基本问题。所以，电机与拖动教学的理念，应该让学生在学习基本的相关概念、理论基础上、引导他们认识各种电机模型，进而解决电机应用中的问题，从而达到发展智力、培养能力的目的。如何发展学生的知识结构，培养学生分析和解决问题的能力，是亟待解决的教学问题。因此，探讨适宜的教学模式有着实际的意义和要求。
认知心理学研究表明，图式在问题解决中占有及其重要的地位。当前，图式在问题解决中的作用研究，在诸多学科如英语、物理等，都进行了从理论到实验再到应用的探究。从这些学科的研究和应用结果来看，在专业知识领域内有效提高学生问题解决能力的关键环节即是知识图式建构。另外，在不同学科教育背景下的研究证明，图式是可以训练成功的[2]。
鉴于此，本文在研究图式理论基础上，构建了基于该理论的电机与拖动教学方式，旨在有效促进学生知识图式的形成和发展，进而促进其利用电机知识分析和解决问题的能力。
二 图式理论
20世纪80年代之后，认知心理学家发现通用问题解决模型并不能解释专门知识领域问题解决的规律。随后的研究不断表明，在知识丰富领域知识是通过图式来影响问题表征进而促进问题解决的。
（一）图式概念界定和形成
目前较为权威的图式概念由鲁梅哈特在1980年提出。他认为图式由许多相互联系、相互作用并结合成一个有机的知识或一组相关事件组成，是稳定的网络或心理结构，并且这种网络或结构主要通过后天习得。
（1）图式的形成
形成图式的前提是图式例子。认知心理学的研究表明，形成图式至少需要两个图式例子。以实体a和实体b为例建立图式，首先分别建立描述实体a和实体b属性子目标；其次各自考查a和b的形状、颜色等表象；然后，子目标是对a和b的这些属性进行比较，寻找其相似之处；再次对相似之处进行编码，同时去除与子目标相关性低的差异；最后，在大脑中形成图式。
（2）图式的润色
大脑中形成的某专业领域的图式不断在完善或修正，非固定不变。通常包括两种情况，一种是巩固，遇到新的问题，运用原有图式解释，从而强化了既有图式；另一种情况是，现在的情景，需要扩展原有图式才能解释。这两种情形都称为图式润色。
（二）图式建构的途径
知识丰富领域学习者解决问题的过程，主要包括类比和推理。Ross认为，例题是最好的老师，对于问题解决的重要性远大于其它方面[3]。众多专门学科领域基于图式的应用研究表明，既有样例会引导学生对问题类型进行总结，而且会在后面解决问题时做图式归纳，这些举措对后续解决相关问题时的知识迁移非常有帮助。总之，样例学习及类比问题解决是专门知识领域建立图式的关键环节。
（三）图式在教学中的应用
近些年来，学者对图式在问题解决中的作用研究，早已在很多学科领域开展且已经较为成熟。不同学科领域的研究表明，图式可以训练成功，同时教师的图式教学模式能够有效促进学生问题解决能力的提高。我们可以把教师的教学过程视为引导学生获得图式并进而拓展、修正图式的过程，将学生新学的知识归并到其已有的图式，或是创建新的图式，依此作为提高学生应用知识、提高问题解决能力的基础。
三基于图式理论的电机与拖动教学模式建构
知识的结构性和逻辑性是构建专门学科领域图式的前提，而电机与拖动课程恰好具有很强的结构性及逻辑性。故本文建立了基于图式理论的电机与拖动教学模式。该模式主要借助类比、样例学习问题解决，引导学生自主构建相关图式，在此基础上提高他们解决问题的能力。构建的教学模式结构框图如下：
该教学模式包括两个模块：各部分电机知识图式的构建；样例学习及类比问题解决下的图式润色。首先，在开始学习相关概念原理时，在教师引导下，学生结合既有电磁场和电路知识，自主构建相关内容的知识图式；随后，教师提供例题A，让学生利用新建立的知识图式，对该问题进行表征，并寻找解决方法B。求解该问题过程，即是获得隐藏在该问题解决的图式(原理)。显然，例题A的作用是接近隐藏的图式。其次，教师提供新问题C1让学生分析，该问题的表面特征激活源问题(样例)A和B，进而激活由A和B构建的相关图式。学生将A和B构建的相关图式分析问题Cl，找到解决方法C2。最后，随着相同类型问题(图1中D1和D2)的解决，学生会归纳、总结相应的经验，最终形成相关问题解决的图式。
电机与拖动课的主要内容有直流电机、变压器、异步电机和同步电机。尽管各类型电机的原理、结构、等效电路模型及运行特性不同，但它们在学习、分析和解决问题过程的思路却非常一致，都包括原理-结构-电路模型-运行特性这样的结构和逻辑。因此，在学习电机与拖动的各部分章节时，前面知识学习的图式，可通过图式理论的类比和样例学习，迁移到后面章节的学习。
四 结语
电机与拖动课的知识内容具有较强的结构性和关系性，而结构性和关系性正是图式的核心内容，因此电机与拖动的知识体系与图式理论能够较好地融合在一起。本文基于图式理论，建构了相关的电机与拖动教学模式。该教学模式注重学习过程中的类比问题解决和案例学习，从而达到提高学生分析和解决问题的目的。
参考文献
[1]杨光,李群.“电气工程及其自动化”专业人才培养方案改革背景下“电机与拖动”课程教学改革实施方案[J].教育现代化,2016,3(38):8-9.
[2]宋树平.中学物理图式归纳法教学模式探究[D].西南大学，2008.
[3]莫雷,刘丽虹.样例表面内容对问题解决类出王移过程的影响[J].心理学报,1999(3):313-321.
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