探究性学习在“电工基础”教学中的应用
一、探究性学习的基本概念
与探究性学习有关的理论主要涉及到两对概念，即“过程”与“结果”、“情境”与“形式”。从探究性学习的角度来看，“过程”是指学生为探索和发现知识所经历的过程，在学校教学中，这一过程通常是在教师的组织和支持下进行的；“结果”则是指学生在学习的过程中所获得的知识、技能和态度，可以表现为各种非常不同的形式，如语言描述、行为表现、情感体验等。“情境”不仅是指学生在学习过程中所面对的各种具体问题，而且也指学生所获得的学习结果的具体形态，如对问题的解答、对解答的形象解释等；“形式”则是指学生对所获得的学习结果的形式化描述(通常以行为序列或流程图的形式表示)。
基于对以上概念的分析，探究性学习可以定义为“学生在学科领域或现实生活的情境中，通过发现问题、调查研究、动手操作、表达与交流等探究性活动，获得知识、技能和态度的学习方式和学习过程”。
二、探究性学习的基本类型
国外的研究者将探究性学习分为六种类型，即：实验性探究、逻辑推理任务、基于测量的研究、工程性设计、技术性设计、开放性的研究。实验性探究的过程通常分为5个阶段：识别探究问题、形成假设、设计实验、收集数据、得出结论。
一些研究者根据不同阶段教师的指导程度，又将探究性学习分为：1．师生协作探究模式。教师创设情境，提出问题，为学生提供科学事实和探究事实的条件，引导学生进行分析，通过假设、探索、归纳等寻找解决的途径与方法，最后得出结论。2．自主探究模式。学生在教师指导帮助下独立从事某项课题研究，包括自己提出问题，确定研究课题，独立探究，最后提交研究报告。
三、实施探究性学习的意义
1、实施探究性学习，是新课程标准下素质教育的具体化
课程改革不但要解决“学什么”的问题，更关键的是要解决“怎么学”的问题。新课程强调教学过程是师生交往、共同发展的互动过程。在教学过程中要处理好传授知识与培养能力的关系，注重培养学生的独立性、自主性和合作性，引导学生生疑、置疑、质疑、释疑，在问题情景中富有情趣地、不畏艰难地进行调查、实验、推理等探究性学习，使学习成为在教师指导下主动的、富有个性的、多方合作的生命成长过程。
2、实施探究性学习，促进教师教育观念的更新
传统的应试教育方式，对探究性学习缺乏系统的研究。教师将学习内容以定论的形式呈现给学生，学生接受后将它们内化为特征的接受性学习方式，在学校教育中一直占统治地位。要实施探究性教学，首先要转变过去单一的教师灌输、学生被动接受的教学模式，树立培养创新思维为核心的教育观念；树立跨学科知识整合与渗透的教育观念；转变以课堂为中心的教育思想，树立教、学、做合一的教育观念。使教师不再是传授知识的机器，而是学生学习过程的参与者、共享者、领导者。
3、实施探究性学习，促进学生学习方式的转变
探究性学习改变过去学生被动接受的教学模式，让学生学会了主动性、个性化、合作性学习，让学生懂得要支持结论必须掌握充分的材料、运用实验求证和进行逻辑推理，使他们不但仅是浅尝辄止、一知半解、生吞活剥地掌握学习结果，同时通过自己的活动还原结果获得的过程，加深对学习结果全面深入、融会贯通地理解，最终学会学习、学会探究，为学生的终身学习打下坚实的基础。
四、探究性学习必备素质的训练与培养
1、训练学生的开放性思维能力和自主探索精神，激发学生的自主求知欲望，培养学生多层次、多角度独立提出问题和运用多种方法、技巧和个性化理解正确、多元解决问题的能力，形成根据事实、依据实践、广泛联系、突破传统的思维规则和方法，最大限度地提高学生的开放性思维能力和自主探究精神；
2、培养学生多渠道获取信息的习惯，使学生初步掌握通过互联网、图书馆、观察、实验、调查等多种渠道广泛获取信息的技能，为探究性学习中的生疑、置疑、质疑、释疑等提供多种资源支持；
3、进行最基本的科学探究活动的训练，力求创设生动、多样、真实的科学探究和实践情境，让学生体验探究过程，在丰富多彩的过程中培养学生不惟书、不畏权威、不怕困难、坚持真理的科学求真创新精神和学科实践动力能力，努力使每一个学生的知、情、意、行在现有基础上得到和谐发展；
4、培养学生的表达能力和合作意识，使学生在探究中学会表达和交流，善于与他人合作和分享，懂得尊重和宽容，从中体验活动的乐趣、个人生命的价值、同伴合作的重要，形成积极的情感，养成科学的态度和积极、乐观、向上的人生观和价值观；
五、探究学习教学设计一例
1、选择探究学习的内容：关于负载取得最大功率条件的研究
(1)该内容是电工基础学科中经常涉及的核心问题，与现实生活中放大系统信号的不失真传输、阻抗匹配、变压器等知识非常贴近，对提高学生的理解能力和创造性思维能力具有重要的价值，是一个值得学生深入探究的问题；
(2)确定该内容为探究课题时，考虑学生已具备了有关欧姆定律、功率的计算方法、数学极值定理等相关的基本知识。根据维果斯基的“最近发展区理论”，这一内容适合中职学生的年龄特点和能力水平，适合中职学学生进行探究性学习。
2、确定探究性学习的类型：
实验性探究和逻辑推理任务相结合
3、确定教学组织形式：
根据本课题的活动内容，采用小组合作探究性学习和教师引导的探究性学习两种形式相结合的组织形式。
根据学生的兴趣爱好自愿组合分成两大组：一组学生进行实验性探究，另一组学生根据已有知识进行逻辑推理；每大组中，以4人一小组为单位进行实验探讨及逻辑推导；在学生探究过程中，教师针对重点、难点、易错点，适时引导和引发讨论、争论和辩论。
4、教学活动设计
(1)识别探究问题
从学生身边熟悉的广播系统传来的声音入手，激发学生的探究兴趣。提问学生，这是谁的声音?那又是谁的声音?有的声音学生能一下子说出是谁的声音，有的学生就猜不出来了。这时进一步提问：为什么有的熟悉的人的声音经过广播系统后会发生变化而听不出来了?从而引入失真的概念。如何减小失真?从而引入负载取得最大功率(即阻抗匹配)的概念。提出探究问题：图1所示电路中，当E、r一定时，随着负载电阻R的增大，负载电阻R的功率P如何变化?
(2)形成假设
教师营造和创设民主、和谐、积极活泼的教学环境，引导学生积极发言。有的同学说：随着R的增大，P增大；有的同学说随着R的增大，P减小；有的说不一定。P与R的关系到底如何? 将学生分成两大组，每小组4人自愿组合进行实验探讨及推理。
(3)设计探究方案
第一组学生某一小组独立设计实验如下：
已知E=20V，r=4Ω，试分别求出R=1Ω、2Ω、3Ω、4Ω、5Ω、6Ω、7Ω、8Ω，R取得的功率为多少?学生按图1接好电路，用变阻箱代替电阻
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R |
1Ω |
2Ω |
3Ω |
4Ω |
5Ω |
6Ω |
7Ω |
8Ω |
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I |
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U |
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P |
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第二组学生逻辑推理：
根据全电路欧姆定律，图1所示电路中的电流I如何计算?负载R中的功率P如何计算?负载电阻R为何值时，负载取得的功率P最大?此时P为多大?
此过程中，学生会根据自己的经历、经验和理解形成多种探究方案，教师应尊重、理解和帮助学生选择。
(4)收集、分析和解释所获得的数据
将第一大组各小组同学实验所得数据依次用投影仪投影到黑板上，请各小组学生自己分析P随R的变化而变化的规律；将第二组同学逻辑推理与第一组的实验分析结果比较。两组之间、各小组之间形成参照、碰撞、合作、讨论，以利于得出正确结论。
(5)得出结论(交流和表达)
图1 图2 图3
为培养学生能力，得出结论时的交流和表达应由学生完成。得出结论的过程中应遵循从特殊到普遍的规律。
(6)发展性应用与创新：
设计如下问题组引导学生讨论：
①图2中，N为线性有源二端网络，问Rp等于多少时，Rp取得最大功率?线性网络N应如何处理?
②图1中，若E=20V，r=4Ω，Rp =0～3Ω时，Rp=? 时，Rp取得多大的最大功率? Rp=5Ω～l0Ω时，Rp=? 时，Rp取得多大的最大功率?
③图1中，若E和Rp一定，r=0～3Ω，问r=? 时，Rp取得最大功率，最大功率为多少?
④负载阻值不可能等于电源内阻时，要使负载获得最大功率怎么办?
此过程允许学生提出新的疑问和想法，形成创造性思维中所必备的“发散——集中——再发散——再集中”的思维互换相长的局面。
本案例通过学生平等参与的方式，使参与者亲身体验新课程所追求的新理念，形成解决问题的基本策略和一般规律，体验解决问题策略的多样性和特殊性，发展实践能力和逻辑推理能力，从而促进他们自主性、合作性、创造性地学习，并在学习过程中促进他们知、情、意、行的和谐发展。