中等职业学校《模拟电路》探究式教学初探

中等职业学校《模拟电路》探究式教学初探

中等职业学校《模拟电路》探究式教学初探
　　
　　《模拟电路》是工科中等职业学校的一门专业基础课，它对学生抽象思维能力、逻辑推理能力及动手能力的培养都有着极其重要的作用。但目前中等职业学校《模拟电路》教学却处在一种十分尴尬的境地：一方面，《模拟电路》的抽象性、实践性和逻辑推理过程的严谨性决定了《模拟电路》本身相对较难，使学生对《模拟电路》持有一种神秘感，一些学生由此产生畏难情绪，对《模拟电路》的学习缺乏信心和兴趣；另一方面，中等职业学校《模拟电路》课堂教学过多强调知识的传授，轻视知识转化为能力的过程，不能充分发挥学生的能动作用。于是，学生只会机械套用和简单重复，而不会去观察、分析、归纳和总结，缺乏内化知识的能力。显然，对教学方式的改革是中等职业学校《模拟电路》教育改革不可回避的问题。那么，如何最大限度地促进学生能力的发展呢？如何使学生掌握自主学习的方法呢？如何使学生对《模拟电路》学习产生兴趣，变被动学习为主动学习呢？探究式教学能够很好地解决以上问题。
　　探究式教学是一种模拟性的科学研究活动，是学生在教师所创设的探究式教学环境下，通过实验、观察、操作、调查、信息搜集、表达与交流等探究活动而获得知识、发展情感和态度、培养学生应用和创新的能力与意识的过程。探究式教学模式是以解决问题为重点，以充分调动学生的主动性、积极性为前提，以发展学生的思维能力和创造能力、教会学生怎样学习为目的的教学模式。探究式教学式通过“提出问题—观察、分析、解决问题—总结归纳”让学生经历一个探究的过程，不仅能调动学生的积极参与，而且能培养学生的思维能力和创造能力。
　　通过教学实践，笔者认为中等职业学校《模拟电路》探究式教学可以按照“提出问题—分析问题，制定解决方案—执行方案—交流探究结果，得出结论”四个基本阶段组织教学。以下是笔者运用探究式教学讲授“二极管特性”时的案例。
　　
　　提出问题
　　
　　教师：在前面内容的学习中，我们学会了实验测试电阻、电容、电感的方法，了解了电阻、电容、电感的应用电路，掌握了电阻、电容、电感的特性。这节课又要接触和认识一个新元件——二极管。今天同学们的任务就是运用以前所学知识和方法通过实验来探究二极管的特性，从而对二极管的特性作出定性描述，并对二极管的伏安特性进行测试。
　　分析问题，制定解决方案
　　学生1：利用万用表测电阻、电容、电感的方法，用万用表欧姆档测二极管的电阻，根据二极管的阻值判断二极管的特性。
　　教师：二极管电阻值可能有几种？
　　学生2：有三种可能：（1）电阻值为0，类似于电感；（2）电阻值为∞，类似于电容；（3）电阻值为一定确定的值，类似于电阻。
　　教师：还有其他可能吗？
　　学生3：二极管有两个引出端头，万用表欧姆档的红、黑表笔有极性差别，不能排除调换表笔后测得的电阻值不同的情况。
　　教师：很好，上面三位同学的讨论，可以作为一种方案在实验中实施探究，还有其他探究的方案吗？
　　学生4：将二极管串接入一个灯泡供电电路，通过灯泡的工作状况推理、判断二极管的特性。
　　学生5：将二极管接入一负载电路，通过改变二极管上所加电压，测试二极管上电流随电压的变化情况，即通过测试二极管的伏安特性来判断二极管的特性。
　　教师：学生4和学生5提出的实验探究方案也很好。以上几位同学说得都很有道理，提出的方案在实验中也可以实施。下面就请同学们针对不同方案设计具体的实验探究步骤。
　　教师把学生按不同观点分为三组，要求各组讨论、设计具体的实验探究步骤，10分钟后进行交流。
　　学生6（第一组代表）：我们的具体实验方案分两个步骤：（1）测二极管的电阻。测试的方法是：用万用表欧姆档调换表笔测电阻，如果条件许可，最好对不同类型的二极管进行测试。测试所用的实验器材有：万用表一块，不同类型的二极管各一个（根据实验室条件，教师配二极管2AP15、2CP6各一个）。（2）记录对不同类型二极管在调换万用表表笔的情况下所测的电阻值。
　　学生7（第二组代表）：我们的具体实验方案分两个步骤：（1）设计二极管和灯泡组成的实验电路。设计电路如图1、图2。在条件许可的情况下，最好用多个二极管进行实验。实验所用的器材有：学生电源一台，万用表一块，滑线变阻器（10W，1.5kΩ）一个，二极管几个（根据实验室条件，教师配二极管2AP15、2CP6各一个），小灯泡两个，导线若干。（2）观察并记录二极管在不同连接方式下灯泡的工作状况。
　　
　　学生8（第三组代表）：我们的具体实验方案分三个步骤：（1）设计测试二极管伏安特性的实验电路。设计电路如图3、图4，在条件许可的情况下，最好用多个二极管进行实验。实验所用的器材有：学生电源一台，万用表一块，直流伏特表一块，直流毫安表一块，直流微安表一块，滑线变阻器（10W，1.5kΩ）一个，二极管几个（根据实验室条件，教师配二极管2AP15、2CP6各一个），小灯泡两个，导线若干。（2）在二极管不同连接方式下，改变电压，测出相应的电流值，记录所测电流、电压值。（3）根据电流、电压值，做出相应二极管的伏安特性曲线。
　　
　　教师肯定各组学生制定具体实验方案的合理性，提供各组学生进行实验所需的实验器材，要求学生按制定的实验步骤执行方案。
　　执行方案
　　
　　第一组学生：用万用表欧姆档调换表笔分别测两个二极管2AP15、2CP6两端的电阻，测得二极管的电阻有大有小，记录所测二极管电阻如表1。
　　
　　第二组学生：按图1、图2连接电路。图1中二极管的A端接电源正极时灯泡发光，图2中二极管的B端接电源正极时灯泡不发光。二极管2AP15和2CP6接入电路时灯泡的工作状况相同。
　　第三组学生：按图3、图4连接电路。二极管2AP15接入电路时，电流随电压变化情况的测试结果如表2、表3。根据表2、表3测试结果做出2AP15伏安特性曲线如图5。当二极管2CP6接入电路时，电流随电压变化情况的测试结果如表4、表5。根据表4、表5测试结果做出2CP6伏安特性曲线如图6。
　　
　　这一探究环节中，教师主要针对万用表欧姆档的供电特点、实验仪器中毫安表和微安表的选用、电路的连接方式、实验数据的收集及处理等进行辅导。参与讨论2AP15和2CP6两种二极管的不同点等问题。
　　
　　交流探究结果，得出结论
　　
　　教师：我们的实验就暂时做到这里，下面请各组同学对实验探究进行总结，得出探究结论。然后请各组代表发言，交流、展示探究结果。
　　各组对探究结果进行了概括、总结，并推举出了发言代表。
　　学生9（代表第一组发言）：我们用万用表欧姆档测试了二极管2AP15和2CP6的电阻。测试结果表明，对同一二极管来说，调换万用表表笔测得二极管的电阻不一样大，根据万用表欧姆档的特点，说明给二极管供电的方向不一样，二极管的电阻就不一样大，即二极管的两个连接端子有极性差别，供电方向不同二极管的电阻不同。
　　学生10（代表第二组发言）：我们在灯泡供电电路中以不同连接方式串入了二极管。实验结果表明，若二极管A端接电源正极时灯泡发光，则二极管另一端B端接电源正极时灯泡就不发光。二极管2AP15和2CP6都有相同的实验结果，这就说明，二极管可以控制灯泡供电电路的通断，即二极管在电路中的连接方向不同电路的通断不同。
　　学生11：我们在电路中测试了二极管的伏安特性，二极管2AP15和2CP6伏安特性曲线显示：正向特性中，当二极管两端所加电压由零开始增大时，在电压比较小的范围内，电流也很小，二极管此时呈现大电阻状态，当电压超过这一范围后，电流将随电压的增大迅速增加，二极管电阻变小，灯泡发光；反向特性中，当二极管两端所加电压由零开始增大时，形成的电流很小，而且在很大电压范围内电流基本不随电压的增大而变化，即保持恒定小电流，此时二极管呈现大电阻状态，灯泡不发光。这就说明，二极管可以控制电路中的电流，即二极管在电路中的连接方向不同电路中的电流就不同。
　　教师：很好，以上三组同学交流、展示了他们的探究结果，非常精彩。通过以上三组同学所交流的二极管的探究结果，大家想一下，二极管和我们实际生活中电路中常用的什么设备很相似？
　　学生（集体）：开关。
　　教师：对，二极管和我们在实际电路中使用的开关很相似。同学们能不能参照开关的特性，总结出二极管的特性呢？
　　学生12：二极管的两个连接端子有极性差别，它的特性是控制电路只沿一个方向导电。
　　教师：很好。我们就把灯泡发光时与电源正极相连的二极管的端子定义为正极，另一个端子定义为负极。二极管控制电路只沿一个方向导电的特性，概括成二极管的特性是单向导电性。
　　最后，教师要求学生根据探究过程及结果撰写体会和实验报告。
　　中等职业学校《模拟电路》探究式教学的实践，不仅能激发学生的学习兴趣，而且在一定程度上培养和提高了学生的创新精神、创新意识、实践能力。当然，探究式教学作为教学方式之一，虽然它具有一些不可比拟的优点，但不能偏废其他教学方式。因为其他教学方式在培养学生素质、提高学生能力、增长学生知识方面也有独到的作用。只有将探究式教学与其他教学方式有机结合起来，才是一种最完善的教学方法。