“电感式荧光灯电路的装接”互动式教学设计

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  摘 要:传统教学方式逐渐成了制约新型人才培养的瓶颈,继承和创新教学方式可以很好地促进教学质量的提高,对培养学生的问题意识、探究能力、合作能力、创新能力等都大有裨益。
  关键词:荧光灯;互动;创新;实验
  中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2017)3-0028-4
  互动式教学模式是指学生在教师的主导下,通过课前准备、学生自学、小组合作、代表主讲、教师点评等一系列形式多样、积极主动的学习环节来达到学习要求的一种课堂教学模式。它强调师生间相互交流、相互激励、相互探讨,得以实现教学相长;强调生生之间相互帮助、相互监督、相互启发、相互促进,得以实现共同提高。形成以教师为主导、学生为主体的多边互动的课堂结构。素质教育的教学观点认为“教学过程是师生交往,积极互动,共同发展的过程,没有互动,就不存在或未发生教学”。
  当前“讲授式”仍然是很多职业院校物理课堂教学的主要方式,“接受式”学习仍然是学生的主要学习方式,学生缺乏问题意识、探究能力、合作能力、创新能力的现象相当普遍,传统教学方式和学习方式现如今已逐渐成了制约新型人才培养的瓶颈。基于以上认识,笔者在教学中尝试了互动式教学方式,收到了良好的教学效果。如下是笔者的“电感式荧光灯电路的装接”教学设计。
  1 教学目标
  (1)掌握镇流器、启辉器、灯管的检测筛选方法。
  (2)学会安装荧光灯电路。
  (3)通过荧光灯电路的装接过程,培养学生的思维能力和想象能力。
  (4)通过实验活动,增强理论联系实际的意识和技能,激发学习兴趣,培养良好的科学态度。
  (5)通过互动,培养学生与人交流的合作精神和积极参与的意识。
  (6)培养认真、严谨、踏实的实验习惯,进一步加强安全用电意识。
  2 教学重点
  (1)镇流器、启辉器、灯管3个核心部件的检测筛选。
  (2)荧光灯电路的装接与测试。
  3 教学难点
  荧光灯电路故障点的判断及处理。
  4 主要教具
  荧光灯套件(20瓦灯管、20瓦镇流器、启辉器、灯脚、启辉器座、拉线开关、插头、灯架、紧固螺钉)、剥线钳、钢丝钳、尖嘴钳、螺丝刀、试电笔、MF-47型万用表、DT9205型数字表、1.5伏干电池、电池盒、按钮开关、2 500伏绝缘电阻表、红色发光二极管(导通电压2.1伏)、鳄鱼夹、绝缘胶布、绝缘软导线、多媒体课件等。
  5 学时安排
  2学时。第1学时掌握核心部件的检测筛选,第2学时学会安装与故障检修。
  6 主要教学方法
  互动式教学法。
  7 设计思路
  笔者所任课班级是16级汽修中专班,经调查发现大多数学生的物理基础知识较薄弱,对电工知识和电工技能了解甚少,在初、高中学习阶段接触此类知识的机会也很少,部分学生虽然对新知识有一定的学习兴趣,但学生总体对学习物理课缺乏一定的耐心,认为物理抽象、难懂,因此学习的自觉主动性差,互相帮助意识不强,理论联系实际的能力不强。从教材的要求来看,本节内容侧重于自感现象在荧光灯电路中的应用方面的了解,而本教学设计在努力遵循教材的要求外特别强调了对学生理论联系实际能力培养方面的挖掘,以突出“职业能力”这一思想来进行教学,让学生在形象生动的实验互动中体会到学习的乐趣,为培养学以致用的职业能力打下坚实基础。
  8 新课引入
  师:荧光灯电路的核心部件有哪些?它们在电路中各起什么作用?请画出日光灯电路图。
  (评:培养学生自觉的学习习惯以及较强的识图能力。)
  生:灯管在电路中起发光作用,镇流器在电路中起产生瞬间高压和限流的作用,启辉器在电路中起自动开关的作用。
  师:本节课的实验任务就是装接日光灯电路,在镇流器、启辉器、灯管3个核心部件中如果任意一个部件存在故障的话,装接之后荧光灯电路能正常工作吗?
  生:不能。
  师:所以在安装荧光灯电路时,我们首先要对镇流器、启辉器、灯管等核心部件进行必要的检测与筛选,只有这样才能够很好地顺利完成荧光灯电路的装接任务。那么,用哪些方法来检测判定镇流器、启辉器、灯管3个核心部件的好坏呢?
  (评:以问题作为新课引入是培养学生发散思维能力的好办法。)
  生:
  (1)利用一节5号干电池与镇流器串联做手被电击震颤的小实验来判断镇流器的好坏。
  (2)将启辉器与白炽灯串联后接通220伏的交流电来观察判定启辉器的好坏或直接代换法。
  (3)用万用表来检测判断灯丝的通断。
  師:以上几种判断荧光灯核心部件好坏的方法都很正确,除此之外还有没有其他更实用的检测判断方法?
  (评:这时学生对这一提问感到很新奇,于是他们马上又投入到寻求答案的思考活动当中,但一时又答不上。这一问打破了学生脑海的平静,激发了学生探究知识的欲望,抓住这一时机,便开始了新课教学。)
  9 新课教学
  9.1 荧光灯核心部件的检测
  师:请看多媒体屏幕,镇流器是一个带铁芯的电感线圈,外壳是铁皮,线圈与金属外壳之间填充有绝缘物质(沥青等),20瓦镇流器电感线圈的电阻是多少?测量时应选万用表的哪一挡?
  生:用R×10 Ω挡,测得20瓦镇流器线圈的电阻约为92欧姆。
  师:线圈与金属外壳之间的绝缘电阻是多少?测量时应选万用表的哪一挡?如果测量结果是零,那么此类镇流器还能用吗?
  生:要用R×10 kΩ挡测量,线圈引线与外壳之间的电阻为无限大,如果测量发现绝缘电阻很小或为零,说明镇流器存在严重的漏电现象,即存在安全隐患,所以此类镇流器需更换。   (评:培养学生严谨的科学态度和实用技能,增强安全用电的意识。)
  师:生活中发现有些镇流器用万用表检测时线圈是通的,但实际应用时却很难启动点燃灯管,即镇流器产生瞬间高压的性能很弱。
  师:当指针式万用表的量程选择开关置于R×1 Ω挡时,红黑表笔之间的电压约为1.5伏。如图1所示,将两只发光二极管(导通电压为2.1伏)反向并联后跟镇流器并联,然后将万用表的一支表笔与镇流器的一个接线桩头接触,将另一只表笔反复碰触镇流器的另一个接线桩头时,由于镇流器反复产生瞬间高压使发光二极管持续发光闪烁,检测表明镇流器的电感性能良好。
  (评:以形象的语言、熟练而规范的操作,把书本知识、抽象理论和实际事物及现象联系起来,帮助学生形成清晰、鲜明的表象,以便于学生在实验操作中进行模仿、练习,为学生尽快掌握操作技能打下良好基础。)
  师:请利用指针式万用表来检测判断镇流器电感性能的好坏。
  (评:积极引导学生参与检测实验并巡回指导是提高实训实验教学效果的好方法。)
  师:将2 500伏绝缘电阻表的E、L检测线的鳄鱼夹分别夹住启辉器的两个引脚,当沿顺时针方向旋转绝缘电阻表的摇把时,会发生什么现象?
  请看多媒体屏幕和演示过程,启辉器的检测方法如图2所示,用2 500伏绝缘电阻表的红色检测线L鳄鱼夹和黑色检测线E鳄鱼夹分别夹住启辉器的两个引脚,当以每分钟120转的转速沿顺时针方向旋转绝缘电阻表的摇把时启辉器发出橘红色的光,实验现象表明启辉器性能完好,反之启辉器损坏。
  (评:边演示、边讲解,充分调动学生的视觉和听觉功能,力求操作正确、规范,是实验课教学的重要步骤。)
  师:做检测启辉器实验时,注意两只手不要碰触鳄鱼夹以防被电击。
  师:灯管的灯丝断开或灯管漏气怎样检测?
  生:用万用表检测灯丝电阻通断情况,灯丝电阻约4欧姆左右。
  师:请看多媒体屏幕和实验演示过程,怎样判定灯管是否漏气 ?
  将万用表的量程选择开关置于 R×1 Ω挡,直接测量灯管两侧灯丝的电阻,将测量值与标准值相比较,测量值为4欧姆左右。根据荧光灯的工作原理可知荧光灯灯管开始启动点燃时所需气体放电电压约为800伏,因此我们把绝缘电阻表所输出的2 500伏高压直接加在灯管两端,以观察灯管内气体能否发生电离或放电现象来判别灯管是否漏气。如图3所示,用2 500伏绝缘电阻表的红色检测线L鳄鱼夹和黑色检测线E鳄鱼夹分别夹住灯管两侧的引脚,当以每分钟120转的转速沿顺时针方向旋转绝缘电阻表的摇把时,如果灯管发出白色的光,表明灯管没有漏气其性能完好,反之灯管漏气损坏。
  在师生互动、生生互动的教学氛围中完成了精彩的实验与检测,这样不仅使学生掌握了检测技能,而且培养了学生的综合素质。
  9.2 装接日光灯电路
  (1)按照布局图进行电器件布局;
  (2)按照电路图和功能要求进行线路连接;
  (3)通电验证;
  (4)测量荧光灯正常工作后各部件两端的电压,如图4所示,为荧光灯电路的检测示范过程。
  师:当荧光灯点亮后处于稳定工作状态时,此时利用万用表对镇流器、启辉器、灯管三者两端的电压进行测量,将测量数据记入表1。
  (说明:每两个同学组成一个实验小组,各实验小组均在20分钟内完成了日光灯的装接任务,当日光灯都亮起来时同学们都沉浸在实验成功的喜悦当中,因此大大地激发了学生学习物理的兴趣。)
  学生在教师的引导下,通过师生互动、生生互动的探究实践过程顺利完成了荧光灯电路的装接任务,突出了职教“学与做一体化”的教学理念,使学生在“做中学、学中做”,在互动探究中得到了发展。
  9.3 故障分析与检修
  师:请看多媒体,如果启辉器两端电压过高时,有可能引起小电容器内部绝缘层的击穿,即电容器两个极板连在一起,启辉器电容击穿是荧光灯电路的常见故障,假如你在生活中遇到这种故障,而且手头没有别的启辉器可替换时,你将怎样应急处理此故障?
  生:
  (1)接通荧光灯电路的电源后,将启辉器在其座内沿逆时针方向旋转。
  (2)把启辉器从启辉器座上取下后,将启辉器内的小电容去掉。
  (3)用拉线开关替代启辉器。
  师:很好,以上应急处理故障的方案都是很正确的。
  假如将荧光灯电路中的镇流器去掉,荧光灯还能正常工作吗?为什么?
  生:如果去掉镇流器后灯管两端电压变为电源电压220伏,此时启辉器就立刻发生辉光放电并随即短路灯管,由于灯管灯丝电阻才4欧姆,根据欧姆定律通过灯丝的电流大大增加使灯丝立刻烧断,因此绝不允许去掉镇流器。
  师:荧光灯正常工作后,启辉器为什么不再起辉?
  生:由于启辉器与灯管并联,启辉器两端的电压约为67伏,低于启辉器的启辉电压130伏,因此启辉器不能起辉。
  (评:师生互动、生生互动的探究活动是培养学生学以致用能力和综合素质的好办法。)
  9.4 实验总结
  师:我们通过对荧光灯电路的测量和理论分析对镇流器应得出什么结论?
  生:镇流器起着产生瞬间高压和分压限流的作用。
  师:本节课我们学习探究了荧光灯电路的装接、检测、检修等知识,通过本节课你学到了什么,有哪些心得体会?
  生:通过本节课的学习较好地掌握了荧光灯的工作原理,让我们亲自体验了电路的实际装接实验和各种电工仪表的使用,通过亲身体验,扩展了我们的视野,进一步提高了我们理论联系实际的能力,认识、分析、解决实际问题的能力,知识的综合运用能力。同时,让我们感受到物理就在身边,感受到物理知识对社会发展的推动作用,培养了我们善于观察和互动交流的能力及乐于探究的习惯。
  师:认真填写实验报告单,在实训体会栏中反映本次实验课中師生互动的情况,即好的方面和不足的方面,以便在教学反思中提高实验教学的效果。
  9.5 作业
  (1)镇流器和启辉器在电路中的作用及区别是什么?
  (2)利用镇流器的电感特性和启辉器的感温特性,请同学们设计几件实用的科技小制作。
  (3)在20瓦镇流器、20瓦灯管的荧光灯电路中,能否用40瓦的镇流器代替20瓦的镇流器?为什么?
  (4)在荧光灯电路工作时,如果日光灯两端的灯丝发红,灯管不亮,故障点在哪里?怎样检修?
  (5)晚上断开荧光灯的开关后,灯管仍有微亮是什么原因?怎样检修?
  (6)荧光灯时亮时暗,启辉器频繁启动,或灯管严重闪烁,或灯管内亮区滚动是什么原因?怎样检修?
  (7)镇流器发烫,并伴有焦味是什么原因?怎样检修?
  10 教学反思
  初步教学实践表明,互动式教学能够引导学生告别接受式学习,有利于学生问题意识和解决问题能力的形成;有利于学生积极的态度和创新精神的形成;有利于学生独立性、自主性和健全人格的形成和发展。
  参考文献:
  [1]肖敏.教学翻转,构建高中物理互动式高效课堂——以《牛顿第二定律》一节为例[J].物理教学探讨,2016,34(1):19-21.
  (栏目编辑 邓 磊)
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