类比法在电子专业教学中的应用

1华章》类比法在电子专业课教学中的应用河南省南阳农业学校蔡永超473003摘要：本文主要讲述电子技术专业一种教学方法--类比教学法。阐述了电子技术专业学生能力现状及电子技术专业课程特点；简述类比法教学的定义；通过“跳绳游戏与调谐现象的类比”等例子说明类比教学法在电子专业课教学和科学方法、态度、思想情感等方面的渗透教育中的作用和意义。关键词：类比，教学法，提高学习效率，渗透思想情感众所周知电子技术专业的理论教学中，研究的是物质、事物微观方面的规律、原理与现象，如果学生没有较强的微观想象能力和一定基础的化学基本知识，在电子技术专业理论课的学习中，对元器件结构特点和电路分析方面的认识掌握上，一定会存在听不懂、学不会的现象。虽然在电子技术专业有大量的实验实习，如万用表测量电压、电流，示波器测量电路输入输出波形等。但显示的仍然是表面现象和表明规律，但对学生能够真正理解和掌握，达到不但知其然而且知其所以然的程度还存在着很大的距离。在我校历年来听懂学会的调查中，《电工基础》、《电子线路》等理论性较强的电类课程听不懂率总是排在前列。学生反映一听到元器件、电子电路内部结构和原理，脑子中就是一片空白，听天书一般。这与我们学生的基础的确有一定的关系，毕竟大部分学生是成绩不好的初中毕业学生，基本的物理、化学知识掌握地极不牢固，又没有较强微观空间想象能力，到中专直接接触专业课后，肯定会出现听不懂的现象。但是做为中等专业学校的电子技术专业，无论是岗位需求和企业要求，以及学生毕业后在专业上的继续学习发展，都必需掌握专业方面一定的基本知识和基本技能。这就给我们电子专业的理论教学提出了一个要求，想方设法使学生能够掌握理解一定的理论知识，对更好地提高学生实践动手能力也是一个促进。类比法就是一种比较成熟好用的教学方法，经过多年的理论教学实践，我感觉恰当地使用类比法进行电子技术专业理论教学，对开拓学生微观思维能力，理解、掌握元器件及电路的结构、原理起着很大地促进作用。现将我在教学中类比2法的使用所得的感想、体会提一点自己的拙见。类比法就是根据两个对象都具有某些相同或相似的属性，并且其中的一个对象还有另外的某个属性，推出另一个对象也有某个属性的逻辑方法，类比推理是一种或然性推理，可以是本质上的相同，也可以是现象上的相同。要提高类比结论的可靠程度，就要尽可能地确认对象间的相同点，相同点越多，结论的可靠性程度就越大，因为对象间的相同点越多，二者的关联度就会越大，结论就可能越可靠。反之，结论的可靠性程度就会越小。电子技术专业教学中的类比属于物理对象的类比，将待研究的物理对象与熟悉的物理对象相比较,找出它们的某些共同点、相似点或有联系的特征,从而据此推测出待研究的对象还可能具有熟知对象的另一些特征，从而加强学生对待研究的物理对象的理解、记忆，它实际上是一种从特殊到特殊，或者从一般到一般的推理，是联系宏观世界和微观世界共同特征的纽带。同时也可以以多种方式有意识地、适当地进行科学方法、态度、思想情感等方面的渗透教育。下面就以我在教学中用过的实际例子加以说明。一、物理现象之间的相似类比1、二极管单向导电性与开关的类比为了更加形象地说明二极管的单向导电性，通过实验很直观地用开关类比为二极管正向时导通相当于开关闭合，小灯泡亮；反向时类比为二极管反向时截至相当于开关打开，小灯泡熄灭；加强学生对二极管单向导电性的理解与记忆。正向二极管导通相当于开关闭合反向二极管截至相当于开关打开2、电压与水压、电流与水流及电流做功与水流做功的类比对于电压形成、电流形成及做功属于微观现象，学生总是感觉难以理解，于是就用水压、水流及水流做功类比，增强理解掌握地直观性。3水流的形成电流的形成由上图很容易看出，水压的形成是由于抽水机的作用产生了水位差，电压的形成是由于电源的作用产生了电位差；水压的作用使液态的水在管道回路内形成水流，电压的作用使自由电子在导体回路内形成电流；水流使回路中的涡轮旋转做功，电流使回路中的电灯发光做功。这里把宏观的机械现象与微观的电学现象进行类比，由抽象到形象，引导学生理解掌握电压、电流及电流做功。3、跳绳游戏与调谐现象的类比谐振与调谐现象是一个非常难以理解的电学现象，即当外加交流电流信号与LC谐振回路的固有频率一致时，该信号便无抗性顺利通过。于是我们就用跳绳游戏进行类比，跳绳的小朋友类比为外加的交流信号，摆动的绳子类比为LC谐振回路，跳绳的小朋友要想顺利地跳过一定速度摆动的绳子，那么他的起跳速度必需与绳子的速度必需一致，否则就会被绳子阻挡而不能通过；同理，当外加交流信号要想无抗性地通过一个LC谐振回路时，那么它的频率ƒ必需等于LC谐振回路的固有频率ƒ0，即ƒ=ƒ0=1/2π。由此很容易引入到收音机选台过程中的调谐原理。跳绳的小朋友和摆动的绳子收音机输入调谐回路这个类比最终归结为速度的相同与频率的相等，可顺利的通过，然后再进一步阐述调谐原理，使学生由感性认识到理性理解，理论的讲述就较顺利地进行了。4、视觉暂留旋转成像与电子扫描显像原理的类比：在电视机原理中显像管4电子束扫描荧光屏成像的原理，教师无论怎样描述，学生总感觉难以想象，于是就用视觉暂留旋转成像进行类比，让学生明白电子束虽然只是一个点，但由于人眼具有视觉暂留现象，在荧光屏上扫描后看到的是一幅幅连续的图像。视觉暂留旋转成像电子扫描显像在类比教学方法的运用中，我认为采用教育技术的授导法更为有效，只要我们精心设计，引导自然合理，类比法会起到意想不到的效果。就以跳绳游戏与调谐现象的类比为例，上课开始我先让同学们玩跳绳的游戏：两个人摇摆绳子，其他同学排队从绳子上跃过，当然有的同学顺利通过，而有的同学被摆动的绳子阻挡甚至被绊倒。游戏结束后，提问问题：1、为什么有的学生能顺利跳过而有的同学被阻挡？2、能够顺利通过摆动的绳子关键的条件是什么？3、如果想阻挡一个准备起跳的同学怎么办？然后同学们进行了热烈的讨论，接着让同学们分别回答。在所有的回答中，同学们都有意无意地涉及到绳子的摇摆速度和人的跳跃速度一定要一致，经过认真总结，同学们最后达成共识：人的跳跃速度和绳子的摇摆速度一致就不会对人产生阻挡。此时我便很自然地把跳绳的同学比做不同频率的交流信号ƒ，把一定速度摇摆的绳子比做收音机输入LC谐振回路的固有频率ƒ0，同学们立即明白只有当ƒ=ƒ0时，该信号便顺利的通过收音机的输入回路。于是便进一步提问：如果要改变其他电台信号怎么办？同学们齐声回答“只要改变LC输入回路的C的大小，改变LC谐振回路的固有频率ƒ0就可以了”。下面只用简单的阐述一下调谐原理，这项非常抽象的现象同学们便自然而然地理解掌握了。总之，类比法能够引导学生去理解和掌握新的知识，克服了学生思维的缺陷，使难点得以突破。所以，运用形象类比的方法突破教学难点，既省时、省力，也达到了教学目的和教学效果，又使学生对难以理解的概念有了较深刻的理解。5像这种物理现象之间的相似类比在教学中还有很多例子，如：1、在讲到磁路欧姆定律时，我们用电路欧姆定律来类比，因为磁路和电路也有很多相似之处，如电路有电阻，磁路有磁阻；电路有电动势，磁路有磁动势；电路有电流，磁路有磁通；电路中的电流跟电动势成正比，而磁路中的磁通跟磁动势成正比；电路中电流跟电阻成反比，而磁路中磁通跟磁阻成反比。故教学时宜采用类比的方法进行教学。2、在讲库仑定律时，我们常把万有引力定律拿来对比讲解，因为库仑定律的公式和万有引力的公式真是有着惊人的相似，库仑力和万有引力的大小都与两个物体之间距离的二次方成反比，与两个物体的质量或电荷量的乘积成正比，力的方向都在两个物体的连线上。3、在讲到无线电发射与接收时，调制与解调、调制波与载波概念较难理解，我们就把货物比做调制波，把运输工具比做载波，于是把货物装载到运输工具上类比为调制，运载工具对货物的运输类比为发射，货物到站后从运输工具上卸载下来类比为解调。等等，这类类比的例子很多，只要我们细致观察，认真思考，善于归纳总结，巧妙使用，对提高教学效果还是有很大的帮助。二、科学方法、态度、思想情感等方面的渗透类比教育“德育为首，素质为本”是当今职业教育的宗旨，在专业课教学中，科学方法、态度、思想情感等方面的渗透也是我们专业课教师的职责，专业与思想情感的类比也是一种较好的教育教学形成，在加强专业知识理解记忆的基础上渗透了思想情感。1、电容器常见故障与同学们常犯错误的类比这里我把电容器的充电类比为学生在校的学习，把电容器的放电类比为将来走向工作岗位后的发挥，于是把电容器常见的几个故障：容量变小、漏电、短路击穿及断路类比为同学们学习中容易出现的几种错误。电容器容量变小类比为那些学习不够努力的同学，容量变小充得的电量就少，下的功夫小掌握的知识就少，走上社会就没有更多发挥；电容器漏电类比上课不注意听课的同学，上课看小说、玩手机就是他们的漏电电流，老师讲的知识大部分被漏掉了；短路击穿类比为个别旷课、上网严重的同学，除了游戏什么也不愿干了，电流越大对人的损害就越6大；断路类比为那些自暴自弃的人，就成了自我彻底放弃的废人。2、二极管的单向导电与遵守纪律的类比这里我把正常工作的二极管类比为同学们的在校学习，正向电压就相当于学校、班级的纪律，要做到正向导通；自由散漫、违纪、旷课上网等相当于反向电压，一定要做到反向截至，如果反向也导通了，那就是脑子短路击穿了。3、三极管三种工作状态与同学们将来社会状态的类比把三极管发射结正偏、集电结反偏三极管处于电流放大状态类比为那些正确的事情努力去做、而错误的事情坚决不做具有较强自我控制能力的人，这样才能更大程度的发挥自己的能力；把三极管发射结正偏、集电结正偏三极管处于饱和状态类比为那些遇事不假思索、感情用事容易走向极端的人；而把三极管发射结反偏、集电结正偏三极管处于截至状态类比为那些自我封闭、缩手缩脚的人，必将一事无成。4、把三极管放大状态必需稳定静态工作点与同学们的思想状态稳定的类比三极管放大状态必需稳定静态工作点，静态点过高进入饱和状态，静态工作点过低进入截至状态，这在放大电路中叫失真。这和做人的心态一样，必需有一个平和稳定的心态，待人处事才能稳健，处理事物才能有条不紊，那么他成功的几率就会更大；如果心态要求过高，就会好高骛远；如果心态过于低落，就会悲观失望，举步维艰。这样的类比有时觉得比较牵强，但用在合适的场合，选择恰当的机会使用，对同学们还是有很大的教育意义的。例如在我正在讲解电容器常见故障时，正好有两位同学在看小说，于是我自然把这些现象引入到同学们容易出现的错误，同学们都会心的笑了，两位同学自觉的收起正在看的小说。综上所述，恰当使用“类比”这一认识分析问题的方法，既加强了各学科间的横向联系，又激发了学生学习的兴趣；既降低了某些电子专业新知识的教学难度，又增强了学生学好电子技术专业的信心，类比法在教学方面确实具有严格的逻辑推理难以取代的功效。但在使用类比方法时，值得注意的是进行类比的两事物必须具有可比性，即在某些属性上具有相似性，否则将可能导致错误的结论，要注意各种不同事物之间的差异和区别，在引进新概念、新规律时，应当进一步把它们的本质讲清楚。只有这样，才能使学生更好地理解所学习的内容，启发学7生的思维和加深对学习内容的理解，在教学中起到举一反三的好效果。参考文献：【1】程建敏，江苏省教育学会2006年年会论文集（理科专辑）【2】杨永平，物理教学探讨，200624(4)