谈同化模式在电工基础教学中的运用

摘要：电工基础是职业学校电类专业的基础课，是学生入门与深入掌握电工专业课的关键。本文阐述了在教学中通过采用同化模式教学，使学生系统掌握知识点、提高学生学习效率的方法。

关键词：同化模式；电工基础；下位学习；上位学习；并列结合学习

就本质而言，学习过程是新知识与个体认知结构中原有的某些观念相互作用，从而获得新的更高层次分化的建构过程，这一过程称为同化。笔者拟就个体获得新知识的内部认知过程的几种基本形态：下位学习、上位学习、并列结合学习在电工基础教学中的运用做如下探讨。

下位学习

当学生认知结构中原有观念的概括和统摄水平高于所学的新知识时，新旧观念之间构成类属关系，把新知识归属于认识结构中原有观念的某一适当部位，这时发生的学习称为下位学习(也称类属学习)。下位学习又可分为派生下位学习和相关下位学习。

派生下位学习派生下位学习是指新的学习材料作为原先获得的概念的特例，或作为原先获得的定律、定理的论据或例证，加以理解的学习过程。派生下位学习模式如图1所示，这里的教学目标是获得新知识d的意义，学生通过a、b、c的学习，头脑里已经具有了同化d的上位观念A，A的概括与统摄水平越高，越能同化新内容d。例如，学习电压这个概念后再学习电位，学习电磁感应定律后再学习自感和互感，学习法拉第电磁感应定律和楞次定律后再解答直导体的感应电动势的大小和方向，便是所谓的派生下位学习。下面以直导体产生的电磁感应为例设计教学过程。

例1：直导体切割磁感应线产生的感生电势的大小

1.复习：法拉第电磁感应定律的内容和公式。

2.推导公式：用一实例根据法拉第电磁感应定律推导出直导体产生的感生电势的公式：e=BLVSina。

3.结论：教材中给出的直导体切割磁感应线产生的感应电势的大小的公式，即e=BLVSina是法拉第电磁感应定律的一特例(把直导体构成的闭合回路看作是一匝线圈)，因此，直导体切割磁感应线产生电磁感应可看作是单匝线圈磁通量变化产生的电磁感应。

这样的教学，使新旧知识承上启下，融会贯通，从而逐步形成一个完整的知识体系。

相关下位学习相关下位学习是指在学习过程中，新的材料隶属于原有较高概括性的观念，在新的概念、定理、定律获得意义的同时，原有观念也得到扩展、限制或修饰。相关下位学习的模式如图2所示。这里的教学目标是获得新知识d的意义，学生通过a、b、c的学习，头脑里已经具有了同化d的上位观念A，但不是A的一个特例，它不能从原有的认知结构中派生出来，新知识d须经调整后方能被原有观念同化，而且同化过程完成后，原有观念的属性要发生变化。电工基础中当我们学习了直流电路中电压、电流的概念再学习交流电路中电压、电流(交流电、瞬时值、有效值)的概念，学习了直流电路中电压与电流的关系(数量关系)再学习交流电路中电压与电流的关系(数量关系还有相位关系)就属于相关下位学习。

例2：单相交流电路中纯电阻电路

1.复习：直流电路中电压与电流的关系(欧姆定律)。

2.分析：交流电路中电压与电流的关系(欧姆定律)。交流电路中电压与电流是随时间变化的，存在相位上的关系，设电压的初相为零，则表达式uR=URmsinwt，根据欧姆定律，通过电流的瞬时值应为：i=u/R=URm/R sint，可以看出电流与电压是同频率的正弦电流，而且电压与电流同相位。数量上，从上式也可知电压与电流的有效值符合欧姆定律(与直流中一致，但特别的是这里指有效值)。

3.结论：(1)相位上：交流电路中电压与电流是同相位。(2)数量上：电压与电流的瞬时值、有效值、最大值均符合欧姆定律。

认知心理学认为，一个新的观念是否能牢固地被掌握，取决于认知结构中原有观念的稳定性和清晰性。而抽象程度较高的上位概念一般来说是稳定和清晰的，因此，一方面，下位学习教学相对而言是比较容易的；另一方面，下位学习的教学重点应放在对新学习的下位概念本身限定的那些观念的理解上，如本例中应突出电压与电流除了有数量上的关系外还有相位上的关系。

上位学习

当学生的认知结构中形成了一些概念，现要在这些原有观念的基础上，学习一个概括和统摄程度更高的新内容时，这种学习便称为上位学习。上位学习的模式如图3所示。这里的教学目标是要获得新的内容a的意义，A、B、C、D是学生头脑里已有的观念，面对a的学习需要对学过的材料进行归纳、组织或综合为整体的组成部分后才能获得意义。

例3：R－L－C串联电路(电阻—电感—电容串联电路)

1.问题：R－L－C串联电路中电压与电流的相位关系和数量关系。

2.复习：纯电阻电路中电压与电流的相位关系和数量关系、纯电感电路中电压与电流的相位关系和数量关系、纯电容电路中电压与电流的相位关系和数量关系。

3.推导：根据串联电路中电流相同，可得出R的电压与电流同相位、L的电压超前电流90o、C的电压滞后电流90o。用矢量法画出电压与电流的矢量图就很容易得出R－L－C串联电路中电压与电流的相位关系(三种情况)和数量关系。

这样，学生对R－L－C串联电路中电压与电流的相位关系和数量关系引入就不觉得突然，对矢量图的建立也不会感到疑惑，学生的思维会很自然地步入知识发生和形成的轨道中。这样，学生的认知结构与客观的知识结构将更为接近。因此，用上位学习的同化模式组织教学，不仅能使零星的知识点构建成处于上位的知识块，认知结构得以重新组织和扩展，而且还能训练学生的思维能力，提高学生的逻辑推理能力。

并列结合学习

当新观念与认知结构中原有的观念之间不能构成上下位关系，但仍然存在某些共同特征时的学习，就是并列学习。并列结合学习的模式如图4所示。这里的教学目标是获得新内容A的意义，原有的观念B、C、D和A具有某些共同特征，要学习A就要用B、C、D和A具有的共同特征作为新旧知识的同化点，根据这些共同特征将新内容与已有观念并列结合，新知识就能被原有知识同化，获得新的意义。

并列结合学习又可分为以下两种：

组合式的并列结合学习新的观念与认知结构中和它并列的若干个原有观念组合形成的新结构相对应。

例4：楞次定律

1.演示：各种情况下的电磁感应现象。

2.分析：(1)产生电磁感应的条件都是穿过闭合线圈的磁通量发生变化；(2)当原磁场的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；(3)当原磁场的磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同；(4)它们的共同特征是感生电流的磁场总是要阻碍原磁场的磁通量的变化。

3.结论：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

这样不仅要求学生从正面认识感应电流产生的原因，而且使学生更深入地了解感应电流的实质(它要阻碍原磁场的磁通量变化)。

转换式的并列结合学习新的观念由认知结构中某一与其并列的观念发生转换而得到。教学中类似的有磁感应线与电场线、磁导率与电阻率、电容器的容量与电阻器的阻值的公式等。

例5：磁感应线

学生在学习电场线之后再学习磁感应线，学习时明显地具有转换式学习的特点。

1.磁感应线是形象描述磁场的曲线，电场线是形象描述电场的曲线，两者十分相似。

2.形的转换：都是用曲线的切线方向表示场的方向，用曲线疏密表示场的强弱。

3.不同之处：磁感应线是在磁体的外部从N极指向S极，磁体的内部是从S极指向N极的闭合不相交曲线，电场线是从正电荷出发到负电荷中止的不相交曲线。

这里运用并列结合关系的转换转入形的转换，这种方法不仅对学生掌握知识是十分必要的，而且对学生也是一种辩证思维的训练。认知心理学认为，并列结合学习之所以能够发生，是因为在有关认知结构中具备相关观念的背景，是缘于认知结构中的“同构态”的存在，因此，从本质上说，并列结合学习是一种结构迁移，在教学中可以先将背景中的这种结构抽象出来，使并列结合学习转化为上位学习与下位学习的组合。综上所述，这些教学过程都是在学生原有观念的基础上进行的，有利于学生正确、快捷地获得新知识，并将新知识纳入原有的认知结构中，从而能有效地加深、扩展学生原有的认知结构，促进知识生长。

参考文献：

[1]梁如福，等.电工基础[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2006.

[2]邵瑞珍，等.学与教的心理学[M].上海：华东师范大学出版社，1995.

[3]赵承荻.电工电子技术[M].北京：高等教育出版社，2001.

[4]祝智庭.现代教育技术[M].北京：教育科学出版社，2004.

作者简介：

苏美珠(1967—)，女，福建永安人，三明市第三技工学校讲师，研究方向为电类专业教学。