基于發現教學法的電工基礎實驗教學方法研究

為提高電工基礎課程的教學效率，在電工基礎實驗教學中應用發現教學法，收到了良好的教學效果。闡述了發現教學法的涵義，實例說明發現教學法在電工基礎試驗中的實施過程，實踐證明收到良好的教學效果。

實驗教學 發現教學法 學習效率

一、引言

為適應現代社會的實際用人需求，各大高校近年來在不斷加大實踐育人的工作力度。教育部、中宣部、財政部、文化部、中國人民解放軍總參謀部和總政治部、團中央七部門于2012年2月3日聯合下發《關于進一步加強實踐育人的若干意見》，意見明確指出，各高校要堅持把社會主義核心價值體系融入實踐育人全過程，把實踐育人工作擺在人才培養的重要位置。具體還強調各高校要結合專業特點和人才培養要求，分類制定實踐教學標準，增加實踐教學比重。如高職高專類專業不少于50%等。實驗教學是院校實踐育人工作乃至整體育人教育的重要組成部分。聯系當前高校實驗教學的狀況，筆者結合多年的實驗教學實踐，深刻認識到要在有限的教學學時內，真正提高實驗教學質量，必須在教學的過程中不斷探索，大膽創新，尤其是在教學方法的應用上要根據不同的課程、不同的內容靈活采用，注重實效。本文主要談一下發現教學法在電工基礎實驗教學中的應用。

二、發現教學法例證

發現教學法，是首先讓學習者通過對所從事的實踐活動不斷進行探究，然后總結出規律性的結論。布魯納曾經設計一個發現學習的教學例證。教學內容是引導8歲兒童發現二次方程式的因式分解的規律。實驗教學中首先讓兒童玩弄并熟悉表示數量的積木塊：大正方形（X乘X）、長方形（1乘X）、小正方形（1乘1），以獲得知覺經驗。然后在教師的提問、啟發下，兒童在按要求搭出一個比一個大的正方形的過程中，不斷進行各種探究、操作，并對其記錄、對照。他們逐漸領悟到隱藏于如下記錄中的重要規律：

X2+2X+1=(X+1)(X+1)X2+4X+4=(X+2)(X+2)X2+6X+9=(X+3)(X+3)X2+8X+16=(X+4)(X+4)

X2+10X+25=(X+5)(X+5)。當X以2，4，6，8，10……的比例遞進，另一行的數字增加是1，4，9，16，25……時，則方程的右邊的數字按1，2，3，4，5……遞進。

三、將發現教學法應用于電工基礎試驗中

1.將發現教學法應用于電工基礎試驗中的實際意義

電工基礎是工科學生的一門重要的必修課，如果電工基礎理論及實踐技能不過硬，一會影響后續專業課的學習，二會影響今后的實際工作能力。現在為了提高人才培養質量，實驗教學比重不斷增大，電專業的電工基礎課程標準中，實驗學時要達到總學時的30%，這樣理論課的授課學時被大大壓縮，那就難以保證理論課的授課質量。筆者將發現教學法應用于電工基礎試驗中，可以將理論課中的部分內容融合到實驗課中，在不需增加實驗時間的情況下，既完成了實驗課授課，同時又掌握了相應的理論課內容。這樣有效地解決了上述矛盾。

2.發現教學法在電工基礎試驗中的實施過程

在電工基礎試驗中，部分內容的實驗課過去都是是采用驗證法來完成的，如分析電路定理、定律的驗證實驗。現引用發現教學法，就是先讓學生按一定的實驗步驟聯接電路，改變電路的條件，測出多組數據，再根據實驗結果，引導學生自行得出分析電路的規律性結論。比如，學習疊加定理這堂課，原來理論課需要2學時講授定理的內容，實驗課又需要2課時來驗證該定理，應用發現教學法，在2學時的實驗課中，完成實驗內容的同時總結出疊加定理的理論，節省了時間，提高了教學效率。其具體實施過程：

實驗課上先讓學生按以下步驟進行實驗：

實驗步驟一：

（1）按圖1（a）接好線路，通電后，分別讀出各支路電流、電壓值，并記錄于下表1中。

（2）將US2移去，用導線將B、C兩點連接如圖1（b）所示，讀出各支路電流、電壓值記錄于下表1中。

（3）將US2復原，再將US1移去，用導線將A、C兩點連接如圖1（c）所示，分別讀出各支路電流、電壓值并記錄于下表1中。

讓學員反復觀察并計算表1中3組數據的關系，試得出結論。

實驗步驟二：

在圖1接好的線路中改變R2阻值為100Ω，然后按實驗步驟一重復讀出各支路電流值分別記錄于下表2中。

引導學員進一步觀察、計算、比較以上兩表中三組數據的關系，啟發學員探究、總結出如下規律：

I= I＇+ I〞；I1= I1＇+ I1〞；I2= I2＇+ I2〞；UR= UR＇+ UR〞

從表中可看出，原電路中各支路電流、電壓分別等于各分電路中對應支路電流、電壓的代數和。圖（a）電路可視為圖（b）和圖（c）電路的疊加。

進一步得出結論：

線性電路中各支路的電流、電壓等于各獨立電源在此支路中產生的電流、電壓分量的代數和——疊加定理。

為加深學員對疊加定理的理解和掌握引導學員做下面例題：

在應用疊加定理時，要保持電路的結構不變；當一個獨立電源單獨作用時，就意味著其余獨立電源全取零值（電壓源看作短路，而電流源看作開路）。

例：如圖2(a)所示電路中，試用疊加定理求各支路電流。已知US=10V，IS=1A，R1=2Ω，R2=3Ω，R=1Ω。

最后啟示學員總結應用疊加定理要注意的幾點：

(1)疊加定理只適用于線性電路。

(2)某一獨立源單獨作用時，其他獨立源置零，即獨立電壓源用短路代替，獨立電流源用開路代替。

(3)按電流、電壓的參考方向求其代數和。

(4) 疊加定理只適用于求解線性電路中的電壓和電流，而不能直接用來計算功率。

以上利用2課時的實驗課完成了以往（2+2）課時的（理論+實驗）課授課任務，而且課終理論和實驗考核成績明顯有所提高。

在電工基礎課程中還有基爾荷夫定律、戴維南定理、兩種電源等效互換原理等內容，都可采用上述發現教學法，將理論課內容融合到實驗課程中學習，實踐證明能收到事半功倍的效果。