顏溪昌

[關 ? ?鍵 ? 詞] ?創(chuàng)新思維;實踐能力;策略

[中圖分類號] ?G712 ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2019）25-0153-03

隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，社會對高素質(zhì)人才的需求日益迫切，以培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力和協(xié)作分享意愿為目標的創(chuàng)客教育得到普遍認同。職業(yè)學校電子機械等專業(yè)、普通高中電學是實踐性很強的專業(yè)課程，其基礎課程電工基礎、電子技術基礎常常需要很多實踐活動來支持，合理安排一些實驗實踐活動穿插于理論教學之中，對提高學生的學生積極性，激發(fā)學生的求知欲，培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力，鞏固理論教學的成果是非常必要的。尤其是在強調(diào)素質(zhì)教育、加強創(chuàng)新能力培養(yǎng)，面向現(xiàn)代化的今天，更是值得我們重視和研究。以下就我在電子電器、機械數(shù)控專業(yè)基礎課程的教學中對實驗實踐和實習教學的一些探索供大家參考。

電子電器、機械數(shù)控專業(yè)的電工基礎和電子線路基礎既要理論闡述又要實習實踐，在教學中必須結合本專業(yè)的特點進行完善和深化，重視理論的連貫性、條理性，不能機械地照搬，使教學變成空洞的說教。對于這樣的專業(yè)基礎課，本人多年的教學體會是過分的理論教學會使學生產(chǎn)生厭倦感，缺乏生動性和趣味性。但沒有足夠的理論支持，沒有嚴格的條理性，輕易動手實驗則易造成學生盲目和盲從，實驗效果不佳，學生只是隨意擺弄而無目的性。所以理論與實踐的有機結合，才是最好的教學，才是對創(chuàng)新能力培養(yǎng)的支持。創(chuàng)新需要大膽否定現(xiàn)成的東西，但是要有理論根據(jù)，要有新的思路，才能付諸實驗檢驗。在實驗中取得數(shù)據(jù)，驗證新思路正確與否。本人在關于日光燈電路的實驗教學中進行多年的嘗試，試圖引導學生進行發(fā)散性、立體式思維的思考，激發(fā)他們對創(chuàng)新發(fā)明的熱情。用啟發(fā)式、漸進式、階段總結式等進行有步驟的創(chuàng)新思考，在實驗實踐中發(fā)現(xiàn)問題，在實驗實踐中解決問題，在實驗實踐中再發(fā)現(xiàn)問題再解決問題如此循環(huán)往復，使學生在不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題中學到如何創(chuàng)新發(fā)明，如何遵循科學規(guī)律。培養(yǎng)學生熱愛科學、尊重科學、應用科學的思維方法進行高效勞動的能力，本文意在起拋磚引玉、觸類旁通的作用。具體做法如下。

一、基本功的訓練

（一）熟練掌握用萬用表進行各種電參數(shù)的測量

電工基礎前面部分就介紹了萬用表的原理，萬用表是電工電子的最基本工具，引導學生認真閱讀課本中關于萬用表的原理、使用方法、測量步驟和注意事項等內(nèi)容，特別強調(diào)萬用表不能用電流檔去測量電壓和不能帶電測量電阻的兩個要點，以保證學生的人身安全和儀器安全，使實驗順利進行。

（二）分組實驗：人人動手進行以下測量

1.電阻值的測量：事先準備一些不同阻值的電阻器，分發(fā)給學生測出電阻值。

2.直流電壓的測量：備一些不同電壓的干電池，讓他們測出空載電壓值，強調(diào)不能用錯檔位，特別注意不要錯放電流檔。

3.直流電流的測量：準備一些小燈泡和電池，測量燈泡發(fā)光時的電流，注意用電流檔串聯(lián)形式測量。

4.交流電壓的測量：測量交流220伏電路電壓時特別強調(diào)安全，教會學生正確的操作方法，老師在旁指導嚴防觸電。

（三）實驗總結

大家相互交流，共同討論。做到人人能熟練掌握萬用表的使用方法，能進行各種基本電參數(shù)的測量。尤其著重討論一下萬用表萬一用電流檔測量電壓將可能造成什么后果？為什么？怎么避免（特別強調(diào)不做危險實驗），萬用表不用時應選擇將開關置于什么位置？培養(yǎng)學生嚴謹求實的科學精神，杜絕草率和不必要的冒險。

二、實驗電路的具體操作

根據(jù)電工基礎課教材關于電感鎮(zhèn)流式日光燈電路原理圖進行安裝，經(jīng)老師檢查確定無誤后通電實驗，用自耦變壓器串接在輸入電源，改變輸入日光燈電路的電壓，測出各種電參數(shù)，要求學生能熟練畫出電路圖。把日光燈電路實驗作為創(chuàng)新基本實踐貫穿于教材的教學之中。

（一）傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流式日光燈配氖泡起輝器電路實驗

1.畫出如圖1電路并分組實驗。

2.請學生測出以下數(shù)據(jù)：

a.燈管起輝的最低電源電壓;b.燈管維持發(fā)光的最低電源電壓;c.燈管在發(fā)光時各電壓段的電流，燈管兩端的電壓，算出它們的功率：P=UI;d.鎮(zhèn)流器的端電壓和電流，算出鎮(zhèn)流器的損耗功率P損。

3.引導學生發(fā)現(xiàn)問題：

a.在電源電壓小于多少伏不能起輝？（為什么？是否有同學發(fā)現(xiàn)：這時起輝器的氖泡不發(fā)光）;b.在電源電壓多少伏之間燈管發(fā)光效果比較好;c.傳統(tǒng)日光燈是容性負載還是感性負載？（留待以后回答）;d.在220伏的電源電壓下，鎮(zhèn)流器兩端電壓約為190伏，燈管兩端的電壓是110伏，兩者的代數(shù)和超過電源電壓，為什么？（留待以后回答）

4.對傳統(tǒng)日光燈電路優(yōu)劣進行分析：

優(yōu)點：a.廣泛使用，人們普遍熟悉;b.實用耐用。

缺點：a.低電壓不能起輝，在某電壓段起輝器氖泡反復閃滅，燈管也反復亮滅，容易縮短燈管使用壽命;b.笨重;c.低電壓段（約170伏至195伏），燈管雖能發(fā)光，但亮度不夠、閃爍嚴重。

5.引導學生思考解決以上問題的辦法：

傳統(tǒng)電感式日光燈需要配合起輝器才能工作，引導學生認真分析起輝器的工作原理，找出替代的辦法來解決低電壓起輝的問題。

a.起輝器的結構：靜觸片、動觸片、惰性氣體封裝在玻璃泡中，外并聯(lián)一個電容，這個電容起什么作用？為什么電工師傅經(jīng)常把它剪掉？

b.引導學生思考，能否用其他辦法取代氖泡式起輝器？（起輝器的作用是產(chǎn)生瞬間通斷電路）

c.是否可以用繼電器電路的通斷來取代傳統(tǒng)氖泡式起輝器？引導學生根據(jù)電子線路課程所學的知識，用繼電器式起輝電路進行以下實驗。

（二）電感鎮(zhèn)流式日光燈電路配繼電器式起輝器實驗

1.按圖3電路連接，通電后聽到繼電器一聲響燈管發(fā)光。用與上述相同的方法測量出有關數(shù)據(jù)進行比較。

2.通過實驗發(fā)現(xiàn)：

a.實驗二能降低日光燈起輝電壓（對于電壓偏的地區(qū)優(yōu)點較明顯）;b.還是存在實驗一中的其他不足;c.電壓在210伏到230伏，繼電器火花較大，可能引起觸點焊死，導致日光燈不能正常工作。所以此電路適合用于供電線路電壓偏低的場所。

3.引導學生提出新辦法來解決上述電路存在的缺陷：

用市場上新開發(fā)的高頻電子鎮(zhèn)流器來取代傳統(tǒng)電路做以下實驗。

（三）日光燈節(jié)能型變頻鎮(zhèn)流器的實驗

連接電路（如圖4）進行實驗測出如（一）實驗所列的電參數(shù)數(shù)據(jù)，實驗結果顯示它的特點有：

1.優(yōu)點：

a.低電壓110伏左右即能起輝;b.閃爍感小;c.耗損小即節(jié)能（比傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器功耗小）。

2.缺點：

a.低電壓110～180伏發(fā)光亮度不夠;b.電壓偏高易發(fā)生電路故障，尤其是燈管接觸不良產(chǎn)生空載時，鎮(zhèn)流器中的功率管更容易損壞。

階段總結：

根據(jù)前面三種電路的實驗，問題不少，但最根本的問題在于如何使日光燈既能夠低電壓發(fā)光，又能夠在一定的電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定發(fā)光。如何解決這一大難題，當電子專業(yè)和機械數(shù)控專業(yè)學生學習完電工基礎和電子線路大部分課程后，便可引導學生根據(jù)教材所學的電感器、電容器中電壓、電流的大小、相位問題，分析如何把LC串聯(lián)諧振、LCR電路應用在日光燈電路，以解決以上所遇到的難題，緊扣下一環(huán)節(jié)開展以下實驗。

（四）日光燈串聯(lián)諧振式穩(wěn)光鎮(zhèn)流起輝電路實驗

該電路是傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流與電容諧振電路起輝的有機結合，是對所學LC、LCR電路的直接應用，用于解決低電壓起輝和穩(wěn)定發(fā)光問題。

按圖5連接電路，測出相關數(shù)據(jù)，實驗結果該電路有如下特點：

1.優(yōu)點：

a.低電壓130伏起一次性起輝;b.高電壓限流，230伏時電流只有0.49A;c.穩(wěn)光效果好，130伏電壓時電流達0.23A;d.接近電阻性負載，有利于提升功率因數(shù)。

2.缺點：體積和重量都較大，成本較高。

這種電路使日光燈發(fā)光效果良好，獲得了學生的普遍贊揚，大大激發(fā)了學生動手實踐的熱情，科技是第一生產(chǎn)力得到實際驗證。教育學生從發(fā)展和國情出發(fā)，堅持勤儉持家，修舊利廢。引導學生對以上四種電路進行綜合分析。通過分析和思考，啟發(fā)學生發(fā)現(xiàn)問題，如若日光燈管的燈絲斷了上述四種電路能正常工作嗎，怎么辦？討論并提出解決問題的辦法：回顧所學的知識，人們最早解決日光燈管發(fā)光的辦法是用瞬間高電壓讓燈管發(fā)光，基于此聯(lián)想到倍壓電路，讓學生利用所學知識進行電路板設計、制作，畫出電路圖，趁熱打鐵，進行如下實驗。

（五）復明器的制作實驗（廢燈管的再利用）

讓學生思考為什么要加兩個電阻絲，實驗結果是：斷了燈絲的日光燈也能發(fā)光，但發(fā)光不夠明亮。

三、對以上五種日光燈電路實驗的分析和總結

（一）根據(jù)以上五種電路數(shù)據(jù)繪圖比較

表中曲線是LC串聯(lián)諧振式、傳統(tǒng)電感式與標準的比較。

比較結果：

1.電感鎮(zhèn)流式氖泡起輝日光燈電路實用性強，但不宜在電壓波動大的地區(qū)使用。

2.電感鎮(zhèn)流式繼電器起輝日光燈電路實用性強，比氖泡式起輝低10伏以上。

3.高頻電子鎮(zhèn)流器日光燈電路適用電壓波動范圍大的地區(qū)使用，具有節(jié)能功效但易損壞、壽命短，低電壓亮度不夠等缺點。

4.LC串聯(lián)諧振式鎮(zhèn)流起輝日光燈電路（傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器與電容器、可控硅等電子元件組成）發(fā)光穩(wěn)光效果好，適用電壓范圍廣，可靠性強，壽命長，但成本較高。

5.倍壓式日光燈電路在欠發(fā)達地區(qū)可使用，適用電壓范圍廣，但亮度不夠，易損壞。

（二）五種日光燈電路工作原理的分析總結

上述五種日光燈電路的作用是一致的：使日光燈管正常發(fā)光。下面分析它們工作原理：

1.第一個實驗電路傳統(tǒng)電感式氖泡起輝是根據(jù)教材中自感現(xiàn)象的應用，即通過起輝器的瞬間通斷，在日光燈管兩端產(chǎn)生瞬時高壓使燈管發(fā)光。

2.第二個實驗電路傳統(tǒng)電感式配繼電器式起輝器發(fā)光電路，原理與第一種一樣，但改變起輝器的工作方式即用繼電器來實現(xiàn)電路瞬間通斷，可降低電壓起輝。

3.第三個實驗電路是通過改變電源頻率使日燈光管發(fā)光。

4.第四個實驗電路是通過電路諧振使日光燈管發(fā)光，可使日光燈正常工作電壓范圍長擴大，并起穩(wěn)流穩(wěn)光作用。

5.第五個實驗電路是直接產(chǎn)生高電壓使日光燈管發(fā)光。

綜上五種電路，其中三種是通過產(chǎn)生高電壓使日光燈發(fā)光，另二種是通過改變頻率使日光燈發(fā)光，說明產(chǎn)生高電壓可以有多種方法，除產(chǎn)生高電壓外，也可以通過改變頻率等其他方法達到日光燈起輝并穩(wěn)定發(fā)光的作用，通過實驗很好地啟發(fā)學生的發(fā)散思維、立體思維的形成，即解決任何問題應從多角度、全方位來思考，不應局限在一個方法、一種思路、一個角度，要放開想象的空間，充分應用所學的知識，敢于嘗試、敢于改造、敢于否定、敢于創(chuàng)新?？茖W的發(fā)明創(chuàng)造，人類的科技進步就是在不斷否定過去，不斷接受新知識中前進，因此，因循守舊，不思進取，思想僵化，必然延緩科學的進步。

四、創(chuàng)新思維的討論與實踐

（一）創(chuàng)新性思維的獲得

1.過去人們見到的日光燈電路大都是電感鎮(zhèn)流式氖泡起輝，后有了電子鎮(zhèn)流器，在當年電網(wǎng)電壓波動很大的環(huán)境下，人們想出了很多辦法來解決日光燈起輝的問題，上面總結出了五種電路可以使日光燈發(fā)光的電路。通過五種電路的實驗，讓學生知道解決一個問題有多種辦法，各種方法可以采用不同原理，不同原理可以解決同一種問題，就產(chǎn)生了創(chuàng)造性立體思維的雛形。對于創(chuàng)新創(chuàng)造，科學家怎樣研究、怎樣思考、怎樣創(chuàng)造，中職學生和老師比較陌生，特別是在應試教育體系下更是如此。所以怎樣讓學生消除科學研究的神秘感是職業(yè)學校創(chuàng)新創(chuàng)造的重要課題。

2.鼓勵學生多閱讀中外科學發(fā)明故事和科學家愛崗敬業(yè)精神書籍，從中得到啟發(fā)和鼓勵。法拉第的電磁感應定律、瓦特的蒸汽機等。牛頓、富蘭克林、愛迪生，張衡、華佗、華羅庚、陳景潤、錢學森等科學家的發(fā)明發(fā)現(xiàn)，極大地推動了人類社會的進步，大大提升了人們的生活品質(zhì)。

（二）梯級推進、循序漸進、環(huán)環(huán)相扣、直奔主題

通過以上的系列實驗，貫穿于教材的授課中，根據(jù)理論教學的進度：自感現(xiàn)象——電容器的端電壓、電流間的相位關系—電感器的端電壓、電流間的相位關系——LC串聯(lián)諧振電路——高頻振蕩變頻電路等，逐漸深化，不斷應用新知識，分多次融入教學實驗當中，在不斷發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的同時享受知識實踐的樂趣，把日光燈的五種電路實驗貫穿于整個教材的教學之中，用實驗促進理論學習，用理論學習反推實踐實習教學，在反復的動手實踐和理論學習中學會創(chuàng)新發(fā)明的方法，享受發(fā)明創(chuàng)新的樂趣，學會發(fā)散性、立體性的思維和應用，使職校的教學服務于技能創(chuàng)新的培養(yǎng)。

（三）科技創(chuàng)新重在培養(yǎng)

創(chuàng)新創(chuàng)造必須從基礎抓起，必須結合在教學過程中。只有創(chuàng)新，社會才能發(fā)展，只有創(chuàng)新國家才能強大，兩個一百年的“中國夢”才能真正實現(xiàn)，中職生應是創(chuàng)新創(chuàng)造的人才庫和接班人，中職教師也應是創(chuàng)新創(chuàng)造的中堅力量。我校作為全國示范校，理應走在前頭，成為創(chuàng)新改革的排頭兵。

日光燈電路隨著照明設備的進步和多樣化，其實用性在下降，但對于電工基礎課教學，對于電工、電子知識學習是長久的，在很長時間內(nèi)對該學科都有很好的促進作用。培養(yǎng)學生創(chuàng)新創(chuàng)造能力和興趣將具有長期的作用，因為它貼近教材，貼近基礎理論，貼近學生實際，看得到、摸得著，直觀生動。

以上是我在三十多年電工、電子教學中關于日光燈電路實踐實習教學的總結，希望以此與職教戰(zhàn)線的同仁分享，為培養(yǎng)有自主創(chuàng)新創(chuàng)造能力的中職生和敢于創(chuàng)新創(chuàng)造的中職教師隊伍做出應有的貢獻。

編輯 張 慧