汪文明，孫文斌,李 勇

(安徽工業(yè)大學(xué) 數(shù)理科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 馬鞍山 243002)

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物理電學(xué)實驗教學(xué)方法研究與實踐

汪文明，孫文斌,李 勇

(安徽工業(yè)大學(xué) 數(shù)理科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 馬鞍山 243002)

在物理電學(xué)實驗教學(xué)中，采用“五步”教學(xué)法，強調(diào)學(xué)生要在實驗過程中先進行思考，保持思路的清晰性和條理性，從而減少發(fā)生低級錯誤的幾率，有效地提高教學(xué)效率。

電學(xué)實驗；教學(xué)方法；故障排除

物理實驗是理工科學(xué)生進入大學(xué)學(xué)習接觸到的第一門實踐性課程，在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實驗方法、科學(xué)態(tài)度方面有著重要作用。電學(xué)實驗作為其重要組成部分，對于培養(yǎng)學(xué)生綜合能力極為重要，也為學(xué)生今后的專業(yè)實驗學(xué)習打下良好基礎(chǔ)。筆者在教學(xué)實踐基礎(chǔ)上，試圖探索、總結(jié)出有效的電學(xué)實驗教學(xué)方法。

一、電學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題

電學(xué)實驗由于涉及到較多元器件和大量導(dǎo)線，是比較容易出現(xiàn)問題的一類實驗，如果較好地組織課堂教學(xué)，則能有效培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。但從目前來看，由于中學(xué)物理實驗教學(xué)薄弱，使得學(xué)生實驗基礎(chǔ)普遍較差。具體表現(xiàn)為動手能力差，儀器擺放混亂，導(dǎo)線交叉，電路連接隨意，實驗過程顧此失彼，超量程現(xiàn)象時有發(fā)生，甚至損壞電學(xué)儀器。而教師往往是疲于幫助學(xué)生檢查電路，教學(xué)效率低，沒有將教學(xué)重點放在引導(dǎo)、培養(yǎng)學(xué)生能力上。

二、電學(xué)實驗“五步”教學(xué)法

針對上述問題，通過反復(fù)探索實踐，我們總結(jié)出電學(xué)實驗“五步”教學(xué)方法，有效提高了教學(xué)效率，減少了學(xué)生發(fā)生低級錯誤的幾率?！拔宀健苯虒W(xué)法的步驟如下：一是認識，即認識儀器，包括兩個層次的認識，首先是認識電學(xué)符號，能將電學(xué)符號與實物儀器一一對應(yīng)起來；其次是通過仔細觀察，了解每一種儀器的基本使用方法。二是布局，即根據(jù)電路圖，把實物儀器擺放在相應(yīng)位置，布局的目的是為后續(xù)線路連接做準備，只有布局好儀器，才能使整個電路整潔、美觀，導(dǎo)線不出現(xiàn)交叉，便于電路的連接。三是連接，即連接電路。電路連接的基本原則是先分后合，即按照電路的結(jié)構(gòu)或功能，將一個比較復(fù)雜的電路分成若干小的單元，先將每一個小的單元連接好，再合成總的電路。由于小的電路單元較為簡單，連接出錯的幾率非常小，而單元交叉的地方則是教師幫助學(xué)生檢查線路時的重點位置。四是測量，即進行實驗測量操作，要點是注意各元件的初始位置、初始值，時刻關(guān)注指示儀表，避免超量程。五是整理，即做完實驗后整理好儀器，恢復(fù)到初始狀態(tài)?！拔宀健苯虒W(xué)法看似呆板，但對于初次接觸電路實驗的學(xué)生來說，能夠從紛繁蕪雜中整理出清晰的思路，有效提高學(xué)習效率；并且可以使教師從無休止的電路檢查中擺脫出來，將主要精力放在啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生分析、解決問題上。下面以物理實驗中常見的電表改裝與校準實驗，說明“五步”教學(xué)法如何進行。電表改裝與校準實驗電路圖如圖1所示。

本實驗項目基本任務(wù)是將一個小量程電流表G改裝成兩個量程的多用途電流表，并借助標準電流表對分流電阻(R1和R2)進行校準。按照“五步”教學(xué)法的要求，首先是認識儀器。由于是常規(guī)電學(xué)實驗，所用儀器較簡單且面板上均有詳盡標注，通過觀察、分析，學(xué)生都能正確掌握其使用方法。第二步是布局儀器。在認識儀器的基礎(chǔ)上，布局儀器也就不成問題，但關(guān)鍵是要通過強調(diào)、練習，使學(xué)生形成習慣、有意識地做好儀器布局規(guī)劃。第三步是連接電路。根據(jù)電路結(jié)構(gòu)，將該電路分成三部分，即電源部分、改裝表部分、標準表部分，每一部分都比較簡單，學(xué)生連接時不會有問題，合成總電路時提醒學(xué)生找準交叉點，如改裝表和電源部分交叉于滑線變阻器滑動端，標準表部分和電源部分交叉于電源負極與滑線變阻器底端的中間等。第四步是測量操作。首先根據(jù)電路原理計算出分流電阻(R1和R2)理論值并設(shè)置于電路，在進行校準過程中時刻關(guān)注小量程電流表G和標準電流表的示數(shù)。第五步是完成測量后整理好實驗儀器。“五步”教學(xué)法對學(xué)生而言，其實是強調(diào)在實驗過程中要先進行思考，保持思路的清晰性和條理性。

圖1 電表改裝與校準實驗電路圖

“五步”教學(xué)法推廣后，學(xué)生在連接電路時出錯幾率大大降低。比較常見的情況是，以前有學(xué)生花大量時間進行電路連接，結(jié)果還是錯誤的，而在采用“五步”法后，不到5分鐘就連接好整個電路，在較短時間內(nèi)完成所有實驗內(nèi)容。

三、電學(xué)實驗故障排除方法

電學(xué)實驗的一個突出特點是容易出現(xiàn)故障，成功找出并排除故障，對教師、學(xué)生都非常重要。出現(xiàn)故障對學(xué)生而言是一件好事，通過教師引導(dǎo)，學(xué)生找出并排除故障，從而提高分析問題、解決問題的能力。電學(xué)實驗故障種類很多，表現(xiàn)形式多種多樣，我們在處理過程中要按照一定思路進行，才能事半功倍，達到能力培養(yǎng)目標。其基本思路為：(1)檢查電路，確保電路連接正確。檢查的順序正是按照電路連接順序，先檢查基本單元，再檢查單元之間的交叉線路，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生自己按照這一順序進行，從中也能看出學(xué)生在線路連接中所存在的問題。(2)根據(jù)電路故障表現(xiàn)形式，依據(jù)電路圖，判斷故障產(chǎn)生原因及所在范圍。仍以上述實驗為例，如圖1所示電路，將標準表接到1mA端，實驗中發(fā)現(xiàn)，無論作何種操作，電流表G指針始終沒有反應(yīng)。依據(jù)電路圖分析，可能原因有三：一是電源E無輸出，二是開關(guān)K沒合上，三是電路中有未接通的地方，即沒有形成回路。其中原因一、二比較容易檢查、排除；如果是原因三，我們就得考慮，可能是有些儀器接線柱松動或者某些導(dǎo)線有虛焊斷路情況。是不是要將所有接線柱和導(dǎo)線都檢查一遍呢？經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)不需要。首先利用萬用表電壓檔檢測滑線變阻器滑動端和電源負極之間是否有電壓輸出，如果有，說明電源部分正常。其次，利用萬用表歐姆檔檢測標準表這一部分電阻是否為一定值或標準表是否有偏轉(zhuǎn)，如果是，說明標準表部分正常。最后利用萬用表歐姆檔檢測電流表G兩端，如有示數(shù)，則改裝表部分也正常，則問題必然出在各部分交叉位置，如此一來，故障范圍就大大縮小，再利用萬用表即可快速找出問題所在。上述判斷過程，在教學(xué)中以對話的形式，啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生自己去思考、判斷、操作，從而達到我們的教學(xué)目標。

有些學(xué)生對實驗課程有一種誤解，以為實踐性課程按照講義上步驟完成就可以，不重視實驗原理的預(yù)習，其實不然，只有掌握了實驗原理，知其所以然，先動腦后動手，才能在出現(xiàn)問題時作出正確的分析、判斷，有所收獲。

[1]汪文明.補償法測電阻實驗教學(xué)探討[J].大學(xué)物理實驗，2012(1)：32-34.

[2]李勇，孫文斌等.面向“卓越計劃”的物理實驗教學(xué)改革探索[J]. 安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)，2014(2):105-106.

[3]曲運蓮,張彩霞.電學(xué)物理實驗教學(xué)探討[J].實驗室科學(xué)，2005(1):28-29.

(責任編輯 汪繼友)

Research and Practice of Experimental Teaching Method of Physical Electricity Experiment

WANG Wen-ming, SUN Wen-bin, LI Yong

(School of Mathematical Sciences and Engineering, AHUT, Ma’anshan 243002, Anhui, China)

In the teaching of physics and electric experiment, we adopt the “five-step” teaching method, stressing that students should think in the process of experiment and keep the clarity and rationality of thinking, thus reducing the chance of occurrence of low-level errors and effectively improving teaching efficiency.

electrical experiment; teaching method; troubleshooting

2016-01-04

汪文明(1979-)，男，湖北黃岡人，安徽工業(yè)大學(xué)數(shù)理科學(xué)與工程學(xué)院講師，碩士。

G642.0

A

1671-9247(2016)06-0099-02