搭建教與學(xué)之間的橋梁
——電力系統(tǒng)基礎(chǔ)課程講授過程中的思考

張 玥 俞曉冬

[齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院 山東濟(jì)南 250353]

一、孩子學(xué)習(xí)“面條”概念引發(fā)的思考

孩子們是怎么理解簡(jiǎn)單的詞語，例如“面條”這個(gè)概念的？有一天，媽媽給孩子做了一碗面條，然后告訴孩子，這是面條。孩子建立“面條”的概念，完全取決于孩子本身。當(dāng)母親說“面條”的時(shí)候，孩子明白了什么呢？然后又一次，媽媽給孩子做了一碗米粉，孩子高興地說“面條，我喜歡吃”，母親糾正孩子說這是米粉。孩子開始思考，改變他內(nèi)在的關(guān)于面條的概念。隨著時(shí)間的推移和母親交流的增多，個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的增加，孩子就能形成比較準(zhǔn)確的關(guān)于“面條”的概念。

顯然孩子對(duì)于“面條”概念的理解不是母親直接教給孩子的，孩子必須自己構(gòu)建對(duì)這個(gè)概念的理解和陳述。他用這個(gè)概念解釋或分析，并理解新的環(huán)境（如誤將米粉當(dāng)作面條）。通過和母親的交流，他得到了對(duì)面條更復(fù)雜、更精確的內(nèi)在陳述（如不是所有的長(zhǎng)長(zhǎng)的、軟軟的食物都是面條）。

孩子對(duì)“面條”概念的形成，引發(fā)了筆者對(duì)大學(xué)教育的思考?！敖獭焙汀皩W(xué)”不是直接相關(guān)的?；萏芈谒膭?chuàng)造性醫(yī)學(xué)教育一書中講到一個(gè)故事，一個(gè)男孩告訴他的朋友他教他的狗吹口哨了。他的朋友說：“我沒有聽到他吹口哨?！蹦泻⒒卮鸬溃骸拔艺f我教它了，并沒有說它學(xué)會(huì)了[1]?！彼圆皇抢蠋熃虒W(xué)生知識(shí)，學(xué)生就學(xué)到了知識(shí)。老師的職責(zé)應(yīng)該是傳授知識(shí)，并且?guī)椭鷮W(xué)生在內(nèi)部構(gòu)建模型。就像孩子學(xué)習(xí)“面條”的概念一樣，母親告訴他這是面條，但是他對(duì)面條的概念依然是模糊的和不準(zhǔn)確的，因此當(dāng)他看見米粉的時(shí)候，也覺得是“面條”。然后，通過母親與他的討論，他就能知道面條和米粉的區(qū)別，在自己內(nèi)部構(gòu)建出更準(zhǔn)確的模型。

概念的形成是模型的構(gòu)建和對(duì)條件、環(huán)境和特性等的分析共同完成。內(nèi)部模型搭建之后，被用來分析新的情況。通過不同的情境和與別人的交流，不斷地調(diào)整自己構(gòu)建的模型，使這個(gè)模型對(duì)于不同的情境有普遍的適用性[2]。

二、學(xué)生自身知識(shí)模型的構(gòu)建

老師幫助學(xué)生構(gòu)建自己的知識(shí)模型非常重要，當(dāng)然學(xué)生主觀能動(dòng)性起主要作用，此外老師講授知識(shí)的過程中注意幾點(diǎn)，能夠起到很好的推動(dòng)作用。

第一，老師講課應(yīng)該從學(xué)生知道的知識(shí)點(diǎn)開始。先驗(yàn)知識(shí)是構(gòu)建新的知識(shí)模型的基礎(chǔ)，新的知識(shí)建造在已有的概念（先驗(yàn)知識(shí)）之上。學(xué)生知道的先驗(yàn)知識(shí)越多，就能接受更多的相關(guān)知識(shí)。

電力系統(tǒng)基礎(chǔ)這門課中的很多公式都是視在功率和電壓之間的關(guān)系。如果直接講公式，學(xué)生肯定很難理解，即使強(qiáng)記下來，也很容易忘記。學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程之前，學(xué)過《電路》課，可以從他們非常熟悉的基爾霍夫電流和基爾霍夫電壓定律開始講解，再到單相交流功率，找到電流和視在功率的關(guān)系，通過引導(dǎo)與回顧，使學(xué)生明白為什么視在功率向量為電壓向量與電流共軛的乘積，而不是電壓向量與電流向量的乘積。最后，將三相交流功率定律與基爾霍夫定律結(jié)合在一起，就能推導(dǎo)出視在功率與電壓之間的關(guān)系。這樣，學(xué)生找到了前后知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系，很快就能建立起自己的知識(shí)模型，并且能理解其物理意義。

很多情況下，老師覺得有些知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生掌握得很好了，不用再講了，想利用有限的時(shí)間給學(xué)生灌輸更多的知識(shí)，其實(shí)這是教學(xué)的誤區(qū)。有些時(shí)候，老師認(rèn)為學(xué)生掌握得很好，只是主觀意愿，需要通過提問或者詢問學(xué)生，看看他們是不是真的掌握好了，而且老師要搭建新知識(shí)點(diǎn)與舊知識(shí)點(diǎn)之間的橋梁。比如上面例子，假設(shè)學(xué)生確實(shí)掌握了基爾霍夫定律，老師還需要把基爾霍夫定律與新的知識(shí)之間搭建一個(gè)橋梁，這個(gè)橋梁就是三相交流視在功率與電流之間的關(guān)系。

第二，老師需要激勵(lì)或喚起學(xué)生已經(jīng)掌握的知識(shí)[3]。從學(xué)生已經(jīng)知道的知識(shí)為起點(diǎn)，講授新知識(shí)只是最基本的要求。有些知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生確實(shí)知道，但可能在他們的頭腦中還沒有準(zhǔn)備好使用，這時(shí)候，先前的知識(shí)需要被激活才能起作用。新知識(shí)講授的最好開始點(diǎn)應(yīng)該是常識(shí)和日常生活經(jīng)驗(yàn)。學(xué)生都有一些相關(guān)的先驗(yàn)知識(shí)，需要不斷地向抽象發(fā)展，然后再回到理論在實(shí)踐中的應(yīng)用[4]。下面請(qǐng)看電力系統(tǒng)基礎(chǔ)緒論課上老師和同學(xué)們之間的對(duì)話。

老師：影響電能質(zhì)量的兩個(gè)最基本的指標(biāo)是什么？

說到瓜菜種植，在海南的種植圈里有一個(gè)人可謂無人不知，無人不曉，特別是哈密瓜和西紅柿的種植。此人就是我們今天的主人翁——?jiǎng)⒂駝?。劉玉剛?008年就開始種植瓜菜，從剛開始的20余畝發(fā)展到今天的1000余畝，瓜菜的銷路也從海南擴(kuò)展到全國，取得了較大的成功。

學(xué)生：困惑，沒有回答。

老師：大家用過手電筒嗎？用了很長(zhǎng)時(shí)間之后，手電筒的亮光會(huì)不會(huì)有變化？

學(xué)生：用過，亮光會(huì)變暗。

老師：燈光為什么會(huì)變暗呢？

學(xué)生：時(shí)間長(zhǎng)了，手電筒內(nèi)的電池兩端電壓降低。

……

老師：如果電網(wǎng)的頻率降低，家里的電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速會(huì)有變化嗎？

學(xué)生：會(huì)減小。

老師：如果我們想家里的電氣設(shè)備正常運(yùn)行，我們希望供電局提供的電能哪幾個(gè)指標(biāo)穩(wěn)定？

學(xué)生1：電源電壓。

學(xué)生2：電源頻率。

老師：大家回答得非常對(duì)?，F(xiàn)在回到我們最開始的那個(gè)問題，影響電能質(zhì)量的兩個(gè)最基本的指標(biāo)是什么？

學(xué)生：電壓和頻率。

在上面的例子中，學(xué)生掌握了有用的先驗(yàn)知識(shí)，卻不知道使用它們。從日常生活經(jīng)驗(yàn)的幾個(gè)小問題能激發(fā)他們的先驗(yàn)知識(shí)，從而讓他們理解新知識(shí)。

從常識(shí)和日常生活經(jīng)驗(yàn)開始，是激發(fā)學(xué)生已有的先驗(yàn)知識(shí)的好方法，如果找不到合適的日常生活經(jīng)驗(yàn)，回顧和激勵(lì)一些重要的概念，也是不錯(cuò)的方法。

電力系統(tǒng)基礎(chǔ)有一章講電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算。往年講解閉式電力網(wǎng)的潮流計(jì)算，筆者按照書上的內(nèi)容，一步一步地公式推導(dǎo)，收到的學(xué)生反饋比較差，大家都覺得很難，跟不上老師的思路。今年，講解閉式電力網(wǎng)的潮流計(jì)算之前，回顧了一下開式電力網(wǎng)的潮流計(jì)算，然后講解了閉式電力網(wǎng)的基本概念，再讓學(xué)生想想PPT上一個(gè)簡(jiǎn)單的兩端供電閉式電力網(wǎng)的潮流如何計(jì)算。讓學(xué)生思考了五分鐘之后，學(xué)生沒有給出答案。老師提示學(xué)生，學(xué)習(xí)知識(shí)是環(huán)環(huán)相扣的，大家需要用已經(jīng)學(xué)過的知識(shí)，來解決新的問題，人類社會(huì)就是這樣不斷進(jìn)步的。大家只掌握了開式電力網(wǎng)的潮流計(jì)算，因此需要利用開式電力網(wǎng)的潮流計(jì)算的方法，來解決閉式電力網(wǎng)的潮流計(jì)算問題。那么應(yīng)該怎么做呢？過了一會(huì)，有學(xué)生說：“老師，是不是想辦法把閉式電力網(wǎng)拆開成開式電力網(wǎng)？”老師：“太對(duì)了！這里有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，從哪個(gè)節(jié)點(diǎn)拆開呢？”從這里，老師開始了新知識(shí)的講授，授課效果非常好，學(xué)生能跟上老師的思路，也完全明白每一步的計(jì)算的目的是什么。因此回顧以前的重要的概念，為后續(xù)知識(shí)點(diǎn)的講授服務(wù)，非常關(guān)鍵。

第三，老師應(yīng)該幫助學(xué)生建立與已有知識(shí)的聯(lián)系，幫助學(xué)生理解新知識(shí)，而不是單純地記憶。只有當(dāng)學(xué)習(xí)者給知識(shí)賦予一定的意義，與他們已有的知識(shí)相聯(lián)系，學(xué)習(xí)才真正發(fā)生。學(xué)生學(xué)習(xí)新的知識(shí)，不是對(duì)新知識(shí)的復(fù)制與背誦，而是理解。理解發(fā)展出一種新的元素，并與已有的知識(shí)元素相互聯(lián)系，從不同的角度看待舊知識(shí)，最后會(huì)刺激認(rèn)識(shí)模式的重新組織。理解是新的知識(shí)元素與已有的知識(shí)之間的聯(lián)系，而不是新的知識(shí)元素本身。因此，為了幫助學(xué)生理解知識(shí)，老師不應(yīng)該只是講解知識(shí)，還應(yīng)該把這個(gè)新的知識(shí)點(diǎn)與之前的知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來，幫助學(xué)生理解知識(shí)，變成他內(nèi)在的有用的知識(shí)。

電力系統(tǒng)基礎(chǔ)中開式網(wǎng)絡(luò)的電壓和功率分布計(jì)算，給定的假設(shè)條件是已知首端電壓和末端功率，求線路上其他節(jié)點(diǎn)電壓和各段線路上的功率。老師可以詢問學(xué)生：“為什么給出的已知條件是首端電壓和末端功率，而不是首端電壓和首端功率，或者末端電壓和末端功率？”學(xué)生一般不會(huì)馬上給出答案，讓學(xué)生思考一下。如果思考了一段時(shí)間，依然不知道，老師可以引導(dǎo)，但是不要直接給出答案。老師可以繼續(xù)提問：“線路的首端一般接的是什么設(shè)備呢？”學(xué)生1回答：“發(fā)電機(jī)”；學(xué)生2回答：“變壓器”。老師提問：“發(fā)電機(jī)的端電壓和變壓器的二次繞組的電壓可控可調(diào)嗎？靠什么調(diào)整？”學(xué)生1回答：“發(fā)電機(jī)的端電壓可以通過勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)。”學(xué)生2回答：“變壓器的二次繞組電壓可以通過調(diào)節(jié)分接頭調(diào)節(jié)。”老師：“通過大家的分析，線路首端電壓一般是知道的，還是必須通過計(jì)算得到？”學(xué)生：“線路首端電壓一般是知道的。”老師：“電力系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)候，線路末端一般接的是什么呀？”學(xué)生：“線路末端接的是負(fù)荷。”老師：“負(fù)荷需要的有功和無功，是不是知道的？”學(xué)生：“是知道的?！崩蠋煟骸艾F(xiàn)在大家再想想那個(gè)問題，為什么給出的已知條件是首端電壓和末端功率？”學(xué)生：“與實(shí)際情況相符合，計(jì)算才有實(shí)際意義?！蓖ㄟ^老師和學(xué)生的對(duì)話，成功地與以前的知識(shí)聯(lián)系起來，加深了學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解。

提問要講究方法，不要太簡(jiǎn)單，也不要太難，用“為什么”、“假使……會(huì)怎么樣？”和“你如何看待”這樣開始的問題，能激發(fā)學(xué)生思考，而用“對(duì)不對(duì)”和“是多少”開始的問題，很容易讓學(xué)生覺得知識(shí)的學(xué)習(xí)就是對(duì)知識(shí)的記憶，限制學(xué)生的思維，妨礙學(xué)生獨(dú)立思考[5]。

三、結(jié)束語

教學(xué)的目的是發(fā)展學(xué)生的獨(dú)立思考能力、判斷能力和推理能力，而不是簡(jiǎn)單地對(duì)知識(shí)的記憶。教師在授課過程中，以學(xué)生的先驗(yàn)知識(shí)作為授課起點(diǎn)，幫助學(xué)生建立新知識(shí)與已有知識(shí)的聯(lián)系，善于激發(fā)學(xué)生已有的先驗(yàn)知識(shí)去解決問題，學(xué)習(xí)新知識(shí)。教師與學(xué)生之間的對(duì)話與提問，是幫助學(xué)生建立自己知識(shí)模型的非常有效的手段。因此，在授課過程中多提“搭建橋梁”的問題，讓學(xué)生慢慢養(yǎng)成與之前的知識(shí)建立聯(lián)系的習(xí)慣，找到自己搭建知識(shí)模型的方法，讓“教”與“學(xué)”不再是獨(dú)立的兩個(gè)方面，而是相互促進(jìn)的兩個(gè)方面。