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關鍵詞:電工實驗教學;半設計型實驗;改革
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.24.156
0 引言
高等教育當中缺少不了實驗教學,學生的學習需要通過實驗來進行鞏固,用實際操作來提高自己的動手能力,掌握理論知識運用到實際中的技巧。為了能夠順應新時代下的教育,眾多高校都開始進行實驗教學,從傳統的單一型演示,到現在的演示、驗證以及綜合設計的結合,實驗效果大大增強好幾十倍。
1 電工基礎實驗教學條件的變化
對于電工類專業的學生而言,學生入門時學習的第一門專業課程就是電工基礎,在學習中學生的實驗技巧受到理論知識的限制性強,再加上之前對此類的學習方法和學習內容比較生疏,學習的積極性也受到很大的影響,但是基礎課程的學習也是今后創新能力培養的基礎條件,對于學生來說也是不可忽視的。近年來,我國的高校實驗條件、設備都在不斷變化,電工實驗教學也由此發生了巨大變化,主要表現在幾個方面:
1.1 實驗設備發生巨大改變
在前幾年,電工實驗教學中的設備都較為簡陋,儀表幾乎都使用指針式的,儀表也是采用模擬設備,在進行實驗時還需要學生動手自制來進行接線;現在的電工實驗教學,儀器儀表都采用數字化的智能設備,操作簡便讀書簡單,實驗設備都是非常完整的成套產品,學生幾乎不用考慮線路連接問題,實驗重點已經從原來的動手操作轉化為動腦設計操作。
1.2 學生素質發生巨大改變
隨著社會進步的節奏,學生的眼界也逐漸開闊起來,再加上教育的改革,學生的動手能力有了明顯的提高,思維更加活躍。很大部分的學生對于傳統的只需要將電路連接起來就能實現預期目的實驗操作失去了興趣,造成在課堂上動手操作不積極,馬馬虎虎應付了事,降低了學生實驗的積極性,也影響了教學效果。
1.3 實驗人文環境發生巨大改變
國內大學的大規模擴招使得大批青年教師都加入教學行列中。比起以往的實驗教師來看,新加入的教師不管是從思想、見識還是眼界上都有很大變化,給實驗教學帶來了更多新理念,教學方式以及實驗的內容都往多樣化方向改變。
2 電工基礎實驗面臨的問題
實驗教學中的很多問題都通過實驗條件變化得到改善,同時教學質量也得到很大提高,但是也會出現一些新問題,根據多年來的教學經驗,總結出了以下幾點:
(1)教學設備發生變化,使得從前的教學項目與內容都不再匹配。(2)學生實驗積極性大大降低。在新時代中,學生更加喜歡那種有刺激有新鮮感的實驗,能夠激發其思考的實驗,傳統的實驗只是書本知識的概括,對他們來說并無新鮮感,容易產生厭倦之心。(3)要開發電工類的設計型實驗是相對較難的,特別是剛入學的大學生,理論知識掌握還不足,要掌握好設計型實驗的內容是難上加難。簡單的實驗并不可能學到很多知識,復雜的實驗又讓學生無從下手,最終只會成為老師實驗,學生跟著依樣畫葫蘆。(4)原有的實驗內容缺乏科學性,整體性,實驗的內容依附理論知識較嚴重,忽視了學生綜合能力培訓以及創新能力的培養。在科學不斷進步的時代,如果局限于傳統專業范疇已經無法滿足社會對人才的需求。(5)實驗教學的效率低,教師評價不科學。教學雖然采用了大量精力去批改實驗結果,但抄襲實驗的報告現象還是屢屢出現。甚至經常會出現學生的實驗能力一般,但是實驗報告寫的非常好,在這種情況下得到了較好的成績。雖然教師在實驗過程中也會通過學生的實際操作情況進行評價,但是學生實驗過分依賴教材內容,缺乏自主思考的能力,實驗的操作方式以及步驟與教材幾乎一樣,實驗成績并不能很好的反應出學生的能力,對嚴謹教學的方式并無幫助,也不利于開發學生創新能力。
3 新型實驗設計
在電工基礎實驗上,學生剛入學不久剛開始基礎,就開始進行設計型實驗是看不到效果的。 針對這些問題,筆者進行半驗證性半設計型實驗的設計,設計實驗的前部分是采用普通的驗證性實驗方式,先讓學生對基礎電路,實驗方式有所了解,后面都在電路設計上,要求學生用課堂中學習的理論知識來驗證實驗。
用正弦穩態電路中向量的研究案例來作為分析例子。如日光燈電路系統圖,電路總體是感性電路,功率的因數較小,實驗的前部分都是由講師來進行介紹電路原理以及測量方式,后期就是學生阿里動手完成該電路的測量,然后再要求學生根據學習到的電路知識去修改電路,讓其功率能夠提高到0.95W以上。該實驗的難度不大,對于剛接觸電路的學生來說都可以順利完成,用思考與設計的方式取代了傳統的驗證性實驗,提高學生的自主學習能力以及實驗積極性。
4 結語
實驗證明,在電工教育領域中,傳統的驗證型實驗已經難以滿足現代教育方式的發展和學生對教育的需求。在教學過程中,逐漸用設計型實驗替代驗證型實驗是不可阻擋的趨勢,驗證型實驗不僅能適應現在學生教育需求,還能提高學生的自主能動性,增加學習趣味,使學生勇于探索,勇于發現,更有利于現代人才的培養。筆者通過驗證型教學實驗在課堂中的應用,初步探索了它的可行性,給現代電工教學提供了新的教學方法,促進了電工領域教學質量的提高,對今后在此領域的探索具有一定意義。
參考文獻:
[1]張雅琴,曹志清.實踐教學內容改革的實踐與思考[J].實驗技術與管理,2003(20).
剛開始上理論課,老師開始一步一步講萬用表的內部工作原理,畫電路圖,直流電流檔,交直流電壓檔,和歐姆檔,原來以為里面電路原理很復雜,現在看看,其實就是若干個電阻并聯活著串聯,再加上電容,二極管穩壓。
第三天開始自己動手安裝萬用表了,拿到了一些零件,有30個電阻,還有4個二極管,2個壓敏電阻,看著手中的零件,手中再拿著電烙鐵和焊錫,可以想象,那些電工和工程師們是多么認真,嚴謹,我開始明白了什么是聚精會神,什么是專心致志。
以前經常看父親還有一些電工們焊零件,當時不以為然,但是當自己親自動手的時候,才知道什么叫做技術活兒。
焊接時先將電烙鐵在線路板上加熱,大約兩秒后,接焊錫絲,觀察焊錫絲的多少,不能太多,造成堆焊;也不能太少,造成虛焊。看看老師黑板給焊的樣板,可以說是很標準了,自己焊的不是有毛刺兒,就是堆焊。焊的時候一定要把握好時間,掌握好火候,“該出手時候就出手”,當然也不能太著急,好幾次電烙鐵還有熱,我就把錫絲放到烙鐵頭前。后來老師說“熟能生巧”。確實是這個道理。
當自己把26個小電阻都焊接到正確的位置之后,真是很欣慰,之后,我又把壓敏電阻,電位器,電容,二極管等其他元器件逐一焊上,終于完成了。開始進行調試了,講按鈕調節到歐姆檔,兩只紅黑表筆短接,指針滿偏了,在找來一節1.5伏的干電池測了電壓,恩,成功了。
一周的實訓就這樣結束了,我回過頭想一想總體的感覺雖然辛苦,但很充實在這一周里,我學到了很多有用的知識,我也深深地體會到焊接的辛苦,總體上這一周給我留下的寶貴經驗是永遠難以忘懷的,并將作為我可以受用終生的財富。
關鍵詞:電工基礎;項目化;教材
電工基礎是電氣自動化、機電一體化專業學生的一門專業基礎課,也是機電技術專業群的底層共享平臺課程,它既為學生畢業后從事有關電的工作進行積淀,又為將來學生自學、深造、拓寬、創新打基礎。
通過企業的調研及對以往畢業生的問卷調查,我們確定了電工基礎課程的知識目標是三大塊:直流電路部分、單相交流部分和三相交流部分。技能目標是:培養對電阻器、電感器、電容器等元件的識別、測量能力;電路圖識圖、手工繪圖能力;簡單電路分析、計算能力;電鉻鐵、螺絲刀、鉗子、測電筆等工具使用能力;儀器使用能力,如萬用表、電壓表、電流表、直流電源、交流電源、電度表、示波器、實驗臺等;電子產品說明書閱讀、理解能力;常用電氣產品、設備銘牌的識讀能力;家用單相交流電路初步設計、安裝、一般故障排除能力;一般低壓電器選擇、使用能力;安全用電、安全操作能力,一般電氣火災防范、撲救能力等。在素質目標是:在完成各項目過程中的培養與人交往、團結合作、解決問題、創新能力和持續發展的能力; 具有安全生產、節能環保和產品質量等職業意識和良好的工作方法、工作作風和職業道德;按照以“以能力為本位,以職業實踐為主線,以項目課程為主體”的總體設計要求,形成電路的制作、安裝和測試能力為目標,打破學科課程的設計思路,圍繞工作任務的需要選擇和組織課程內容,突出能力與知識的聯系,讓學生在實踐中掌握知識,增強課程內容與職業崗位能力的關聯度。
因此我們把電工基礎分為四個模塊:安全用電、常用直流電表的使用與制作、單相交流電路的制作與測試、三相交流電路的制作與測試。
電是看不到,摸不著的,對于將來要從事電工行業者來說,安全用電就被提到了一個非常高的高度,因此我們在教材項目一設立了安全用電,主要讓學生學會正確使用電,在使用過程中保護自己的安全,遇到緊急突況能冷靜處理應對,因此在本項目中主要讓學生了解各種電氣符號的含義;知道安全用電的要求;遵守安全電壓的規定;熟悉安全接地的方法會采取預防觸電的措施;知道觸電的種類和方式;會分析觸電的常見原因,能對觸電現場進行處理;會快速實施人工急救。
電工基礎項目二就是直流電路部分,那么為使學生有直觀的認識,我們設立了常用直流電表的使用與制作,認識電阻,能識別電阻,會在電路中使用電阻,根據色環識讀電阻,會用萬用表測量電阻,會使用電流表、電壓表測試電路中的電流及負載的電壓,會安裝直流照明電路并對電路進行檢查;用簡單燈泡進行串并聯來從直覺上先感覺后計算串聯分壓和并聯分流;會安裝直流電壓表,擴展直流電壓表量程,安裝直流電流表,擴展直流電流表量程,能安裝萬用表,會使用萬用表,檢測萬用表故障,進而掌握最常用的電工儀表--萬用表的機構與原理,
電工基礎項目三就是單相交流電路部分,室內照明電路設計與安裝,用示波器觀察與測量電阻電路、電感電路、電容電路兩端的電壓及流過電阻的電流的波形,用示波器觀察與測量串聯電路(RL、RC及RLC串聯電路)兩端的電壓、流過串聯電路電流的波形;用萬用表分別測量RLC兩端及串聯電路兩端總電壓;通過對日光燈照明電路的安裝與測試,了解日光燈照明電路常見故障排除,功率因數的提高方法及感受功率因數提高帶來的效果。
電工基礎項目四就是三相交流電路的制作與測試,用交流電流表測量線電流與相電流,用功率表測量功率,測量線電流、相電流、中線電流,測量三相不對稱負載的功率,測量線電流、相電流、中線電流,測量三相不對稱負載的功率,三相漏電保護開關的識別及安裝方法,三相電度表的安裝方法,三相插座的安裝方法。通過本項目,使學生對高深莫測的三相交流電有個初步的了解,為后續課程開展打下良好的基礎。
通過本教材項目化的設計,使高職教師能有個可以依托于工作實際的書本,學生能運用書中的電工基礎知識和工程應用方法解決生產生活中實際一些問題。
[參考文獻]
一、電工教材創新
電工基礎課是一門技術基礎課程,它不同于其他學科,它既是幾門學科(電路、電子、電機)的綜合,又是許多應用學科的基礎。一方面,它的知識涉及面廣、理論性強,具體表現有概念多、基本知識點多、單位制較復雜的特點。如“磁場與磁路”這部分內容,基本概念有磁力線、磁感應強度、磁通、磁路等,概念多而且較抽象;基本知識點有磁場的性質、安培定則等;單位制有特、韋、高斯等,不常用,易遺忘。另一方面,它的內容編排嚴密,環環相扣,整體性和銜接性較強。
傳統的“電工基礎”教材,在基礎理論性、科學性、系統性上考慮得十分周全,但在動手技能訓練上顯得不是很突出。也就是說,不論什么專業,教材的內容都很相似,只是略有增減,例題有的僅僅換個數字。并且教材內容往往是一成不變的,一套教材可以用上十幾年,這十幾年當中最多更新一到兩次。對于不同的專業,制定的教材針對性不強。因此,為了使“電工基礎”教學內容得以改革,首先應從教材的改革著手,重新組織教學內容。
隨著時代的發展,電子技術也在突飛猛進,其在各個領域也得到的廣泛應用,這也要求我們教師,在作具體的教學設計時,對教學內容安排,既要源于教材,又要不囿于教材,教學的內容要及時反映當代電子技術的發展,讓學生更多地學習與生活、科技相聯系的“活”的知識,拋棄那些“繁、難、偏、舊”的教學內容。這就要求教師始終了解本門學科的前沿,在基本教材的指導下,根據自己的具體情況不斷進行教材上的創新,將新技術的發展歸納為系統的教學內容并傳授給學生。強化教學內容的可研究性,注重充實教學內容的信息量,增強教學內容與實際生活的聯系,豐富學生的直觀感受。使電工教學與先進的信息社會相合拍,在較短的時間里把與專業相關的知識更多地傳授給學生。同時,打牢了基礎、突出重點、優化了教學內容,既能完成教學計劃又能解決課程內容多、學時少的矛盾。
二、電工教學手段的創新
所謂教學手段是師生教學相互傳遞信息所運用的工具、媒體或設備。現代化教學手段是與傳統教學手段相對而言的。傳統教學手段主要指一部教科書、一支粉筆、一塊黑板、幾副掛圖等,隨著科學技術的發展,電子視聽設備和多媒體網絡技術等現代化教學手段走進了課堂。現代化教學手段融聲音、光色、情景于一體,視聽并舉,動靜兼備,改變了以往傳統的以教師口授作為傳播信息的教學方法,把教科書中“死”的知識變成“活”的知識,有利于調動學生的感官和加深學生對所學知識的印象,以及提高學生記憶的效果和質量。電工教學手段的創新,并不是說就要完全拋棄傳統的教學手段,現代化教學手段也有很多不足之處,在很多情況下,教師只是播放事先輯錄好了的講稿、教案或課件,由于突出電腦的作用與功能,降低甚至掩蓋了人腦的作用與功能,把雙向交流變成單向傳遞。而板書教學始終是一名電工教師的基本功,用粉筆書寫板書的時候,教師可能會根據學生的隨堂反應,有機而又靈活地掌握分寸,并且可能以恰如其分的比喻,幽默風趣的語言,以姿勢助說話等多種形式把對課程的理解表達得淋漓盡致,抓住學生跟隨自己一步一步領會教材。
通過教學手段創新,合理運用多媒體教學,既化解了教學難點,又突出了教學重點。既節省了板書和畫圖的時間,又使得抽象的概念具體化,靜態的效果動態化,微觀的物質宏觀化,平面的圖形立體化,從而激發了學生的學習興趣,培養了學生的創新意識,提高了課堂的教學質量。由于我國經濟發展程度和各地師資條件所限,現代教學手段利用的廣度和發展水平與發達國家和地區,甚至與一些發展中國家相比,還存有一定的差距。如何在有限的資源條件下,合理選擇、正確運用這些現代教學手段,是擺在我們每一位教師面前的一個難題。
三、電工教學方法的創新
[關鍵詞]主體性;民主;成功;方法;興趣
電工基礎是一門實踐性較強的學科,是職業學校廣泛開設的一門專業基礎課。它具有概念抽象、原理復雜等特點,學生在學習的過程中常常感到難學難懂、枯燥乏味。以下就如引導學生學好電工基礎知識,談一下自己的體會。
一、確立正確的教學理念
理念是行動的先導,理念影響著教師的教學行為。一般來說,職業學校的學生文化基礎普遍較差,學習積極性不高,這也使部分教師教學的積極性也不高。要想上好課,教師首先要樹立正確的教學理念。
(一)努力發現并善待每個學生的優點
學生都有不同的先天因素和生活環境,都有自己的愛好和長處。善于看到每一個學生的長處和不足,因材施教,用積極樂觀的眼光和態度來看待學生。對優點,教師要積極表揚,哪怕是極其微小的進步,也要及時表揚,有人說:一句表揚,足可以讓人飽食兩個月。尤其是教師對學生的肯定。教師千萬不要吝惜對學生的表揚。而對缺點,則少說。即所謂:優點不說不得了,缺點少說慢慢少。
(二)發揮學生的主體作用
教師是課堂的主導,而學生是課堂的主體。希臘哲學家普魯塔克說過:“頭腦不是一個被填滿的容器,而是一把需要被點燃的火把。”一堂課的成功與否要看學生參與了多少,學生參與越多,則學習收獲得越多。教學的藝術在于激勵、引導學生積極思考,主動探索,讓知識成為學生自己思考、求索的結果。給學生參與的權利和機會,讓他們自己去體驗;給學生一個問題,讓他們自己去找答案。在課堂教學中,給學生一片空間,帶著學生走進知識的海洋,鼓勵他們自己走向彼岸。
(三)發揚教學民主
有時,從教的角度來看,教師的課沒有任何可以指責的地方,但教學效果卻不好。究其原因是課堂成了教師一個人的精彩表演,而忽略了學生的感受。教學的過程應該是一個師生平等交流的過程,要發揚教學民主,要鼓勵學生發表新見解、拓開新思路。教師和學生平等相處,以誠相待,給學生親切感、安全感和信賴感。魏書生說:“和學生商量,就是教學民主。”教師要善于創設民主情境,善于走進學生心田,成為學生的良師益友。
(四)成功是成功之母
學生的成長需要激勵,每一個學生都希望自己是成功者。人們常說:失敗是成功之母。然而,失敗對中職生來說,無疑會打擊他們的自信心,而當學生嘗到了成功的喜悅之后,則會增強自信心,積極走向下一個成功。作為教師應積極創造機會,設計適合的問題、任務,讓學生“跳一跳”能“摘到”,不斷地讓學生獲得“我能行”的成功體驗。久而久之,收獲的必然是教學的成功。
二、講求方法,激發學生的興趣
興趣是最好的老師。所以教師應采用各種有效方法激發學生的學習興趣,調動學生的學習積極性,方能達到最佳效果。結合電工基礎課的特點,可采取以下一些做法。
(一)用身邊的實例激起興趣
用身邊的實例激起興趣,使教學貼近生活。例如,講電的應用時,和學生一起找一找生活中用電的例子,如LED、手電筒、手機、電腦、電動車、洗衣機、空調等,使學生認識到生活中處處有電,電工基礎與他們的生活息息相關。講電的產生時,可以利用多媒體展示風力發電和小浪底工程等,將電與社會的進步、科技的發展緊密相聯,并且使學生產生民族自豪感。通過演示一些實驗,比方說智能小車的前進、后退和轉彎等,學生對電動機是如何進行控制的原理產生了好奇心,從而激發起學習的興趣。
(二)開展技能比賽活動以激活興趣
學生好勝心強,渴望成功,利用這一特點,學期開始時就告訴學生本學期比賽計劃,學生學起來的時候,心中就有數了,學起來就認真,從一開始就在暗中較勁了。比如,舉行電路的連接與故障排除和照明電路的安裝等比賽,看誰方法對、判斷快、安裝標準。這樣學生賽前認真準備,仔細訓練,通過比賽賽出了水平,鍛煉了技能,同時也促進了理論課的學習,形成了理論與實踐的良性循環,進一步激發了學生要做和做好的積極性。
(三)利用多媒體課件激發學生的學習興趣
多媒體計算機輔助教學,極大地豐富和發展了教師的表達方式和內容,很多難以形象說明的公式、原理、定律,借助多媒體技術可以清晰表達,例如,在講電動機的原理時,通過課件,可以清楚地顯示電流、電流的磁場、附加磁場、感應電動勢的變化情況,刺激學生的注意力,從而調動學生的興趣。總之,每一個教師都應善于點燃學生對電工基礎熱愛的火苗,讓每一個學生都喜愛這門學科,讓盡量多的學生如向往幸福一樣幻想著在這門學科領域里有所創造。
參考文獻:
一、模塊結構法
“電工基礎”重點分析的電路有直流電路,正弦交流電路,三相正弦交流電路.采用模塊式的課程結構,將教學內容分為以上三大模塊.再將三大模塊加以細化.我們知道:直流電路是電流和電壓的大小和方向都不隨時間變化的電路,它分為簡單直流電路和復雜直流電路兩種.簡單直流電路用歐姆定律和電阻串、并聯、混聯的知識來進行分析計算.復雜直流電路用基爾霍夫定律和電壓與電流源等效變換、戴維寧定理、疊加原理等方法來計算.正弦交流電路主要是確定電阻、電容、電感電路中電壓與電流的數值關系,相位關系及功率,三相正弦交流電路是由三相電源供電的正弦交流電路.需要掌握線電壓與相電壓的關系,線電流和相電流的關系,特別是負載作星形聯結和三角形聯結時電壓與電流的關系.把各個條理的知識體系,進一步縱橫聯系,將不同的知識體系經過移動,擴展為專題講座,形成一個個知識版塊,對學生進行思維引導,讓學生達到知其所以然的能力目標.這樣有助于學生對知識的理解和長期記憶,使一條條知識體系構成一個完整的面.這樣模塊結構使教材由厚變薄,知識點間的聯系更加清晰,更加容易復習,也可以使學生對知識形成條理化、系統化、完整化,深化對知識的理解.
二、分析比較法
在學生理解和掌握各知識點后,應指導學生對這些知識進行梳理和串連,通過點的互動使之連接成線.將每個零散的知識點串為一個整體,一定要前后聯系,碰到與前面的模塊有類似的知識點和方法時,一定要前后聯系起來,找出不同點、共同點,反復練習反復理解記憶,這樣可使學生分散記憶,靈活分析,綜合運用.
比如,復習復雜直流電路中,可以舉例并試用七種不同的求解分析方法求解.即:支路電流法、回路電流法、戴維寧定理、節點電位法、疊加原理,電壓源與電流源等效變換法等.這幾種方法看似獨立,相互聯系不大,通過求解具體電路找出它們解題思路異同.例如,求解各支路電流時用支路電流法較容易解決,當電路內網孔數目不多(2個為宜)的條件下,用回路電流法求解較方便;求解某一支路電流用戴維寧定理或諾頓定理求解
;當電路中只有2個節點的條件下,用節點電位法求解很容易掌握……通過分析比較各自優缺點,從而得出它們不同的使用方法和適用范圍,有助于提高學生的理解能力和分析能力,同時還能加深他們的記憶,牢固地掌握所學的知識,達到事半功倍的效果.
三、總結歸納法
在每次復習完后,教師應指導學生以本章知識點進行正確的歸納總結,找出本章學習主線,明確重點、難點,畫出知識結構圖,使學生能有的放矢.要能進行有效的歸納,必須對公式、概念和定理有所理解掌握,還要將其用自己的方式理解,能將公式、概念和定理用自己的話轉述出來,這樣才算是對知識真正的吸收.有了公式、概念和定理等基礎知識,在平時的做題中就可總結相類似的題,歸納出解決這一類題型的解題方法.將這些問題目一一歸類,再比較,自然而然就會找到其中的特點,從而總結出自己的解題方式.例如,第五、六章的內容,可總結為——磁與電磁的兩手定則,是指左手定則和右手定則,三個定律是指磁路歐姆定律、楞次定律和電磁感應定律.兩手定則及三個定律是學習電磁學的基礎,也是學習交流電流電路的基本條件.明確左手定則是判斷通電導體在磁場中受力方向的依據,右手定則是判斷導體產生感應電流方向的依據.楞次定律是判斷線圈產生感應電流方向的依據、電磁感應定律是確定感應電動勢大小的依據,關于左右手定則亦可總結為:左電右發.即左手是電動機,由電產生力,右手是發電機,產生的是電流.這樣總結概括,便于學生的理解記憶.
四、實踐法
“電工基礎”作為一門電子類專業基礎課,其知識都是建立在生產實踐基礎上的.如果教師僅滿足于紙上談兵,或搞一些題海戰術,學生雖有的強行記憶下來,分析解題的思路,但學生可能還是一頭霧水,過幾天又會忘掉.因為他沒有相應的感性認識,無法和生產實際相聯系,更談不上解決實際問題了.有的教師認為高考班,時間太緊,實驗會耽誤學生的時間,對口高考也不考實驗題,白白浪費時間.其實如果在高三復習時,能夠在復習理論的進度中設計一些簡明的實驗,加以演示,指導學生細心觀察,再通過學生的實踐操作,就可以提高學生的理解能力,可使學生對相應的知識掌握的牢固化.而且在實踐教學活動中,也可以適當利用討論、練習等方法.活動中,我們去鼓勵激發學生的興趣,主張學生多提問題,注重教學中的討論,讓學生積極學習.多給學生自己動手的機會.學生一般具有獵奇心理.生活中常出現、自己又不能理解的問題,經過老師適當引導后,往往會引發其強烈的求知欲.此時作為教師的我們就要去挖掘教學內容的創新點,尋找相關課題的例題探究,使之有新鮮感.
總之,在對口單招復習過程中,教師要從職校生實際情況出發,把握好其特點,使其掌握行之有效的復習方法,可以起到事半功倍的復習效果.
關鍵詞:電工;實驗;預習;課件
Research on the design of the preview system for electrical basis experiments
Liu Changxue
Yancheng institute of technology, Yancheng, 224000, China
Abstract: The preview system for electrical basis experiments has two parts, the one is the Introduction, the other is the training in virtual environment. The part of virtual training is the core of the system. This paper introduced each part of the system design and implementation methods in detail, which based on an example of "the power factor improvement of fluorescent lamps" in electrical basis experiments.
Key words: electrical; experiment; preview system; courseware
電工基礎實驗室一旦開放,意味著在進出實驗室的時間、選做實驗項目等方面,學生有了更大的選擇余地。與傳統實驗教學相比,實驗室開放后,教師的指導工作量之大是可想而知的。解決這個問題的方法是設計一個以學校電工基礎實驗臺為藍本的實驗預習系統,以多媒體教學的方式,將實驗預習、模擬練習內容方到實驗室以外的地方去完成。本文就預習系統的設計思想、方法作以探討。
1 開發工具的選擇
制作交互式多媒體課件首推美國Adobe公司的Authorware軟件,制作平面動畫首推該公司的Flash軟件。另外,為了使元件、儀表等具有立體感,還需要采用該公司的圖形效果處理軟件Firework,對其表面做一定的渲染處理。
2 系統的設計
預習系統包括兩部分,一是實驗項目介紹,二是實驗項目的模擬訓練。在設計過程中,各部分的主交互框架均在Authorware環境下進行,用到的諸如指針偏轉等動畫都采用Flash制作。
2.1 主導航界面設計
主導航界面是提供所有電工基礎實驗的項目介紹、模擬訓練和退出系統功能選擇的界面。用Authorware設計的主導航界面流程圖如圖1所示。其中,“背景”顯示圖標中放置的是界面背景圖,j2是交互圖標,配合鏈接在其后面的按鈕響應圖標以及寫在各分支計算圖標中的系統函數,實現界面到各功能模塊之間的跳轉。跳轉函數的格式是JumpFileReturn("filename"),“filename”是被調用文件的文件名;退出的系統函數是quit(0)。
圖1 主導航界面
2.2 實驗項目介紹部分設計
這部分主要是向學生介紹各實驗項目的內容和要求。通過瀏覽這部分內容,學生可以了解做實驗前必須知道的3個問題,即:“做什么”“為什么做”和“怎么做”。由于這部分內容多半是文字、表格和圖片,所以用顯示圖標靜態顯示即可完美表達。
2.3 模擬訓練部分設計
模擬訓練是在計算機模擬平臺上訓練實驗技能,這就要求模擬平臺必須具有形象逼真、交互性強、模擬的現象符合電學規律等基本特點。形象逼真指的是儀器儀表具有立體感,指針的偏轉動作自然;交互性強指的是學生通過鼠標、鍵盤可以直接參與實驗的過程;所謂模擬的現象符合電學規律,指的是模擬出來的實驗現象不能與自然規律相違背,模擬出來的數據在保證正確的同時,還要“制造”出合理的誤差。
以“日光燈電路功率因數的提高”實驗為例,介紹模擬訓練系統的設計和制作方法。
2.3.1 初始化窗口
模擬訓練系統首先要對顯示窗口進行初始化,主要工作包括:片頭(窗口大小設置、窗口背景設置、窗口標題)、成績的初始值設置、當前成績顯示以及操作提示。初始化工作結束之后,系統給出通往學生實驗守則和模擬訓練的交互按鈕。在“學生實驗守則”的按鈕響應分支中添加顯示圖標,導入相關守則的內容。初始化窗口的流程圖如圖2所示。
圖2 初始化窗口流程圖
2.3.2 模擬訓練窗口
“開始實驗”按鈕響應下的分支是模擬訓練分支。分支下有幫助、儀表部分、連線、通電、關閉電源、連接補償電容器、通電、關閉電源、最后拆線和數據處理功能模塊。分支流程圖如圖3所示。
圖3 模擬訓練分支流程圖
幫助:通過按鈕響應的方式給出實驗電路圖、參考接線圖和參考數據,供學生在模擬訓練中遇到困難時使用。按鈕設置在平臺的右下方,點擊按鈕展示幫助信息的圖片,雙擊圖片對象隱藏幫助信息。
儀表和電路板:“日光燈電路功率因數的提高”實驗中用到的儀表有交流電壓表、電流表和瓦特表,分別測量日光燈電路的電壓、電流有效值和有功功率。模擬平臺中的每個儀表都是由從低到高的5層構件復合而成,它們是背景、刻度、指針、面板、按鈕和接線柱。電路板有兩塊,一塊是電源板,另一塊是帶補償電容的日光燈板。和實際電工基礎實驗臺上的日光燈板相比,模擬板做了較大比例的縮小,目的是相對增大3個儀表的面板,方便讀取儀表數值。
【關鍵詞】中職 電工基礎 教學
【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2013)11-0226-01
中職學校學生的基礎普遍較差,對學習不感興趣 ,邏輯思維能力欠缺,沒有很好的學習習慣。針對于《電工基礎》專業性、邏輯性較強的學習,更會引起學生厭學的現象。面對這樣的情況,中職學校都在進行教學改革,一些方式、方法都正處于探索與嘗試階段。在電工教學改革過程中,要切實考慮學生的實際情況,根據因材施教的原則,才能有利于學生基本能力和基本素養的提高,為后續專業課程的學習做好鋪墊。
1.中職生現狀
1.1學習興致不高、基礎偏差、知識水平參差不齊
當今,考入中職學校的學生多為初中起點,屬于中考的失利者,他們對理論學習熱情不高,缺乏耐性和鉆研精神,缺乏積極的學習動力,甚至對學習產生了厭倦感。而且,存在一部分學生連初中物理電學部分最基本的知識都沒有掌握,由此可見,學生的基礎普遍偏差,知識水平參差不齊。
1.2難于管理、無良好的學習習慣
中職生正處于青春的叛逆階段,不愿服從父母以及老師的教導,再加上家長對孩子嬌生慣養和不健全的家庭的影響,缺失了父愛或母愛,導致孩子的心理發生了變化;缺失了父母的關心和培養,沒有養成良好的學習習慣,對自己沒有信心,對自己的將來更是感覺到渺茫。
1.3思維靈活、好動
中職生在初中階段不重視學習,比較貪玩。他們專心于人際交往,和對新鮮事物的好奇。因此,中職生普遍具有性格開朗、外向,思想比較開放,思維比較靈活, 膽子大、好動等特點。
2.根據當今中職生的特點,結合自身的教學經驗,對中職《電工基礎》教學的探討
2.1采用靈活多變的教學方法,積極引導學生去思考、去探索,培養學生的學習興趣和熱情
2.1.1多設疑問法
教學過程是一種不斷提出問題和解決問題的持續的活動,教師根據教學目的的要求緊密結合教材內容,精心而巧妙地故設疑問,提出富有啟發性和有思考價值的問題,以引起學生思維的興趣,使學生思維進入積極的狀態從而產生好奇心、求知欲,具有較好的效果。【1】如可以提問:為什么把一個鐵釘放在磁鐵附近,鐵釘會受到力的作用被磁鐵吸引?為什么一只麻雀站在、帶電的電線上安然無恙?再例如:為什么在購買燈泡的時候要確認它的電壓等級?為什么把幾盞燈串聯在一起,再接到原有的電源上,每盞燈的亮度會變暗?這幾個問題的提出,學生們你一言我一語進行討論,既活躍了課堂氣氛,也激發了他們的好奇心和求知欲。
2.1.2采用比喻法
《電工基礎》這門課程具有概念多、公式與定理多、知識含量大、覆蓋面廣等特點,對于基礎知識相對薄弱的中職生而言,學習起來更是困難。學生們普遍反映學習電工基礎的心得:理論難懂,公式難記,習題難解。針對這種情況,要將深奧、抽象的理論形象化、具體化,適當的采用比喻的手法,能夠使學生更好地掌握這些內容,加深對知識的印象。
2.1.3開展趣味實驗法
《電工基礎》是一門專業基礎課,同樣也是一門實踐性較強的課程。在學習過程中可以通過實驗教學,增強學生對電工理論知識的理解與掌握,提高學生的動手能力,也通過一些有趣的實驗,促進學生學習興趣的提升。
2.2與時俱進,改善傳統的教學方式,摒棄陳舊的教學觀念,因材施教,夯實學生的基礎知識,不斷提高進步
2.2.1將《電工基礎》課堂轉入實驗室
《電工基礎》是一門以實驗為基礎的、理論性較強的課程,學生對課程掌握的如何,直接影響后續專業課的學習。由于受傳統教育思想的束縛,在中等職業學校中,普遍存在著教師重理論教學,輕實驗教學;學生重理論考試,輕實際技能;管理者重理論教學效果,忽視實驗教學管理,形成了“以教師為中心,以課堂為中心,以教材為中心”的傳統教學觀念,制約了學生實踐能力的發展和綜合素質的提高。
2.2.2吃透教材,吃透學生
教師在講課前的備課是極為重要的環節。“吃透教材”才能精心地設計課堂,細心地研讀教材才能提高課堂教學的質量,提高課堂教學實效。例如:在學習并聯電阻的分流公式時(以三個電阻并聯為例),學生只知道背誦公式:I1=■,而不知道其得來的原因,老師的回答也只是告訴學生熟記公式。針對不同學生的認識水平,接受能力,知識基礎等方面的因素,做到因材施教。
2.2.3切合學生生源質量,使用自編校本教材
中職學校《電工基礎》教材的選擇不應過難或過于簡單。過難會導致大部分學生不能學懂,抵消了學習的積極性,出現“吃不消”的現象;過于簡單、內容過度壓縮使學生很容易學懂,但感覺學不到什么東西,出現“吃不飽”的現象。我校根據近幾年學生生源的質量情況,自主編寫的《電工基礎》教材,穿插著實驗內容,不但內容充實,章節銜接循序漸進,而且符合我校學生的整體水平,師生反響良好。
2.2.4訂單培養,以就業為導向,不斷豐富教材內容
中職學校是為社會培養技能型人才,時刻要與社會需求同步,要不斷更新思想觀念,以及教學內容,才能夠與時俱進。我校在校企合作、工學結合方面大膽實踐、小心求證,組建的“訂單式”教學班初見成效。關鍵在于學校根據企業用人要求開設相應的電工教學課程,不斷豐富、調整課程的內容,使專業方向傾向于企業需求。邀請企業的專業人員來校指導,委派學校的專業教師到企業去學習,使授課內容與企業需求實現無縫連接。
2.3走出去,鼓勵學生、教師參加電工類的技能大賽,豐富、更新知識水平
技能大賽內容和標準的制訂者,一般是在本地區或本行業具有一定影響力的教學管理者或是學術、技能帶頭人。他們制訂出的內容和標準,一方面結合了當前中等職業教育教學工作的實際,使技能大賽具有普遍的適應性;另一方面,技能大賽的方案在具有一定的難度同時,并注重了新技術、新工藝、新方法的應用,切實突出與時俱進的技能性,使技能大賽具有較強的選優功能。
教學的方式、方法直接決定著中職電工教學課程的效果,在“以服務為宗旨,以就業為導向”職業教育新形勢下,傳統的教學方法已經不能滿足當前中職學校教育的需求。這就要求教育工作者要不斷探究新的教學方法,以提高中職電工教學的水平,使學生由知識型人才向能力型和應用型人才轉化,提高學生學習素養,促進學生自身發展。
參考文獻:
[1]牛麗云:淺談在《電工電子技術》教學中如何激發學生學習興趣 [F718.5],太原城市職業技術學院學報,2008年12月。
一 提高實驗興趣是保證電工實驗教學效果的前提
電工基礎課的理論性和實踐性較強,決定了其實驗課的重要性,旨在培養學生的動手能力,也是技能培訓的重要組成部分。根據電工基礎教學大綱的要求,在分析學生已有理論知識和實踐能力的基礎上,教師必須在電工實驗教學中精心設計每一個實驗,有目的地引入或創設一定的問題情境,具有一定的趣味性和實用性,引發學生產生認知沖突,從而激發學生對實驗課的興趣。
例如:在日光燈電路的實驗中,教材只要求用電流表和電壓表進行測量,但是,由于學生不熟悉電路的組成和安裝,當然對實驗缺乏興趣和動力。但如果在實驗前首先讓每個學生親自動手安裝日光燈電路,并在教師的檢查和監督下通電調試,讓每個學生嘗到成功的喜悅。然后,在此基礎上進行實驗,學生較好地完成了各項規定的實驗項目,達到了理想的實驗教學效果,更激發了學生對電工實驗的好奇和興趣。
二 優化實驗內容是提高電工實驗教學質量的基礎
在電工基礎實驗教學的過程中,對實驗內容必須按照循序漸進的原則,突出實驗內容的基礎性、層次性、綜合性和創造性,為此,在實驗教學中必須優化實驗內容,具體應做到“六性”:(1)一致性。這是指電工實驗優化的內容要依據教學大綱和教材,與教學大綱和教材一致。(2)適應性。優化后的電工實驗重點和難點要分布合理,使學生容易接受,避免重點、難點過分集中。(3)滲透性。電工實驗應盡量是相關課程的相關內容相互滲透,是學生在實驗中自然地將相關內容聯系起來,相互促進,融會貫通,從而提高學生的綜合實驗能力。(4)啟發性。在實驗過程中要抓好每一常規環節,要恰當地對學生在方法步驟、操作規程、疑難問題、注意事項等方面進行啟發和引導,使學生在實驗中少走彎路,在規定的時間內較好地完成實驗。(5)實用性。通過結合生產、生活的實例,使相關的實驗內容把理論和實踐結合在一起,激發學生的學習興趣,提高學生的應用能力。(6)創造性。根據學生實驗能力的差異,提出不同的要求,不斷設計創造性的實驗課題,為學生提供一個自由發展空間。如:對單相交流電路進行分析與計算后,組織學生安裝“一控一燈、兩控一燈”的白熾燈照明線路。
三 改進實驗教學方式是提高電工實驗教學質量的關鍵
傳統的電工實驗教學方式,通常是在理論課后按計劃完成規定的演示實驗或學生實驗,這種實驗方式的結構是:預習——講解(或提示)儀器、儀表使用說明——按實驗指導書的步驟進行實驗——寫實驗報告,教師或學生只是按照教材規定的步驟按部就班地操作,去證明已經知道的結論,是一種驗證性的過程。這種實驗教學方式使學生處于被動的地位,對實驗課沒有一定的積極性和興趣;實驗指導書編寫得過細過死,在一定程度上束縛了學生的手腳,不利于培養學生的思維能力、創造能力;這種實驗教學方式只是單一的指令性要求,只注意了信息的“接受”與“儲存”,忽視了學生接受知識的意愿,忽視了對信息的加工和處理。另外,由于種種原因,學校隨意減少電工實驗課的課時數,造成學生無法完成規定的實驗課題,更談不上讓學生自行靈活選擇實驗項目。因此,非常有必要改進實驗教學方式。
新的電工基礎教學大綱明確規定實驗課單獨設課,將理論與實驗課時比從10∶1提高到2.5∶1。可見電工基礎教學中應非常注重實驗教學,把實驗作為一種探索知識的手段,讓學生在教師的引導和幫助下實驗,直接對各種現象進行實驗探索,在很大程度上與問題的解決聯系在一起,讓學生感受到問題的存在,并分析問題,提出假想,通過一定的實驗去檢驗假設,這樣進一步發揮了實驗功能。同時,教師在實驗教學中應注意引導學生應用所學的理論知識進行實際操作,使學生在動手的過程中動腦,把基本理論知識掌握得更扎實,有利于技能和知識的綜合利用,促進創新能力的發展。教師還應該在實驗中放手讓學生去做,讓學生思維活躍,使學生由被動變為主動,由接受變成探究;以及讓學生在課余時間根據自己的基礎和興趣愛好,自主地選擇并完成一些課外實驗,以學習求新知,化知識為能力,既動手又動腦,活學活用,更好地把理論教學與實踐教學緊密結合,大大激發學生的學習興趣,調動學生學習的主動性和積極性,促進學生個性的發展,并培養其科學求實的精神。
為進一步鞏固和掌握相關的理論知識及其應用方面的問題,可以進行現場實驗實踐教學,使教學范圍從學校走向社會、廠礦企業,借助生產作業現場的設備條件,了解電工理論知識在實際中的應用,更深化實驗教學內容,不斷激勵學生去探索、創新。
四 多媒體技術在電工實驗教學中的應用是拓展實驗內容的手段
多媒體技術集文字、圖形、圖像、動畫、音頻、視頻于一體,滿足學生接受視覺和聽覺全方位交互感官信息的要求,具備了傳統信息交流媒體所不具備的優點。電工實驗教學中多媒體技術包括幻燈片、投影機、錄像機、電視機、影碟機、計算機及教學軟件等,多媒體技術的綜合應用,使實驗教學具有更強的直觀性和科學性,使實驗環境更生動、更豐富,更容易調動學生對實驗教學的積極性,進一步提高實驗教學質量。
例如:在電磁感應的教學過程中,理解和利用楞次定律是一個難點,學生往往覺得難度大。若采用傳統的實物進行演示實驗,用條形磁鐵插入或拔出螺絲管,使穿過螺絲管的磁通量發生變化,學生看到的只是檢流計指針的偏轉,始終弄不清楚磁場的大小和方向的變化與感應電流方向之間的聯系,而且會產生疑問。