颜溪昌

[关    键   词]  创新思维;实践能力;策略

[中图分类号]  G712                   [文献标志码]  A                    [文章编号]  2096-0603（2019）25-0153-03

随着我国经济的迅猛发展，社会对高素质人才的需求日益迫切，以培养学生创新实践能力和协作分享意愿為目标的创客教育得到普遍认同。职业学校电子机械等专业、普通高中电学是实践性很强的专业课程，其基础课程电工基础、电子技术基础常常需要很多实践活动来支持，合理安排一些实验实践活动穿插于理论教学之中，对提高学生的学生积极性，激发学生的求知欲，培养学生的动手能力和创新创造能力，巩固理论教学的成果是非常必要的。尤其是在强调素质教育、加强创新能力培养，面向现代化的今天，更是值得我们重视和研究。以下就我在电子电器、机械数控专业基础课程的教学中对实验实践和实习教学的一些探索供大家参考。

电子电器、机械数控专业的电工基础和电子线路基础既要理论阐述又要实习实践，在教学中必须结合本专业的特点进行完善和深化，重视理论的连贯性、条理性，不能机械地照搬，使教学变成空洞的说教。对于这样的专业基础课，本人多年的教学体会是过分的理论教学会使学生产生厌倦感，缺乏生动性和趣味性。但没有足够的理论支持，没有严格的条理性，轻易动手实验则易造成学生盲目和盲从，实验效果不佳，学生只是随意摆弄而无目的性。所以理论与实践的有机结合，才是最好的教学，才是对创新能力培养的支持。创新需要大胆否定现成的东西，但是要有理论根据，要有新的思路，才能付诸实验检验。在实验中取得数据，验证新思路正确与否。本人在关于日光灯电路的实验教学中进行多年的尝试，试图引导学生进行发散性、立体式思维的思考，激发他们对创新发明的热情。用启发式、渐进式、阶段总结式等进行有步骤的创新思考，在实验实践中发现问题，在实验实践中解决问题，在实验实践中再发现问题再解决问题如此循环往复，使学生在不断发现问题、解决问题中学到如何创新发明，如何遵循科学规律。培养学生热爱科学、尊重科学、应用科学的思维方法进行高效劳动的能力，本文意在起抛砖引玉、触类旁通的作用。具体做法如下。

一、基本功的训练

（一）熟练掌握用万用表进行各种电参数的测量

电工基础前面部分就介绍了万用表的原理，万用表是电工电子的最基本工具，引导学生认真阅读课本中关于万用表的原理、使用方法、测量步骤和注意事项等内容，特别强调万用表不能用电流档去测量电压和不能带电测量电阻的两个要点，以保证学生的人身安全和仪器安全，使实验顺利进行。

（二）分组实验：人人动手进行以下测量

1.电阻值的测量：事先准备一些不同阻值的电阻器，分发给学生测出电阻值。

2.直流电压的测量：备一些不同电压的干电池，让他们测出空载电压值，强调不能用错档位，特别注意不要错放电流档。

3.直流电流的测量：准备一些小灯泡和电池，测量灯泡发光时的电流，注意用电流档串联形式测量。

4.交流电压的测量：测量交流220伏电路电压时特别强调安全，教会学生正确的操作方法，老师在旁指导严防触电。

（三）实验总结

大家相互交流，共同讨论。做到人人能熟练掌握万用表的使用方法，能进行各种基本电参数的测量。尤其着重讨论一下万用表万一用电流档测量电压将可能造成什么后果？为什么？怎么避免（特别强调不做危险实验），万用表不用时应选择将开关置于什么位置？培养学生严谨求实的科学精神，杜绝草率和不必要的冒险。

二、实验电路的具体操作

根据电工基础课教材关于电感镇流式日光灯电路原理图进行安装，经老师检查确定无误后通电实验，用自耦变压器串接在输入电源，改变输入日光灯电路的电压，测出各种电参数，要求学生能熟练画出电路图。把日光灯电路实验作为创新基本实践贯穿于教材的教学之中。

（一）传统电感镇流式日光灯配氖泡起辉器电路实验

1.画出如图1电路并分组实验。

2.请学生测出以下数据：

a.灯管起辉的最低电源电压;b.灯管维持发光的最低电源电压;c.灯管在发光时各电压段的电流，灯管两端的电压，算出它们的功率：P=UI;d.镇流器的端电压和电流，算出镇流器的损耗功率P损。

3.引导学生发现问题：

a.在电源电压小于多少伏不能起辉？（为什么？是否有同学发现：这时起辉器的氖泡不发光）;b.在电源电压多少伏之间灯管发光效果比较好;c.传统日光灯是容性负载还是感性负载？（留待以后回答）;d.在220伏的电源电压下，镇流器两端电压约为190伏，灯管两端的电压是110伏，两者的代数和超过电源电压，为什么？（留待以后回答）

4.对传统日光灯电路优劣进行分析：

优点：a.广泛使用，人们普遍熟悉;b.实用耐用。

缺点：a.低电压不能起辉，在某电压段起辉器氖泡反复闪灭，灯管也反复亮灭，容易缩短灯管使用寿命;b.笨重;c.低电压段（约170伏至195伏），灯管虽能发光，但亮度不够、闪烁严重。

5.引导学生思考解决以上问题的办法：

传统电感式日光灯需要配合起辉器才能工作，引导学生认真分析起辉器的工作原理，找出替代的办法来解决低电压起辉的问题。

a.起辉器的结构：静触片、动触片、惰性气体封装在玻璃泡中，外并联一个电容，这个电容起什么作用？为什么电工师傅经常把它剪掉？

b.引导学生思考，能否用其他办法取代氖泡式起辉器？（起辉器的作用是产生瞬间通断电路）

c.是否可以用继电器电路的通断来取代传统氖泡式起辉器？引导学生根据电子线路课程所学的知识，用继电器式起辉电路进行以下实验。

（二）电感镇流式日光灯电路配继电器式起辉器实验

1.按图3电路连接，通电后听到继电器一声响灯管发光。用与上述相同的方法测量出有关数据进行比较。

2.通过实验发现：

a.实验二能降低日光灯起辉电压（对于电压偏的地区优点较明显）;b.还是存在实验一中的其他不足;c.电压在210伏到230伏，继电器火花较大，可能引起触点焊死，导致日光灯不能正常工作。所以此电路适合用于供电线路电压偏低的场所。

3.引导学生提出新办法来解决上述电路存在的缺陷：

用市场上新开发的高频电子镇流器来取代传统电路做以下实验。

（三）日光灯节能型变频镇流器的实验

连接电路（如图4）进行实验测出如（一）实验所列的电参数数据，实验结果显示它的特点有：

1.优点：

a.低电压110伏左右即能起辉;b.闪烁感小;c.耗损小即节能（比传统电感镇流器功耗小）。

2.缺点：

a.低电压110～180伏发光亮度不够;b.电压偏高易发生电路故障，尤其是灯管接触不良产生空载时，镇流器中的功率管更容易损坏。

阶段总结：

根据前面三种电路的实验，问题不少，但最根本的问题在于如何使日光灯既能够低电压发光，又能够在一定的电压范围内稳定发光。如何解决这一大难题，当电子专业和机械数控专业学生学习完电工基础和电子线路大部分课程后，便可引导学生根据教材所学的电感器、电容器中电压、电流的大小、相位问题，分析如何把LC串联谐振、LCR电路应用在日光灯电路，以解决以上所遇到的难题，紧扣下一环节开展以下实验。

（四）日光灯串联谐振式稳光镇流起辉电路实验

该电路是传统电感镇流与电容谐振电路起辉的有机结合，是对所学LC、LCR电路的直接应用，用于解决低电压起辉和稳定发光问题。

按图5连接电路，测出相关数据，实验结果该电路有如下特点：

1.優点：

a.低电压130伏起一次性起辉;b.高电压限流，230伏时电流只有0.49A;c.稳光效果好，130伏电压时电流达0.23A;d.接近电阻性负载，有利于提升功率因数。

2.缺点：体积和重量都较大，成本较高。

这种电路使日光灯发光效果良好，获得了学生的普遍赞扬，大大激发了学生动手实践的热情，科技是第一生产力得到实际验证。教育学生从发展和国情出发，坚持勤俭持家，修旧利废。引导学生对以上四种电路进行综合分析。通过分析和思考，启发学生发现问题，如若日光灯管的灯丝断了上述四种电路能正常工作吗，怎么办？讨论并提出解决问题的办法：回顾所学的知识，人们最早解决日光灯管发光的办法是用瞬间高电压让灯管发光，基于此联想到倍压电路，让学生利用所学知识进行电路板设计、制作，画出电路图，趁热打铁，进行如下实验。

（五）复明器的制作实验（废灯管的再利用）

让学生思考为什么要加两个电阻丝，实验结果是：断了灯丝的日光灯也能发光，但发光不够明亮。

三、对以上五种日光灯电路实验的分析和总结

（一）根据以上五种电路数据绘图比较

表中曲线是LC串联谐振式、传统电感式与标准的比较。

比较结果：

1.电感镇流式氖泡起辉日光灯电路实用性强，但不宜在电压波动大的地区使用。

2.电感镇流式继电器起辉日光灯电路实用性强，比氖泡式起辉低10伏以上。

3.高频电子镇流器日光灯电路适用电压波动范围大的地区使用，具有节能功效但易损坏、寿命短，低电压亮度不够等缺点。

4.LC串联谐振式镇流起辉日光灯电路（传统电感镇流器与电容器、可控硅等电子元件组成）发光稳光效果好，适用电压范围广，可靠性强，寿命长，但成本较高。

5.倍压式日光灯电路在欠发达地区可使用，适用电压范围广，但亮度不够，易损坏。

（二）五种日光灯电路工作原理的分析总结

上述五种日光灯电路的作用是一致的：使日光灯管正常发光。下面分析它们工作原理：

1.第一个实验电路传统电感式氖泡起辉是根据教材中自感现象的应用，即通过起辉器的瞬间通断，在日光灯管两端产生瞬时高压使灯管发光。

2.第二个实验电路传统电感式配继电器式起辉器发光电路，原理与第一种一样，但改变起辉器的工作方式即用继电器来实现电路瞬间通断，可降低电压起辉。

3.第三个实验电路是通过改变电源频率使日灯光管发光。

4.第四个实验电路是通过电路谐振使日光灯管发光，可使日光灯正常工作电压范围长扩大，并起稳流稳光作用。

5.第五个实验电路是直接产生高电压使日光灯管发光。

综上五种电路，其中三种是通过产生高电压使日光灯发光，另二种是通过改变频率使日光灯发光，说明产生高电压可以有多种方法，除产生高电压外，也可以通过改变频率等其他方法达到日光灯起辉并稳定发光的作用，通过实验很好地启发学生的发散思维、立体思维的形成，即解决任何问题应从多角度、全方位来思考，不应局限在一个方法、一种思路、一个角度，要放开想象的空间，充分应用所学的知识，敢于尝试、敢于改造、敢于否定、敢于创新。科学的发明创造，人类的科技进步就是在不断否定过去，不断接受新知识中前进，因此，因循守旧，不思进取，思想僵化，必然延缓科学的进步。

四、创新思维的讨论与实践

（一）创新性思维的获得

1.过去人们见到的日光灯电路大都是电感镇流式氖泡起辉，后有了电子镇流器，在当年电网电压波动很大的环境下，人们想出了很多办法来解决日光灯起辉的问题，上面总结出了五种电路可以使日光灯发光的电路。通过五种电路的实验，让学生知道解决一个问题有多种办法，各种方法可以采用不同原理，不同原理可以解决同一种问题，就产生了创造性立体思维的雏形。对于创新创造，科学家怎样研究、怎样思考、怎样创造，中职学生和老师比较陌生，特别是在应试教育体系下更是如此。所以怎样让学生消除科学研究的神秘感是职业学校创新创造的重要课题。

2.鼓励学生多阅读中外科学发明故事和科学家爱岗敬业精神书籍，从中得到启发和鼓励。法拉第的电磁感应定律、瓦特的蒸汽机等。牛顿、富兰克林、爱迪生，张衡、华佗、华罗庚、陈景润、钱学森等科學家的发明发现，极大地推动了人类社会的进步，大大提升了人们的生活品质。

（二）梯级推进、循序渐进、环环相扣、直奔主题

通过以上的系列实验，贯穿于教材的授课中，根据理论教学的进度：自感现象——电容器的端电压、电流间的相位关系—电感器的端电压、电流间的相位关系——LC串联谐振电路——高频振荡变频电路等，逐渐深化，不断应用新知识，分多次融入教学实验当中，在不断发现问题和解决问题的同时享受知识实践的乐趣，把日光灯的五种电路实验贯穿于整个教材的教学之中，用实验促进理论学习，用理论学习反推实践实习教学，在反复的动手实践和理论学习中学会创新发明的方法，享受发明创新的乐趣，学会发散性、立体性的思维和应用，使职校的教学服务于技能创新的培养。

（三）科技创新重在培养

创新创造必须从基础抓起，必须结合在教学过程中。只有创新，社会才能发展，只有创新国家才能强大，两个一百年的“中国梦”才能真正实现，中职生应是创新创造的人才库和接班人，中职教师也应是创新创造的中坚力量。我校作为全国示范校，理应走在前头，成为创新改革的排头兵。

日光灯电路随着照明设备的进步和多样化，其实用性在下降，但对于电工基础课教学，对于电工、电子知识学习是长久的，在很长时间内对该学科都有很好的促进作用。培养学生创新创造能力和兴趣将具有长期的作用，因为它贴近教材，贴近基础理论，贴近学生实际，看得到、摸得着，直观生动。

以上是我在三十多年电工、电子教学中关于日光灯电路实践实习教学的总结，希望以此与职教战线的同仁分享，为培养有自主创新创造能力的中职生和敢于创新创造的中职教师队伍做出应有的贡献。

编辑 张 慧