創(chuàng)新思維與實(shí)踐能力的培養(yǎng)探討

顏溪昌

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?創(chuàng)新思維;實(shí)踐能力;策略

[中圖分類號(hào)] ?G712 ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號(hào)] ?2096-0603（2019）25-0153-03

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，社會(huì)對(duì)高素質(zhì)人才的需求日益迫切，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力和協(xié)作分享意愿為目標(biāo)的創(chuàng)客教育得到普遍認(rèn)同。職業(yè)學(xué)校電子機(jī)械等專業(yè)、普通高中電學(xué)是實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程，其基礎(chǔ)課程電工基礎(chǔ)、電子技術(shù)基礎(chǔ)常常需要很多實(shí)踐活動(dòng)來支持，合理安排一些實(shí)驗(yàn)實(shí)踐活動(dòng)穿插于理論教學(xué)之中，對(duì)提高學(xué)生的學(xué)生積極性，激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力，鞏固理論教學(xué)的成果是非常必要的。尤其是在強(qiáng)調(diào)素質(zhì)教育、加強(qiáng)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(jī)械數(shù)控專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)中對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐和實(shí)習(xí)教學(xué)的一些探索供大家參考。

電子電器、機(jī)械數(shù)控專業(yè)的電工基礎(chǔ)和電子線路基礎(chǔ)既要理論闡述又要實(shí)習(xí)實(shí)踐，在教學(xué)中必須結(jié)合本專業(yè)的特點(diǎn)進(jìn)行完善和深化，重視理論的連貫性、條理性，不能機(jī)械地照搬，使教學(xué)變成空洞的說教。對(duì)于這樣的專業(yè)基礎(chǔ)課，本人多年的教學(xué)體會(huì)是過分的理論教學(xué)會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生厭倦感，缺乏生動(dòng)性和趣味性。但沒有足夠的理論支持，沒有嚴(yán)格的條理性，輕易動(dòng)手實(shí)驗(yàn)則易造成學(xué)生盲目和盲從，實(shí)驗(yàn)效果不佳，學(xué)生只是隨意擺弄而無目的性。所以理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，才是最好的教學(xué)，才是對(duì)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(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中取得數(shù)據(jù)，驗(yàn)證新思路正確與否。本人在關(guān)于日光燈電路的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行多年的嘗試，試圖引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行發(fā)散性、立體式思維的思考，激發(fā)他們對(duì)創(chuàng)新發(fā)明的熱情。用啟發(fā)式、漸進(jìn)式、階段總結(jié)式等進(jìn)行有步驟的創(chuàng)新思考，在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題，在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐中解決問題，在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐中再發(fā)現(xiàn)問題再解決問題如此循環(huán)往復(fù)，使學(xué)生在不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題中學(xué)到如何創(chuàng)新發(fā)明，如何遵循科學(xué)規(guī)律。培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)、尊重科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)的思維方法進(jìn)行高效勞動(dòng)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(xùn)練

（一）熟練掌握用萬(wàn)用表進(jìn)行各種電參數(shù)的測(cè)量

電工基礎(chǔ)前面部分就介紹了萬(wàn)用表的原理，萬(wàn)用表是電工電子的最基本工具，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真閱讀課本中關(guān)于萬(wàn)用表的原理、使用方法、測(cè)量步驟和注意事項(xiàng)等內(nèi)容，特別強(qiáng)調(diào)萬(wàn)用表不能用電流檔去測(cè)量電壓和不能帶電測(cè)量電阻的兩個(gè)要點(diǎn)，以保證學(xué)生的人身安全和儀器安全，使實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。

（二）分組實(shí)驗(yàn)：人人動(dòng)手進(jìn)行以下測(cè)量

1.電阻值的測(cè)量：事先準(zhǔn)備一些不同阻值的電阻器，分發(fā)給學(xué)生測(cè)出電阻值。

2.直流電壓的測(cè)量：備一些不同電壓的干電池，讓他們測(cè)出空載電壓值，強(qiáng)調(diào)不能用錯(cuò)檔位，特別注意不要錯(cuò)放電流檔。

3.直流電流的測(cè)量：準(zhǔn)備一些小燈泡和電池，測(cè)量燈泡發(fā)光時(shí)的電流，注意用電流檔串聯(lián)形式測(cè)量。

4.交流電壓的測(cè)量：測(cè)量交流220伏電路電壓時(shí)特別強(qiáng)調(diào)安全，教會(huì)學(xué)生正確的操作方法，老師在旁指導(dǎo)嚴(yán)防觸電。

（三）實(shí)驗(yàn)總結(jié)

大家相互交流，共同討論。做到人人能熟練掌握萬(wàn)用表的使用方法，能進(jìn)行各種基本電參數(shù)的測(cè)量。尤其著重討論一下萬(wàn)用表萬(wàn)一用電流檔測(cè)量電壓將可能造成什么后果？為什么？怎么避免（特別強(qiáng)調(diào)不做危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)），萬(wàn)用表不用時(shí)應(yīng)選擇將開關(guān)置于什么位置？培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神，杜絕草率和不必要的冒險(xiǎn)。

二、實(shí)驗(yàn)電路的具體操作

根據(jù)電工基礎(chǔ)課教材關(guān)于電感鎮(zhèn)流式日光燈電路原理圖進(jìn)行安裝，經(jīng)老師檢查確定無誤后通電實(shí)驗(yàn)，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(cè)出各種電參數(shù)，要求學(xué)生能熟練畫出電路圖。把日光燈電路實(shí)驗(yàn)作為創(chuàng)新基本實(shí)踐貫穿于教材的教學(xué)之中。

（一）傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流式日光燈配氖泡起輝器電路實(shí)驗(yàn)

1.畫出如圖1電路并分組實(shí)驗(yàn)。

2.請(qǐng)學(xué)生測(cè)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(shí)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(dǎo)學(xué)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(xué)發(fā)現(xiàn)：這時(shí)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(fù)載還是感性負(fù)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(duì)傳統(tǒng)日光燈電路優(yōu)劣進(jìn)行分析：

優(yōu)點(diǎn)：a.廣泛使用，人們普遍熟悉;b.實(shí)用耐用。

缺點(diǎn)：a.低電壓不能起輝，在某電壓段起輝器氖泡反復(fù)閃滅，燈管也反復(fù)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(yán)重。

5.引導(dǎo)學(xué)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(dǎo)學(xué)生認(rèn)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(jié)構(gòu)：靜觸片、動(dòng)觸片、惰性氣體封裝在玻璃泡中，外并聯(lián)一個(gè)電容，這個(gè)電容起什么作用？為什么電工師傅經(jīng)常把它剪掉？

b.引導(dǎo)學(xué)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(dǎo)學(xué)生根據(jù)電子線路課程所學(xué)的知識(shí)，用繼電器式起輝電路進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)。

（二）電感鎮(zhèn)流式日光燈電路配繼電器式起輝器實(shí)驗(yàn)

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(cè)量出有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

2.通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：

a.實(shí)驗(yàn)二能降低日光燈起輝電壓（對(duì)于電壓偏的地區(qū)優(yōu)點(diǎn)較明顯）;b.還是存在實(shí)驗(yàn)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(diǎn)焊死，導(dǎo)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(chǎng)所。

3.引導(dǎo)學(xué)生提出新辦法來解決上述電路存在的缺陷：

用市場(chǎng)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(shí)驗(yàn)。

（三）日光燈節(jié)能型變頻鎮(zhèn)流器的實(shí)驗(yàn)

連接電路（如圖4）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)出如（一）實(shí)驗(yàn)所列的電參數(shù)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示它的特點(diǎn)有：

1.優(yōu)點(diǎn)：

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(diǎn)：

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(shí)，鎮(zhèn)流器中的功率管更容易損壞。

階段總結(jié)：

根據(jù)前面三種電路的實(shí)驗(yàn)，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(dāng)電子專業(yè)和機(jī)械數(shù)控專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)完電工基礎(chǔ)和電子線路大部分課程后，便可引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)教材所學(xué)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(yīng)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(shí)驗(yàn)。

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

該電路是傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流與電容諧振電路起輝的有機(jī)結(jié)合，是對(duì)所學(xué)LC、LCR電路的直接應(yīng)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(cè)出相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果該電路有如下特點(diǎn)：

1.優(yōu)點(diǎn)：

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

2.缺點(diǎn)：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(xué)生的普遍贊揚(yáng)，大大激發(fā)了學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的熱情，科技是第一生產(chǎn)力得到實(shí)際驗(yàn)證。教育學(xué)生從發(fā)展和國(guó)情出發(fā)，堅(jiān)持勤儉持家，修舊利廢。引導(dǎo)學(xué)生對(duì)以上四種電路進(jìn)行綜合分析。通過分析和思考，啟發(fā)學(xué)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(xué)的知識(shí)，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(xué)生利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行電路板設(shè)計(jì)、制作，畫出電路圖，趁熱打鐵，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。

（五）復(fù)明器的制作實(shí)驗(yàn)（廢燈管的再利用）

讓學(xué)生思考為什么要加兩個(gè)電阻絲，實(shí)驗(yàn)結(jié)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(duì)以上五種日光燈電路實(shí)驗(yàn)的分析和總結(jié)

（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(biāo)準(zhǔn)的比較。

比較結(jié)果：

1.電感鎮(zhèn)流式氖泡起輝日光燈電路實(shí)用性強(qiáng)，但不宜在電壓波動(dòng)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(shí)用性強(qiáng)，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(dòng)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(diǎn)。

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(qiáng)，壽命長(zhǎng)，但成本較高。

5.倍壓式日光燈電路在欠發(fā)達(dá)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(jié)

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(gè)實(shí)驗(yàn)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(yīng)用，即通過起輝器的瞬間通斷，在日光燈管兩端產(chǎn)生瞬時(shí)高壓使燈管發(fā)光。

2.第二個(gè)實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)電路瞬間通斷，可降低電壓起輝。

3.第三個(gè)實(shí)驗(yàn)電路是通過改變電源頻率使日燈光管發(fā)光。

4.第四個(gè)實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)擴(kuò)大，并起穩(wěn)流穩(wěn)光作用。

5.第五個(gè)實(shí)驗(yàn)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(dá)到日光燈起輝并穩(wěn)定發(fā)光的作用，通過實(shí)驗(yàn)很好地啟發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維、立體思維的形成，即解決任何問題應(yīng)從多角度、全方位來思考，不應(yīng)局限在一個(gè)方法、一種思路、一個(gè)角度，要放開想象的空間，充分應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)，敢于嘗試、敢于改造、敢于否定、敢于創(chuàng)新?？茖W(xué)的發(fā)明創(chuàng)造，人類的科技進(jìn)步就是在不斷否定過去，不斷接受新知識(shí)中前進(jìn)，因此，因循守舊，不思進(jìn)取，思想僵化，必然延緩科學(xué)的進(jìn)步。

四、創(chuàng)新思維的討論與實(shí)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(dāng)年電網(wǎng)電壓波動(dòng)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(jié)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(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生知道解決一個(gè)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(duì)于創(chuàng)新創(chuàng)造，科學(xué)家怎樣研究、怎樣思考、怎樣創(chuàng)造，中職學(xué)生和老師比較陌生，特別是在應(yīng)試教育體系下更是如此。所以怎樣讓學(xué)生消除科學(xué)研究的神秘感是職業(yè)學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)造的重要課題。

2.鼓勵(lì)學(xué)生多閱讀中外科學(xué)發(fā)明故事和科學(xué)家愛崗敬業(yè)精神書籍，從中得到啟發(fā)和鼓勵(lì)。法拉第的電磁感應(yīng)定律、瓦特的蒸汽機(jī)等。牛頓、富蘭克林、愛迪生，張衡、華佗、華羅庚、陳景潤(rùn)、錢學(xué)森等科學(xué)家的發(fā)明發(fā)現(xiàn)，極大地推動(dòng)了人類社會(huì)的進(jìn)步，大大提升了人們的生活品質(zhì)。

（二）梯級(jí)推進(jìn)、循序漸進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣、直奔主題

通過以上的系列實(shí)驗(yàn)，貫穿于教材的授課中，根據(jù)理論教學(xué)的進(jìn)度：自感現(xiàn)象——電容器的端電壓、電流間的相位關(guān)系—電感器的端電壓、電流間的相位關(guān)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(yīng)用新知識(shí)，分多次融入教學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，在不斷發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的同時(shí)享受知識(shí)實(shí)踐的樂趣，把日光燈的五種電路實(shí)驗(yàn)貫穿于整個(gè)教材的教學(xué)之中，用實(shí)驗(yàn)促進(jìn)理論學(xué)習(xí)，用理論學(xué)習(xí)反推實(shí)踐實(shí)習(xí)教學(xué)，在反復(fù)的動(dòng)手實(shí)踐和理論學(xué)習(xí)中學(xué)會(huì)創(chuàng)新發(fā)明的方法，享受發(fā)明創(chuàng)新的樂趣，學(xué)會(huì)發(fā)散性、立體性的思維和應(yīng)用，使職校的教學(xué)服務(wù)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(chǔ)抓起，必須結(jié)合在教學(xué)過程中。只有創(chuàng)新，社會(huì)才能發(fā)展，只有創(chuàng)新國(guó)家才能強(qiáng)大，兩個(gè)一百年的“中國(guó)夢(mèng)”才能真正實(shí)現(xiàn)，中職生應(yīng)是創(chuàng)新創(chuàng)造的人才庫(kù)和接班人，中職教師也應(yīng)是創(chuàng)新創(chuàng)造的中堅(jiān)力量。我校作為全國(guó)示范校，理應(yīng)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(shè)備的進(jìn)步和多樣化，其實(shí)用性在下降，但對(duì)于電工基礎(chǔ)課教學(xué)，對(duì)于電工、電子知識(shí)學(xué)習(xí)是長(zhǎng)久的，在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)對(duì)該學(xué)科都有很好的促進(jìn)作用。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造能力和興趣將具有長(zhǎng)期的作用，因?yàn)樗N近教材，貼近基礎(chǔ)理論，貼近學(xué)生實(shí)際，看得到、摸得著，直觀生動(dòng)。

以上是我在三十多年電工、電子教學(xué)中關(guān)于日光燈電路實(shí)踐實(shí)習(xí)教學(xué)的總結(jié)，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(duì)伍做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

編輯 張 慧