摘要：電工基礎(chǔ)是職業(yè)學(xué)校電類專業(yè)的基礎(chǔ)課，是學(xué)生入門與深入掌握電工專業(yè)課的關(guān)鍵。本文闡述了在教學(xué)中通過采用同化模式教學(xué)，使學(xué)生系統(tǒng)掌握知識點(diǎn)、提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率的方法。

關(guān)鍵詞：同化模式；電工基礎(chǔ)；下位學(xué)習(xí)；上位學(xué)習(xí)；并列結(jié)合學(xué)習(xí)

就本質(zhì)而言，學(xué)習(xí)過程是新知識與個(gè)體認(rèn)知結(jié)構(gòu)中原有的某些觀念相互作用，從而獲得新的更高層次分化的建構(gòu)過程，這一過程稱為同化。筆者擬就個(gè)體獲得新知識的內(nèi)部認(rèn)知過程的幾種基本形態(tài)：下位學(xué)習(xí)、上位學(xué)習(xí)、并列結(jié)合學(xué)習(xí)在電工基礎(chǔ)教學(xué)中的運(yùn)用做如下探討。

下位學(xué)習(xí)

當(dāng)學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中原有觀念的概括和統(tǒng)攝水平高于所學(xué)的新知識時(shí)，新舊觀念之間構(gòu)成類屬關(guān)系，把新知識歸屬于認(rèn)識結(jié)構(gòu)中原有觀念的某一適當(dāng)部位，這時(shí)發(fā)生的學(xué)習(xí)稱為下位學(xué)習(xí)(也稱類屬學(xué)習(xí))。下位學(xué)習(xí)又可分為派生下位學(xué)習(xí)和相關(guān)下位學(xué)習(xí)。

派生下位學(xué)習(xí)派生下位學(xué)習(xí)是指新的學(xué)習(xí)材料作為原先獲得的概念的特例，或作為原先獲得的定律、定理的論據(jù)或例證，加以理解的學(xué)習(xí)過程。派生下位學(xué)習(xí)模式如圖1所示，這里的教學(xué)目標(biāo)是獲得新知識d的意義，學(xué)生通過a、b、c的學(xué)習(xí)，頭腦里已經(jīng)具有了同化d的上位觀念A(yù)，A的概括與統(tǒng)攝水平越高，越能同化新內(nèi)容d。例如，學(xué)習(xí)電壓這個(gè)概念后再學(xué)習(xí)電位，學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)定律后再學(xué)習(xí)自感和互感，學(xué)習(xí)法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律后再解答直導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢的大小和方向，便是所謂的派生下位學(xué)習(xí)。下面以直導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁感應(yīng)為例設(shè)計(jì)教學(xué)過程。

例1：直導(dǎo)體切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生的感生電勢的大小

1.復(fù)習(xí)：法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和公式。

2.推導(dǎo)公式：用一實(shí)例根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)出直導(dǎo)體產(chǎn)生的感生電勢的公式：e=BLVSina。

3.結(jié)論：教材中給出的直導(dǎo)體切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生的感應(yīng)電勢的大小的公式，即e=BLVSina是法拉第電磁感應(yīng)定律的一特例(把直導(dǎo)體構(gòu)成的閉合回路看作是一匝線圈)，因此，直導(dǎo)體切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生電磁感應(yīng)可看作是單匝線圈磁通量變化產(chǎn)生的電磁感應(yīng)。

這樣的教學(xué)，使新舊知識承上啟下，融會貫通，從而逐步形成一個(gè)完整的知識體系。

相關(guān)下位學(xué)習(xí)相關(guān)下位學(xué)習(xí)是指在學(xué)習(xí)過程中，新的材料隸屬于原有較高概括性的觀念，在新的概念、定理、定律獲得意義的同時(shí)，原有觀念也得到擴(kuò)展、限制或修飾。相關(guān)下位學(xué)習(xí)的模式如圖2所示。這里的教學(xué)目標(biāo)是獲得新知識d的意義，學(xué)生通過a、b、c的學(xué)習(xí)，頭腦里已經(jīng)具有了同化d的上位觀念A(yù)，但不是A的一個(gè)特例，它不能從原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中派生出來，新知識d須經(jīng)調(diào)整后方能被原有觀念同化，而且同化過程完成后，原有觀念的屬性要發(fā)生變化。電工基礎(chǔ)中當(dāng)我們學(xué)習(xí)了直流電路中電壓、電流的概念再學(xué)習(xí)交流電路中電壓、電流(交流電、瞬時(shí)值、有效值)的概念，學(xué)習(xí)了直流電路中電壓與電流的關(guān)系(數(shù)量關(guān)系)再學(xué)習(xí)交流電路中電壓與電流的關(guān)系(數(shù)量關(guān)系還有相位關(guān)系)就屬于相關(guān)下位學(xué)習(xí)。

例2：單相交流電路中純電阻電路

1.復(fù)習(xí)：直流電路中電壓與電流的關(guān)系(歐姆定律)。

2.分析：交流電路中電壓與電流的關(guān)系(歐姆定律)。交流電路中電壓與電流是隨時(shí)間變化的，存在相位上的關(guān)系，設(shè)電壓的初相為零，則表達(dá)式uR=URmsinwt，根據(jù)歐姆定律，通過電流的瞬時(shí)值應(yīng)為：i=u/R=URm/R sint，可以看出電流與電壓是同頻率的正弦電流，而且電壓與電流同相位。數(shù)量上，從上式也可知電壓與電流的有效值符合歐姆定律(與直流中一致，但特別的是這里指有效值)。

3.結(jié)論：(1)相位上：交流電路中電壓與電流是同相位。(2)數(shù)量上：電壓與電流的瞬時(shí)值、有效值、最大值均符合歐姆定律。

認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為，一個(gè)新的觀念是否能牢固地被掌握，取決于認(rèn)知結(jié)構(gòu)中原有觀念的穩(wěn)定性和清晰性。而抽象程度較高的上位概念一般來說是穩(wěn)定和清晰的，因此，一方面，下位學(xué)習(xí)教學(xué)相對而言是比較容易的；另一方面，下位學(xué)習(xí)的教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)放在對新學(xué)習(xí)的下位概念本身限定的那些觀念的理解上，如本例中應(yīng)突出電壓與電流除了有數(shù)量上的關(guān)系外還有相位上的關(guān)系。

上位學(xué)習(xí)

當(dāng)學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中形成了一些概念，現(xiàn)要在這些原有觀念的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)一個(gè)概括和統(tǒng)攝程度更高的新內(nèi)容時(shí)，這種學(xué)習(xí)便稱為上位學(xué)習(xí)。上位學(xué)習(xí)的模式如圖3所示。這里的教學(xué)目標(biāo)是要獲得新的內(nèi)容a的意義，A、B、C、D是學(xué)生頭腦里已有的觀念，面對a的學(xué)習(xí)需要對學(xué)過的材料進(jìn)行歸納、組織或綜合為整體的組成部分后才能獲得意義。

例3：R－L－C串聯(lián)電路(電阻—電感—電容串聯(lián)電路)

1.問題：R－L－C串聯(lián)電路中電壓與電流的相位關(guān)系和數(shù)量關(guān)系。

2.復(fù)習(xí)：純電阻電路中電壓與電流的相位關(guān)系和數(shù)量關(guān)系、純電感電路中電壓與電流的相位關(guān)系和數(shù)量關(guān)系、純電容電路中電壓與電流的相位關(guān)系和數(shù)量關(guān)系。

3.推導(dǎo)：根據(jù)串聯(lián)電路中電流相同，可得出R的電壓與電流同相位、L的電壓超前電流90o、C的電壓滯后電流90o。用矢量法畫出電壓與電流的矢量圖就很容易得出R－L－C串聯(lián)電路中電壓與電流的相位關(guān)系(三種情況)和數(shù)量關(guān)系。

這樣，學(xué)生對R－L－C串聯(lián)電路中電壓與電流的相位關(guān)系和數(shù)量關(guān)系引入就不覺得突然，對矢量圖的建立也不會感到疑惑，學(xué)生的思維會很自然地步入知識發(fā)生和形成的軌道中。這樣，學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)與客觀的知識結(jié)構(gòu)將更為接近。因此，用上位學(xué)習(xí)的同化模式組織教學(xué)，不僅能使零星的知識點(diǎn)構(gòu)建成處于上位的知識塊，認(rèn)知結(jié)構(gòu)得以重新組織和擴(kuò)展，而且還能訓(xùn)練學(xué)生的思維能力，提高學(xué)生的邏輯推理能力。

并列結(jié)合學(xué)習(xí)

當(dāng)新觀念與認(rèn)知結(jié)構(gòu)中原有的觀念之間不能構(gòu)成上下位關(guān)系，但仍然存在某些共同特征時(shí)的學(xué)習(xí)，就是并列學(xué)習(xí)。并列結(jié)合學(xué)習(xí)的模式如圖4所示。這里的教學(xué)目標(biāo)是獲得新內(nèi)容A的意義，原有的觀念B、C、D和A具有某些共同特征，要學(xué)習(xí)A就要用B、C、D和A具有的共同特征作為新舊知識的同化點(diǎn)，根據(jù)這些共同特征將新內(nèi)容與已有觀念并列結(jié)合，新知識就能被原有知識同化，獲得新的意義。

并列結(jié)合學(xué)習(xí)又可分為以下兩種：

組合式的并列結(jié)合學(xué)習(xí)新的觀念與認(rèn)知結(jié)構(gòu)中和它并列的若干個(gè)原有觀念組合形成的新結(jié)構(gòu)相對應(yīng)。

例4：楞次定律

1.演示：各種情況下的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

2.分析：(1)產(chǎn)生電磁感應(yīng)的條件都是穿過閉合線圈的磁通量發(fā)生變化；(2)當(dāng)原磁場的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場的方向相反；(3)當(dāng)原磁場的磁通量減小時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場的方向相同；(4)它們的共同特征是感生電流的磁場總是要阻礙原磁場的磁通量的變化。

3.結(jié)論：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。

這樣不僅要求學(xué)生從正面認(rèn)識感應(yīng)電流產(chǎn)生的原因，而且使學(xué)生更深入地了解感應(yīng)電流的實(shí)質(zhì)(它要阻礙原磁場的磁通量變化)。

轉(zhuǎn)換式的并列結(jié)合學(xué)習(xí)新的觀念由認(rèn)知結(jié)構(gòu)中某一與其并列的觀念發(fā)生轉(zhuǎn)換而得到。教學(xué)中類似的有磁感應(yīng)線與電場線、磁導(dǎo)率與電阻率、電容器的容量與電阻器的阻值的公式等。

例5：磁感應(yīng)線

學(xué)生在學(xué)習(xí)電場線之后再學(xué)習(xí)磁感應(yīng)線，學(xué)習(xí)時(shí)明顯地具有轉(zhuǎn)換式學(xué)習(xí)的特點(diǎn)。

1.磁感應(yīng)線是形象描述磁場的曲線，電場線是形象描述電場的曲線，兩者十分相似。

2.形的轉(zhuǎn)換：都是用曲線的切線方向表示場的方向，用曲線疏密表示場的強(qiáng)弱。

3.不同之處：磁感應(yīng)線是在磁體的外部從N極指向S極，磁體的內(nèi)部是從S極指向N極的閉合不相交曲線，電場線是從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷中止的不相交曲線。

這里運(yùn)用并列結(jié)合關(guān)系的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)入形的轉(zhuǎn)換，這種方法不僅對學(xué)生掌握知識是十分必要的，而且對學(xué)生也是一種辯證思維的訓(xùn)練。認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為，并列結(jié)合學(xué)習(xí)之所以能夠發(fā)生，是因?yàn)樵谟嘘P(guān)認(rèn)知結(jié)構(gòu)中具備相關(guān)觀念的背景，是緣于認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的“同構(gòu)態(tài)”的存在，因此，從本質(zhì)上說，并列結(jié)合學(xué)習(xí)是一種結(jié)構(gòu)遷移，在教學(xué)中可以先將背景中的這種結(jié)構(gòu)抽象出來，使并列結(jié)合學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為上位學(xué)習(xí)與下位學(xué)習(xí)的組合。綜上所述，這些教學(xué)過程都是在學(xué)生原有觀念的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，有利于學(xué)生正確、快捷地獲得新知識，并將新知識納入原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，從而能有效地加深、擴(kuò)展學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，促進(jìn)知識生長。

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作者簡介：

蘇美珠(1967—)，女，福建永安人，三明市第三技工學(xué)校講師，研究方向?yàn)殡婎悓I(yè)教學(xué)。