談同化模式在電工基礎教學中的運用

摘要：電工基礎是職業學校電類專業的基礎課，是學生入門與深入掌握電工專業課的關鍵。本文闡述了在教學中通過采用同化模式教學，使學生系統掌握知識點、提高學生學習效率的方法。

關鍵詞：同化模式；電工基礎；下位學習；上位學習；并列結合學習

就本質而言，學習過程是新知識與個體認知結構中原有的某些觀念相互作用，從而獲得新的更高層次分化的建構過程，這一過程稱為同化。筆者擬就個體獲得新知識的內部認知過程的幾種基本形態：下位學習、上位學習、并列結合學習在電工基礎教學中的運用做如下探討。

下位學習

當學生認知結構中原有觀念的概括和統攝水平高于所學的新知識時，新舊觀念之間構成類屬關系，把新知識歸屬于認識結構中原有觀念的某一適當部位，這時發生的學習稱為下位學習(也稱類屬學習)。下位學習又可分為派生下位學習和相關下位學習。

派生下位學習派生下位學習是指新的學習材料作為原先獲得的概念的特例，或作為原先獲得的定律、定理的論據或例證，加以理解的學習過程。派生下位學習模式如圖1所示，這里的教學目標是獲得新知識d的意義，學生通過a、b、c的學習，頭腦里已經具有了同化d的上位觀念A，A的概括與統攝水平越高，越能同化新內容d。例如，學習電壓這個概念后再學習電位，學習電磁感應定律后再學習自感和互感，學習法拉第電磁感應定律和楞次定律后再解答直導體的感應電動勢的大小和方向，便是所謂的派生下位學習。下面以直導體產生的電磁感應為例設計教學過程。

例1：直導體切割磁感應線產生的感生電勢的大小

1.復習：法拉第電磁感應定律的內容和公式。

2.推導公式：用一實例根據法拉第電磁感應定律推導出直導體產生的感生電勢的公式：e=BLVSina。

3.結論：教材中給出的直導體切割磁感應線產生的感應電勢的大小的公式，即e=BLVSina是法拉第電磁感應定律的一特例(把直導體構成的閉合回路看作是一匝線圈)，因此，直導體切割磁感應線產生電磁感應可看作是單匝線圈磁通量變化產生的電磁感應。

這樣的教學，使新舊知識承上啟下，融會貫通，從而逐步形成一個完整的知識體系。

相關下位學習相關下位學習是指在學習過程中，新的材料隸屬于原有較高概括性的觀念，在新的概念、定理、定律獲得意義的同時，原有觀念也得到擴展、限制或修飾。相關下位學習的模式如圖2所示。這里的教學目標是獲得新知識d的意義，學生通過a、b、c的學習，頭腦里已經具有了同化d的上位觀念A，但不是A的一個特例，它不能從原有的認知結構中派生出來，新知識d須經調整后方能被原有觀念同化，而且同化過程完成后，原有觀念的屬性要發生變化。電工基礎中當我們學習了直流電路中電壓、電流的概念再學習交流電路中電壓、電流(交流電、瞬時值、有效值)的概念，學習了直流電路中電壓與電流的關系(數量關系)再學習交流電路中電壓與電流的關系(數量關系還有相位關系)就屬于相關下位學習。

例2：單相交流電路中純電阻電路

1.復習：直流電路中電壓與電流的關系(歐姆定律)。

2.分析：交流電路中電壓與電流的關系(歐姆定律)。交流電路中電壓與電流是隨時間變化的，存在相位上的關系，設電壓的初相為零，則表達式uR=URmsinwt，根據歐姆定律，通過電流的瞬時值應為：i=u/R=URm/R sint，可以看出電流與電壓是同頻率的正弦電流，而且電壓與電流同相位。數量上，從上式也可知電壓與電流的有效值符合歐姆定律(與直流中一致，但特別的是這里指有效值)。

3.結論：(1)相位上：交流電路中電壓與電流是同相位。(2)數量上：電壓與電流的瞬時值、有效值、最大值均符合歐姆定律。

認知心理學認為，一個新的觀念是否能牢固地被掌握，取決于認知結構中原有觀念的穩定性和清晰性。而抽象程度較高的上位概念一般來說是穩定和清晰的，因此，一方面，下位學習教學相對而言是比較容易的；另一方面，下位學習的教學重點應放在對新學習的下位概念本身限定的那些觀念的理解上，如本例中應突出電壓與電流除了有數量上的關系外還有相位上的關系。

上位學習

當學生的認知結構中形成了一些概念，現要在這些原有觀念的基礎上，學習一個概括和統攝程度更高的新內容時，這種學習便稱為上位學習。上位學習的模式如圖3所示。這里的教學目標是要獲得新的內容a的意義，A、B、C、D是學生頭腦里已有的觀念，面對a的學習需要對學過的材料進行歸納、組織或綜合為整體的組成部分后才能獲得意義。

例3：R－L－C串聯電路(電阻—電感—電容串聯電路)

1.問題：R－L－C串聯電路中電壓與電流的相位關系和數量關系。

2.復習：純電阻電路中電壓與電流的相位關系和數量關系、純電感電路中電壓與電流的相位關系和數量關系、純電容電路中電壓與電流的相位關系和數量關系。

3.推導：根據串聯電路中電流相同，可得出R的電壓與電流同相位、L的電壓超前電流90o、C的電壓滯后電流90o。用矢量法畫出電壓與電流的矢量圖就很容易得出R－L－C串聯電路中電壓與電流的相位關系(三種情況)和數量關系。

這樣，學生對R－L－C串聯電路中電壓與電流的相位關系和數量關系引入就不覺得突然，對矢量圖的建立也不會感到疑惑，學生的思維會很自然地步入知識發生和形成的軌道中。這樣，學生的認知結構與客觀的知識結構將更為接近。因此，用上位學習的同化模式組織教學，不僅能使零星的知識點構建成處于上位的知識塊，認知結構得以重新組織和擴展，而且還能訓練學生的思維能力，提高學生的邏輯推理能力。

并列結合學習

當新觀念與認知結構中原有的觀念之間不能構成上下位關系，但仍然存在某些共同特征時的學習，就是并列學習。并列結合學習的模式如圖4所示。這里的教學目標是獲得新內容A的意義，原有的觀念B、C、D和A具有某些共同特征，要學習A就要用B、C、D和A具有的共同特征作為新舊知識的同化點，根據這些共同特征將新內容與已有觀念并列結合，新知識就能被原有知識同化，獲得新的意義。

并列結合學習又可分為以下兩種：

組合式的并列結合學習新的觀念與認知結構中和它并列的若干個原有觀念組合形成的新結構相對應。

例4：楞次定律

1.演示：各種情況下的電磁感應現象。

2.分析：(1)產生電磁感應的條件都是穿過閉合線圈的磁通量發生變化；(2)當原磁場的磁通量增加時，感應電流的磁場方向與原磁場的方向相反；(3)當原磁場的磁通量減小時，感應電流的磁場方向與原磁場的方向相同；(4)它們的共同特征是感生電流的磁場總是要阻礙原磁場的磁通量的變化。

3.結論：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總是要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。

這樣不僅要求學生從正面認識感應電流產生的原因，而且使學生更深入地了解感應電流的實質(它要阻礙原磁場的磁通量變化)。

轉換式的并列結合學習新的觀念由認知結構中某一與其并列的觀念發生轉換而得到。教學中類似的有磁感應線與電場線、磁導率與電阻率、電容器的容量與電阻器的阻值的公式等。

例5：磁感應線

學生在學習電場線之后再學習磁感應線，學習時明顯地具有轉換式學習的特點。

1.磁感應線是形象描述磁場的曲線，電場線是形象描述電場的曲線，兩者十分相似。

2.形的轉換：都是用曲線的切線方向表示場的方向，用曲線疏密表示場的強弱。

3.不同之處：磁感應線是在磁體的外部從N極指向S極，磁體的內部是從S極指向N極的閉合不相交曲線，電場線是從正電荷出發到負電荷中止的不相交曲線。

這里運用并列結合關系的轉換轉入形的轉換，這種方法不僅對學生掌握知識是十分必要的，而且對學生也是一種辯證思維的訓練。認知心理學認為，并列結合學習之所以能夠發生，是因為在有關認知結構中具備相關觀念的背景，是緣于認知結構中的“同構態”的存在，因此，從本質上說，并列結合學習是一種結構遷移，在教學中可以先將背景中的這種結構抽象出來，使并列結合學習轉化為上位學習與下位學習的組合。綜上所述，這些教學過程都是在學生原有觀念的基礎上進行的，有利于學生正確、快捷地獲得新知識，并將新知識納入原有的認知結構中，從而能有效地加深、擴展學生原有的認知結構，促進知識生長。

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作者簡介：

蘇美珠(1967—)，女，福建永安人，三明市第三技工學校講師，研究方向為電類專業教學。