例谈“问题链”在职高电工技术基础中的作用

周桂芳

摘 要：电工技术基础对于理工科学生而言是一门重要的基础课程，而中职学生相对应而言基础比较差，学习电工技术基础这门课程非常困难。在电工技术基础教育中，“问题链”能有效地降低学习难度。本文用具体案例阐述了问题如何缩小思维跨度，降低思维难度，强化研究过程引导等方面所起的重要作用。

关键词：问题链 思维过程 案例探究

当前，随着职业教育的不断深入，其应用性和实践性已越来越体现在培养人才的规格中，也渗透到了教学的各个环节。所以职业学校教育不同于普通中学教育，具有很强的专业性与职业性。职校学生学习的目的是要成为社会各个系统、各个行业生产第一线所需要的技能人才，因而职业学校教育应重视学生专业操作技能与综合能力的培养。电工技术基础是职业教育中应用性与实践性都非常强的一门重要课程，如何使学生真正掌握课程知识，发展能力，培养智力，最终掌握电子技术操作技能，是值得教师长期关注和探索的问题。为何这门课程被大多数学生认为是非常难学的，甚至被称为“魔鬼课程”呢？怎样才能掌握学习电工技术基础的有效方法呢？笔者觉得采用“问题链”教学应该是一条可操作的有效的解决途径。

“问题链”以老师引导为中心，把《电工技术基础》依据知识、能力、思维层次分成多个问题，由浅入深，层层递进，让学生带着问题，通过学生自己独立思考、讨论、交流等形式，最后解决问题，掌握对应相应的概念知识以及形成一定的逻辑思维，提高解题能力。

一、设计问题链，明确基本概念，引导学生立足概念，正确求解

基本概念是学习的基础，对于难以理解的概念，要利用低起点，分层次的方法，把概念变成一组组的问题，帮助学生递进式理解内容，慢慢形成一定的逻辑思维。

案例：电压的求解

对我们的学生来说只講电压是容易的，但电压和电位的区别就难了，主要是分不清二者之间的联系和区别。电压是为了衡量电场力做功能力的大小引入电压这个物理量。A、B两点间的电压UAB在数值上等于电场力把电荷由A移到B所做的功W与被移动电荷电荷量q的比值。电位的概念：正电荷在电路中某点所具有的能量与电荷所带电荷量的比叫做该点电位。

在如图1所示电路中，VA=9V，VB=-6V，UBC=-11V，

VD=0V，试求：UAB、VC、UCD、UAC、UAD、UBD各多少伏？

问题1：确定参考点。参考点就是假定该点电位为零，从题意中可以确定D点为参考点。

问题2：确定电压的方向。电压的方向由高电位指向低电位，即电位降低的方向。在电路计算过程中，事先无法确定电压的真实的方向，常事先选定参考方向。如UAB就表示假设A点的电位高于B的电位，电压方向为A点指向B点。如果计算中的结果电压为正值，那么说明电压的真实方向和假设方向一致；如果计算结果电压为负值，那么电压的真实方向和假定方向相反。

问题3：明确电压和电位之间的相互关系。在电路中A，B两点间的电压等于两点间的电位之差。两点间的电压又叫两点间电位差。即：UAB=VA-VB。

问题4：电压和电位之间的区别在哪？电压和电位都是反映电场或电路能量特性的物理量，二者既有联系又有区别。电位是相对的，它的大小与参考点的设置有关；电压是不变的，它的大小与参考点选择无关。电位的参考点可任意选择，但是一个电路中只能选一个参考点。

二、设计问题链，解决公式记忆和运用问题

学好《电工技术基础》要有一定的数学基础，一些简单的数学公式可以帮助学生对于《电工技术基础》中比较难理解和记忆的公式进行推导，解决公式的记忆和运用问题。

如图2所示，纯电感电路的瞬时功率取值范围。

这道题目也是学生比较害怕的，因为这个要涉及数学中的三角函数的相互转换，以及纯电感电路中电压和电流之间的数值以及相位关系。而且看上去没有任何的已知量，让学生无从下手，所以要运用有关纯电感电路的相关公式，通过已学的数学基础自己动手去推导。

问题1：能不能直接求解？不能，因为题目中没有任何的已知数值，所以发现无法直接求解。

问题2：应该用什么知识求解？有了问题1的准备，就自然想到纯电感电路中的相关内容。

问题3：要求功率，首先要已知什么量呢？电功率是用来描述电流做功的快慢程度，电流在单位时间内所做的功叫做电功率。公式：P=UI。要求纯电感的瞬时功率，那就得已知纯电感电路中电压的瞬时值和电流的瞬时值。而纯电感电路中电压与电流存在着相位差，电压超前电流。所以应先假设电流的初相位为零，则可得电流的瞬时值表达式为，因为电压超前电流，即，所以，这时就可以根据电压三要素可得电压的瞬时表达式，。再根据功率的公式可推导出该电路的瞬时功率。

问题4：从以上功率的式子中可以看到两个正弦函数的乘积，数学中与之相关的三角函数的诱导公式有哪些呢？，把不同角的两个正弦函数的乘积转为同角的正弦和余弦的乘积。又可根据三角函数公式可得。

问题5：怎样求其取值范围呢？大多数同学从上式就知道该电路的瞬时功率是一个正弦函数，而正弦函数的取值是[-1，1]，所以会直接代入得到取值范围为[]。

问题6：取值范围出现最大值，但现实中测量出来的值都为有效值，那如何变为有效值呢？这个是比较容易想到的。运用最大值和有效值之间的关系，

代入式子可得其取值范围为[]。

三、设计问题链，解决思维跨度，培养学生整体思考问题的能力

学生思考问题的方向比较单一，比较死记硬背公式，无法灵活运用，不能把一个个单一的公式联系起来使用。

例如将电感为225mH，电阻为60Ω的线圈接到V的电源上。求线圈的感抗以及电路中的电流瞬时值表达式。

该电路既有电阻又有电感，应该是一个RL串联电路。学生对于纯电阻电路，纯电感电路可以进行简单的分析，但是出现两个或两个以上元器件串联或并联在一起，就很难去解决。

问题1：根据已知条件，如何找出电路中电阻和電感的共同点。

因为该电路为串联电路，根据串联电路的特点可以得到电路中的电流处处相等，也就是说流过电阻和流过电感的电流值是一样的。电阻和电感是加在同一电源电压下的，电路中的频率和周期都是由这个电源电压决定的，所以电路中是相同的。

问题2：由问题1就很容易想到线圈的感抗。

问题3：电流瞬时值表达式学生看到这个问题本能地觉得难，感到非常害怕，不知道如何下手。其实很简单，首先要明白瞬时值表达式是由什么所决定？ 瞬时值表达式由三要素所决定，找到三要素就找到了答案。最大值（有效值），频率（角频率，周期），初相位。从问题1中已经已知了角频率，只要求出电路中电流的有效值和初相位就可以了。

问题4：怎样求电流的有效值？根据部分电路的欧姆定律可得电流和电压、电路中的阻抗有关。根据RL串联电路的阻抗三角形可得

，A

问题5：从哪里入手求解初相位呢？ RL串联电路呈现感性，所以电路中总电压的相位超前总电流的相位，总电压的相位已知，只要求出两者间的相位差就可以求出电流的初相位。而其相位差的角度与阻抗三角形的角度相同。利用数学中的反三角函数就可解得。

。所以。电流的瞬时值表达式代入三要素可得A。

以上问题从学生的惯性思维入手，顺着此思路提问，让解题自己陷入困境，把条件一个个分开考虑，把大问题变成小问题，更能明白数和数之间的内在联系。从而为另辟蹊径做准备，提出整体思想，让学生能更好地接受和理解。

四、小结

总之，能力的培养和兴趣的培养，是传统教学的短处，但恰是运用“问题链”教学的长处所在。“问题链”根据不同的实际情况，设置多个问题，使职高学生更能理解，更能正确解题。“问题链”提高课堂效果，同时增强学生学习的信心，从而激发学生学习数学的兴趣。教育工作者应充分利用各种方式方法，推动电工技术基础课程的教学改革，提高电工技术基础课的教学质量，满足新世纪教育发展的要求。

参考文献：

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[2]张文英，赵国良.职业技能培训教学[J].职业， 2000（9）.

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[4]刘志平.电工技术基础[M].北京：高等教育出版社，1999.

[5]赵景波.电工电子技术[M].北京：人民邮电出版社，2009.

（作者单位：浙江省嵊州市职业教育中心）