首页 -> 2008年第5期
一堂电工基础探究性课的思考
作者：李玲玲
[关键词]探究 实验 感悟
电工基础教育是科学素质教育的摇篮，对创造型学生的培养，实现人才培养目标起着重要的作用，因此，提高学生的科学素质和培养创造型学生是电工基础教学的首要任务。电工基础教学中的观察和实验有利于激发学生的好奇心和求知欲，可提供给学生一种具体形象刺激，有利于建立形象思维。电工基础学科的内容较亲近生活、亲近社会、亲近学生的实际，为学生研究电工基础问题提供了条件。数学是表达物理概念、规律的最简洁、最准确的语言，用数学公式和图像表达电工基础内容，为学生提供了有利的工具。电工基础学中的等效法、近似法、类比法、作图法、外推法、归纳法、演绎法以及物理模型、理想实验等都很有利于培养学生的抽象思维和辩证思维。
电工基础“探究活动”的组织形式：可以以小组（最好两人一组）活动的分散方式进行，例如小实验、小制作等机动灵活的活动；也可以以全班参与的形式进行，如参观、社会调查等，这样可以较好地开展工作。每个电工基础“探究活动”的课题及所需要的时间、地点等会有所不同，可以采用长短结合、课上课下结合等方式，轮流穿插进行。为了减轻教师的负担，可以培养一批积极性和活动能力较强的学生担任组长，起到承上启下的作用，帮助教师工作。
下面就笔者在电工基础教学过程中的一堂探究课为例进行分析：
在学完《恒定电流》一章后，有一个学生提出一个问题：“我们家里在安装上下楼道的两个灯时，我父亲要求电工师傅将两个灯串联，并且用了两15W的灯泡，这是为什么？”我想这是一个很好的理论联系实际，又能够帮助学生复习巩固电学知识的问题，就组织了一堂探究性课。
1.课前准备。学生分组：①两个人一组，全班42个学生分为21个小组。②实验器材：每一组一个交流电压表和电流表，学生多用电表一块，每组“220V、15W” 插口白炽灯泡两个，“220V、40W”、“220V、60W” 、 “220V、100W”插口白炽灯泡一个，两个插口灯头，拉线开关一个，导线若干，每个实验桌上都装有220V的交流电源。③探究问题：白炽灯在没有接入电路时的电阻和接入电路后发光后的电阻有何不同，这是为什么？接一个灯泡和串联两个相同的灯泡的亮度有何不同，这是什么原因？分别将两个功率相同和功率不同的灯泡并联，其亮度如何，为什么？当将两个额定功率不同的灯泡进行串联时，那一个亮度大，那一个亮度小，为什么？将15W的灯泡分别跟40W、60W、100W的灯泡串联时都能够发光吗？为什么？串联两个相同的灯泡进行照明有什么优点和缺点？把探究问题事先印出，发给学生人手一份。
2.学生的探究活动。学生进入实验室后，大部分的兴趣都很高，按照要求一步步的进行探究实验，发现问题先是小组进行研究讨论，有的向老师提问。实验中发现，有的学生动手能力很强，能够很熟练的进行探究实验；有的学生动手能力较差，搞了十几分钟，一个问题都没有做好；有一个组的两位女学生，因为开始时不知如何动手有点不想做，在老师的鼓励和辅导下才慢慢地做完前三个问题；没有做完的小组，他们都要求在课余时间继续做。经过一节课实验，有13个小组完成得比较好，其中有3个组做得特别好，下面就将做得好的一组的探究报告介绍如下：
（1）四种白炽灯的电阻：灯泡型号接入电路前 接入电路后理论数值 220V15W 400Ω 3100Ω 3226.7Ω； 220V40W 90Ω 1100Ω 1210Ω；220V60W 60Ω 800Ω 806.7Ω；220V100W 40Ω 470Ω 484Ω 。灯泡在接入电路前的电阻远小于接入电路后发光时的电阻，原因是灯丝在通电后温度升高其电阻率增大了，因此电阻增大，这证明了材料的电阻率随着温度的升高而增大，但由于仪器等原因测量值和理论值还是有差距。
（2）在只接一个灯泡和串联两个相同的灯泡时，串联后的灯泡的亮度大大减弱。这是因为串联分压，使加在每个灯泡上的电压只有额定电压的二分之一，则由P=UI的关系式，其发光功率只有额定功率的四分之一。
（3）将两个灯泡并联后接在电路中，每个灯泡的亮度与只接一个时相同；因为并联电路两端的电压与电源电压相等，每个灯泡两端都得到了它的额定电压。我们教室的每个灯都是并联在电路上。将两个功率不同的灯泡并联接在电路上，功率大的亮度大，功率小的亮度小。
（4）将两个功率不同的灯泡串联接在电路上时，额定功率小的亮度比额定功率大的亮度大；这是因为功率小的灯泡电阻比功率大的灯泡电阻大，由串联分压原理，小灯泡两端的电压比大灯泡两端的电压大，再由P=UI，则小灯泡的亮度大些。
（5）将15W和40W的两个灯泡串联都能够发光，15W的灯泡要比40W的灯泡亮；将15W和60W的灯泡串联，15W的灯泡比前面串联40W的亮些，但60W的灯泡几乎不亮，只是灯丝有点发红；将15W和100W的灯泡串联，15W的灯泡比前面串联40W的更亮些，但100W的灯泡根本不亮，连灯丝发红的现象都看不到。这也是由于串联分压而产生的。
相同的灯泡来照明，其优点是每个灯泡两端的电压比额定电压小，灯泡在工作时灯丝温度较低，可以大大的延长灯泡的使用期；再则还能够节约不少的电能。这种连接法一般用在一些亮度要求不高，如楼道、过道、厕所、走廊等地方，这些地方更换灯泡又不方便。其缺点是一亮就两个都亮，一关就两个同时都关。
3.课后小结：这节课的安排和探究过程虽然不是十全十美，学生的实验报告也只有一部分比较可以，但笔者认为，这次探究课不仅复习和巩固了电学知识，训练了学生的动手能力，更重要的是提高了学生小学习兴趣，知道我们所学的知识立马就能够应用到实际中去，使原来对学习电工基础没有兴趣的学生改变了认识。