周桂芳

摘 要：電工技術(shù)基礎(chǔ)對(duì)于理工科學(xué)生而言是一門重要的基礎(chǔ)課程，而中職學(xué)生相對(duì)應(yīng)而言基礎(chǔ)比較差，學(xué)習(xí)電工技術(shù)基礎(chǔ)這門課程非常困難。在電工技術(shù)基礎(chǔ)教育中，“問題鏈”能有效地降低學(xué)習(xí)難度。本文用具體案例闡述了問題如何縮小思維跨度，降低思維難度，強(qiáng)化研究過程引導(dǎo)等方面所起的重要作用。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)栴}鏈 思維過程 案例探究

當(dāng)前，隨著職業(yè)教育的不斷深入，其應(yīng)用性和實(shí)踐性已越來越體現(xiàn)在培養(yǎng)人才的規(guī)格中，也滲透到了教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)。所以職業(yè)學(xué)校教育不同于普通中學(xué)教育，具有很強(qiáng)的專業(yè)性與職業(yè)性。職校學(xué)生學(xué)習(xí)的目的是要成為社會(huì)各個(gè)系統(tǒng)、各個(gè)行業(yè)生產(chǎn)第一線所需要的技能人才，因而職業(yè)學(xué)校教育應(yīng)重視學(xué)生專業(yè)操作技能與綜合能力的培養(yǎng)。電工技術(shù)基礎(chǔ)是職業(yè)教育中應(yīng)用性與實(shí)踐性都非常強(qiáng)的一門重要課程，如何使學(xué)生真正掌握課程知識(shí)，發(fā)展能力，培養(yǎng)智力，最終掌握電子技術(shù)操作技能，是值得教師長(zhǎng)期關(guān)注和探索的問題。為何這門課程被大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為是非常難學(xué)的，甚至被稱為“魔鬼課程”呢？怎樣才能掌握學(xué)習(xí)電工技術(shù)基礎(chǔ)的有效方法呢？筆者覺得采用“問題鏈”教學(xué)應(yīng)該是一條可操作的有效的解決途徑。

“問題鏈”以老師引導(dǎo)為中心，把《電工技術(shù)基礎(chǔ)》依據(jù)知識(shí)、能力、思維層次分成多個(gè)問題，由淺入深，層層遞進(jìn)，讓學(xué)生帶著問題，通過學(xué)生自己獨(dú)立思考、討論、交流等形式，最后解決問題，掌握對(duì)應(yīng)相應(yīng)的概念知識(shí)以及形成一定的邏輯思維，提高解題能力。

一、設(shè)計(jì)問題鏈，明確基本概念，引導(dǎo)學(xué)生立足概念，正確求解

基本概念是學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，對(duì)于難以理解的概念，要利用低起點(diǎn)，分層次的方法，把概念變成一組組的問題，幫助學(xué)生遞進(jìn)式理解內(nèi)容，慢慢形成一定的邏輯思維。

案例：電壓的求解

對(duì)我們的學(xué)生來說只講電壓是容易的，但電壓和電位的區(qū)別就難了，主要是分不清二者之間的聯(lián)系和區(qū)別。電壓是為了衡量電場(chǎng)力做功能力的大小引入電壓這個(gè)物理量。A、B兩點(diǎn)間的電壓UAB在數(shù)值上等于電場(chǎng)力把電荷由A移到B所做的功W與被移動(dòng)電荷電荷量q的比值。電位的概念：正電荷在電路中某點(diǎn)所具有的能量與電荷所帶電荷量的比叫做該點(diǎn)電位。

在如圖1所示電路中，VA=9V，VB=-6V，UBC=-11V，

VD=0V，試求：UAB、VC、UCD、UAC、UAD、UBD各多少伏？

問題1：確定參考點(diǎn)。參考點(diǎn)就是假定該點(diǎn)電位為零，從題意中可以確定D點(diǎn)為參考點(diǎn)。

問題2：確定電壓的方向。電壓的方向由高電位指向低電位，即電位降低的方向。在電路計(jì)算過程中，事先無法確定電壓的真實(shí)的方向，常事先選定參考方向。如UAB就表示假設(shè)A點(diǎn)的電位高于B的電位，電壓方向?yàn)锳點(diǎn)指向B點(diǎn)。如果計(jì)算中的結(jié)果電壓為正值，那么說明電壓的真實(shí)方向和假設(shè)方向一致；如果計(jì)算結(jié)果電壓為負(fù)值，那么電壓的真實(shí)方向和假定方向相反。

問題3：明確電壓和電位之間的相互關(guān)系。在電路中A，B兩點(diǎn)間的電壓等于兩點(diǎn)間的電位之差。兩點(diǎn)間的電壓又叫兩點(diǎn)間電位差。即：UAB=VA-VB。

問題4：電壓和電位之間的區(qū)別在哪？電壓和電位都是反映電場(chǎng)或電路能量特性的物理量，二者既有聯(lián)系又有區(qū)別。電位是相對(duì)的，它的大小與參考點(diǎn)的設(shè)置有關(guān)；電壓是不變的，它的大小與參考點(diǎn)選擇無關(guān)。電位的參考點(diǎn)可任意選擇，但是一個(gè)電路中只能選一個(gè)參考點(diǎn)。

二、設(shè)計(jì)問題鏈，解決公式記憶和運(yùn)用問題

學(xué)好《電工技術(shù)基礎(chǔ)》要有一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，一些簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)公式可以幫助學(xué)生對(duì)于《電工技術(shù)基礎(chǔ)》中比較難理解和記憶的公式進(jìn)行推導(dǎo)，解決公式的記憶和運(yùn)用問題。

如圖2所示，純電感電路的瞬時(shí)功率取值范圍。

這道題目也是學(xué)生比較害怕的，因?yàn)檫@個(gè)要涉及數(shù)學(xué)中的三角函數(shù)的相互轉(zhuǎn)換，以及純電感電路中電壓和電流之間的數(shù)值以及相位關(guān)系。而且看上去沒有任何的已知量，讓學(xué)生無從下手，所以要運(yùn)用有關(guān)純電感電路的相關(guān)公式，通過已學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)自己動(dòng)手去推導(dǎo)。

問題1：能不能直接求解？不能，因?yàn)轭}目中沒有任何的已知數(shù)值，所以發(fā)現(xiàn)無法直接求解。

問題2：應(yīng)該用什么知識(shí)求解？有了問題1的準(zhǔn)備，就自然想到純電感電路中的相關(guān)內(nèi)容。

問題3：要求功率，首先要已知什么量呢？電功率是用來描述電流做功的快慢程度，電流在單位時(shí)間內(nèi)所做的功叫做電功率。公式：P=UI。要求純電感的瞬時(shí)功率，那就得已知純電感電路中電壓的瞬時(shí)值和電流的瞬時(shí)值。而純電感電路中電壓與電流存在著相位差，電壓超前電流。所以應(yīng)先假設(shè)電流的初相位為零，則可得電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為，因?yàn)殡妷撼半娏鳎?，所以，這時(shí)就可以根據(jù)電壓三要素可得電壓的瞬時(shí)表達(dá)式，。再根據(jù)功率的公式可推導(dǎo)出該電路的瞬時(shí)功率。

問題4：從以上功率的式子中可以看到兩個(gè)正弦函數(shù)的乘積，數(shù)學(xué)中與之相關(guān)的三角函數(shù)的誘導(dǎo)公式有哪些呢？，把不同角的兩個(gè)正弦函數(shù)的乘積轉(zhuǎn)為同角的正弦和余弦的乘積。又可根據(jù)三角函數(shù)公式可得。

問題5：怎樣求其取值范圍呢？大多數(shù)同學(xué)從上式就知道該電路的瞬時(shí)功率是一個(gè)正弦函數(shù)，而正弦函數(shù)的取值是[-1，1]，所以會(huì)直接代入得到取值范圍為[]。

問題6：取值范圍出現(xiàn)最大值，但現(xiàn)實(shí)中測(cè)量出來的值都為有效值，那如何變?yōu)橛行е的?？這個(gè)是比較容易想到的。運(yùn)用最大值和有效值之間的關(guān)系，

代入式子可得其取值范圍為[]。

三、設(shè)計(jì)問題鏈，解決思維跨度，培養(yǎng)學(xué)生整體思考問題的能力

學(xué)生思考問題的方向比較單一，比較死記硬背公式，無法靈活運(yùn)用，不能把一個(gè)個(gè)單一的公式聯(lián)系起來使用。

例如將電感為225mH，電阻為60Ω的線圈接到V的電源上。求線圈的感抗以及電路中的電流瞬時(shí)值表達(dá)式。

該電路既有電阻又有電感，應(yīng)該是一個(gè)RL串聯(lián)電路。學(xué)生對(duì)于純電阻電路，純電感電路可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，但是出現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上元器件串聯(lián)或并聯(lián)在一起，就很難去解決。

問題1：根據(jù)已知條件，如何找出電路中電阻和電感的共同點(diǎn)。

因?yàn)樵撾娐窞榇?lián)電路，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)可以得到電路中的電流處處相等，也就是說流過電阻和流過電感的電流值是一樣的。電阻和電感是加在同一電源電壓下的，電路中的頻率和周期都是由這個(gè)電源電壓決定的，所以電路中是相同的。

問題2：由問題1就很容易想到線圈的感抗。

問題3：電流瞬時(shí)值表達(dá)式學(xué)生看到這個(gè)問題本能地覺得難，感到非常害怕，不知道如何下手。其實(shí)很簡(jiǎn)單，首先要明白瞬時(shí)值表達(dá)式是由什么所決定？ 瞬時(shí)值表達(dá)式由三要素所決定，找到三要素就找到了答案。最大值（有效值），頻率（角頻率，周期），初相位。從問題1中已經(jīng)已知了角頻率，只要求出電路中電流的有效值和初相位就可以了。

問題4：怎樣求電流的有效值？根據(jù)部分電路的歐姆定律可得電流和電壓、電路中的阻抗有關(guān)。根據(jù)RL串聯(lián)電路的阻抗三角形可得

，A

問題5：從哪里入手求解初相位呢？ RL串聯(lián)電路呈現(xiàn)感性，所以電路中總電壓的相位超前總電流的相位，總電壓的相位已知，只要求出兩者間的相位差就可以求出電流的初相位。而其相位差的角度與阻抗三角形的角度相同。利用數(shù)學(xué)中的反三角函數(shù)就可解得。

。所以。電流的瞬時(shí)值表達(dá)式代入三要素可得A。

以上問題從學(xué)生的慣性思維入手，順著此思路提問，讓解題自己陷入困境，把條件一個(gè)個(gè)分開考慮，把大問題變成小問題，更能明白數(shù)和數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系。從而為另辟蹊徑做準(zhǔn)備，提出整體思想，讓學(xué)生能更好地接受和理解。

四、小結(jié)

總之，能力的培養(yǎng)和興趣的培養(yǎng)，是傳統(tǒng)教學(xué)的短處，但恰是運(yùn)用“問題鏈”教學(xué)的長(zhǎng)處所在?！皢栴}鏈”根據(jù)不同的實(shí)際情況，設(shè)置多個(gè)問題，使職高學(xué)生更能理解，更能正確解題?！皢栴}鏈”提高課堂效果，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的信心，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。教育工作者應(yīng)充分利用各種方式方法，推動(dòng)電工技術(shù)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革，提高電工技術(shù)基礎(chǔ)課的教學(xué)質(zhì)量，滿足新世紀(jì)教育發(fā)展的要求。

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（作者單位：浙江省嵊州市職業(yè)教育中心）