時(shí)間:2024-03-08 14:39:37
序論:好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程,我們?yōu)槟扑]十篇電路學(xué)習(xí)感悟范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來更深刻的閱讀感受。
二、創(chuàng)新演示實(shí)驗(yàn)方法,培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力
電子線路是電類專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,課程具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性,且對(duì)學(xué)生實(shí)踐技能的要求較高。這門課對(duì)于中職學(xué)生(入學(xué)成績普遍較差)來說,學(xué)習(xí)難度很大。為了提高課堂教學(xué)效果,應(yīng)運(yùn)用“教學(xué)做合一”的教學(xué)理念,以任務(wù)為驅(qū)動(dòng),在做中學(xué),從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高課堂教學(xué)質(zhì)量。
所謂“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”,就是在學(xué)習(xí)的過程中,學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,緊緊圍繞一個(gè)共同的任務(wù)中心,在強(qiáng)烈的問題動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下,對(duì)學(xué)習(xí)資源進(jìn)行積極主動(dòng)的應(yīng)用,開展自主探索、互動(dòng)協(xié)作的學(xué)習(xí),并在完成既定任務(wù)的同時(shí),由教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)實(shí)踐活動(dòng)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)法是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)方法,它要求“任務(wù)”的目標(biāo)性和教學(xué)情境的創(chuàng)建,使學(xué)生帶著真實(shí)的任務(wù)在探索中學(xué)習(xí)。
在電子線路課程的教學(xué)實(shí)踐中,當(dāng)講授組合邏輯電路的分析及設(shè)計(jì)這一章時(shí),筆者采用了任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法,取得了較好的教學(xué)效果,其具體操作過程如下。
1.任務(wù)的提出
先讓學(xué)生觀看舉重比賽的視頻場景,然后提出任務(wù):假設(shè)舉重比賽中有A、B二個(gè)副裁判和一個(gè)主裁判C,只有當(dāng)主裁判同意時(shí),且副裁判至少有一人同意時(shí),舉重成績才能有效,否則舉重成績無效。請?jiān)囋O(shè)計(jì)一個(gè)裁判電路并由實(shí)際電路進(jìn)行測試。視頻的播放、真實(shí)場景的再現(xiàn)、任務(wù)的布置,大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2.分析任務(wù)
任務(wù)提出后,學(xué)生根據(jù)實(shí)際問題設(shè)計(jì)出的邏輯電路五花八門,但筆者并不急著告訴他們哪個(gè)是正確的,而是讓他們現(xiàn)場介紹自己設(shè)計(jì)的邏輯電路圖。筆者通過上臺(tái)發(fā)言、小組討論、相互修正等活動(dòng),引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生的思維,使學(xué)生們在設(shè)計(jì)電路的過程中手腦并用、互幫互學(xué),不但學(xué)到了知識(shí),而且提高了語言表達(dá)能力和社交能力。
3.實(shí)施任務(wù)
在課堂上,當(dāng)學(xué)生設(shè)計(jì)好需要的電路圖后,筆者又要求其在教師提供的材料中選擇自己所需的元器件,按照自己的設(shè)計(jì)連接電路,驗(yàn)證自己的設(shè)計(jì)是否正確。在此過程中,老師必須全程指導(dǎo),讓學(xué)生獨(dú)立完成任務(wù)。
4.學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)
課堂評(píng)價(jià)是對(duì)學(xué)生能力的客觀評(píng)價(jià),不應(yīng)過多地強(qiáng)調(diào)學(xué)生所獲得知識(shí)的對(duì)與錯(cuò)。根據(jù)電子線路課的特點(diǎn),筆者不僅評(píng)價(jià)了學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解、掌握、熟練應(yīng)用等情況,還評(píng)價(jià)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力、與同學(xué)相互協(xié)作的能力等。
通過教學(xué)實(shí)踐,我們可以看到,在完成任務(wù)的過程中,培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力,促使學(xué)生不斷地獲得成就感,可以更大地激發(fā)他們的求知欲望,逐步形成一個(gè)感知心智活動(dòng)的良性循環(huán),從而培養(yǎng)出學(xué)生獨(dú)立探索、勇于開拓進(jìn)取的自學(xué)能力。
二、以人為本,在“做”中教
以人為本,就是以學(xué)生為本,一切要從學(xué)生的實(shí)際出發(fā)。中等職業(yè)學(xué)校的學(xué)生文化基礎(chǔ)薄弱,學(xué)習(xí)成績不理想,厭學(xué)文化和專業(yè)理論課。但他們對(duì)于實(shí)踐課、實(shí)驗(yàn)課以及其他需要?jiǎng)邮植僮鞯恼n程,往往興趣濃厚。因此,專業(yè)教師應(yīng)因勢利導(dǎo),在講授專業(yè)理論課的同時(shí),更多地通過做(教師演示、學(xué)生操作)來達(dá)到教的目的。
如在講授二極管、三極管器件時(shí),筆者首先出示了二極管、三極管的實(shí)物,讓學(xué)生直接觀察。老師提問“這是什么”,接著問“有什么用”;接著,筆者展示拆開的電子產(chǎn)品(如充電器、收音機(jī)等電器),把這些產(chǎn)品分發(fā)到學(xué)生(以小組形式對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組)手中,讓他們找出相同器件的位置;最后,再由筆者講述這些器件的作用。這樣就緊緊抓住了學(xué)生的注意力,激發(fā)了學(xué)生探索新知識(shí)的強(qiáng)烈欲望,營造了良好的學(xué)習(xí)氛圍。
又如講到三極管的判斷方法時(shí),可把學(xué)習(xí)環(huán)境移到實(shí)驗(yàn)室或?qū)嵱?xùn)室(營造氛圍),學(xué)生每人一個(gè)萬用表、若干個(gè)三極管,安排兩名教師進(jìn)行教學(xué)和指導(dǎo)。一名教師按照判斷三極管類型、管腳的步驟,逐步操作,逐步講解;學(xué)生仿照教師的動(dòng)作進(jìn)行按步操作、按步理解,此時(shí)另一名教師進(jìn)行巡回指導(dǎo)。通過反復(fù)的操作練習(xí),學(xué)生很容易掌握三極管的判斷方法,另外也可以通過對(duì)壞器件的測試來加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。
三、以“做”為中心,學(xué)以致用,在“做”中悟
“教學(xué)做合一”的核心是“做”字,做是學(xué)的中心,也是教的中心。要使學(xué)生學(xué)到真本領(lǐng),教學(xué)內(nèi)容必須盡可能轉(zhuǎn)化為“實(shí)際電子產(chǎn)品”,一定要保證學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中手腦并用,把所學(xué)知識(shí)與動(dòng)手操作貫穿于整個(gè)教學(xué)全過程,真正做到學(xué)以致用。
電子線路是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,教材中的內(nèi)容大多都與實(shí)際生活中的電器有密切聯(lián)系,因此,每講完一章節(jié),教師都可以準(zhǔn)備一些專業(yè)資料,讓學(xué)生獨(dú)立完成一個(gè)項(xiàng)目課題。當(dāng)然課題不能設(shè)計(jì)得太大、太難。例如學(xué)完二極管后,教師可讓學(xué)生做一個(gè)電子貓(利用發(fā)光二極管);學(xué)完穩(wěn)壓電源后,讓學(xué)生做一個(gè)穩(wěn)壓電源(可用集成穩(wěn)壓),為其他電路提供電源;學(xué)完功率放大電路后,學(xué)生就能完成OTL電路的制作,并連上音箱、VCD等附屬電器,達(dá)到播放音樂的目的。當(dāng)學(xué)生看到自己通過各種方法、多種渠道獨(dú)立完成的作品時(shí),那份成功的喜悅溢于言表,對(duì)知識(shí)的渴望也就越來越強(qiáng)。
一、經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程,體驗(yàn)物理思想方法
教材上,通電、斷電自感實(shí)驗(yàn)都是演示實(shí)驗(yàn),沒有設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的要求。因此,通常情況下,教師會(huì)直接把如圖1所示的電路呈現(xiàn)給學(xué)生,并要求學(xué)生注意觀察開關(guān)閉合瞬間兩只燈泡的發(fā)光情況,然后引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因,最后得到自感電動(dòng)勢方向與原電流方向之間的關(guān)系。這樣的教學(xué),過程一定是順暢的,結(jié)論的得出也是“水到渠成”的。但是,從新課程的三維目標(biāo)來看,這樣的教學(xué)僅僅達(dá)成了“知識(shí)與技能”的目標(biāo),學(xué)生只是知道了“自感電動(dòng)勢阻礙原電流變化”的結(jié)論,明顯欠缺“過程與方法”的體驗(yàn)。因此,部分學(xué)生會(huì)產(chǎn)生這樣的疑惑:老師怎么會(huì)想到用如圖1所示的電路來觀察、研究通電自感的?為了避免疑惑,筆者合理拉長了通電自感實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程,創(chuàng)設(shè)問題鏈,引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)并逐步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案,讓學(xué)生經(jīng)歷“亞研究”過程,并從中體驗(yàn)重要的思想方法――類比和比較。設(shè)計(jì)思路是:利用斷電自感設(shè)計(jì)“電擊實(shí)驗(yàn)”自主建構(gòu)“自感”概念粗略分析“斷電自感電路不能產(chǎn)生明顯通電自感現(xiàn)象”的原因通電自感實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。課堂實(shí)錄如下。
【教學(xué)片段1】建構(gòu)“自感”概念并設(shè)計(jì)通電自感電路
實(shí)驗(yàn)器材:線圈(日光燈用鎮(zhèn)流器)、1.5V干電池2節(jié)、開關(guān)、導(dǎo)線若干。
實(shí)驗(yàn)演示:如圖2所示,讓學(xué)生(約10名)手拉手,與線圈并聯(lián)后接在干電池的兩端。閉合開關(guān)時(shí),學(xué)生沒有任何感覺,但開關(guān)斷開時(shí),學(xué)生都有了被電擊的感覺。
問題1:同學(xué)們有被電擊的感覺,這是誰“惹的禍”?
問題2:如果把同學(xué)們換成燈泡,如圖3所示,燈泡會(huì)被電擊嗎?
實(shí)驗(yàn)演示:開關(guān)斷開的瞬間,小燈泡閃亮一下。
問題3:開關(guān)斷開,電源停止供電,讓小燈泡閃亮一下的電流是從何而來的?
問題4:如圖3所示,開關(guān)斷開的瞬間,線圈會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢。那么,開關(guān)閉合的瞬間,線圈會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢嗎?為什么?
問題5:既然這樣,開關(guān)閉合的瞬間,為什么沒有發(fā)生明顯的自感現(xiàn)象?
問題6:設(shè)計(jì)什么樣的電路就可以觀察到開關(guān)閉合瞬間的自感現(xiàn)象?
實(shí)驗(yàn)演示:閉合開關(guān)時(shí),能夠觀察到燈泡延遲發(fā)光,但很不明顯。
問題7:如何改進(jìn)電路才可以觀察到明顯的自感現(xiàn)象呢?
教師引導(dǎo):同學(xué)們,我們先來思考這樣一個(gè)問題,有兩位運(yùn)動(dòng)員都說自己跑得快,我們該怎么判斷?
學(xué)生活動(dòng):可以用“比賽”的方法判斷哪位運(yùn)動(dòng)員跑得快,類似地,可以用“比較”的方法判斷燈泡發(fā)光快慢。自然就會(huì)提出如圖4所示的實(shí)驗(yàn)方案。
教師引導(dǎo):同學(xué)們,采用圖4所示的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn),這樣比較,“公平”嗎?
實(shí)驗(yàn)演示:閉合開關(guān)的瞬間,燈泡A2立即變亮,燈泡A1延遲變亮。
二、經(jīng)歷規(guī)律探究過程,體驗(yàn)科學(xué)研究方法
教材內(nèi)容是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)出自感電動(dòng)勢的表達(dá)式,但教材沒有提出進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的要求。因此,教師通常只是從理論探究的角度,引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)出自感電動(dòng)勢的表達(dá)式。然后,根據(jù)推導(dǎo)過程得到影響自感電動(dòng)勢大小的因素以及理解自感系數(shù)的物理意義。筆者認(rèn)為如此教學(xué)是有所偏頗的,因?yàn)閷?shí)驗(yàn)結(jié)合理論是科學(xué)的研究方法。通過實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虬l(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象,依靠理論能夠發(fā)掘現(xiàn)象間的本質(zhì)聯(lián)系并預(yù)測新事物,理論是否正確要由實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)。物理教學(xué)中,教師應(yīng)該對(duì)教材進(jìn)行合理的拓展和重組,創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)膯栴}情境,盡可能將實(shí)驗(yàn)探究和理論探究有機(jī)結(jié)合,讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)研究的一般過程,并從中體驗(yàn)科學(xué)的研究方法。鑒于此,筆者合理拉長了探究自感電動(dòng)勢大小的教學(xué)過程,增設(shè)了實(shí)驗(yàn)探究階段。設(shè)計(jì)思路是:觀察現(xiàn)象合理猜想實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論推導(dǎo)得出結(jié)論。課堂實(shí)錄如下。
【教學(xué)片段2】探究自感電動(dòng)勢的大小
問題1:在圖1和圖3所示的實(shí)驗(yàn)中,所用的線圈分別是1600匝和800匝,而且都要加一個(gè)大鐵芯,這是為什么呢?
學(xué)生猜測:自感電動(dòng)勢的大小與匝數(shù)、有無鐵芯有關(guān)。
問題2:請同學(xué)們設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的猜想。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的思想方法是什么?判斷自感電動(dòng)勢大小的依據(jù)是什么?
學(xué)生活動(dòng):經(jīng)過交流討論,給出圖5(自感電動(dòng)勢與有無鐵芯的關(guān)系)和圖6(自感電動(dòng)勢與匝數(shù)的關(guān)系)所示的實(shí)驗(yàn)方案。
實(shí)驗(yàn)演示:教師利用“自制實(shí)驗(yàn)裝置(自感線圈為學(xué)生用可拆變壓器)”展示自感電動(dòng)勢與有無鐵芯的關(guān)系(如圖7所示)、自感電動(dòng)勢與匝數(shù)的關(guān)系(如圖8所示)。進(jìn)而發(fā)現(xiàn):有鐵芯、匝數(shù)越多,自感電動(dòng)勢越大。
問題3:前面實(shí)驗(yàn)中,通過開關(guān)的閉合、斷開改變電流,為何不用滑動(dòng)變阻器呢?
學(xué)生猜測:自感電動(dòng)勢的大小與電流變化的快慢有關(guān)。
實(shí)驗(yàn)演示:利用如圖9所示的電路展示自感電動(dòng)勢與電流變化快慢的關(guān)系。開關(guān)斷開的瞬間,小燈泡會(huì)閃亮一下。移動(dòng)滑片時(shí),燈泡不是閃亮一下,而是亮度逐漸變化。這就說明:電流變化越快,自感電動(dòng)勢越大。
問題4:自感電動(dòng)勢也是感應(yīng)電動(dòng)勢,請利用法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)出自感電動(dòng)勢的表達(dá)式。
師生合作:
E=n■=n■=nS■=nSk■,即E自=L■
問題5:自感系數(shù)L的大小跟哪些因素有關(guān)?
教師引導(dǎo):這些因素都是線圈本身的屬性,因而自感系數(shù)L由線圈本身決定。
問題6:自感系數(shù)L越大,表示的物理意義是什么?
學(xué)生回答:在電流變化快慢一定的情況下,自感系數(shù)L越大,產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢越大。
教師引導(dǎo):由此可見,自感系數(shù)L反映了線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢的本領(lǐng)。
《電路》課程是自動(dòng)化、電氣、電子信息、通信工程等相關(guān)電子專業(yè)的基礎(chǔ)課程?!峨娐贰氛n程的主要特點(diǎn)是理論難、實(shí)用性廣,其定理的抽象性使很多學(xué)生無法將理論與實(shí)踐相聯(lián)系,導(dǎo)致大部分學(xué)生對(duì)本課程感到懼怕。尤其三本院?!峨娐贰氛n程教學(xué)的課時(shí)少、任務(wù)重,學(xué)生基礎(chǔ)相對(duì)薄弱,自主學(xué)習(xí)意識(shí)不強(qiáng),因此教學(xué)效果不理想。我根據(jù)自己的感悟和體會(huì),結(jié)合教學(xué)實(shí)踐和研究,對(duì)《電路》的教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn),以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)質(zhì)量。
興趣是學(xué)習(xí)的動(dòng)力,孔子曰:“知之者不如好知者,好之者不如樂知者。”從心理角度來看:當(dāng)學(xué)生對(duì)某門學(xué)科產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣時(shí),就會(huì)集中注意力,采取積極主動(dòng)的意志和行為,從而提高自己的學(xué)習(xí)效率。
一、前幾節(jié)課是關(guān)鍵
教師是學(xué)生接觸新知識(shí)的第一位引路人,而前幾節(jié)課是引起學(xué)生興趣的關(guān)鍵,尤其是第一節(jié)課,不僅可以給學(xué)生講述最基本、最實(shí)用、最簡單的電路模型,而且可以做很多演示實(shí)驗(yàn),例如:疊加定理,戴維寧?諾頓定理等。雖然演示實(shí)驗(yàn)會(huì)多占用一點(diǎn)時(shí)間,但這樣的教學(xué)方式不但會(huì)立即吸引學(xué)生的注意力,激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣,而且會(huì)對(duì)以后的章節(jié)起一定的啟發(fā)作用。
二、傳統(tǒng)教學(xué)手段激發(fā)學(xué)生興趣
不可否認(rèn)多媒體技術(shù)在課堂上的應(yīng)用尤其在基礎(chǔ)課上,已經(jīng)從爭議走向成熟。多媒體教學(xué)不僅增大了課堂的信息量[1],而且教學(xué)的生動(dòng)性、直觀性,使學(xué)生們看到獨(dú)特的“全方位、多視覺、多層次、多變化”的立體式的演示功能[2]。在《電路》教學(xué)中給學(xué)生們看一些與時(shí)俱進(jìn)的電子器件與應(yīng)用的圖片,可以使抽象的教學(xué)成為直觀可操作的“模擬實(shí)驗(yàn)”,如:動(dòng)態(tài)演示講解電壓電流的參考方向,用動(dòng)態(tài)電流流過的方向與所選取元件的電壓方向?qū)Ρ?,更容易判斷二者的關(guān)聯(lián)性,從而誘發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣和學(xué)習(xí)欲望。
三、讓學(xué)生體驗(yàn)成功的樂趣
保持課前提問的輕松氛圍[3],可鞏固學(xué)習(xí)成效。雖然學(xué)生都知道課前提問是對(duì)上一節(jié)課學(xué)習(xí)重點(diǎn)的回顧,但能真正積極參與回答問題的學(xué)生卻很少。對(duì)于簡單問題可采用自愿回答的方式,而較難的問題則可采用集體回答的方式。習(xí)題課采取“教與導(dǎo)”并行的形式。鼓勵(lì)學(xué)生大膽走上講臺(tái),為其他同學(xué)講解習(xí)題,或讓學(xué)生提出質(zhì)疑再由教師教授學(xué)生解題思路。通過這種方式,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)《電路》學(xué)習(xí)的自信心,提高獨(dú)立思考的能力。
四、課后習(xí)題與實(shí)際相結(jié)合
目前許多學(xué)校采用了實(shí)驗(yàn)箱的模式進(jìn)行實(shí)驗(yàn),電路中關(guān)鍵部分僅需學(xué)生自己簡單連接,而其余部分由試驗(yàn)箱內(nèi)部電路完成。從表面上看,這樣既鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力,又節(jié)省了實(shí)驗(yàn)的操作時(shí)間,而且有利于管理,降低了危險(xiǎn)系數(shù)??蓪W(xué)生在連接電路時(shí)仿佛在畫電路圖,看不到實(shí)際的電路情況,出現(xiàn)問題,自然有管理儀器的老師維修。這使學(xué)生在動(dòng)手時(shí)缺乏一種責(zé)任感,解決實(shí)際問題的能力也會(huì)受到影響。如果僅僅是時(shí)間問題,可定時(shí)開放實(shí)驗(yàn)室,允許學(xué)生隨時(shí)做實(shí)驗(yàn)。如果不能提供這種條件,則可準(zhǔn)備一些看得見的元件,讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)際練習(xí)。
《電路》課以講解電路原理為主,雖有部分涉及實(shí)際問題,但大部分都已抽象為電路模型。所以無論是例題還是課后習(xí)題學(xué)生見到的都是抽象的電路圖,很少知道此電路圖會(huì)在哪里出現(xiàn),更不會(huì)了解如何使用這些電路模型。我們通過與國外的學(xué)生交流,了解到,國外課程的課后習(xí)題與實(shí)際的應(yīng)用緊密聯(lián)系,學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了理論知識(shí),而且明確了學(xué)習(xí)的目的。因此,教師在講解時(shí),可先以模型為例題進(jìn)行原理講解,然后將原理涉及的電路與實(shí)際的電路相聯(lián)系,對(duì)習(xí)題進(jìn)行練習(xí)。例如:《電路》第五章含有“運(yùn)算放大器的電阻電路”有這樣一道習(xí)題。原題為:如圖1,電路起減法作用,求輸出電壓u,和輸入電壓u、u之間的關(guān)系。學(xué)生可從本題得到信息為:
(1)圖1為減法電路;
(2)輸出與輸入有一定關(guān)系。
如果我們將此題改為:壓力傳感器的輸出范圍是0~2mv,圖1為測量壓力的實(shí)用差分運(yùn)算放大電路,u、u分別接在壓力傳感器的輸出端,求檢測電路輸出端u,與u、u的關(guān)系。學(xué)生得到信息為:
(1)圖1為一個(gè)實(shí)用電路;(2)電路可實(shí)現(xiàn)差分運(yùn)算;(3)電路常應(yīng)用于小信號(hào)檢測;(4)電路可實(shí)現(xiàn)壓力檢測;(5)壓力傳感器可用于壓力檢測;(6)壓力傳感器一般為小信號(hào)輸出;(7)差分電路輸出與輸入有一定關(guān)系。
雖然是幾乎相同的問題,但經(jīng)過對(duì)題目進(jìn)行簡單的修改,學(xué)生們從習(xí)題中獲取了更多的知識(shí),有助于學(xué)生將理論應(yīng)用于實(shí)際問題。原題只傳遞了很少信息,且十分抽象,學(xué)生很難深刻理解減法電路的實(shí)際用途,而改后的習(xí)題不但聯(lián)系實(shí)際,而且拓寬了學(xué)生的視野,有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績,鞏固學(xué)習(xí)成果。
五、結(jié)語
我通過以上教學(xué)改革的嘗試,調(diào)動(dòng)了學(xué)生對(duì)《電路》課程的積極性。教師在上課時(shí)應(yīng)注重激發(fā)學(xué)生對(duì)本學(xué)科的興趣,尤其對(duì)基礎(chǔ)薄弱[4]、學(xué)習(xí)動(dòng)力不足的三本學(xué)生,更要激發(fā)他們的主觀能動(dòng)性,不是為了應(yīng)試而學(xué)習(xí),變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”。只有這樣,才能克服種種學(xué)習(xí)困難,提高運(yùn)用知識(shí)分析和解決問題的能力。
參考文獻(xiàn):
[1]竇建華,潘敏,郭銘銘.“電路分析基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2007,30,(12).
[2]賈艷艷,文麗,閻婷.淺談《模擬電路》課程教學(xué)改革[J].新西部,2010,(11).
在實(shí)際學(xué)習(xí)、操作和訓(xùn)練中,著重注意以下幾個(gè)方面的細(xì)節(jié)教學(xué):
一、使學(xué)生重點(diǎn)理解串并聯(lián)電路的特點(diǎn)
串聯(lián)電路中,電流只有一條路徑,一個(gè)用電器沒有電流通過,其他用電器也沒電流通過。一個(gè)開關(guān)控制所有用電器的工作,且開關(guān)的作用與位置無關(guān)。
并聯(lián)電路中,電流有多條路徑,一條支路沒有電流通過,其他支路仍有電流通過。干路中的開關(guān)控制所有用電器的工作,支路中的開關(guān)控制各支路中用電器的工作。開關(guān)的作用與位置有關(guān)。
學(xué)生掌握串并聯(lián)電路的特點(diǎn),是他們學(xué)習(xí)電路知識(shí)的最基本的基礎(chǔ)。對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)其內(nèi)容起著決定性的作用。
二、正確分析電路及電路圖。
分析電路及電路圖時(shí),一定要先找到電源。結(jié)合并運(yùn)用串并聯(lián)電路的特點(diǎn),從電源正極出發(fā),電流在回到電源負(fù)極的過程中,觀察有幾條路徑,若只有一條路徑,則為串聯(lián)電路。否則,為并聯(lián)電路。
三、正確連接電路及畫電路圖。
在連接電路或畫電路圖時(shí),一定要先從支路入手,分別連接完每一條支路,再把各支路并聯(lián),而后去連接干路中的各元件。
四、理解電流表、電壓表的實(shí)質(zhì)
初中范圍內(nèi),讓學(xué)生把電流表理解為一根可以顯示出通過電流大小的導(dǎo)線即可。把電壓表理解為斷路。(而在分析電路或電路圖時(shí),把電壓表視為“不存在”效果更好)。分析完電路后,再去觀察電流表測誰的電流,電壓表測量誰的電壓。
五、簡化電路及電路圖的幾點(diǎn)作法
在實(shí)際電學(xué)問題中,有些電路及電路圖較為復(fù)雜,學(xué)生分析起來有一定的困難,為了解決這個(gè)問題,采取以下措施十分有效,首先,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到電路中任意兩點(diǎn)間沒有任何用電器時(shí),都可以把這兩點(diǎn)看作是一個(gè)點(diǎn)。其次,畫出其等效電路圖。再次,電路圖處理完畢后,一定要在電路圖上標(biāo)出各物理量,結(jié)合相關(guān)的公式及物理規(guī)律進(jìn)行解決實(shí)際問題。這樣處理完畢后,學(xué)生有柳暗花明的感覺,使難度一下就降低了50%.
六,特殊電路圖
在一個(gè)電路或電路圖中,若出現(xiàn)電壓表、小燈泡(或其他用電器)、電流表、滑動(dòng)變阻器等串聯(lián)時(shí)(如圖所示),可把小燈泡、電流表、滑動(dòng)變阻器視為導(dǎo)線,即把電路簡化為只是用電壓表測量電源電壓。電路接通后,出現(xiàn)的現(xiàn)象為:電流表指針幾乎不動(dòng),小燈光不發(fā)光,電壓表示數(shù)為電源電壓。
七、電路正確分析理解后,回歸到以下思路進(jìn)行解決實(shí)際問題 I
.結(jié)合下表中歸納的串、并聯(lián)電路中各物理量的規(guī)律,進(jìn)行對(duì)號(hào)入座,便能愉快輕松的解決電學(xué)問題。
串聯(lián)電路
公用公式(適用于串并聯(lián)電路)
并聯(lián)電路
電流規(guī)律:I=I1=I2
電壓規(guī)律:U=U1+U2
電阻規(guī)律:R=R1+R2
R> R1;R> R2 原因:相當(dāng)于增加了導(dǎo)體的長度。
推論:====
在電路中串聯(lián)一個(gè)電阻,起到分壓作用
I=
W=Pt=UIt=I2Rt=t
P==UI=I2R=
R=
W=W1+W2
P=P1+P2
電流規(guī)律:I=I1+I2
電壓規(guī)律:U=U1=U2
電阻規(guī)律:=+
R< R1;R< R2原因:相當(dāng)于增加了導(dǎo)體的橫截面積
推論:====
在電路中并聯(lián)一個(gè)電阻,起到分流作用
在整個(gè)授課過程中,老師首先自己要認(rèn)識(shí)清楚,授課并非機(jī)械地、簡單地向?qū)W生單純的傳遞知識(shí)的過程,而應(yīng)該是學(xué)生依據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)建構(gòu)知識(shí)框架的過程。教師并不僅僅作為知識(shí)的呈現(xiàn)者,他應(yīng)該重視每名學(xué)生對(duì)于各種現(xiàn)象的自我的感悟和理解,及時(shí)地傾聽學(xué)生的想法,仔細(xì)分析這些想法的由來,從而引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí),這樣才可以提高學(xué)習(xí)效率。怎樣有效地組織好一堂實(shí)驗(yàn)課程,我認(rèn)為主要有以下幾個(gè)過程:
一、做好課前的準(zhǔn)備工作
1.教學(xué)前期資料的準(zhǔn)備
由于教師每次的授課任務(wù)都完全按照學(xué)校設(shè)置的課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行授課內(nèi)容的講解,因此教師有更多的時(shí)間備課、收集資料并且設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)等。要打造高效的實(shí)驗(yàn)課堂,必須充分利用好這四十五分鐘的每一秒,充分的課前準(zhǔn)備就顯得非常重要。沒有預(yù)設(shè)的課堂是放任的,既沒有條理性,又是雜亂無章的,那必然是低效的。
2.做好實(shí)驗(yàn)預(yù)演工作
在實(shí)驗(yàn)課程中,演示實(shí)驗(yàn)室是必不可少的環(huán)節(jié)。演示實(shí)驗(yàn)通常是指在課堂上由教師進(jìn)行表演和規(guī)范操作,在操作過程中強(qiáng)調(diào)容易出錯(cuò)的環(huán)節(jié),并且強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng),以及正確的實(shí)驗(yàn)操作流程。由于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯,容易吸引學(xué)生的注意力,調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,并且通過教師的實(shí)驗(yàn)演示的啟發(fā)引導(dǎo),可以幫助學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行觀察思考,以達(dá)到帶著教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的教學(xué)目的。
二、實(shí)驗(yàn)課堂的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)
1.清點(diǎn)實(shí)驗(yàn)器材
由于每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的不同,因此所需要的實(shí)驗(yàn)器材要及時(shí)進(jìn)行更換,清點(diǎn)實(shí)驗(yàn)器材的數(shù)量、種類是否齊全,這是順利完成實(shí)驗(yàn)的前提。
2.器材的檢測
在實(shí)驗(yàn)操作的過程中,器材直接決定實(shí)驗(yàn)最終結(jié)果,因此檢查所用器材顯得尤為重要。通常在實(shí)驗(yàn)實(shí)際過程中,大多數(shù)學(xué)生容易忽略這個(gè)環(huán)節(jié),一拿到器材就直接先連接電路,一旦電路出故障,達(dá)不到實(shí)驗(yàn)效果,再檢測器材,從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)操作變慢,完不成本次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
3.實(shí)驗(yàn)原理的分析
實(shí)驗(yàn)原理的分析過程往往是很多學(xué)生不喜歡的,因?yàn)榇蠖鄶?shù)學(xué)生喜歡動(dòng)手操作而討厭理論的學(xué)習(xí)。因此在講解的過程時(shí),可以采用以提問的形式進(jìn)行集體回顧,這樣可以加深學(xué)生的印象,便于后期的實(shí)驗(yàn)操作。當(dāng)然,如果連實(shí)驗(yàn)原理內(nèi)容都不知道,那后面的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證是很難進(jìn)行的。有時(shí)候?qū)碚摶A(chǔ)差、動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生,可讓他們先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,記錄實(shí)測數(shù)據(jù),然后根據(jù)數(shù)據(jù)反過來理解實(shí)驗(yàn)原理,這樣可以加深他們對(duì)理論知識(shí)的理解。
4.實(shí)驗(yàn)原理圖的識(shí)讀
在電類實(shí)驗(yàn)課程中,原理圖的識(shí)讀是學(xué)生獨(dú)立完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于很多學(xué)生一看到電路就發(fā)暈,很難自己找到電路的連接特點(diǎn),因此教師在分析時(shí)要仔細(xì)講解。例如在日光燈電路中,學(xué)生要分析清楚各元器件的連接方式,在電動(dòng)機(jī)的連接實(shí)驗(yàn)中,主電路和控制電路的組成及連接方式都是關(guān)鍵點(diǎn)。
5.電路故障分析與排除
通常來說,電路的故障一般為元器件的錯(cuò)誤鏈接、電路短路或短路。檢測的方法一般有動(dòng)態(tài)監(jiān)測和靜態(tài)檢測兩種方式。所謂靜態(tài)檢測,其實(shí)就是在電路不通電的狀態(tài)下,用萬用表測量電路中的電阻值,如果電路是好的則萬用表有電阻值得數(shù)據(jù),一旦電路斷路則萬用表無讀數(shù)。動(dòng)態(tài)測量的方法則是在電路帶電的狀態(tài)下,測量電路中的電壓和電流,從而找出電路的故障點(diǎn)。在這個(gè)檢測過程中,首先要確保自己所用器材時(shí)好的沒有任何損壞。當(dāng)然在實(shí)驗(yàn)操作的過程中,老師可以預(yù)先設(shè)計(jì)好有故障電路,讓學(xué)生自己完成檢測,找出故障點(diǎn),并進(jìn)行分析講解,然后老師再歸納總結(jié),這樣可以培養(yǎng)學(xué)生的自主分析能力。
電學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)同樣遵循由現(xiàn)象到規(guī)律的一個(gè)循序漸進(jìn)的過程,要想真正理解理論性很強(qiáng)的電學(xué)概念、規(guī)律,除了要認(rèn)真觀察老師的演示實(shí)驗(yàn),認(rèn)真完成課堂中的分組實(shí)驗(yàn)外,創(chuàng)造條件課后做一些電學(xué)實(shí)驗(yàn)同樣十分重要.
例1體驗(yàn)短路危害.
短路是一個(gè)電學(xué)學(xué)習(xí)的難點(diǎn),課本中對(duì)短路的危害是用信息快遞的方式呈現(xiàn)的,教學(xué)中老師可能會(huì)用一些方法演示短路的危害以幫助同學(xué)們理解這個(gè)知識(shí)點(diǎn).你不妨用下列器材做一組小實(shí)驗(yàn),自己去感悟和體會(huì).
器材:一節(jié)七號(hào)干電池、體溫計(jì)、一根銅導(dǎo)線、一個(gè)小燈泡、一根橡皮筋.
實(shí)驗(yàn)操作過程如圖所示:
如圖1,將一節(jié)七號(hào)干電池用橡皮筋與體溫計(jì)的玻璃泡綁起來,測出它的溫度.如圖2用銅導(dǎo)線將一個(gè)小燈泡接到電池兩極使它發(fā)光,注意手和發(fā)光的燈泡遠(yuǎn)離體溫計(jì)的玻璃泡,30秒后觀察體溫計(jì)示數(shù)的變化,你會(huì)發(fā)現(xiàn)體溫計(jì)的示數(shù)略有升高.如圖3,用銅導(dǎo)線直接連接電池的兩極,即將電源短路,30秒后你會(huì)發(fā)現(xiàn)體溫計(jì)示數(shù)明顯上升,再用手去摸電池,明顯感覺到發(fā)熱,這個(gè)實(shí)驗(yàn)通過三個(gè)圖的比較能更有力地說明短路的危害.
你觀察過家里電冰箱的門開關(guān)嗎?你注意到洗衣機(jī)里有兩個(gè)電動(dòng)機(jī)嗎?你是否為教學(xué)樓上不同樓層的開關(guān)可以控制同一個(gè)休息平臺(tái)上的電燈而感到新奇呢?你有過晚上經(jīng)過樓道時(shí),只要聲音響一點(diǎn)就有燈會(huì)發(fā)光的經(jīng)歷嗎?你看過節(jié)日里滿街的彩燈吧,你思考過它們是如何實(shí)現(xiàn)成串發(fā)光或一閃一閃發(fā)光的嗎?……
電學(xué)現(xiàn)象就在我們身邊,創(chuàng)造條件動(dòng)手做一做,親眼看一看,用大量唾手可得的實(shí)驗(yàn)器材去實(shí)驗(yàn)去探究,由豐富的電學(xué)現(xiàn)象增加自己的感性認(rèn)識(shí),再去思考、學(xué)習(xí)電學(xué)知識(shí),不僅會(huì)讓你覺得興趣盎然,而且有可能會(huì)讓你迅速地得心應(yīng)手地走上學(xué)習(xí)電學(xué)知識(shí)的正確軌道.
方法二:重視知識(shí)的發(fā)展過程,加深物理規(guī)律的理解
電學(xué)的學(xué)習(xí)是一個(gè)由淺入深的漸進(jìn)過程,從一開始接觸的電學(xué)現(xiàn)象中獲得的一些初步結(jié)論往往都有他成立的條件,記住結(jié)論成立的必要條件并在學(xué)習(xí)的過程中逐步地修正、完善結(jié)論是學(xué)好初中電學(xué)知識(shí)必須注意的一個(gè)方面.
例2燈的亮度和什么因素有關(guān)?
在學(xué)習(xí)電流時(shí),為了說明電流也有大小,我們常遇到如圖4與圖5的實(shí)驗(yàn)演示:
同樣的小燈泡接在一節(jié)電池上時(shí),亮度沒有接在兩節(jié)串聯(lián)的電池上亮.這說明電流越大,燈泡越亮.這里就要特別注意結(jié)論的成立條件是同一個(gè)燈泡,如果不注意這個(gè)條件,我們會(huì)很快被下面的實(shí)驗(yàn)所困惑.
圖6所示的是將兩個(gè)規(guī)格不同的燈泡串聯(lián)在電源兩端,當(dāng)閉合開關(guān)時(shí),會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)燈的亮度不同,一個(gè)亮一個(gè)暗,有時(shí)暗的電燈只能看到一星點(diǎn)的光亮.而通過實(shí)驗(yàn)探究我們知道串聯(lián)電路中的電流是處處相等的,即通過兩燈的電流相同,可見燈的亮度雖和電流有關(guān),但電流并不是決定燈的亮度的唯一因素.
直到學(xué)到電功率的知識(shí)以后,我們才會(huì)最終明白電燈的亮度取決于電功率的大小,而電功率的大小既和通過的電流的大小有關(guān),還和電燈兩端的電壓有關(guān).而電流越大電燈就越亮是針對(duì)同一個(gè)電燈而言的,是學(xué)習(xí)電學(xué)知識(shí)之初的一個(gè)初步結(jié)論,這個(gè)結(jié)論是有條件的,沒有普遍意義.
方法三:重視畫圖與識(shí)圖的訓(xùn)練,形成學(xué)習(xí)的基本技能
學(xué)習(xí)電學(xué)離不開電路圖,電學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)的初期,電路圖的一些小小變化就會(huì)讓很多同學(xué)為難半天,其中電路圖的各種等效畫法是需要熟練掌握的技能.
例3等效電路圖的識(shí)別與畫圖訓(xùn)練.
以一個(gè)干路開關(guān)控制兩個(gè)并聯(lián)的電燈這個(gè)最為基本的電路圖為例,它的等效電路圖至少有如圖7中的以下幾種:
圖7中的三幅圖看起來很不一樣,卻是同一個(gè)電路.將看起來復(fù)雜的電路改畫成最易識(shí)別的電路圖需要一個(gè)較長時(shí)間的訓(xùn)練過程.
電路圖與實(shí)物連接圖之間的轉(zhuǎn)換也是這樣,尤其是根據(jù)并聯(lián)電路圖與實(shí)物連接圖之間的轉(zhuǎn)換,將是一個(gè)由混亂到漸趨清晰的過程.這個(gè)過程需要反反復(fù)復(fù)的訓(xùn)練.
方法四:抓住貫穿初中電學(xué)知識(shí)的一條主線,把電學(xué)主干知識(shí)學(xué)好
例4用比較的方法學(xué)習(xí)串、并聯(lián)電路的知識(shí).
一、 一張講學(xué)稿
(一) 講學(xué)稿的形成
1. 每周一開一次物理教研組會(huì)議,確定備課的節(jié)次和主備人,并且每人對(duì)要備的節(jié)次內(nèi)容充分發(fā)表自己的見解,集思廣益,為主備人提供必要的備課資源。
2. 主備人通過個(gè)人研修以及他人的見解綜合形成草案。
3. 周三小組研討修改形成定案,并由主備人執(zhí)筆修改。
4. 講學(xué)稿印發(fā)后,任課教師在上課前還要針對(duì)自己所帶的班級(jí)學(xué)生的具體情況進(jìn)行二次備課,確定適合本班學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)、方法程序。
(二) 講學(xué)稿的具體格式
1. 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)
2. 合作探究
3. 自我檢測
4. 拓展延伸
學(xué)生在預(yù)習(xí)自學(xué)中能充分體現(xiàn)其主動(dòng)性、獨(dú)立性與獨(dú)特性,變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”,提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,變負(fù)擔(dān)為享受,使學(xué)習(xí)事半功倍。
學(xué)生在學(xué)習(xí)的具體過程中存在著個(gè)體差異。通過預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)的檢查,這種差異就會(huì)體現(xiàn)出來,從而能使老師的教有方向、有目標(biāo),知道每個(gè)學(xué)生已掌握哪些知識(shí),需要什么知識(shí),能使教學(xué)做到有的放矢,既節(jié)省了老師的講授時(shí)間,又提高了課堂效率。
二、 兩類結(jié)構(gòu)教學(xué)(解決教師教什么、如何教的問題)
(一) 教什么
概括化、結(jié)構(gòu)化的知識(shí)內(nèi)容(以知識(shí)樹的形式呈現(xiàn))
一棵大的知識(shí)樹是由若干個(gè)小的知識(shí)樹嫁接起來的。知識(shí)樹的作用是先讓學(xué)生看到這一節(jié)知識(shí)內(nèi)容的全部,然后再順藤摸瓜各個(gè)擊破,即先整體后局部,這樣不但有利于學(xué)生建立起對(duì)一節(jié)課知識(shí)的整體框架結(jié)構(gòu),也可以是一個(gè)單元、也可以是一冊書等的整體框架結(jié)構(gòu)都可慢慢建立起來。學(xué)生在這個(gè)過程中,既培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣,把自己當(dāng)做學(xué)習(xí)的主體,同時(shí)也找到了一種學(xué)習(xí)的方法——整體建構(gòu)法,建立起了知識(shí)的整體概念。
(二) 怎么教
“三環(huán)兩線一核心”
三環(huán)指:通過例題尋找方法,通過習(xí)題感悟方法,通過試題驗(yàn)證方法。
兩線指:以例題、習(xí)題、試題等教學(xué)內(nèi)容構(gòu)成的知識(shí)線;以貫穿其中的某一類知識(shí)或解決某一類問題的方法而構(gòu)成的方法線。
一核心:貫穿整個(gè)教學(xué)過程中、學(xué)習(xí)某一類知識(shí)或某一類問題的思維方法。
例題:額定電壓為220 V的熱得快的電阻為275 Ω,如果其正常工作10 min,將產(chǎn)生多少熱量?
解:方法:1. 首先分析是否是純電阻電路:
若是純電阻電路,則Q=W=I2Rt=U2t/R=UIt=Pt
若不是純電阻電路,則Q=I2Rt
2. 根據(jù)題設(shè)條件利用已學(xué)知識(shí)先找出求Q所需的量I、R、t
3. I、R、t三個(gè)量的單位都化成國際單位制單位
4. 把整理好的三個(gè)物理量帶入公式Q=I2Rt計(jì)算
I=■=■=0.8 A R=275 Ω
t=10 min=10×60 s=600 s
Q=I2Rt
=(0.8 A)2×275 Ω×600 s
=105600 J
習(xí)題:某電熱水器銘牌上標(biāo)有“220 V 1500 W”字樣,對(duì)它通電1.5 h,產(chǎn)生的熱量是多少?
通過本題練習(xí),學(xué)生會(huì)感悟到本題屬于純電阻電路,消耗多少電能就產(chǎn)生多少熱量,所以Q=Pt=1500 W×1.5×3600 s=8.1×106 J
試題:有一電烙鐵,它的額定電壓是220 V,正常工作時(shí)的電阻是1210 Ω,若正常使用3 min放出多少熱量?
再通過此題驗(yàn)證解題方法,使學(xué)生對(duì)此類問題有法可解,使學(xué)生能夠舉一反三、觸類旁通。
三、 三項(xiàng)學(xué)習(xí)要求(解決學(xué)生如何學(xué)的問題)
1. 深入預(yù)習(xí)(課前或課中),要求學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo),掌握基礎(chǔ)知識(shí),提出問題存疑(要求用鉛筆做標(biāo)記,教師抽批)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展,電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(Elec-tronicDesignAutomatic,EDA)技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的核心技術(shù),并已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各大高校的電類課程教學(xué)中[1-2]。實(shí)踐教學(xué)在課程教學(xué)中起到非常重要的作用,學(xué)生通過實(shí)際操作能加深對(duì)課堂理論知識(shí)的理解,并促使學(xué)生舉一反三、靈活運(yùn)用。如何更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面、激發(fā)學(xué)生探究知識(shí)的潛能和動(dòng)力、提高實(shí)踐應(yīng)用能力等,已經(jīng)成為擺在我們面前迫切需要解決的課題[3-4]。結(jié)合我校電工電子實(shí)驗(yàn)中心的實(shí)際情況,對(duì)實(shí)踐教學(xué)的部分內(nèi)容進(jìn)行了改革優(yōu)化。
1存在的問題
我校實(shí)驗(yàn)中心的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目存在如下問題:實(shí)驗(yàn)手段單一,缺少電路仿真環(huán)節(jié),設(shè)計(jì)制作過程不完整;實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目陳舊,現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目已沿用多年,缺乏新內(nèi)容;學(xué)生主觀能動(dòng)性差,以完成任務(wù)為目的進(jìn)行實(shí)驗(yàn),課程沒有達(dá)到預(yù)期的效果。針對(duì)以上問題,開展了EDA仿真與制作相結(jié)合的電子技術(shù)實(shí)踐教學(xué)探索。
2EDA仿真與制作的結(jié)合方式
EDA軟件可以完成電路圖的繪制、電路仿真以及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。將EDA技術(shù)應(yīng)用到學(xué)生的課程設(shè)計(jì)和電子制作環(huán)節(jié),能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)電工電子知識(shí)的興趣和欲望,提高學(xué)生對(duì)電路的認(rèn)識(shí)水平以及學(xué)生的實(shí)踐能力。結(jié)合我校的實(shí)際情況,利用EDA仿真工具,將虛擬仿真技術(shù)和實(shí)際電路制作通過幾個(gè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目巧妙結(jié)合起來,項(xiàng)目的具體實(shí)施過程如圖1所示。整個(gè)過程按照仿真和實(shí)做可以分為如下兩個(gè)環(huán)節(jié):
2.1電路原理圖的設(shè)計(jì)。擬采用仿真軟件Multisim和Proteus進(jìn)行電路設(shè)計(jì),該兩種軟件包含了模擬、數(shù)字電路常用的元件和芯片、儀器設(shè)備,具有強(qiáng)大的分析功能,如示波器功能、頻譜分析功能、實(shí)時(shí)測量功能等。通過仿真、測試以達(dá)到預(yù)期的電路功能及指標(biāo)。
2.2電路的制作。電路的制作過程是對(duì)設(shè)計(jì)電路產(chǎn)品化的過程,該環(huán)節(jié)主要突出技能和實(shí)踐性要求,采用在洞洞板上進(jìn)行直接制作的方法。首先根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)選擇經(jīng)濟(jì)實(shí)用的元器件,設(shè)計(jì)出實(shí)物布線圖。其次,根據(jù)合理的布線圖,按照信號(hào)的輸入輸出方向順序焊接電路。焊接之前要對(duì)所用元器件進(jìn)行檢測,避免故障的產(chǎn)生。對(duì)于焊接過程應(yīng)該分單元模塊進(jìn)行,逐步測試。由于仿真軟件并不能完全與實(shí)際相一致,在制作過程中,可能出現(xiàn)實(shí)測與仿真偏離的情況,那么需要修改電路重新仿真。最后,對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行調(diào)試,調(diào)試過程要經(jīng)過測試———調(diào)整——測試——調(diào)整的反復(fù)過程才能完成。以往的設(shè)計(jì)一般到了功能實(shí)現(xiàn)和指標(biāo)合格就結(jié)束了,考慮到產(chǎn)品化還可以增加外觀設(shè)計(jì)和外殼制作的內(nèi)容,以實(shí)現(xiàn)完整的制作過程。
3教學(xué)實(shí)踐開展情況
針對(duì)以上提出的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目陳舊問題,通過分析研究,以理論課程的主要知識(shí)點(diǎn)為基礎(chǔ),結(jié)合生活中實(shí)際應(yīng)用,選擇新穎、可行的電路設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,如聲光控延時(shí)開關(guān)、變色呼吸燈電路、溫度檢測及處理電路等題目,可以根據(jù)學(xué)生程度、課程要求進(jìn)行擴(kuò)展或調(diào)整。涉及到的單元模塊有:整流濾波電路、振蕩電路、集成計(jì)數(shù)器、比較電路、信號(hào)產(chǎn)生電路、運(yùn)算放大電路、功率放大電路、數(shù)碼管電路、報(bào)警電路、RC電路等。這些都是在理論課講到的、常用的電路,將理論知識(shí)通過這種形式整合在一起,學(xué)生的收獲比進(jìn)行單個(gè)實(shí)驗(yàn)要大得多。在項(xiàng)目的實(shí)施過程中,采取以小組為單位,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主線,教師起到引導(dǎo)作用,學(xué)生為實(shí)驗(yàn)主體的教學(xué)方法,使學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)、方案設(shè)計(jì)、體驗(yàn)感悟、實(shí)踐操作、自主評(píng)價(jià)等活動(dòng)獲得知識(shí)和技能,以小組合作的方式進(jìn)行研究型學(xué)習(xí)活動(dòng),在不斷解決實(shí)際問題中提高他們的學(xué)習(xí)能力、工程實(shí)踐以及團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。采用這種實(shí)踐方法后,發(fā)現(xiàn)學(xué)生表現(xiàn)出來的自主性、積極性、創(chuàng)造性是超出預(yù)期的。以變色呼吸燈電路為例,該電路要求用紅、綠、藍(lán)三種顏色的發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)七種色彩變換,并同時(shí)呈現(xiàn)呼吸燈的效果。學(xué)生經(jīng)過查找資料,將電路進(jìn)行分解,了解到七種色彩可以通過紅綠藍(lán)三種顏色的LED燈分時(shí)點(diǎn)亮、組合實(shí)現(xiàn),呼吸效果可以通過在LED燈上加三角波實(shí)現(xiàn)。圖2是一組學(xué)生制作的變色呼吸燈實(shí)物圖,為了突出變化的七彩效果,學(xué)生對(duì)電路進(jìn)行了美化裝飾,效果非常好。學(xué)生通過查找資料、自主設(shè)計(jì)電路、討論、仿真測試到制作成功,整個(gè)過程教師僅給予指導(dǎo),遇到的問題大部分由學(xué)生自主解決。
4需要改進(jìn)的方面
經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐,在為學(xué)生們的收獲感到欣喜的同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了一些問題,大部分學(xué)生是第一次進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作,對(duì)于器件的選型考慮不全面,比如電阻往往只考慮了阻值而忽略了功率;電解電容只考慮了容量而忽略了耐壓;芯片只考慮了功能而忽略了電壓、電流等工作條件。而這些知識(shí)正是培養(yǎng)工程實(shí)踐能力所需要具備的,理論課堂上學(xué)不到的,只有通過動(dòng)手制作,才能逐漸使學(xué)生具備該方面的意識(shí)并增強(qiáng)能力。在電路的制作環(huán)節(jié)中,目前采用的方法是手動(dòng)布線,學(xué)生布線的經(jīng)驗(yàn)有限,電路板制作出來的美觀程度也不一致,今后擬將Mul-tisim原理圖直接導(dǎo)入PCB布局和布線軟件Ultiboard進(jìn)行電路板布線,使電路的布線更加合理規(guī)范。
5結(jié)論
依托EDA工具,對(duì)電工電子類課程實(shí)踐項(xiàng)目進(jìn)行改革創(chuàng)新,引入工程項(xiàng)目,為教學(xué)內(nèi)容提供更多的工程因素,使教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際緊密聯(lián)系,改變了以往由教師為主體的教學(xué)模式,能夠增強(qiáng)學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中的主體地位。學(xué)生表示在制作的過程中收獲了知識(shí),體驗(yàn)到了學(xué)習(xí)電子技術(shù)的樂趣,進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)習(xí)的動(dòng)力。
參考文獻(xiàn)
[1]徐曉霞.基于EDA的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)探究[J].電子測試,2015,5:148-150.
[2]陳白,張影,郝曉辰.基于項(xiàng)目式教學(xué)的EDA綜合實(shí)驗(yàn)改革研究[J].高校實(shí)驗(yàn)室工作研究,2014,2:27-29.
要做好兩次演示實(shí)驗(yàn),這為學(xué)生實(shí)驗(yàn)“伏安法測電阻”打下基礎(chǔ)。并注意兩次演示實(shí)驗(yàn)的異同,講清實(shí)驗(yàn)過程中電流表、電壓表及滑動(dòng)變阻器的正確連法,以及滑動(dòng)變阻器在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中作用的異同,以及注意事項(xiàng)。
讓學(xué)生感知實(shí)驗(yàn)探究電流跟電壓、電阻的關(guān)系,經(jīng)歷科學(xué)探究的全過程,使學(xué)生感悟:“控制變量”來研究物理多因素問題,是一種有效的科學(xué)方法。
第二節(jié)“歐姆定律及其應(yīng)用”繼第一節(jié)后對(duì)數(shù)據(jù)的分析歸納,通過用列表法、觀察法、數(shù)學(xué)比例法、圖象法、類比法、分析、綜合與歸納等方法來對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究的一些科學(xué)方法。從而分析電流、電壓、電阻三者之間的定量關(guān)系——?dú)W姆定律及其表達(dá)式。最終培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用這些方法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究、分析、歸納、概括物理規(guī)律的一些能力。
又通過實(shí)驗(yàn)探究“串聯(lián)電路與并聯(lián)電路中電阻的特點(diǎn)”。歐姆定律是電學(xué)中最基本的定律,是分析解決電路問題的關(guān)鍵。
在教學(xué)中這一節(jié)可分為四課時(shí)教學(xué):
第一課時(shí)理解歐姆定律,進(jìn)行簡單計(jì)算(求電流、電壓和電阻的三種書寫格式),初步掌握運(yùn)用歐姆定律解決實(shí)際電學(xué)問題的思路和方法;可補(bǔ)充:有兩個(gè)用電器的簡單計(jì)算(注意強(qiáng)調(diào)用不同角碼區(qū)分不同用電器)。為下節(jié)課講串并聯(lián)電阻關(guān)系作鋪墊。
第二課時(shí)通過歐姆定律的推導(dǎo)定量研究“串聯(lián)電路與并聯(lián)電路中電阻的特點(diǎn)”,得出:
串聯(lián)電路:R=R1+R2
并聯(lián)電路:1/R=1/R1+1/R2
第三課時(shí)運(yùn)用歐姆定律及串并聯(lián)電路的特點(diǎn)練習(xí)靜態(tài)固定電路的相關(guān)計(jì)算;培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力,注意教給學(xué)生解題思路、規(guī)范解題。
串聯(lián)電路的特點(diǎn):
①電流:I=I1=I2
②電壓:U=U1+U2
③電阻:R=R1+R2
④串聯(lián)分壓成正比,即
U1:U2=R1:R2
電阻變大分得的電壓變大,電阻變小分得的電壓變小。
并聯(lián)電路的特點(diǎn):
①電流:I=I1+I2
②電壓:U=U1=U2
③電阻:R=1/R1+1/R2
④并聯(lián)分流成反比,即
I1:I2=R2:R1
電阻變大通過的電流變小,電阻變小通過的電壓變大。
第四課時(shí)運(yùn)用歐姆定律及串并聯(lián)電路的特點(diǎn),練習(xí)動(dòng)態(tài)電路的相關(guān)計(jì)算。
動(dòng)態(tài)電路------由于開關(guān)的通斷、滑動(dòng)變阻器滑片的移動(dòng)導(dǎo)致電路中的物理量發(fā)生變化的電路。
簡化電路的方法:
1、電流表看成導(dǎo)線,電壓表看成斷路。
2、短路和斷路的電路可以去掉。
3、閉合的開關(guān)看成導(dǎo)線
解決變化電路問題的關(guān)鍵是把動(dòng)態(tài)電路變成靜態(tài)電路(電路的識(shí)別),可以把電流表簡化成導(dǎo)線,將電壓表簡化成斷開的或干脆拿掉。把閉合的開關(guān)看成導(dǎo)線,把被局部短路的用電器拿掉;把開關(guān)斷開的支路去掉,來簡化電路。畫出每次變化后的等效電路圖,標(biāo)明已知量和未知量,再根據(jù)有關(guān)的公式和規(guī)律去解題。
第三節(jié)“測量小燈泡的電阻”是歐姆定律內(nèi)容的延續(xù),教學(xué)過程中以學(xué)生為主,本節(jié)主體內(nèi)容是利用電壓表、電流表測算出小燈泡的電阻,通過實(shí)驗(yàn)探究去發(fā)現(xiàn)燈絲電阻變化的規(guī)律,并最終找到影響燈絲變化的因素及它們之間的相互關(guān)系。注意多測幾組數(shù)據(jù),指明不能用平均法求電阻值(測量定值電阻的阻值用平均法求電阻值)。
通過本實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到導(dǎo)體的電阻大小是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì),與導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體中的電流無關(guān),只與導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積有關(guān),此外跟溫度有關(guān)。這也為電功率中“測量小燈泡的電功率”作了鋪墊。
第四節(jié)“歐姆定律及其安全用電”:課前安排學(xué)生收集安全用電的常識(shí),課堂上進(jìn)行交流,教師進(jìn)行補(bǔ)充。再播放《安全用電》視頻。
節(jié)課從電壓的高低、電阻的大小對(duì)用電安全的影響入手,讓學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用已學(xué)的電學(xué)知識(shí),解決有關(guān)生活中的實(shí)際的問題,既增強(qiáng)自我保護(hù)意識(shí),又提高在幫助他人時(shí)講安全、講規(guī)則、講科學(xué)的意識(shí)。
另外本節(jié)涉及電路故障(斷路或短路),在教學(xué)中應(yīng)加強(qiáng)練習(xí),注意區(qū)分兩者對(duì)電路造成的影響,以及電路中電流表、電壓表的變化。要求學(xué)生懂得一些簡單的電路故障的問題,學(xué)會(huì)簡單的故障排除方法,目的是為了培養(yǎng)學(xué)生基本的生活技能。了解短路的知識(shí),使學(xué)生懂得安全用電的基本常識(shí),提高安全用電的意識(shí)。
教材中介紹了避雷針,使學(xué)生注意防雷的重要性,提高自我保護(hù)的意識(shí)。