如何做好电气演示实验

摘要:在电气类课程的课堂教学中,演示实验是将理论知识直观化和形象化的最佳途径之一,演示实验教学法是一种很有效的教学方法。为了提高电气类课程的教学质量,本文从掌握实验原理、确保演示成功、力求过程清楚、配合讲解指导和辅以多媒体教学以增强教学效果等方面,对如何做好电气演示实验进行了探讨。

关键词:掌握原理;过程清楚;讲解指导;多媒体手段

作者简介:张若愚(1968-),男,湖北宜昌人,三峡电力职业学院动力工程系,高级讲师,主要研究方向:电工测量技术。(湖北 宜昌 443000)

许多职业院校开设了电气类专业,这是目前就业率较高且就业质量也比较好的热门专业之一。但是,该专业的大部分课程兼具较强的系统理论性和很强的实际应用性,所以教与学的难度都比较大。一方面,一般职业院校的学生学习基础普遍比较差,另一方面,教师进行课堂教学时,由于条件所限,多采用较为陈旧的常规教学方法,所以,电气类课程,不论是专业基础课还是专业课,其教学效果往往不尽人意。

笔者结合多年的教学实践发现:在电气类课程的课堂教学中,演示实验或许是将理论知识直观化和形象化的最佳途径之一,演示实验教学法,是电气类课程教学中一种比较好的教学方法。演示实验教学法就是教师通过展示实物或模型,或通过演示性的实验,运用现代教学手段,使学生获得感性知识的教学方法。在电气类课程的教学中,如果善用演示教学法、多做演示实验、做好演示实验并使之在教学中充分发挥作用,将会极大地提升电气类课程的教学效果。如何做好电气演示实验?笔者认为应该注意以下几个方面。

一、掌握实验原理、确保演示成功

任何一个电气演示实验,都是对某一类电气原理的验证或重现,这就要求教师的演示只许成功,不许失败,否则,对教学效果的影响是极为不利的。一个电气演示实验,其成功的首要条件是熟练掌握实验原理,原理是使用、设计或改进实验的依据。对于大部分的电气演示实验教学来说,首先,必须根据电气原理,选择演示哪一个实验最为合适或效果最好;然后,要依据实验的原理做好实验设计,并严格地依照实验原理进行接线;最后,在实验过程中,还要仔细按照实验原理及操作规范进行操作,决不可马马虎虎,粗心大意,以确保演示或实验成功。当演示完毕后,教师还必须把学生的思路带回与演示内容相对应的电气原理或理论知识上来,因为做演示实验的最终目的就是为了验证原理,进而牢固地掌握相关的理论知识。所以只有掌握实验原理,才能准确地抓住教学的关键,成功地进行演示实验。例如:在某个演示实验中涉及到电阻的测量时,我们知道,由于测量电阻值的方法有好几种,它们的原理、特点和适用范围都各不相同,使用的测量仪器仪表也不同。所以,为了能够准确实用地测量电阻值并做好演示,一定要掌握各种测量方法的原理,再根据此演示实验的特点,结合被测电阻的实际情况,对测量方法进行合理选择,从而减小测量误差,确保演示实验成功。

还要注意做演示实验时的环境条件,有些电气演示或实验的成功与否与环境有很大的关系。如静电演示实验与天气条件关系甚密,而有些电气实验要获得良好的效果,则需要始终保持电源电压的稳定。几乎所有的电气类仪器或仪表都必须在规定的正常工作条件下使用,否则就要考虑到可能会产生的误差,以及这种误差对实验效果带来的影响。当然,最好能在演示实验中采取一定的措施,及时减小误差。例如,为了消除一定的电磁场对电流表读数的影响,可以把电流表放置的位置,调换180°后,再重新测量一次,两种放置方式测得结果的误差符号正好相反,最后的测量结果就可以取两次的平均值。

二、力求过程清楚、配合讲解指导

演示的过程是电气演示实验中最主要和最关键的一个阶段,教师做演示时应力求操作简单、动作规范和过程直观。在演示实验的全过程中,一定要细致认真,一定要使每一个学生都能看清楚实验该怎样做,并能明白为什么要这样做。为使演示过程清楚,演示仪器仪表的尺寸要足够大,使全体学生都能看清楚,也可以利用各种电教手段或放大装置来增强演示效果,还可以用背景衬托或染色上漆等措施进行强调。演示用的电工仪器仪表要放置于适当的高度,应该尽量选用立式而不使用卧式,并使仪表面板正对学生。在演示中,还要注意引导学生观察实验中各种电量以及相关现象的发展变化过程。举一个简单的例子,若要讲解电流的热效应这一部分内容,教师就可以设计这样一个演示实验:先接通电源,使电阻丝发热,由暗变红,然后用火柴头直接接触电阻丝,使学生在看到烟和火的同时,又听到“嗤——”的一声响声。像这样的演示实验,一定会取得成功,因为它必然会给每个学生留下极为深刻的印象。

电气演示实验的目的是让学生获得感性的知识,帮助他们探索电学的规律,最终导出或验证各类电气原理。所以,在进行电气演示实验时,一定要配合讲解指导,以使学生认识电气过程的本质属性与其外表现象之间的因果关系,从而导出结论。例如,在讲授电磁学理论的课堂教学中,我们通过对几个演示电磁感应现象的实验进行比较和分析后,从这几个演示实验的相同点和不同点的观察中,就可以归纳出结论:只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中就会有感应电流产生。在这堂课的教学中,教师可以边演示、边提问、边讲解,成功演示配合讲解指导,将有助于把非常抽象的电磁学理论变得生动具体,将有助于学生真正理解这部分内容中的重点和难点。

三、辅以多媒体教学,增强教学效果

多媒体教学,在本文中特指计算机多媒体教学,即运用计算机并借助于预先制作的多媒体教学课件来开展的教学活动过程,是一种先进的现代化教学手段。在电气课程的课堂教学中,由于实验器材或实验条件等诸多因素的限制,传统的演示实验教学手段有时或多或少存在这样或那样的不足,甚至有的电气过程干脆不能演示。所以,在演示实验中,有时可辅以适当的多媒体教学手段,以增强教学演示的说服力,进而提高教学效果。多媒体教学手段对电气演示实验的作用,笔者总结有以下几点。

1.对演示实验教学的导入作用

在电气演示实验课中,如果利用多媒体教学手段引入新课或揭示课题,更能引起学生的好奇心,更能充分调动学生学习的主观能动性。例如,在讲授电机与变压器课程的相关内容时,在展示电动机或变压器的实物之前,如果先让学生观看有关电机或变压器在生产实践中广泛应用的多媒体教学录像,就会使学生了解到,原来今天要学习的电气设备,在实际生活和生产中是占有十分重要的地位的,与我们的生活和生产是密不可分的。从而大大激发了学生的学习兴趣,使学生期待着更进一步地学习,以对其做进一步的了解。

2.对简单演示实验过程的放大作用

有许多演示实验的可见度很小,很难使每个学生都能观察清楚,从而在很大程度上降低了演示效果,影响了教学质量。例如:部分实验中电气仪表指针微小的偏转,三相异步电动机的正反转等,要让学生在座位上看清楚是很难的,所以教师需要拿着演示仪表让学生看,或让学生离开座位到实验台去看,这样做既麻烦又浪费时间,还极易影响演示效果。如果适时地利用多媒体教学手段进行模拟放大,则既方便又节省时间,效果也更好。

电气世界的某些微观现象,利用肉眼是无法看见的,有些即使可以做演示,但效果也不好,引不起学生的共鸣。例如,讲授二极管单向导电性时,运用传统的演示实验手段,学生只能观察到二极管正接时灯泡亮而反接时不亮这一简单现象。演示完毕,教师在台上滔滔不绝大讲原理,学生却云里雾里还是不懂。若我们设计一个多媒体动画课件,把PN结、空穴和电子的运动等微观现象放大,使学生通过多媒体的展示,更直观、更形象地看到二极管内的奇妙世界,那么,一定会加深学生对单向导电性理论的理解和掌握。

3.对无法演示的电气过程的模拟作用

电是一种既看不见又摸不着的二次能源,在电气课程的教学中,由于受到某些因素的限制,难以通过实验向学生演示一些电器内部的电能传输过程。例如讲解变压器的原理时,因为变压器是一种静止电器,使用普通演示教学手段,即使教师出示变压器模型,甚至用变压器实物通电演示,学生都很难理解。但借助多媒体课件的模拟演示,则可以突破微观或宏观因素对演示教学的限制,将运行中的变压器其内在的动态过程,生动形象地展示在学生面前。

在电气演示中,计算机多媒体教学手段,还对部分老式的辅助教学手段如板画、幻灯和教学挂图等有一定的替代作用,在此就不赘述了。

需要强调的是,在电气演示教学中,辅以多媒体手段,有时可以起到画龙点睛、事半功倍的效果。但是,绝对不可以用多媒体教学取代演示实验教学,因为电气类学科是来源于实践的,再好的多媒体教学手段也无法取代真实的演示过程。

四、总结

实践证明,在电气类专业的课堂教学中,演示实验教学法是一种很有效的教学方法。探讨如何做好电气演示实验,对提高电气类课程的教学质量是有一定意义的。

参考文献:

[1]张若愚.电工测量技术[M].北京:中国电力出版社,2007.

[2]陈丽平.提高电工实习教学质量的方法[J].职业教育,2007,(6).

[3]张玉莹.浅谈计算机辅助教学在实验教学中的应用[J].实验教学与仪器,2007,(5).

(责任编辑:苏宇嵬)

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