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      歐姆定律的主要內容

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      歐姆定律的主要內容范文第1篇

      關鍵詞:經典理論 量子力學 聯系

      中圖分類號:O413.1 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2016)08(a)-0143-02

      量子力學于20世紀早期建立以來,經過飛速的發展,逐漸成為現代物理學科中不可分割的一部分。量子力學是現代量子理論的核心,它的發展不僅關乎人類的物質文明,還使人們對量子世界的認識有了革命性的進展[1]。

      但是,量子力學并不是一個完備的理論,其體系中還存在許多問題,特別是微觀與宏觀,即經典理論與量子力學的聯系。為解決這些迷惑,歷史上相關科學家提出了很多實驗與理論。該文旨在以量子力學發展史上提出的幾個實驗為例,對其進行簡單分析,以展示經典理論與量子力學的聯系。

      1 問題的提出

      1935年3月,愛因斯坦等人在EPR論文中提出了“量子糾纏態”的概念,所謂的“量子糾纏態”是以兩個及以上粒子為對象的。在某種意義上,“量子糾纏態”可以理解為是把迭加態應用于兩個及以上的粒子。若存在兩個處于“量子糾纏態”的粒子,那這兩個粒子一定是相互關聯的,用量子力學的知識去理解,只要人們不去探測,那么每個粒子的狀態都不能夠確定。但是,假如同時使這兩個粒子保持某一時刻的狀態不變,也就是說,使兩個粒子的迭加態在一瞬間坍縮,粒子1這時會保持一個狀態不再發生變化,根據守恒定律,粒子2將會處于一個與粒子1狀態相對應的狀態。如果二者相距非常遙遠,又不存在超距作用的話,是不可能在一瞬間實現兩個粒子的相互通信的。但超距作用與當今很多理論是相悖的,于是,這里就形成了佯謬,即“EPR佯謬”。

      同年,薛定諤提出了一個實驗,后人稱之為“薛定諤的貓”。設想把一只貓關在盒子里,盒中有一個不受貓直接干擾的裝置,這套裝置是由其中的原子衰變進行觸發,若原子衰變,裝置會被觸發,貓會立即死去。于是,量子力學中的原子核衰變間接決定了經典理論中貓的生死。由量子力學可知,原子核應該處于一種迭加態,這種迭加態是由“衰變”和“不衰變”兩個狀態形成的,那么貓應該也是處在一種迭加態,這種迭加態應該是由“死”與“生”兩個狀態形成的,貓的生死不再是一個客觀存在,而是依賴于觀察者的觀測。顯然,這與常理是相悖的[2]。

      這兩個佯謬的根源是相同的,都是經典理論與量子理論之間的關系。

      2 近代研究進展

      2.1 驗證量子糾纏的存在

      華裔物理學家Yanhua Shih[3]曾做過一個被稱為“幽靈成像”的實驗,其實驗過程及現象大致可以描述為:假設存在一個糾纏光源,這個光源可以發出兩種互為糾纏的光子,通過偏振器使兩種光子相互分離,令第一束光子通過一個狹縫,第二束不處理,然后觀察兩束光的投影,結果發現第二束光的投影形狀與第一束光通過的狹縫形狀完全相同。

      人們發現,如果僅僅使用經典理論,實驗現象是無法解釋的,必須應用量子理論,才能解釋“幽靈成像”的現象。這個實驗也恰好驗證了“量子糾纏”現象的存在。

      2.2 量子世界中的歐姆定律

      歐姆定律是由德國物理學家Ohm于19世紀早期提出來的,它是一種基于觀察材料的電學傳輸性質得到的經驗定律,其內容是:在同一電路中,導體中的電流跟導體兩端所加的電壓成正比,跟導體自身電阻成反比,即 (U指導體兩端電壓;R指導體電阻;I指通過導體的電流)。

      18世紀二、三十年代,人們認為經典方法在宏觀領域是正確的,但是在微觀領域將會被打破。Landauer公式給出了納米線電阻的計算方法,即(h為普朗克常量;e為電子電量;N為橫波模式數量);而在宏觀中,(為材料的密度;l為樣品的長度;s為樣品的橫截面積)。由此發現,在宏觀領域,樣品的電阻是隨著樣品的長度增加而增加的,而在微觀領域,樣品的電阻與樣品的長度沒有關系。

      Weber[4]等人制備了原子尺度的納米線并進行觀察,實驗發現,在微觀領域,歐姆定律也是滿足的。Ferry[5]認為樣品的電阻是由多種機理所導致的,而他最后得到的結果正是由于多種機理的相互疊加。經過分析,他認為歐姆定律何時開始生效取決于納米線中電子耗散的力度,力度越大說明開始生效時的尺度越小。但這也同時引發了另一個問題的思考:低溫條件下,歐姆定律是仍然成立的,也就是說經典理論仍然成立,但往往是希望在低溫下研究比較純粹的量子效應。低溫條件下歐姆定律的成立要求在進行實驗研究時,必須花費更多的精力來使得經典理論與量子理論分離開。

      2.3 生活中的量子力學――光合作用與量子力學

      Scholes等[6]從兩種不同的海藻中提取出了一種名為捕光色素復合體的化學物質,并在其正常的生活條件下,通過二維電子光譜術對其作用機理進行了分析研究。他們首先使用了飛秒激光脈沖模擬太陽光來激發這些蛋白,發現了會長時間存在的量子狀態。也就是說,這些蛋白吸收的光能能夠在同一時刻存在于不同地點,而這實際上是一種量子迭加態。由此可見,量子力學與光合作用是有很大聯系的。

      3 結語

      從近幾年來量子力學的基本問題和相關的實驗研究可以看出,雖然經典理論與量子理論的聯系仍然是一個懸而未決的問題,但是當代科學家已經能夠通過各種精妙的實驗逐步解決歷史遺留的一個個謎團,使得微觀領域的單個量子的測量與控制成為可能,并且積極研究宏觀現象的微觀本質,將生活與量子力學逐漸的聯系起來。對于“經典理論與量子力學的聯系”這一專題還需要進行不斷研究,使量子力學得到進一步完善與發展。

      參考文獻

      [1] 孫昌璞.量子力學若干基本問題研究的新進展[J].物理,2001,30(5):310-316.

      [2] 孫昌璞.經典與量子邊界上的“薛定諤貓”[J].科學,2001(3):2,7-11.

      [3] Shih Y. The Physics of Ghost Imaging[J].2008.

      [4] Weber B, Mahapatra S, Ryu H, et al. Ohm's law survives to the atomic scale[J].Science,2012,335(6064):64-67.

      歐姆定律的主要內容范文第2篇

      一、以激發興趣為目標,增強知識遷移意識

      學生對物理知識的興趣程度,直接影響到思維遷移力的強度。如果學生對物理學習產生濃厚的興趣,以積極的心態投入到學習中,就會積極探索知識,產生思維的遷移欲,并迫切希望知識水平得到進一步提升,出現有利的正向遷移。我們應該以激發學生學習興趣為目標,增強學生的正向思維遷移意識。引導學生尋找物理知識規律,自主探尋知識的遷移點,主動對不同學科知識進行系統性組合。在積極應用所學知識與社會實踐的過程中,發現知識儲備的不足,產生不斷儲備新知識的愿望。有研究表明,學生在學習過程中,發現自身實踐任務與自身的知識儲備產生一定的沖突和空缺時,就會激發遷移動機。我們在教學設計過程中要注意對學生所儲備的信息知識激發沖突和空缺感,設置具有一定難度,且具有真實性與可行性的實踐任務,由學生自主完成,遇到困難時及時提供幫助和引導。最終使學生具備明確的學習意識性,樹立主動遷移的學習態度,提高學生的思維遷移力。

      二、以實驗為觸發點,讓思維參與到實驗中

      物理是一門以實驗為基礎的學科。實驗能激發學生的學習興趣,促使學生思考問題,并在實驗中解決問題。在教學中可以針對學生實驗、演示實驗、隨堂小實驗等創設思維觸發點。例如:在開展“拋體運動的規律”實驗中,用小錘打擊彈性金屬片后,A球沿水平方向拋出,同時B球被松開,物體自由下落。那么A、B兩球同時開始運動,這是一個簡單的小實驗,但學生無論是對該實驗的演示還是結論上的分析都存在很大的思維障礙。教師很有必要對這個實驗設置思維的觸發點。在教師演示時,要求學生觀察哪個小球先落地,這就是思維的觸發點:用視覺觀察還是用聽覺來聽呢?學生觀察后就有了初步結論:聽覺觀察更好些。再創設思維觸發點:小球落地后有很多聲音,聽聲音應該聽哪個聲音?在結論階段可以創設這樣的思維觸發點:這個實驗是用來說明平拋運動水平方向是勻速直線運動,還是用來說明豎直方向是自由落體運動?如何改進這個實驗,以說明水平方向的情況?在實驗中應該多創設這樣的思維觸發點,把“發現”結論的任務交給學生,讓他們積極思維,參與到實驗中。

      三、開展一題多解,培養思維廣闊性與深刻性

      在解題過程中培養學生思維的廣闊性與深刻性,通過一題多解、一題多變或一題多問等方式可以讓學生多角度、全方位抓住問題的本質,提高分析問題與解決問題的能力。在進行習題練習的過程中,有的可以采用基本的方法解決,這類習題解題思路明顯,解題方法簡單,而有些題目提問很深奧,如果用基本的方法就顯得很麻煩,甚至無從下手。要充分挖掘條件,靈活地聯想變換,才能找到解決問題方法。因此,要引導學生把握知識的內涵,全面分析具體問題。例如:在牛頓定律中有F=ma,這是對質點的某一時刻而言的。根據定律與有關力、質量、加速度的概念,運用牛頓定律,首先要明確研究的對象是哪一物體或一組物體,把它們看成一個質點。質點明確了,才能確定質量m,才能分析清楚加速度a與受力F。對質點的受力分析與加速分析除了根據力是物體間相互作用、彈力、摩擦力、電場力、安培力、洛侖磁力公尺與加速度定義、運動學公式外,在很多問題中還需要把力與加速度結合起來綜合分析,這樣才能靈活運用。

      四、以綜合為前提,提高分析與綜合能力

      客觀事物的整體與部分的關系,讓運用分析解決物理問題不僅成為一種可能,而且已經成為現實。綜合就是把事物各個部分、側面與綜合的基礎,分析以綜合為前提。掌握分析與綜合的方法,訓練分析與綜合的思維方法,提高分析與綜合的能力,是高中物理科學方法教育的主要內容。我們應該重視對學生進行分析與綜合思維方法的訓練。例如:在教學“歐姆定律”時,為了探索電流、電壓、電阻這三個相互關聯的物理量之間的關系,采取先分析后綜合的思維方法。先保持其中一個物理量不變,再研究其與兩個物理量之間的變化關系;保持另外一個物理量不變,研究剩余兩個物理量之間的變化關系。通過實驗最后得出:保持電阻不變時,電流跟電壓成正比;保持電壓不變時,電流跟電阻成反比結論的基礎上,再綜合得出了歐姆定律。在教學中,我們應該充分認識到引導學生領會探索電流、電壓、電阻三者變化關系的思維方法,這比讓學生知道歐姆定律的結論更重要。

      五、實施變式教學,培養學生聚合思維能力

      歐姆定律的主要內容范文第3篇

          關鍵詞:物理教學; 興趣培養

          中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1006-3315(2012)10-040-001

          課堂教學是由教師、學生、教材、教學結構等因素組成的動態系統。在課堂教學中,教師處于主導地位,學生是課堂的主體,教材是個工具,凝結了前人無數的智慧和感受,表面看來是相對固定的,但在課堂教學這個動態系統中,卻時時處在變化之中。我們的課堂教學就是圍繞學生這個主體,發揮教師的主導作用,充分利用好凝結了前人無數的聰明才智的教材,充分挖掘學生吸收知識的潛力。在課堂教學中,我的具體做法和體會是:

          一、分析典型例題,力求舉一反三

          一套教材是經過難以計數的科學家和學者辛勤勞作,經過無數次接力式的探討研究優化而成,其中的典型例題是我們課堂教學的突破口,往往有舉足輕重的作用,要抓好課堂教學,就要找準這個突破口,教師在充分吃透教材的前提下,分析典型例題,舉一反三。

          二、以研究性學習活動為突破口,激發學生學習物理的興趣

          課堂是素質教育的主陣地,教材是研究性學習的主要內容。教材中包含著物理知識的探索和形成過程,研究問題的思維方式和方法,蘊涵著豐富的研究課題。在物理教材中除已有的研究性活動內容外,還給我們教師教學留有非常大的拓展空間。如學習了“摩檫”和“重力”有關知識后,可以引導學生提出“沒有摩擦,生活會是什么樣”、“沒有重力地球上會是什么情形”等課題。在教學實踐中,我與學生一起精心鉆研教材,挖掘教材,發現了很多的研究性問題與素材,既激發學生的研究興趣,也使學生加深了對教材的理解。

          好奇之心人皆有之,而好奇心是從事探究的力量之源。蘇科版物理新教材從“奇妙的物理現象”開始,通過設疑,觀看演示實驗和動手實驗等手段,使學生接觸有趣的物理現象,繼而又介紹了物理學家進行科學探究的故事,設置了“裝滿水的杯子里還能放多少回形針”的探究實驗,讓學生通過比較,明白為什么要通過實驗進行探究。

          三、做好實驗演示,激發學生興趣

          實驗是物理學發展與研究的基礎,也是物理教學的有機組成部分和重要內容,因此認真做好教材上的每一個演示實驗、分組實驗和小實驗,對激發學生的學習興趣和學習積極性,培養學生的觀察、推理能力和科學態度有著積極的作用。

          在“物體的顏色”一段的教學中,充分利用三棱鏡、光的色散演示儀、投影儀等器材,通過一系列的演示實驗,可以幫助學生理解較為抽象的概念,還可把課本中的死的圖像變活,增加了動感,對引發學生的空間想象和思維能力,提高觀察和推理的能力,突破難點,提高學生學習物理的興趣起到了良好的作用。

          對于學生的實驗活動、探究活動更應正確對待,它們是培養學生實驗技能的基本途徑,能幫助學生牢固地掌握物理知識,培養學生的實驗技能,在分組實驗中,學生的活動是多方面的,既有思維,又有操作,還必須對數據進行正確分析處理,在這些活動中,不僅能增加學生的感性認識,鍛煉學生的動手能力,培養學生解決實際問題的能力,更能激發學生的研究和探索熱情,從而引發學生學習物理的興趣。

          小實驗在開發學生智力,激發學習興趣,培養學生的觀察能力和實際動手操作的能力,并不比分組實驗的效果差。小實驗能降低學生自學釋疑等環節中遇到問題的難度。學生在預習和自學等過程中常會遇到一些疑難問題,對某些新的物理概念似懂非懂,對某些物理規律將信將疑,有時想不通就會產生畏難情緒,影響學習效果。教材中安排的一些小實驗可以起到“引導”、“解惑”的推動作用,幫助學生認識和理解物理知識,降低學習難度,幫助學生逐步掌握一定的學習方法,調動學生的學習積極性和主動性,從而引發學生自覺學習的興趣。

          四、重視生活·物理·社會及信息庫等欄目應用,培養學生學習物理的興趣

          新教材上的這一欄目,不少教師往往忽略了它的作用。其實是一個激發學生學習興趣,培養學好物理的好教材。

          1.樹科學家形象,學科學家精神

          在教材中有許多介紹科學家的生平和事跡,我們可以把這些材料與教學結合起來對學生進行思想、精神、道德、意志等方面的教育。在9年級上冊信息庫中有一關于歐姆與歐姆定律的內容,在這材料中介紹了歐姆對科學的執著追求,在困難面前不屈服,在失敗面前不退縮,克服了一個個困難,做了一次次實驗,并獲得了成功,終于得到以他名字來命名的歐姆定律。學生從具體事例上進一步深刻理解“天才不過是百分之一的靈感加上百分之九十九的汗水”的深刻含義,激發學生刻苦學習。還有牛頓、居里夫人……一個個動人的故事背后是一個個光彩照人的科學家形象,讀了他們的事跡,讓人激動不已。

          2.讀生動感人的故事,學理論聯系實際的態度

          中學物理教材的“閱讀材料”中,廣泛收集了物理學聯系實際的事實。大到世界各國重視的能源問題,小到家用電器;上到人造衛星、無線電波,下到海洋開發;遠到我國古代研究成就,近到??吹碾娨?、電影,大到宇宙天體的運動,小到原子核結構。它們在學生面前展現了一幅幅生動的生活畫卷,把學生眼中用概念、公式堆積起來的枯燥無味的物理變成了活生生的生活。

          五、利用物理補充習題,追求深化提高

      歐姆定律的主要內容范文第4篇

      【關鍵詞】自學能力獲取知識研究問題終身學習

      閱讀是自學的重要途徑。培養學生的自學能力,應從指導閱讀教科書入手,使他們學會抓住課文中心,能提出問題并設法解決問題,還應鼓勵學生進行課外閱讀。

      在中學要培養學生獨立思考、分析問題和解決問題的能力,指導學生閱讀是一個重要的環節。教就是引導學生怎樣讀書,怎樣思考分析問題,解決問題,使學生的能力得到提高是教師教的目的。指導學生閱讀課文,培養學生的閱讀興趣和提高學生的自學能力要從以下幾個方面入手。

      一、教師要為學生閱讀教材創造條件

      一方面要經常對學生進行自學能力重要性的教育,使學生充分認識到,有了自學能力才能不斷地充實和更新自己的知識,才能適應迅速發展變化的社會,才能不斷攀登科學的高蜂,另一方面,在平時要多為學生閱讀課本創造條件,學生自學必須要有時間的保證?,F在中學的科目繁多,各科作業也很重,學生每天平均自習的時間只有2至3小時,學生感到做作業都來不及了,哪有時間去看書??!這就要求我們教師一方面必須改革教學方法,改變那種填鴨式的"滿堂灌",一堂課如果一講到底,學生便始終處于被動狀態連思考的余地都沒有,有些問題即使上課講了,學生也做了練習了,但一考查起來還是不懂,這說明只有教師的講是不行的,還必須有學生的獨立思考,自己消化才行。另一方面,作業題應少而精。題目是永遠做不完的,重要的是精選典型習題指導學生深入探討,獨立思考,在分析習題過程中探索其規律,使自己在解題的實踐中逐步地掌握其思路和方法。總之,教師在教學中要盡量少灌輸,多啟發,使教學過程成為學生在教師的指導幫助下自己學習和鉆研問題的過程。例如在上《歐姆定律》這課時,教師只通過演示實驗講清電流跟電壓的關系,至于電流跟電阻的關系以及歸納得出定律,就可以讓學生自己通過實驗進行分析比較、歸納和閱讀課文后得出結論,然后教師加以小結.這祥既可以在課堂上有時間讓學生閱讀課本,又可使學生自己實驗、思考、討論和研究問題,更促使學生去認真閱讀教材。

      二、根據物理教材的特點,加強閱讀指導。

      物理課本中既有對現象的描述,又有對現象的分析和概括。既有定量的計算,又有要動手做的實驗。在表述方面,既有文學"語言",又有數學"語言"(公式、圖象)還有圖畫"語言"(插圖、照片)。看這樣的書,既要懂得文字表述的意思,又要理解數學的計算及其含義,有時還要畫圖。學生剛開始不易讀懂課文,也不習慣這種學習方法,因此,一開始教師就必須耐心的加以引導。要要求學生整章節的閱讀,并給予指導,必要時,在課堂上還要邊讀邊講。重要的句子、結論要求學生用筆劃出來,對一些敘述較復雜的段落還要給予分析解釋。學生入門以后,再對他們提高要求。例如:《阿基米德原理》這一節,學生通過閱讀課文后,對課文提出的概念、定義和原理就有了一個初步的認識,對實驗過程和現象也有所了解,并能作大致的分析。這時教師可通過誰是受力物體,浮力的大小和方向以及在什么情況下才有浮力等提出問題,幫助學生進一步理解"原理"的實質,而不致于去死背條文。物理公式是用數學"語言"來描述物理規律的一種數學表達式。初中學生不易看懂,往往把它當作代數來看待,這就可能出現一些很嚴重的錯誤。例如通過歐姆定律推導出電阻R=U/I,這只是電阻的計算式,不能說電阻和電壓成正比和電流成反比。同樣密度ρ=m/v也不能說密度和質量成正比和體積成反比。因為在物理中有一些物理量只由其自身的因素決定,而和外界的因素無關。這就需要教師一開始就要幫助他們去弄清其含義。在大多數情況下,數學"語言"和文字"語言"是一致的,因此,先要訓練學生當"翻譯",經常要求他們將某一物理語言或數學語言"譯"成文字語言或將文字語言"譯"成物理語言或數學語言。例如將"鋼的密度比鋁大,比鉛的小","譯"寫成"P鋁<P鋼<P鉛";又如將歐姆定律I=U/R公式"譯"寫成"導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比"等等。同時還須要求學生了解掌握公式的物理意義、適用條件、各物理量的單位以及單位公式的變形等,經常通過這樣的訓練,就能逐步的提高他們的閱讀能力。此外,物理課本中還常有一些物理術語,如"屬性"、"豎直"、"狀態"、"過程""相對""變化"等等,初中學生也是不易理解的,也需要教師通過討論和比較,幫助學生去認識和了解。

      三、引導學生養成預習的習慣,逐步培養自學能力。

      歐姆定律的主要內容范文第5篇

      電路分析基礎課程是我院電類相關專業的專業基礎課。通過本課程的學習,可以使學生掌握電路的基本概念、基本理論、基本分析方法以及基本實踐技能,在為后續基礎教學(如模擬電子技術、數字電子技術、高頻電子電路、信號與系統等)和專業教學(如裝備電氣系統、雷達原理等)打下基礎的同時,著力培養學生科學思維能力、分析計算能力、歸納總結能力、研究創新能力。隨著教學改革的深入,教學時數逐漸減少,如何保證教學質量和教學效果,是教師需要直面的問題。

      一、優化教學內容,構建知識體系

      電路分析基礎課程面向我院電類直通車學生開設,這些學生所學專業門類復雜多樣,在后續的專業課中所學的裝備也不同,它們所需的專業基礎知識也就各有不同,側重點也不一樣,因此需要認真分析傳授的內容與專業需要是否匹配,通過在主要內容上合理地分配學時,加深學生對主要知識點的把握。因此將課程內容模塊化,主要包括:直流線性電路模塊、交流線性電路模塊和非線性電路模塊[1],每一個模塊又分為若干小模塊。例如,直流線性電路模塊又分為電路基礎模塊、RS電路模塊、RLCS電路模塊;交流線性電路模塊又分為正弦穩態電路模塊、三相電路模塊、非周期電源電路模塊、耦合電路模塊等。在講授時,通過將課程內容的靈活組合,對模塊和知識點進行適當調整,就可適應不同專業需求。

      在教學內容安排上,按照電路組成元件的種類和數量由簡到繁的原則,依據電源元件的時域特性和頻域特性,按照先易后難的認知規律進行講授。例如在講授直流線性電路模塊時,首先講授電路基礎模塊,其中主要講授電路中的四類基本元件――電源、電阻、電感、電容的特性和伏安關系,在此基礎上,講授單類電路元件的電路分析,然后講授具有兩類電路元件的電路分析(包括RS電路、RL電路和RC電路),再講授具有三類電路元件的電路分析(包括RLS電路和RCS電路),最后講授具有四類電路元件的電路分析(RLCS電路)。在講授完直流線性電路模塊后,以其為基礎,通過引入Z元件(阻抗元件)和S元件(運算阻抗元件),將正弦穩態電路分析和線性電路復頻域分析歸為直流線性電路分析方法的應用。在講授過程中,要緊緊抓住“兩類約束”(即元件約束――元件的伏安關系,拓撲約束――基爾霍夫定律)在電路分析中的具體運用,讓學生了解電路分析中的許多方法都是在這兩類約束具體應用的基礎上演變而來的,讓學生知道各種分析方法的來龍去脈,做到不但知其然,而且知其所以然,以加深對各種分析方法的理解。這樣的教學內容安排,內容更加簡潔,條理更加清晰,結構更加合理,便于學生對知識的掌握。

      二、改進教學方法,提高教學效果

      在電路分析基礎課程教學改革過程中,由于課時數減少,如何在較短的時間內使學生掌握知識,提高授課效果,是值得思考的問題。在授課過程中除采用傳統的啟發式、研討式等傳統教學方法外,還嘗試采用工程案例式、比照推演式等教學方法,著力培養學生的工程實踐能力和斂散思維。

      1.工程案例式教學培養學生工程實踐能力。工程案例式教學是在教師的指導下,根據教學目的的要求,組織學生通過對案例的閱讀、思考、分析、討論和交流等活動,引導學生把案例與理論相結合,運用所學知識對案例進行分析和探討,從中得出經驗和教訓,從而使學生更深切地理解理論的真諦,訓練學生分析問題和解決問題的實際能力,從而加深他們對基本原理和概念理解[2]。例如在講授最大功率傳輸定理時,可以以晶體管收音機為例進行講解。首先簡單給學生介紹一下收音機電路的組成和工作原理,然后提出“如何才能使得揚聲器發出的聲音最大?”這一問題,引導學生思考、討論、相互交流,經過充分思考、討論之后,將收音機電路中原有的揚聲器去掉,換接幾個不同阻值的揚聲器進行實驗,發現揚聲器的阻值不同,其發出的最大聲音也不一樣。接下來繼續探討問題的成因,將除揚聲器以外的電路看成一個含源二端網絡,將含源二端網絡運用剛剛講過的戴維南定理進行等效,通過極值定理的條件,可以得出只有當揚聲器的阻值與戴維南定理的等效電阻相等時,揚聲器上得到的功率最大,聲音也就最響,從而使學生了解最大功率傳輸定理的內容和本質。

      2.比照推演式教學方法培養學生斂散思維。比照推演式教學方法就是通過與學生已熟悉知識的對比,引出新的教學內容,從而使得學生聽得懂、學得明白[3]。在“電路分析基礎”課程中,很多知識點(如電路與磁路、直流電路與交流電路、正弦周期電路和非正弦周期電路等)都可以采用比照推演式教學方法來講授,使學生將不同知識點比照學習,在已知知識的基礎上通過進一步探討,就可以獲得新知識,達到事半功倍的效果。例如,在直流電阻電路中,歐姆定律和基爾霍夫定律是分析電路的基礎,通過這兩個定律可以引出支路電流法、節點電壓法、網孔電流法等分析方法,因為這些方法就是這兩個定律的具體應用,只不過是針對于不同的電路拓撲而推導出的相對簡單的解題方法而已。如果將直流電阻電路中的電源變成正弦交流電,將電阻元件(R元件)變為阻抗元件(Z元件),將各物理量變為相量,則正弦交流電路的分析方法與直流電阻電路的分析方法相類似,只不過是將歐姆定律、基爾霍夫定律轉化為了相量形式,而支路電流法、節點電壓法、網孔電流法等分析方法仍然適用。這樣,在學生具有直流電阻電路相關知識的基礎上,只需把正弦交流電的特性、阻抗元件的變換、物理量的相量表示講清楚,正弦交流電路的求解也就迎刃而解。

      三、完善教學手段,培養創新能力

      電路分析基礎課程內容理論性和實踐性都很強,如果只靠課堂講授的辦法很難激發學生的學習興趣,因此需要采用多種教學手段,來激發學生學習興趣,培養學生的創新能力和探索精神。

      1.現代化教學激發學生興趣。在課堂教學中,傳統的教學方法主要以教師講授基本理論和方法為重點,尤其對于一些理論性強、與現實生活聯系不緊密的內容,單純采用講授的方法效果往往不佳。而對于多媒體技術,可以借助動畫、短視頻、微課等多種表現形式輔助講解,從而使學生的注意力、觀察力、想象力等智力因素積極參與,提高學習的成效。針對課程內容理論性強的特點,引入MATLAB、EWB等計算機輔助分析與仿真手段[4],使電路理論分析計算與計算機仿真技術有機結合起來,為學生呈現一種更為直觀的電路工作狀態和結果,將看不見摸不著的理論分析轉化為實際電路,對學生更有說服力,可極大激發學生的學習興趣,有效提高學習效果。

      2.實驗教學培養學生動手能力。針對課程實踐性強的特點,充分利用線上和線下的資源提高學生的動手能力。線上資源主要依托校園網的網絡教學平臺網上實驗室來進行,線下資源主要依托電工電子實驗中心的開放性基礎教學實驗室來完成。在設計實驗時,根據實驗的類型和特點,分為驗證性實驗、綜合性實驗和設計性實驗[5]。驗證性實驗的主要目的是使學生加深對理論知識的理解和掌握,強化基礎實驗技能;綜合性實驗的主要目的是使學生綜合運用所學知識來解決實際問題,利用新技術、新方法拓寬學生思維,提高綜合應用知識的能力;設計性實驗的主要目的是使學生自行設計內容并完成相關實驗,鍛煉學生獨立思考的能力和創新能力。通過實驗分級可以使學生完成知識消化、知識拓展和知識創新的過程。

      3.開辟第二課堂培養探索精神。高校第二課堂作為培養學生創新能力和提升綜合素質的重要載體,能有效激發學生的學習興趣[6],提高學生獨立研究問題與解決問題的能力,培養學生的探索精神。因此,依托電工電子實驗中心的創新實驗室和相關專業實驗室,每年組織學生積極參加學院組織的“創新杯”科技制作競賽活動,在此基礎上選擇優秀項目參加全國大學生電子設計競賽,一方面可以充分展示學生的想象力和創造力,開拓學生的視野,培養學生探索精神,另一方面在增強學生的自學能力、獨立思考能力、團隊合作能力等方面也具有顯著的促進作用。

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