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高考考题电控部分延展性分析

2019-10-21白秋桂

文存阅刊 2019年26期

白秋桂

摘要:笔者通过分析浙江省新高考以来,通用技术学科选考电子控制电路模块真题的特點,从考题的延展性与难度递增两个角度加以详析,并以此为出发点,在核心素养大背景下,提出低起点、重基础,抓核心要点、不偏离主线,重实践操作等三个有效复习策略,为选考学生迎考与高三教师复习引导提供参考借鉴。

关键词:通用技术选考;考题延展性;电控模块;高考复习策略

一、浙江省选考《通用技术》电控部分考题特点分析

浙江省自2017届施行新高考以来,于2016年4月份施行了第一次学选考,自此每年两次,至2019年4月共七次。对于技术学科(包含通用技术与信息技术)而言,这是全国首次纳入高考,作为高校招生选拔人才的依据,亦将本省高中阶段技术学科的教学重要性提升至前所未有的高度。

相对其他高考科目,技术学科高考历史较短。按照时间顺序,七份真题卷试题的难度逐次提升,越发体现考试的选拔功能。同时,考题紧扣考试说明,有难度有信度,为高校招生选拔提供依据。本文笔者将七份真题卷的电控模块考题进行详析,并以典型考点为例,总结规律并提出相应复习策略,以期为学生迎考复习抛砖引玉。

1.核心考点的延展性

二极管、三极管是电控模块的核心部件,亦是高频考点。笔者首先对2014年与2017年考试说明中与三极管相关的考点做了对比,如下图。

考试说明中考核要求的变化(从b理解提升到c应用),对应在考题中题目难度的提高。三极管的截止、放大、饱和三种状态中,学生比较熟悉其作为开关的两种状态(截止与饱和)。而自2017年4月份始,考题递次延展出现对其放大状态的考查,并有从定性过渡到定量考查的趋势。

线路连接作为压轴题型,亦体现出核心考点的延展性。201604T17第2小题与201610T17第3小题均考查二极管及其保护电阻接法。201604T17第3小题与201610T17第4小题均考查三极管与负载的连接,其中前者需要考生选择三极管类型并将其画出。

综上,三极管的放大态,是从开关态分析的延展;连线题是以三极管管型从选择到换用三极管而保持功能不变的知识深度延展。

鉴于考题的延展性,电控模块的学习,“模仿”不失为一种好的方式,例如串联电阻对发光二极管的限流保护;继电器并联二极管,以避免自感电流对三极管破坏等知识点。考生从“模仿”应用开始入手,有助于克服复习中的畏难情绪。

2.难度逐次递增

由于选考的选拔功能,试题的难度有逐次递增的趋势。按照时间顺序去看,每次的难度比上一次略有增加,但若直接对照2016年和2019年考题的电控模块,其难度变化十分显著。考题的延展性为复习提供方向,题目的难度递增又需要教师在复习引导时把握好尺度,不可在原有难度上停留,亦不可盲目超纲,或是偏离基础主线。

以555芯片的考查为例。在2016年10月、2017年11月以及2018年4月的考题中,555芯片的连接均采用学生较熟悉的1脚、8脚接电源,4脚接高电位,5脚接电容接地,2脚、6脚输入,3脚输出的接法,即3脚输出信号完全由2脚、6脚的输入信号决定,在201811T17题中,虽然用了两只555芯片,其接法保持与前几次考试相同。但在2019年4月份的考题中出现了555芯片使用5脚时的特性。这对很多学生是极大的考验(见下表所示)。虽然题目中给出了功能表,但是对于首次遇到此种接法的考生,不会分析者比比皆是,因此在2019年4月份的考试中,本题的得分率非常低。

由此可见,在复习过程中,若一味被习题牵引,而忽略芯片内部结构原理,就很容易出现知识盲点。学生只有掌握了芯片内部结构原理,才能胸有成竹,知其所以然,遇到新题型不慌乱。另外学生还需要掌握常见集成门电路(74LS系列)的内部连接,JN6201音乐芯片的输入输出关系,以及运算放大器的工作原理。

再以电路局部功能的考查为例。在201811T13所示电路中,V3导通后,若闭合S,则V2导通。自此,V2导通为V3提供基极电流,V3导通为V2提供基极电流,V1失去对V3的控制作用,V2与V3彼此“锁定”对方的导通状态。再来看201904T17第(4)小题,题中要求“改用一个三极管和一个电阻来‘维持过载后负载电源的断开状态”,此“维持”即201811T13中的“锁定”。因此只要把201811T13电路中的V2与R5的接法复制过来即可实现“维持”题中所要求的状态。

此两道题所考查电路的功能可谓一致,但是难度上却大相径庭,对应考核要求上从理解到应用的提升,是典型的学习分析到设计分析的拓展,即学以致用。对于前者,题目给出完整电路,学生通过分析,可自行得出正确结论。但对于后者,同样的功能实现,需要学生设计此部分电路,三极管与电阻均需自己画出,且需要与原电路正确连接方能实现“维持”功能。

二、复习策略

1.低起点、重基础

鉴于选考科目与高校专业招生的相关性日益紧密,不少学生出于专业选择更广的层面,会选择技术与另外两门文科的组合。针对学生理科基础较弱的特点,电控部分复习宜从“低起点、重基础”入手。在复习中,若把复杂电路分为输入部分、控制部分与输出部分,并分别从三部分加以分析,可以有效降低理解难度。例如在输入部分电路中,先让学生学会电路中电位高低的判断(如下表所示)。

在以上电路基础上,将R1(或者R2)用各类敏感电阻(传感器)代替,就形成基本电子控制电路的输入部分,UA端电位即为控制端输入信号。在此,学生需要掌握各种传感器电阻变化特性,包括磁敏电阻(干簧管)、光敏电阻、热敏电阻、湿敏电阻、驻极体话筒等。(光电管、红外管、压敏、气敏等仅作拓展。)传感器电阻随外界条件变化,从而引起A点电位UA的变化,UA即为下一级控制电路的输入信号。

电路的输出部分主要是声、光、电。发光二极管保护电阻的接法,继电器的引脚连线(线圈及常开常闭触点的接法)及起保护作用的二极管的反接等是高频考点。电路的输入部分与输出部分皆不构成理解难点。

2.抓核心要点,不偏离主线

以2018年4月份第17题为例(下图)。此题为暗室报警电路,涉及光敏电阻特性,继电器常开触点J-2在电路中的作用,蜂鸣器不响的可能原因(电路故障分析),不同光照强度时工作的调试,以及555芯片损坏如何用三极管代替实现同种功能等项目的考查。

与多数复习用书相比,高考真题显得“中规中矩”,指向明确地考查学生基础知识的掌握及基本元器件的应用。在复习阶段引导学生进行逻辑推理时,将高考原题进行变式拓展不失为一种有效方法,难度上亦可循序渐进。例如,在输入部分将Rg由上偏置改为下偏置,将A脚与B脚位置调换;在控制部分,555芯片如何用三极管(PNP型或NPN型)代替,在改用三极管控制的时候应注意哪些问题,芯片是否也可以用逻辑门替代;在输出部分,J-1的常开触点能否改成常闭,如何改。如何将暗室报警电路改装成大棚温度控制,湿度控制,或者水箱水位控制电路;如何实现温度、湿度、水位的区间控制,如何调试区间,以及可能故障的排查。通过变式,各种元器件及芯片的工作原理及要点等基础知识亦可得到复习巩固。

选考应考复习资料铺天盖地,而现成的复习资料难免偏离高考主线,教师在引导学生复习时,需要加以甄别,避免将宝贵的复习时间浪费在偏题怪题上。高校招生选拔注重学生基础知识,及涵盖逻辑推理能力等核心素养。

3.重实践操作,提高复习效率

在复习迎考阶段,教师通常会忽视电路的实践操练。事实上,常见元器件的识别及芯片的接法、输入部分传感器的上下偏置、三极管的类型变换、继电器的常开和常闭触点的选择使用、定量的温度(或湿度等)区间的变化调试、以及电路的相反功能实现等均是需要动手实践的领域。在实验室中将学生的困惑解决,将会使复习起到事半功倍的效果。同时,实践操作才是真正提升学生工程素养的有效手段,使学生得以学以致用。

三、拓展與反思

学习贵在“举一反三”。笔者以为,深入分析挖掘真题卷的考题特点与规律趋势,对于引领学生进行基础的夯实与逻辑思维能力的训练与提高并在高考中取胜有莫大帮助。同时,有策略的高效复习,将电控模块所学理论知识加以应用,使学生真正学有所得,学以致用,亦是提高其核心素养的有效途径。

参考文献:

[1]《浙江省普通高中学科教学指导意见》(通用技术)

[2]普通高中通用技术课程标准(通用技术)

[3]2016年4月至2019年4月浙江省普通高校招生选考科目考试 技术试题

[4]《电子控制技术》(选修一)  江苏凤凰教育出版社

[5]《高中通用技术教学参考书》电子控制技术,江苏凤凰教育出版社[M]

[6]《浙江省普通高中学业水平考试暨高考选考科目考试说明》(2014与2017)