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稳恒电流
一、主要内容
本章内容包括电流、产生持续电流的条件、电阻、电压、电动势、内电阻、路端电压、电功、电功率等基本概念,以及电阻串并联的特点、欧姆定律、电阻定律、闭合电路的欧姆定律、焦耳定律、串联电路的分压作用、并联电路的分流作用等规律。
二、基本方法
本章涉及到的基本方法有运用电路分析法画出等效电路图,掌握电路在不同连接方式下结构特点,进而分析能量分配关系是最重要的方法;注意理想化模型与非理想化模型的区别与联系;熟练运用逻辑推理方法,分析局部电路与整体电路的关系
实验报告,就是在某项科研活动或专业学习中,实验者把实验的目的、方法。步骤、结果等,用简洁的语言写成书面报告。
实验报告必须在科学实验的基础上进行。成功的或失败的实验结果的记载,有利于不断积累研究资料,总结研究成果,提高实验者的观察能力。分析问题和解决问题的能力,培养理论联系实际的学风和实事求是的科学态度。
二、写作要求
实验报告的种类繁多,其格式大同小异,比较固定。实验报告,一般根据实验的先后顺序来写,主要内容有:
1.实验名称名称,要用最简练的语言反映实验的内容。如验证某定律,可写成“验证×××”;如测量的实验报告,可写成“×××的测定。”
2.实验目的实验目的要明确,要抓住重点,可以从理论和实践两个方面考虑。在理论上,验证定理定律,并使实验者获得深刻和系统的理解,在实践上,掌握使用仪器或器材的技能技巧。
3.实验用的仪器和材料如玻璃器皿。金属用具、溶液、颜料、粉剂、燃料等。
4.实验的步骤和方法这是实验报告极其重要的内容。这部分要写明依据何种原理。定律或操作方法进行实验,要写明经过哪儿个步骤。还应该画出实验装置的结构示意图,再配以相应的文字说明,这样既可以节省许多文字说明,又能使实验报告简明扼要。清楚明白。
5.数据记录和计算指从实验中测到的数据以及计算结果。
6.结果即根据实验过程中所见到的现象和测得的数据,作出结论。
7.备注或说明可写上实验成功或失败的原因,实验后的心得体会、建议等。
有的实验报告采用事先设计好的表格,使用时只要逐项填写即可。
三、撰写时应注意事项
写实验报告是一件非常严肃。认真的工作,要讲究科学性、准确性。求实性。在撰写过程中,常见错误有以下几种情况:
1.观察不细致,没有及时、准确、如实记录。
在实验时,由于观察不细致,不认真,没有及时记录,结果不能准确地写出所发生的各种现象,不能恰如其分。实事求是地分析各种现象发生的原因。故在记录中,一定要看到什么,就记录什么,不能弄虚作假。为了印证一些实验现象而修改数据,假造实验现象等做法,都是不允许的。
2.说明不准确,或层次不清晰。
比如,在化学实验中,出现了沉淀物,但没有准确他说明是“晶体沉淀”,还是“无定形沉淀”。说明步骤,有的说明没有按照操作顺序分条列出,结果出现层次不清晰。凌乱等问题。
3.没有尽量采用专用术语来说明事物。
例如,“用棍子在混合物里转动”一语,应用专用术语“搅拌”较好,既可使文字简洁明白,又合乎实验的情况。
4.外文、符号、公式不准确,没有使用统一规定的名词和符号。
验证欧姆定律
【实验目的】通过实验加深对欧姆定律的理解,熟悉电流表、电压表、变阻器的使用方法。
【知识准备】学习有关理论(略)
【实验器材和装置】器材:电流表、电压表、电池组、定值电阻滑动变阻器、导线、开关、装置(略)
【实验步骤】
1. 按图示连接电路。
2.保持定值电阻r不变,移动滑动变阻器的铜片,改变加在r两端的电压,将电流表、电压表所测得的电流强度。电压的数值依次填人表一。
3.改变定值电阻凡同时调节变阻器,使加在r两端的电压保持不变,将电阻r的数值与电流表测得的电流强度的数值依次填人表二。
4.通过实验分析:当r一定时,i和v的关系及v一定时,i与r的关系。
表 一
r(欧姆)=4ωv(伏特)0.4v0.8v 1.2v
i(安培) 0.1a0.2a0.3a
表 二
v(伏特)=0.6vr(欧姆)1ω2ω 4ω
i(安培)0.6a0.3a0.15a
【实验记录】
1.调节滑动变阻器矿,观察电压表和电流表,可以看出,电阻r两端的电压增大到几倍,通过它的电流强度也增大到几倍。这表明,在电阻一定时,通过导体的电流强度同这段导体上的电压成正比。
2.更换不同的定值电阻,调节滑动变阻器矿,保持r的电压不变,可以看出,定值电阻r的数值增大到几倍,通过它的电流强度就缩小到几分之一。这表明在电压不变时,通过导体的电流强度跟这段导体的电阻成反比。
1.引导学生从物理事实出发,进行抽象概括。
从物理事实出发,建立概念,这是一个抽象概括过程,物理学上的所有概念几乎都是这样形成的。例如,力的概念就是大量物体间相互作用的事实的分析基础上形成的。马拉车,车由静止开始运动;磁铁吸引铁钉,铁钉由静止开始运动;手压弹簧,弹簧被压缩;大球碰小球,小球开始运动……其中所谓“拉”、“吸”、“压”、“碰”都是物体间的作用方式,这些被作用的物体包括车、铁钉、弹簧和小球,或者发生运动状态的改变,或者发生形变。可见,力是一个物体对另一个物体的作用,作用的结果使被作用的物体发生运动状态改变(即产生加速度)或发生形变。力的概念就是这样从大量物理事实基础上,抽象概括而建立的。
物理模型也是通过抽象概括而建立的。例如,质点是一个具有质量的几何点,由于很多力学问题中物体的大小和形状影响可以不计,为了突出物体的质量这个主要因素,经过物理抽象而建立了质点模型。质点模型对力学的研究带来了极大的好处,在质点模型的基础上建立了牛顿学的体系。建立物理模型应该遵循以下原则,即根据所研究的问题的需要和可能,突出研究对象的主要因素,忽略其次要因素,将研究对象理想化,这是建立模型的原则之一。其次,在模型的基础上,能够建立该领域中的知识体系,如果一个模型不能提供一个知识体系,这个模型就没有生命力,就没有存在的价值。这是建立模型号的原则之二。
建立理想化物理模型,是一种物理的思维,或者说是一种物理的思维模式,也是一种物理研究的重要方法,物理学的各部分知识体系几乎都是建立在一些模型的基础之上的。因此,我们应该使学生初步了解物理模型的意义及其建立的过程,这是培养物理思维能力的重要途径之一。
2.从己知推导出未知,获取新知。
由已知推导出未知,由实验事实经过推理总结出规律,是培养物理思维能力的重要方面。在推导或总结过程中,要注意物理依据的可靠性,推更换严密性,才能使推导建立在科学的基础上。在中学物理教材中,这种由已知推导未知,由实验事实总结规律的素材是十分丰富的,我们应该充分利用这些内容,例如,万有引力定律的推导就是一个非常典型的材料。第一步就是利用学生已知的知识,即:向心力公式F=mω2r和开普勒定律r3=kT2,以及牛顿第三定律F=F, 推导出太阳与行之间的引力规律为F=Gm1m2/r2。第二步可以假设地球与月球之间引力和地球与地面上物体之间引力本上是一样的力,且符合平方反比规律。利用这个假设可算出月球的向心加速度a=(R2/r2)g=0.27厘米/秒2,同时从运动学角度也能直接算出月球的向心加速度a=rω2=0.27厘米/秒,这就证明了太阳与行星之间,地球与月球之间,地球与物理学体之间的引力是遵从同一个规律的,最后将平方反比定律推论到所有物体之间都存在这种引力。
总之,处理好知识之间的新与旧的关系,从“旧”引出“新”,利用“新”来巩固和深化“旧”,不但有利于学生理解知识,而且有利于培养学生逻辑推理能力。因此,从已知推导出未知而获得新知是培养学生思维能力的重要方法和途径。
3.教给学生从规律中总结和引出处理问题的思路和方法。
常听学生反映,物理课一听就懂,一做题就错。其实,出错是由很多因素造成的。其中主要原因有两个:一个对知识本身的理解问题,二是思维方法问题,学生常常不是瞎碰,就是乱套公式。因此,引导学生总结正确的解题思路,是培养思维能力的一个重要方面。解物理题一般来说总是运用某个规律或某几个规律,从已知条件中去求得需求量的答案。因此,解题的思路和方法,应该从这些规律中去寻找,从定律本身的分析中引出解题思路是形成解题思路的基本方法。从定律中找方法,就要求我们对定律本身作深入分析,分析定律中的各个物理量的意义及其相互关系,这不但有利于加深对物理概念的理解,更重要的是有利于提高学生分析和概括的思维能力。
总之,从规律本身的分析中引出处理问题的思路和方法,提高运用知识解决问题的能力,这是一种培养思维能力的重要途径,在教学中应予以高度重视。
4.指导学生总结归纳知识并形成体系。
Abstract: With the design of talents cultivation in higher vocational colleges, it's the key to establish a overall design of course teaching in conformity with the design of talents cultivation. Taking fundamental theory of electrician course in higher vocational colleges as an example, this paper analyses the course orientation, teaching design, teaching objectives, teaching model, evaluation system and so on, realizes the overall design of fundamental theory of electrician course teaching, aims to provide a useful reference for the course reform in higher vocational colleges.
关键词: 高职教育;电工基础;整体设计
Key words: higher vocational education;fundamental theory of electrician;overall design
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)14-0217-02
1 课程的定位
《电工基础》是高职院校电气自动化技术专业的一门重要技术基础课程,是后续专业课程的基础平台。本课程的任务是使学生掌握从事本专业各职业岗位所必需的交直流电路的基本概念和基本知识,熟练掌握交直流电路常用的分析方法,理解电路的动态过程和磁路的有关知识,具备常用电工工具和电工仪器的使用能力,具备基本的电工作业能力,具备低压电器选用能力,以及使用有关技术标准、规范及手册的能力。
2 教学设计思路
2.1 突出高职教育理实一体的特点 根据“理论够用,技能强化,重在应用”的教学理念,构建《电工基础》课程教学的模块,设定各模块知识目标-能力目标-工作任务,提出相应的教学建议及学法指导,做好课程教学的总体设计。在课堂教学中,注重职业基础通用能力和职业岗位工作能力培养,强调知识与技能的结合,理论与实践的结合,同时根据职业岗位和电工考证要求等设置知识点、技能点及教学要求。从简单到复杂,基于学生认知过程安排课程教学内容,采用理实一体化的教学形式,通过讲解、练习、深化、归纳、训练等步骤,使学生真正掌握电工基础的知识与技能,进一步发展学生的认知、归纳分析、迁移的能力。
实践性教学设置为三个层次:常用电工工具和电工仪表的使用;基本电路实训;综合实训。在项目任务设定时,选用实用性和可操作性的项目,同时兼顾理论教学与实践教学的同步性。
2.2 正确处理知识、能力与素质三者之间的关系 知识是基础,能力是核心,素质是关键。知识职业发展的基础,要使学生掌握必需够用的电工基础理论知识,具有交直流电路的分析计算能力。能力培养是职业教育的核心,利用各模块的技能训练项目为线索,通过一系列的实验实训使学生具备电工作业的基本操作能力,包括电工工具使用能力,常用电工仪表的使用能力,电路及电路图的分析能力,电路安装测试能力,以及电工综合实训等能力。素质培养是学生职业发展的关键,教学中要树立安全用电意识,培养学生良好的职业素养。
知识、能力与素质三者息息相关,有着不可分割的关系,学生对知识理解得越深刻,掌握得越牢固,相应的技能越熟练,职业能力就越强。能力是理论知识的深化应用,是知识发挥作用的实践应用。素质是学生在学习活动过程中所表现的内在升华,是在实践活动过程中具体呈现。
3 课程教学目标
3.1 总体目标 通过《电工基础》的学习,使学生具备电气自动化专业的技术应用型人才所必需的电工基本知识和基本技能,掌握电路的基本理论知识,能灵活运用相关知识进行电路分析,做到理论联系实际,实现宽基础、强技能的基本目标。初步具备解决家庭照明电路安装和工厂供电中实际问题的能力,为学习其他专业技能、提高综合职业能力和终生学习打下良好的职业技能基础。同时通过案例分析,帮助学生建立职业道德意识。
3.2 具体目标
3.2.1 专业知识目标 通过本课程的学习,掌握电路的基本概念、基本定律及定理、基本理论;熟悉电路分析和计算的一般方法;熟悉基本电路的工作原理及电路的基本作用;能对较复杂的典型电路进行分析;掌握安全用电的基本常识;认识常用的低压电器;熟悉常用电工仪表和电工作业的操作规程;能够分析计算简单的应用电路。
3.2.2 专业能力目标 通过本课程的学习,具备计算电路基本物理量的能力;熟悉一般电路的分析测试方法;具备常用仪表和常用工具的操作能力;熟悉电路的连接方式;会设计安装家用照明电路;会操作常用电力供电系统,并能进行简单电路的检修;能应用电路理论解决生产和生活中的实际问题。
3.2.3 职业素质目标 通过学习,学生具有安全用电和规范操作的职业意识;养成严谨认真、精益求精的职业习惯;培养吃苦耐劳、团体协作的职业精神。
4 教学模块设计
根据课程教学的需要,将教学内容模块化,构建电工基础课程教学体系。以工作任务为驱动,组织安排教学内容及教学进度,构建理实一体化的课堂教学形式形式,结合课程特点,通过听课、思考、记忆、练习、应用等五个环节进行教学,解决学什么、怎么学、怎么记、怎么用的问题,全面实现课程教学目标。
课程的主要模块有:电路基础、直流电阻电路、动态电路、正弦交流稳态电路、互感电路。内容基础实用,重点突出,叙述简单明了,强调对知识的理解和应用。对于每个模块,知识目标能力目标明确,理论与实践融合,对课堂教学具有很强的指导性和针对性,最终达到学生能够独立完成相应的工作任务。
模块1 电路基础。工作任务:电压表、电流表量程扩大改装;导线连接;电阻的选用。知识目标:了解电路和电路模型以及电路的基本概念;掌握纯电阻、纯电感、纯电容电路的特点以及两种电源等效变换的条件;掌握电阻的连接方式、欧姆定律、基尔霍夫定律及其运用;了解独立源、受控源的联系和区别;熟悉万用表的使用;验证基尔霍夫定律。能力目标:能根据要求正确连接电路;能使用万用表测量电阻、电流和电压;能识别和选用色环电阻;熟练应用欧姆定律、基尔霍夫定律分析计算电路;了解家用电路。
模块2 直流电路。工作任务:用万用表测试直流电路;有源二端网络等效参数测定。知识目标:理解等效概念,熟练掌握无源网络和有源网络的等效变换方法;掌握电路分析的基本方法,特别是节点电压法和回路电流法;熟练应用戴维南定理分析计算电路;加深理解含受控源电路分析方法。能力目标:能够分析计算直流电路;能够正确搭建直流电路;能够使用万用表对直流电路进行测试;能够对二端网络等效参数进行测定。
模块3 动态电路。工作任务:一阶动态电路的测量。知识目标:掌握电容和电感元件的伏安关系;理解换路定律;掌握RC电路的充放电过程;熟练掌握一阶动态电路的三要素法。能力目标:能熟练分析一阶电路的动态响应;怎样正确分析实际电路,实际操作时应注意些什么;换路定律在使用过程中应注意的事项。
模块4 正弦交流电路。工作任务:交流电的测量;功率因数提高与日光灯电路安装;三相电路的连接与设计。知识目标:了解正弦量的基本概念;掌握正弦量的相量表示法、单一元件在电路中的特性和RLC电路的特点;掌握阻抗的连接方式、欧姆定律、基尔霍夫定律及其运用;谐振电路;了解三相电源的基本概念;掌握三相电源和三相负载的连接方式;三相电路分析方法。能力目标:能够使用示波器测量交流电路;能根据要求正确设计和连接照明电路,熟悉家装;怎样正确分析实际电路,实际操作时应注意些什么;具备分析计算交流电路的能力;能根据要求正确设计、连接三相电路;怎样正确分析实际电路,实际操作时应注意些什么。
模块5互感耦合电路。工作任务:单相变压器测试。知识目标:了解互感和互感电压;掌握同名端及其判定;掌握理想变压器、空心变压器。能力目标:能正确判断同名端;应用理想变压器解题。
5 课程评价体系
建立课程评价体系,既要考查学生的知识和技能掌握情况,建立定性与定量相结合、过程评价与结果评价相结合的课程评价体系,同时还要关注学生的职业倾向和个性化发展。
5.1 课程考试大纲 考试大纲可以指导学生学习,检验课程学习效果,同时,也是测试学生的知识能力水平的依据,这就需要制定课程的理论考试大纲和实践考核大纲。理论考试全面考查学生对基本概念、基本知识、基本方法的掌握情况,考点分布广泛,提出了前后递进等级四个层次要求:“了解”―能知道有关的名词、概念、知识、定律、原理的意义,并能正确认识和表达;“理解”―在了解的基础上,能全面把握基本概念和原理的区别与联系;“应用”―在.理解的基础上,能用学过的一、二个知识点,分析和解决简单的问题;“综合应用”―在简单应用的基础上,能用学过的多个知识点综合分析和解决较复杂的问题。实践考核依托项目进程分别考查学生在安全用电、电工工具及仪表使用、电器元件选用、实践操作、检测调试等方面的能力,借鉴职业技能鉴定评分细则进行考核,要突出过程考核,做到定性与定量相结合。电工基础课程的综合成绩按照理论与实践各占50%合成。
5.2 建立习题库 利用网络学习平台,建立习题库。按模块划分,条目有:内容提要、基本要求和学习指导、典型例题解析、习题解答和自我检测题。通过对课程的主要内容简明扼要地分析总结,帮助学生把握课程的基本要求,突出重点,突破难点,并通过典型例题分析和习题解答,加深理解,提高分析和解决问题的能力。
6 结语
教学既是一门科学,又是一门艺术,这就要求我们要从实际出发,建立并完善具有高职特色的课程教学模式,不断提高教学质量。因此如何建立和完善课程教学的整体设计,做好课程教学工作,是一个值得我们长期探索的重要课题。
参考文献:
[1]陈玉华,李学锋,黄清源.富有高职教育特色课程建设的研究与实践[J].成都航空职业技术学院学报,2005(1).
[2]郭婺,周洪江.高职电气自动化技术专业人才培养模式探索与建立[J].职业教育研究,2010(9).
[3]武友德.产学结合,校企互动,创新人才培养模式[J].四川工程职业技术学院学报,2008(2).
一、深入浅出,激发兴趣
物理是一门理性化很强的学科,在学生的心目中它枯燥、抽象。但是,只要我们动点心思,用几句小口诀就可以使复杂的知识深入浅出,而且能活跃气氛,提高学生学习物理的兴趣。例如,学习光的反射时,将反射作图规律概括成“一面两点三条线,对称莫忘记心间”,帮助学生画图入门,并为后面的平面镜成像学习打下坚实的基础。讲电学画图时用“横平竖直拐角方,元件画在图中央”,培养学生良好的画图习惯。在学习电路图设计时四句口诀解决所有问题,“清查元件莫心慌,确定连接是关键。画完支路画干路,按部就班在心间”。在学习凸透镜成像规律时“物三像二成小像,物二像三成大像”(以透镜为中心,到一倍焦距为一区,一倍焦距到二倍焦距为二区,二倍焦距以外为三区)。电学解题三二一九法:三是确定串并联和两表的作用,二是两个不变(电源电压不变,定值电阻的阻值不变)。一是一个欧姆定律。力学的四步法:1.明确知识点;2.确定公式或者影响因素;3.找不变的量和相关量的变化;4.落实结论。这些有生命力的方式和方法师生在学习过程中感受到快乐并收获了成功的喜悦,极大地调动了学生学习物理的积极性。
二、巧用游戏。加深理解
在物理教学中,把学生不容易理解的物理概念或规律与学生熟悉的现象进行类比,可以达到理解知识深刻的目的。例如,在学习“决定电阻大小的因素”时,我用班级列与列、行与行与之间距离大小类比成电阻,人群流动量类比成电流学习。先是两个横截面积一样,但长度不一样的距离让学生比赛。再用两个长度一样但横截面积相差很大的列与列之间的距离进行比赛。特别是后一个游戏,真正理解了为什么横截面积越大,电阻越小,让学生在游戏中掌握知识,并达到事半功倍的效果。学习“凸透镜成像”时除了用口诀帮助学生记忆外,我们还自编了小双簧,一个学生当透镜,找两个穿黑衣服的同学上来分居左右,找好距离当焦点。再找两个穿红衣服的学生分居左右在二倍焦距的点,剩下的学生就是两个两个上来表演物像移动的小双簧,生涩的知识在游戏中变得兴趣盎然。
三、精心设问。引导思考
提问是上课中的常事,如果能很好地利用提问,构建有效问题串,就会使学生思维敏捷,喜欢上物理课。这就要求我们在上课前把要提问的、探究解决的问题预先设计,使之有层次、有系统、前一问后一问有联系,层层深入。比如在讲电学复习的时候,可以用这样的开场白:“同学们,电学实际上就是三个演员在一个舞台上演出了很多精彩的节目,你们知道这三个演员是谁吗?这一个舞台又是什么?你知道精彩的节目有哪些吗?请你列出节目单,并简述节目的主要内容。”学生的热情很高,讨论非常热烈。大家一致认为三个演员分别是电压、电流、电阻,而一个“舞台”就是“电路图”。精彩的节目有研究电流与电压的关系、研究电流与电阻的关系、伏安法测电阻、测小灯泡的功率等。学生的思维一直处于兴奋状态,教学效果显著。在学新课理解电流、电压和电阻过程中把三个量想象成爷爷、爸爸、孙子三辈人,学生自然能清晰地知道没有电阻就没有电压,没有电压自然也就没有电流,从而清晰地知道三者之间的关系。
四、反思方法。总结规律
关键词 初中物理 课堂教学 有效性
一、注重教学艺术,激发学生的学习兴趣
“兴趣是最好的老师”,物理教学艺术的表现,首先在于激发学生强烈的求知欲望。只有学生对学习内容感兴趣,才会产生强烈的求知欲望,自动地调动全部感官,激发丰富地想象和积极地思维,产生愉快的情绪体验。在教学过程,教师一定要精心设计教学程序及物理情境,利用实验,启迪学生的心灵,点燃思维的火花,激发学生的情感、兴趣和意志,使学生的认识活动成为一种乐趣。
(一)设计物理情境,激发学习兴趣。
通过教师精心设计物理情境,教学内容才会更加生动活泼。教学情境的创设,能使教学深入到学生的心灵之中,从而实现物理教学的情感转移,进而使学生对物理学和物理教师的情感转化为学习动力,实现提高物理课堂教学效率的目的。如教师在教学“大气压”一课,对抽象的概念的大气压,教师可以在新课引入窄口瓶“吞”鸡蛋的实验。有趣的物理现象一下子就吸引了学生的注意力,在学生兴趣被激发的情况下转入新课教学。当学生明白大气压的概念后,为了加深印象,教师可以将一只玻璃杯装满水,用一张塑料卡片盖在杯口上,再按住卡片把水杯倒过来。并设问:当把手移开后,会产生什么现象?松手后学生惊讶不已。教师可以因势利导,再次设问:同学生,你们说这大气压到底有多大呢?为满足学生的好奇心和求知欲,教师可以再展示抽去空气的马德堡半球,让学生推选两个力气最大的男同学来拉。经过多次实验,教师再把进气阀门打开,并选一个力气最小的女生拉。再比如:学习漂浮物体的重力和浮力的关系后,教师可以尝试这样设问:一条船从海里开到河里是浮起一些还是沉下去一些?通过教师精心的情境创设,可以引发学生的情感,激发他们学习的兴趣。
(二)引导学生“实验探索”,培养学生的学习兴趣。
物理学习活动不仅是由认知和情感共同参与的过程,也是知识“再发现”或“重新发现”的过程,而“实验探索”能深化学生的学习兴趣。初中学生对生动形象的物理实验普遍怀有好奇心和神秘感,适当的实验不仅能帮助学生理解和掌握知识,而且还能激起学生的兴趣,启迪学生思维。在实验的过程,教师应精心备课,努力创设问题情境,让学生大胆猜想并设计实验验证猜想,只有让学生充分动脑、动手、动口,调动他们的多种感官,激发他们的学习热情,从而使学生真正做到立体学习。例如在《电阻》的教学中,教师在实验前可以对学生进行分组。通过边演示边提问的方式,滑动变阻器有几个接线柱,让学生明白怎样连接它才起到改变了小灯泡的亮度的作用。让学生带着问题去仔细观察,动手操作,再通过实物感受,实物触摸,学生必然就会全身心投入到课堂中来。这样,一方面使学生熟悉并掌握滑动变阻器的结构和连接方法以及改变电流大小的原理,另一方面,在学生的实验探索过程中,还调动了他们的积极性,激发了学生的主动求知欲望,使学生学习的“被动”成为“主动”,“要我学”成为“我要学”。
二、在教学过程中,注重对学生“物理思维方法”的培养
在教学中过程中,教师要给学生提供更多的思维机会和思维空间,逐渐培养学生从全方位推测、假设和构思中“探视”答案以解决问题的思维方式。常见的思维方法有理想化方法、类比方法、分析方法和综合方法、抽象和概括、演绎方法、数学方法等等。在初中物理教学中,着重应培养如下几种思维方法。
(一)理想化的思维方法。
理想化的方法是科学家们常用的一种思维方法。为了科学研究,通常需要建立一种理想化的模型,抛开具体事物中的无关因素和次要因素,抓住影响事物的主要因素,从而使物理问题得到简化。教学中教师应充分利用好教材,向学生渗透这种思维方法,从而使学生逐步认识科学家们为简化实际问题所采用的这种思维方法。如讲到电学部分,通常情况下不考虑电流表、电压表对接入电路的影响原因是什么?教师可以通过引导,让学生得出结论:为简化实际问题,可以把电流表的电阻视为零,将它近似看作一根导线,把电压表的电阻视为无穷大,可看作开路。实际中涉及的电流表、电压表其实是理想化的电表。
(二)类比思维方法。
许多物理规律的建立,都采用了类比思维方法。在物理教学中,教师要重视对学生进行类比思维方法的训练。例如,在功率、电功率的教学中,为了反映做功快慢的情况,我们均可采用类比方法,仿照速度的概念建立,能较容易地引导学生形成功率、电功率的概念。
(三)分析与综合的思维方法。
任何事物和现象都是由许多要素、许多属性组成的统一体。掌握分析与综合的方法,训练分析与综合的思维方法,提高分析与综合的能力,是初中物理科学方法的主要内容。如在《欧姆定律》教学中,教师可以采用分析与综合的思维进行教学。为探索电流、电压、电阻这三个相互关联的物理量之间的关系,可以先保持其中一个物理量不变,研究其与两个物理量之间的变化关系;再保持另外一个物理量不变,研究剩余的两个物理量之间的变化关系。通过实验在得出:“保持电阻不变时,电流跟电压成正比;保持电压不变时,电流跟电阻成反比”,在结论的基础上,再综合得出了欧姆定律。
从物理学的角度出发培养学生的“物理思维方法”还能间接培养学生认知自然界的科学观以及认知人生的世界观,这才是物理教育教学的目标所在,同时也是课程改革和科学发展观的目标所在。
参考文献:
[1]廖伯琴,张大昌.物理课程标准解读第一版[M].湖北教育出版社,2002.
论文摘要:在大力发展职业教育的今天。该如何将科学发展观贯彻落实到日常教学实践中去,如何增强素质教育的可操作性、发挥课堂教学的资源优势,提高教育教学质量。
在职业教育教学工作中,该如何将科学发展观贯彻落实到日常教学实践中去,如何增强素质教育的可操作性、发挥课堂教学的资源优势,提高教育教学质量,结合高等职业学校《电路基础》教学,应从以下几方面如手。
一、充分调动学生的学习兴趣
爱因斯坦曾经说过:“兴趣是最好的老师”。学生只有对《电路基础》感兴趣,才想学、爱学、才能学好,从而用好《电路基础》。因此,提高学习兴趣,激发学习热情就显得至关重要。为了达到此目的,我主要从以下几个方面入手:
(一)上好第一课,激发学生的学习兴趣
俗话说, “良好的开端是成功的一半”,教学也一样。一旦学生对该门学科感兴趣,他们就会深入地、兴致勃勃地学习这门课的知识。因此,激发学生学习《电路基础》的兴趣就成为绪论课的一个首要任务。为此,在绪论课上,我首先要做的就是告诉学生这门课程对于后续课程的重要性:哪些知识会在哪一门后续课程中应用到,比如“电子线路的习惯性画法会大量应用到模拟电子技术中”、“一阶电路的零输入响应和零状态响应是后续课程的基础”等等;在日常生活中会实际应用到哪些知识,比如“收音机的调谐回路是对串联谐振的应用”、“为什么电力系统一般采用三相四线制供电,而不采用三相三线制”等,让学生从思想上引起重视。然后,做几个有趣的实验,比如:在一阶电路中电阻、电感和电容分别串联一个灯泡,观察灯泡的亮暗过程,这样可以激发学生的学习欲望,进一步增强学生对该门课程的学习兴趣。
(二)重视教学过程,加强直观教学
由于《电路基础》的理论知识比较多,而高职学生相对于本科院校学生基础相对比较薄弱。因此,在教学过程中,重视基本概念、基本定律、基本分析方法的介绍,采用比喻、比较等方法帮助学生轻松掌握一些比较抽象的概念及定律就显得尤为重要。比如:用水流比喻电流,来帮助学生理解基尔霍夫电流定律;在学习结点电位法和网孔电流法时,把结点电位与网孔电流、自电导与自电阻、互电导与互电阻相比较,可以很轻松的掌握它们的一般方程形式。淡化复杂的理论分析,降低理论难度,从而减轻学生对该门课程的学习压力,提高学习兴趣,激发学习热情。同时在教学过程中运用录像、幻灯片等多媒体直观材料,充分调动学生的感官,使教学更生动、形象,学生的学习积极性也会大大增加。
二、熟悉教材内容,从整体上全面把握教材,教学要求明确,教会学生轻松学习
在教学过程除了要想尽一切办法调动学生的积极性外,还要明确告诉学生每章的重点、难点,帮助学生轻松掌握各重要章节的知识点。因为《电路基础》的主要内容是直流电路、正弦交流电路、三相正弦交流电路、非正弦周期电路等,并不仅仅是概念,靠死记硬背是不行的,必须学会分析各种电路和现象。所以应该从整体上帮助学生建立一个比较完整的知识体系。
(一)掌握电路的两个定律及三个元件的电压电流关系
电路的两个定律是指欧姆定律和基尔霍夫定律,三个元件是指电阻元件、电容元件和电感元件。两个定律和三个元件的电压电流关系是分析计算各种电路的基本依据,所以要熟练掌握欧姆定律、基尔霍夫定律以及电阻、电容、电感这三个元件的电压电流定律。
(二)掌握分析线性电阻电路的各种方法
支路电流法、结点电位法、网孔电流法、叠加定理、戴维南定理、诺顿定理。这些方法同样适用于正弦交流电路、三相正弦交流电路、非正弦周期电路。所以,掌握分析线性电阻电路的各种方法是至关重要的。
(三)根据电路类型,选用简便的解题方法
比如对于只有一个独立节点的电路采用弥尔曼定理,只要一个方程即可求解出来;对于只有两个网孔且含有一个电流源的可采用网孔电流法,也只要一个方程即可解出.具体采用什么样的解题方法,还要靠长期的积累,不断总结,总会找到一个简便易行的方法.
三、尊重个体差异,发挥学生潜能
目前,高职院校的教师普遍有一种感觉,就是现在的学生在课堂上往往听不懂,教师上课感到很吃力,都认为是学生整体水平滑坡。其实,这种看法是片面的,因为他不是按实践应用型的人才标准,而是按理论研究型的人才培养标准在要求学生,没有考虑到高职学生的智力类型、兴趣特点和能力结构,导致违反了“因材施教”的教育原则。有一个例子颇能说明问题:广州和深圳等珠三角经济发达地区现在招不到高级技工,甚至连招一般的技工都很困难,有意思的是,他们竟然招收了一批职业学校淘汰出来的所谓“差生”,并且只用短短半年时间就把他们培养成了优秀的工人。这些学校对他们的鉴定是——他们都是优秀生。这个故事对我们的启发很大,职业教育要真正做到以服务为宗旨,以就业为导向,走产学研结合之路。高职学生虽然基础不是很扎实,但他们思维比较敏捷。作为教师不应该仅仅盯着学生的考试成绩,而应该注重每位学生的情感、价值观和社会活动能力等非智力能力,充分张扬学生的个性和天性,鼓励学生的个性思维,培养学生的创新兴趣和创造能力。重视学生的全面发展,并善于发现每个学生的闪光点,并发扬光大,以增强学生的自信心,从而发挥学生潜能。
四、重视养成教育,培养良好的职业道德
职业教育实际上就是就业教育,,既然职业教育的宗旨就是培养具有一定技术的劳动者,那么就要求具有相关行业良好的职业道德,这就要求老师在教学过程不仅要重视理论、实践知识的传授,还要注重培养学生的良好习惯。如果培养的学生丢三落四,拖拖拉拉,试问这样的学生能在哪个单位受到好评。因此在平时的教学过程中就应该要求学生养成良好的学习习惯,比如:在进行万用表的组装实训中,首先要求学生弄懂万用表的工作原理,并分解画出每一个电路图(测量电阻的原理电路、测量电压的原理电路等),然后,用好的万用表测量出每个
元件的参数并标记出来放在固定的位置,最后对照装配图按顺序依次装好焊接,最后挨个电路进行检查。这样不断培养了学生的逻辑思维能力和耐性,而且培养了学生保管好自己东西的良好习惯,从而为具有良好的职业道德奠定基础。
在提倡大力发展职业教育的今天,如何提高职业学校学生的素质,培养出符合社会需求的劳动者,相信每位老师都有自己独特的方法,以上做法,仅仅是本人的一点体会,与大家共勉。
参考文献
[1] 王慧玲主编,电路基础,北京:高等教育出版社
[2] 胡翔骏主编,电路基础,北京:高等教育出版社
一、关于文字描述的概念、规律的阅读
咀嚼概念和规律中的提示语、关键字,启发学生在阅读时思考下列三组问题:①提出的背景是什么?怎么分析、综合得出的?②如何定义或阐述的?科学含义是什么?如果是科学量,其度量单位是什么?③概念、规律的适用范围或条件是怎样的?与其他量有什么联系与区别?
[案例1]“如果物体受到力的作用,并且在力的方向上通过了一段距离”,这是教材对做功概念的描述,要引导学生咬住关键词“力的方向上”进行理解讨论式阅读,还要仔细推敲“功”的含义,进一步尝试解决做功与能量转化存在的关系。
[案例2]“在一定温度下,某物质在100克溶剂中达到饱和状态时所溶解的质量,为该物质在这种溶剂中里的溶解度。”这个溶解度的概念我们要关注“一定温度”这个前提,“100克溶剂”、“饱和状态”这两个条件,“质量”表示溶解度的单位。
二、关于教材中各式插图的阅读
科学教材中每节都使用了很多插图,有照片、模型图、装置图、原理图、演示图、示意图、数据图表类、漫画等,这些图片表达出丰富的科学信息,从不同角度渗透概念、规律,反映了科学现象及原理。教学中要引导学生读图,为概念、规律的形成与建立和一些器材的正确使用打下基础。
[案例3]“环境对生物行为的影响”这一节,教材中设置了九张图片、一个讨论和一个活动,文字叙述只有寥寥数句,我们可以让学生通过对“燕子低飞要下雨”、“蚂蚁堵洞将下雨”、“猫头鹰的昼伏夜出”三幅图的阅读,分析图中三种动物的行为各受到了什么因素的影响,说明了一个什么问题。通过对“向日葵向太阳”、“茎的背地生长”、“捕蝇草”、“捕住猎物的捕蝇草”四幅图的阅读,归纳植物的感应性现象。而活动中的“蚕豆发芽”图片展示了活动设计要点和最终的结果,阅读中要仔细观察四粒蚕豆种子两个玻璃瓶中的放置方式,看清四粒蚕豆种子发芽后根、茎的生长状态。
[案例4]在学习原子结构的知识后,我让学生对“八种原子核电荷数、质子数、中子数、核外电子数情况记录的表格”进行观察,横向和纵向比较式阅读,同时思考:同一原子中什么微粒相等?不同原子什么微粒一定不同?原子中一定有中子吗?通过分析这些问题,真正领悟原子中各粒子之间的相互关系及原子的本质,也培养学生的抽象概括能力。
三、关于化学方程式及科学定律的数学表达式的阅读
对化学方程式及科学定律的数学表达式的阅读,我们先抛出要求理清的问题,再通过边阅读边小组讨论的方式,既要让学生知其表达形式,更要使学生明确其本质。
[案例5]学习了化学方程式后,可以让学生阅读教材列出的“磷在氧气中燃烧的化学方程式:4P+5O2=2P2O5”,尝试获取表达的信息,并在小组中进行发言。如①磷在点燃的条件下与氧气反应生成五氧化二磷;②反应前后组成物质的元素种类没有变化;③反应前后原子的种类、数量都不变;④磷、氧气、五氧化二磷粒子个数比是4∶5∶2;⑤参加反应的磷、氧气和生成的五氧化二磷质量比为31∶40∶71;⑥该反应是化合反应或氧化反应等。
[案例6]学习了欧姆定律后,可对其变形公式R=U/I进行小组讨论式阅读:导体的电阻与导体两端的电压以及电流有什么关系?若电阻与电流成反比,那么在电流为零时如何计算?促进学生在思考中明确电阻可用电压跟电流的比值表达,但决定电阻大小的因素是导体的长度、材料、粗细以及温度而不是I、U。
四、关于教材例题的阅读
科学教材中例题主要集中分布在八年级上、八年级下和九年级上三册教材上,主要内容为物质科学中物理、化学相关的概念、原理、定律共16项知识点的计算应用,这些例题不一定都要教师讲解,可以选择一些让学生自己去阅读、去思考。让学生在阅读过程中首先正确理解题意,再在此基础上熟悉图表(情境)所表达的内容,挖掘出隐含条件,剖析清题目涉及的范围、条件、现象、过程,联系科学概念、原理和定律。注意题干信息中的关键字眼,如“恰好完全反应”、“有无摩擦力”、“状态是否变化”等。要关注例题解答中应用哪部分知识解题,使用了怎样的解题思路、方法和技巧,同时通过例题的阅读,引导学生熟悉规范化解题,掌握解题规律。除此之外,教师可以要求学生想一想,除了教材提供的解法外,是否还有其他解题思路,甚至教师改变题中的条件,再让学生去阅读、解题。
五、关于教材“活动”模块的阅读
科学教材共三百多个“活动”,主要有演示操作、学生分组操作、学生设计方案和学生实践性活动四种类型。“活动”模块设置的问题逻辑严密、具体清晰,对实验观察的步骤和观察点的把握都有恰当的提示,对探究行为有很强的指引性和辅助作用,在教学设计中要利用好这种价值,让阅读与探究活动融为一体,甚至可以把这些叙述的文字理解成学生开展主题探究的指导资料。
关键词:基尔霍夫定律 高职学生 够用为度 原理与方法
基尔霍夫定律是德国物理学家基尔霍夫于一八四七年提出的,包括基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律两个内容,它既适用于直流电路,也适用于交流电路,另外对于非线性电路也适用。基尔霍夫定律是电路分析与计算的基本定律之一,同时又是电工技术教学中的一个重点和难点,尤其是基尔霍夫电压定律,对于高职学生来讲,应用起来有一定的难度。根据多年的教学经验,对本单元内容的教学安排,本人进行了如下的设计,取得了良好的教学效果。
在新内容教学之前,首先复习和基尔霍夫定律有关的基本概念,如结点、支路、回路、网孔,电压、电流、电动势的参考方向,以及关联参考方向与非关联参考方向。在教学中,首先讲授比较简单的基尔霍夫电流定律,然后是有一定难度的基尔霍夫电压定律。
一、基尔霍夫电流定律(KCL)的教学
1.明确基尔霍夫电流定律的目的是要确定电路中连接在同一结点上各支路电流的关系。
2.说明基尔霍夫电流定律的理论依据是电荷运动到某结点后,既不能堆积,也不能产生和消失,由此得出基尔霍夫电流定律的主要内容:在某一瞬间,流入结点电流之和必定等于流出结点电流之和,即∑I入=∑I出。
3.通过举例,说明基尔霍夫电流应用的应用步骤。
通过下面这样一个例题进行说明:
(1)确定电路中结点;
(2)确定连接在每个结点上的支路数目;
(3)给每条支路的电路标上参考方向;
(4)确定哪些支路电流是流入结点的电流,哪些支路电流是流出结点的电流;
(5)对各结点列电流方程。
对结点A列出的电流方程为I1+I2=I3(表达式1)、对结点B的电流方程为I3=I1+I2(表达式2)。
4.得出基尔霍夫电流定律的另一种表述。
将表达式1变换可得I1+I2-I3=0,由此可得出基尔霍夫电流定律的另一种表述:任一瞬间,流入结点电流的代数和等于零,即∑I=0。表达式中,箭头指向结点的取正,箭头背离结点的取负。
5.通过例题巩固根据基尔霍夫电流定律列结点电流方程的步骤,并得出基尔霍夫电流应用的推广应用。
例1.在图中,I1=2A,I2=-3A,I3=-2A,试求I4。
解:由基尔霍夫电流定律对中间结点列电流方程可得:I1+I3-I2-I4=0
代入数据可得:2+(-2)-(-3)=I4 I4=3A。
由例可见,式中有两套正负号,电流前面的正负号是由基尔霍夫定律根据电流的参考方向确定的,数字前面的正负号则是电流本身数值的正负号。
例2.图示电路,确定IA,IB和IC之间的关系。
分析:对于结点A有IA=IAB-ICA
对于结点B有IB=IBC-IAB
对于结点C有IC=ICA-IBC
将上三式相加,可得:IA+IB+IC=0
而若将图中虚线部分看成一个大结点,则可直接利用基尔霍夫电流定律写出相同的表达式。从而得出基尔霍夫电流定律的推广应用:在任一瞬时,通过任意闭合面的电流的代数和也恒等于零。
二、基尔霍夫电压定律(KVL)的教学
与基尔霍夫电流定律采用相同的教学顺序,使学生更容易接受。
1.明确清基尔霍夫电压定律的目的是要确定电路中某一回路上各段电压之间的关系。
2.说清基尔霍夫电压定律的理论依据某一瞬间,从电路中的某一点出发,沿回路绕行一周,有时电位升高,有时电位降低,但回到原点时电位不变,即电位升之和等于电位降之和。而电位升了多少、降了多少,即为电位差,而两点之间的电位差等于两点之间的电压,从而得到基尔霍夫电压定律的表达式∑U升=∑U降。
3.通过举例,说明基尔霍夫电压定律的应用步骤。
例如通过前面例题的一个大回路来说明基尔霍夫电压定律的应用步骤。
(1)标出各元件上电压的参考方向,如图所示的U1和U2。通常取电压与电流是关联参考方向。
(2)确定回路的绕行方向。
有两种表示方法,第一种是在图上用箭头来表示,如图中的曲线箭头所示,它表示回路沿顺时针方向绕行;第二种是用字母的顺序表示,如回路CADBC,表示回路沿顺时针方向绕行,而若为回路CBDAC则为沿逆时针方向绕行。
(3)由电压的参考方向和回路的绕行方向确定哪些为电位升,哪些为电位降。
学生由前面学过的知识可得,沿顺时针绕行方向,U1、US2为电位降,U2、US1为电位升,则可列出此回路的电压方程U1+US2=U2+US1(表达式3)。
4.基尔霍夫电压定律另一种表述方式的得出。
可将表达式3改写为:U1-U2+US2-US1=0,则可得到基尔霍夫电压定律的另一种表述:任一瞬间,沿回路绕行一周,电压的代数和等于零,即∑U=0。表达式中,电压的参考方向与回路绕行方向一致的取正,不一致的取负。
5.基尔霍夫电压定律其他形式的得出。
将电路中的电阻元件上的电压利用欧姆定律写成电流和电阻相乘的形式,可得I1R1-I2R2+US2-US1=0,即∑U+∑(IR)=0。
表达式中,电压、电流正负号的方法:若电压、电流的参考方向与回路绕行方向一致则取正,不一致则取负。
6.通过举例巩固基尔霍夫电压定律的应用步骤。
7.讲授基尔霍夫电压定律的推广应用。以下面一个题目为例进行说明。
例题:图示电路为某电路的一部分,确定各段电压之间的关系。
图示电路尚未闭合,但B、C两点间存在一定的电压,就可以把ABCA当作“回路”来看待,这个假想的回路就是虚拟回路。在虚拟回路中,各部分的电压也满足基尔霍夫电压定律。对于回路ABCA,各部分电压参考方向如图所示,则由基尔霍夫电压定律可列出此回路的电压方程为UAB+UBC+UCA=0,而UCA=-US,UAB=IR,则可得:UBC=-UAB+UAC=US-IR。此式表明:开口电路两端的电压等于该两端子之间各段电压的代数和。
推广应用时列方程的方法为:从待求电压的正极性端出发,沿着电路画路径,凡电压或电流的参考方向与回路绕行方向一致的,在表达式中取正号;不一致的,在表达式中取负号。
在这里,要给学生强调:基尔霍夫电压定律的推广有着很重要的应用,要求学生多做这方面的练习以熟练掌握。
另外,在这部分的教学中,并没有讲述电动势正负号的确定方法,因为电源电动势和电源两端电压的方向是相反的,讲的太多,对于学生的理解和掌握并没有多大的好处,而删掉不讲,对于学生应用基尔霍夫电压定律列出正确的电压方程没有丝毫的影响。而高职教育是以够用为度,因此这部分内容可删去不讲。
通过这样的教学设计,使教学过程变得条理清晰,易于学生理解和掌握,从而提高教学效果。
参考文献:
1.周定文,付植桐.《电工技术》.高等教育出版社,2004.7