关于提高电工探究实验有效性的思考

孙　毅　石玉梅

《电工基础》是一门以实验为基础的学科,电工理论是前人对自然和社会基本现象无数次探究活动形成的结晶。因而在电工教学中进行探究实验活动,对培养学生的探究能力、创新能力及人文素养的提高有着重要的作用,然而在教学中也出现了看似热闹而成效却较低的现象,因此提高探究实验有效性问题,就成了迫切需要解决的问题。

一、探究实验有效性的基本特征

探究实验有效性是什么?众说纷纭,莫衷一是。虽没有绝对的标准,但有如下相对的基本特征。

1. 探究性

探究实验问题的提出,初步激发学生的探究兴趣,引导活动的开展;伴随着新问题的出现,学生的探究意识逐渐增强,思维空间被拓展;问题进一步的解决,培养了学生的探究能力及创新能力。

2. 建构性

“探而不构”常使活动流于操作表面,学生的思维并没有深入,成效较低。解决这个问题,要做到两步。首先,学生通过初步探究获得事物表象及外部联系,建立感性认识;其次,随着探究的深入,思维的持续活动,由表及里,抓住事物的本质,使认识由感性层上升到理性层,从而建构出理论知识。

3. 真实性

学生探究之路是曲折的,失误是不可避免的,计划的制定、问题的解决及知识的建构是在实践中不停地修正而形成的,一蹴而就的探究会给人留下矫揉造作的印象,而真实的探究实验或多或少总会有些缺憾,也正是由于这些缺憾,学生才能获得终身难忘的体验。

4. 生成性

探究活动中会有很多东西超越教师之前预设,导致一些现象无法预见。在探究中应有教师和学生情感、智慧、思维和精力的投入,有互动的过程。成功的探究是课前设计与课中创造的结晶。

5. 人文性

探究中遇到障碍是平常的,过于简单则会养成学生骄躁心态。有效的探究能够使学生战胜一个个障碍,培养学生坚韧不拔的毅力和不断探索、知难而上的科学探究精神,提高学生人文素质。

二、提高探究实验有效性的措施

1. 培养学生筛选能力是提高有效性的前提

学生分析问题时,需要调动许多与问题有关的信息,有对“问题分析”有意义的信息,有与“问题分析”无关的信息,有阻碍“问题分析”的信息,众多信息缠绕在学生大脑中,堵塞了解决问题的道路,常常使学生的认识停留在表面,思维无法深入,活动停滞不前。因而教学中,教师要帮助学生对前知识进行归纳,促进学生对已有的知识结构化、网络化,才能使学生根据问题筛选出有意义的信息,打开解决问题之门。

2. 点燃学生探究兴趣是提高有效性的动力

教材实验所表现的是经过逻辑加工电学形式,使学生主体感性认识游离在抽象理论中,学生探究起来犹如嚼蜡,索然无味,学生头脑里常常只有一些僵硬感性材料,缺乏有效动力使认识从感性层上升到理性层。 因而要“化僵为活”,对僵硬实验内容生活化,使静态文字变成活泼化,点燃学生探究兴趣之火,促进他们根据表面现象进行深入思考,从而运用前知识构建出新知识。如“RL串联电路”这节实验,可改为“日光灯电路的安装”探究实验,学生一听生活中经常能遇到的事情,于是兴趣激发,一边操作一边根据出现的问题积极探索。把实验中缺少生活气息题材的实验,改编成学生感兴趣的实验,使学生积极主动地探究,不仅使学生技能得到提高,而且探究性得到充分培养。

3.把握学生探究的达成度是提高有效性的关键

“凡是学生能探索的决不能替代,凡是学生能够思考的决不暗示。”这是探究实验的原则。教师创设实验活动情景中既要让学生经历成功的欢乐,又要让学生尝试失败的痛苦。但是经常失败会导致学生丧失探究的信心,相反如果一帆风顺探索就能得出结论,也会诱发学生的浮躁态度,所以教师要把握学生探究的达成度。这就要求教师的备课行为不是传统地坐在椅子上,面对静态的课本独自进行苦思冥想,而是要将学生的活动引伸到备课行为中,在课前要进行“换位行动”,才能有的放矢设计好教学。第一步,根据实验任务,通过问卷或访谈好、中、差三层次的学生,调研学生已有知识、经验及生活情景,为活动的实施做好准备;第二步,立足学生的认知角度,模仿学生探究的历程,自己动手完成实验,体会学生探索中的“困难点”所在,为设计情景障碍做好准备;第三步,根据维果茨基的“最近发展区”理论,从学生已有的知识经验或认识理解出发,将问题难度设计略高于学生已有水平;第四步,根据“脚手架”理论让学生主动构建台阶从而建构知识。教师根据学生的认知规律,设计“点”出哪些信息可造成学生认知冲突矛盾,在矛盾解决过程中需要“点”出什么信息,让学生搭成知识台阶建构理论。以“日光灯电路的安装”为例,需从学生大脑光盘已存储的信息“点”出三张关键“信息牌”。第一张:“点”出“直流电路中电阻元件串联时电路端电压等于各电阻元件电压之和”的信息,造成学生前知识与现知识“UL+UR≠U”认知冲突矛盾,激发学生探究问题的欲望;第二张:立足矛盾平台“点”出“数学不仅存在代数运算,还存在几何运算”的信息,为学生建构“相量关系”概念的第一级几何图形台阶提供背景,同时也为下一级台阶“相量图画法”作铺垫;第三张:“点”出“如何将数学几何图形符号转化为电工图形符号”的信息,使学生进行更高的思维形式运算,主动调动前知识“单一元件交流电路相量关系”,并将该知识点内涵赋予到“几何图形”中,实现第二级台阶“相量图的画法”的构建,从而由相量图建构出“RL串联电路的相量关系”的概念。

4. 培养学生检验习惯是提高有效性的重要手段

理论的建构,是在实践中反复形成的,探究活动中,教师要有意识培养学生检验结论的习惯。首先,学生通过问题的初步解决,形成“待修正结论”;其次,教师立足学生的已有知识及经验,从“待修正结论”角度出发,适时提出“如果实验有关因子变化对现结论有无影响”等诸如此类问题,引导学生再次探究;最后,学生再次实验的过程中,产生新的认知冲突,对“待修正结论”产生疑惑,经过思考探索,对“待修正结论”进行修正,如此反复检验、修正,最终建构出正确的理论。

5. 应对课中不确定性是提高有效性的艺术

探究是一种“教师、学生、教材及器材”共同作用动态的活动过程,其间包含的变量很多。因而教师备课要从课前渗透到课中,在探究问题越来越复杂,课前设计难以实现的情况下,干脆提高自己应变的主动性,以自身积蓄的教学素养,把握教学过程中自变量变化而作相应变化,以提高自己应对不确定性的能力,生成成功的教学。“功率因数提高”这节备课时,笔者设计引导探究实验教学方法,引导学生体验前人 “感性负载两端并联适当容量电容器来提高电路功率因数”的探索历程。上一名位学生兴奋地说:“老师,刚才我用相量图证明了在感性负载两端并联一只电阻也可提高电路功率因数。”他的探索已超出了笔者我的精心设计,是打断他的探索,还是让他继续?望着学生激动的眼神,笔者急中生智:“那你想一想为什么实际生活中不采用这方法呢?”他一愣,接着积极地设计电路,进行操作。一会儿,他又兴奋地说:“老师,我知道了,虽然功率因数得到提高,但线路中电流增大,导致线路功率损耗增大,因而这种方法不可取。”整个课堂没有因为不确定而停滞,反而由于课中创造在满足学生探究欲望中,继续沿着动态运行,真正实现对教学预设的超越,使课堂更生动化。

6. 加强学生抗挫折教育是提高有效性的保证

职高生经历中考竞争后带着“低人一等”的心理进入职校,在心理上产生比较严重的受挫情绪,产生了自卑感,兼之探究中障碍、失败常见,于是对探究产生忧虑和畏难情绪。因而要对学生不断加强抗挫折教育,增强心理素质,提高其人文素养,以确保探究活动的完成。

(1)打防疫针。首先,教育学生在失败面前不要气馁、自卑,失败只是“逗号”,是成功的起点,失败与成功是孪生兄弟伴随我们成长,今天失败是为明天成功作铺垫,认真反思失败原因,拿出屡败屡战勇气才会练成钢铁般的意志,从沼泽地爬出来的人才是真正的人,才会有独立完整的人格;其次,通过反复调节探究实验难度树立他们的自信心,经过循环训练,学生抗挫折力明显增强,心理素质明显提高,自信力明显上升。

(2)适时点拨。索活动中学生必然会出现许多突发性障碍,此时教师针对出现问题要适时地进行点拨,不仅有利于知识巩固,而且锻炼学生意志,培养学生人格。例如,一位同学探索“三相异步电动机正反转控制”实验时,电动机无法反转,他查来查去,找不到原因,神情沮丧,满腹牢骚,正当他气馁时,笔者微笑着说:“居里夫人经过无数次的实验才找到了镭,你难道就这样放弃吗?问题出在哪?能不能运用所学理论检查一下故障到底在哪里?”该同学想了一下,接着发现了故障,原来他将三根相线同时对调,这是他所始料不及的。有了这次经历,学生想到电路故障通过自己的努力最终被自己排除,产生了成功愉悦的心情。

总之,在电工开展探究性实验学习,还需要教师结合实际不断摸索。在这个过程中,师生要以现代教育理念为指导,共同努力,才能营造一个探究性、建构性、真实性、生成性及人文性的有效课堂。