关键词：全电路；欧姆定律；实验教学；感性教学
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2012）08-0098-02
欧姆定律是《电工基础》中最常用的基本定律之一，技工院校现在使用的《电工基础》教材（中国劳动社会保障出版社出版，第四版）中把欧姆定律分为部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律两部分。对于部分电路欧姆定律，由于中学物理课本已作详细介绍，学生容易接受，但对于全电路欧姆定律，由于其涉及的概念较多且各物理量之间的关系复杂，再加上教材未附相应的实验，学生缺乏感性认识。因此，学生很难理解和接受，也是其成为教师教学中重点和难点的原因。笔者针对学生在学习过程中容易产生的困惑和疑问，借助实验来帮助学生理解，收到了较好的效果。
明确教学目标是教师组织
全电路欧姆定律教学的关键
掌握全电路欧姆定律对于学好《电工基础》这门课程来说至关重要。因为后续章节中多处电路的分析和计算要应用到这一定律。教学是一个教师与学生双向互动的过程，作为教师，要组织好全电路欧姆定律教学，必须先明确教学目标，做到心中有数，才能更好地开展教学。
知识目标：（1）理解电动势、内电阻、外电阻、内电压、外电压、端电压、内压降等物理量的物理意义；（2）掌握全电路欧姆定律的表达形式，明确在闭合电路中电动势等于内、外电压之和；（3）掌握端电压与外电阻、端电压与内电阻之间的变化规律；（4）掌握全电路欧姆定律的应用。
能力目标：（1）通过实验教学，培养学生的观察和分析能力，使学生学会运用实验探索科学规律的方法；（2）通过对端电压与外电阻、端电压与内电阻之间的变化规律的讨论，培养学生的思维能力和推理能力。
理解各物理量的物理意义是
学生掌握全电路欧姆定律的基础
全电路欧姆定律的难点在于概念较多，且各物理量之间的关系复杂。因此，首先，应让学生准确理解各物理量的含义。
全电路是指含有电源的闭合电路，如图1所示。其中，R代表负载（即用电器，为简化电路，只画一个），r代表电源的内电阻（存在于电源内部），E代表电源的电动势。整个闭合电路可分为内、外两部分，电源外部的叫外电路（图1中方框以外的部分），电源内部的叫内电路。外电路上的电阻叫外电阻，内电路上的电阻叫内电阻。当开关S闭合时，电路中就会有电流产生，I=，该式表明：在一个闭合电路中，电流强度与电源的电动势成正比，与电路中内电阻和外电阻之和成反比，这个规律称为全电路欧姆定律。
要理解这个定律，要先理解以下几个物理量的物理意义：第一个是电动势，它是指在电源内部，电源力将单位正电荷从电源负极移到正极所做的功。这个概念比较抽象，涉及知识面较广，要使学生全面、深刻地理解它是有困难的。考虑到学生的接受能力和满足后续知识的需要，需向学生讲清两个问题：一是电动势的值可用电压表测出——电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压；二是电动势的物理意义是描述电源把其他形式的能转化为电能的本领，是由电源本身的性质决定的。第二个是电源的端电压（简称端电压），它是指电源两端的电位差（在图1中指A、B两点之间的电压，也等于负载R两端的电压）。需要注意的是，端电压与电动势是两个不同的概念，它们在数值上不一定相等。第三个是内压降，它是指当电流流过电源内部时，在内电阻上产生的电压降。全电路欧姆定律也可表示为：“在闭合电路中，电动势等于内、外电压之和。”
掌握各物理量的变化规律是
掌握全电路欧姆定律的重点
全电路欧姆定律的难点在于各物理量之间的变化规律，也是学生容易产生疑惑的地方。可以利用演示实验来验证各物理量之间的变化规律，以增加学生的感性认识，提高学生的逻辑推理能力。
第一，验证电源内电阻的存在并计算其大小。对于电源的内电阻，由于存在于电源的内部，既看不见，也摸不着，学生对此存在质疑。为此，可用图2进行实验，不但可以证明内电阻的存在，还可测出内电阻的大小。在图2中，用1节1号干电池作电源，电阻R为已知值（可根据实际情况选定）。开关闭合前，记下电压表的读数U1（此值即为干电池的电动势），开关闭合后，记下电压表的读数U2，发现U2比U1小（见表1），就是因为电源内部存在内电阻的缘故。
根据公式r=R可算出该电池的内电阻。再用不同型号的干电池（如5号干电池、7号干电池）进行重复实验，发现它们的电动势虽然相等（为了后面实验的需要，尽量选用电动势相等的电池，并保留这些电池），但内电阻不一定相同。
第二，端电压U跟外电阻R的关系。
实验电路如图3所示，用1节1号干电池作为电源，移动滑动变阻器的滑动片，观察电流表和电压表的读数变化，并将它们的读数记录到表2中。通过观察发现：当滑动片从左向右移动时（为保证实验设备安全，滑动片不要移到最右端），电流表的读数慢慢变大，电压表的读数慢慢变小；当滑动片从右向左移动时，电流表的读数慢慢变小，电压表的读数慢慢变大。由此得出结论：端电压随外电阻上升而上升，随外电阻下降而下降。根据表2中的数据可绘成曲线（如图4所示），即电源的端电压特性曲线。从曲线上可以看出：电源端电压随着电流的大小而变化，当电路接小电阻时，电流增大，端电压就下降；当电路接大电阻时电流减少，端电压就上升。
思考：如果滑动片移到最右端，电压表、电流表的读数将为多少？
第三，端电压与内电阻r的关系。
根据公式U=E-Ir分析可知：当电流I 不变时，内阻下降，端电压就上升；内阻上升，端电压就下降。实验电路同图3，只需将电路中的电源用前面已测过内阻值的不同型号的电池代替即可，观察电流表、电压表的读数，上述结论即可得到验证。
应用规律，解决实际问题
首先向学生提出问题：你是否注意到，电灯在深夜要比晚上七八点钟亮一些？这个现象的原因何在？在回答这个问题之前，可先通过实验验证这一现象的存在，如图5所示。图中5个灯泡完全相同，先将开关全合上，使灯泡发光，再逐个断开开关，发现灯泡逐渐变亮，原因分析：随着开关的断开，外电阻增大，导致干路电流减小，使得内压降下降，从而端电压增大，即灯泡两端的实际电压增大，故灯泡变亮了。上述问题也得到了解决。
在教学过程中，如果尽可能地增加一些实验，通过生活中的实验记录其数据并指导学生得出规律，提高感性认识，不但可以提高学生的学习兴趣，也会提高教学效果。
参考文献：
[1]李书堂.电工基础（第4版）[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2001.
[2]毕淑娥.电工与电子技术基础（第2版）[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004.
[3]王兆良.关于“全电路欧姆定律”的教学[J].福建轻纺，2007（2）.
在同一电路中，导体中的电流跟导体两端的du电压成正比，跟导体的电阻阻值成反比，这就是欧姆定律，基本公式是I=U/R。欧姆定律是由乔治·西蒙·欧姆提出，为了纪念他对电磁学的贡献，物理学界就将电阻的单位命名为欧姆，以符号Ω表示。
电阻的单位欧姆简称欧（Ω）。1Ω定义为：当导体两端电势差为1伏特（ν），通过的电流是1安培（Α）时，它的电阻为1欧（Ω）。
（来源：文章屋网 ）
一、重视实验探究过程，发现新问题
欧姆定律的探究过程把科学探究的七个环节表现得淋漓尽致，从最初了解基本电路中电流、电压和导体电阻的定性关系，从而提出“导体两端的电压和导体的电阻是怎样影响导体中电流大小的，电流与电压和电阻究竟存在什么关系”的问题，到最后处理实验数据和讨论交流，得出电流、电压和导体电阻的定量关系，即欧姆定律，其数学表达式为I=U/R.探究的过程还是一个发现问题并解决问题的过程，使同学们加深了对欧姆定律的理解.
例1某同学按如图1所示的电路，研究通过导体的电流与导体两端的电压、导体电阻间的关系，若保持电源电压的大小和电阻箱R1的阻值不变，移动滑动变阻器R2的金属滑片P，可测得不同的电流、电压值，如表1；然后，他又改变电阻箱R1的阻值，测得相应的电流值，如表2.请回答：
(1)分析表1中数据可知:_____________________________；
(2)分析表2中数据可知：电流与电阻_____.（填“成”或“不成”）反比，这与欧姆定律_______（填“相符”或“不符”），其原因是________.
解析这是一个典型的欧姆定律实验探究题，重点考查的是欧姆定律的结论.一个要注意的细节问题是，欧姆定律的整个探究过程运用了控制变量的思想.因此，在处理实验数据得出正确结论时，一定要体现这种思想.所以分析表1中数据可知：在电阻不变条件下，导体中的电流与导体两端的电压成正比（因为导体两端的电压成倍增加时，流过导体的电流也随着成倍增加）.但分析表2中数据却发现，电流和导体电阻的乘积不是一个定值，即电流与导体的电阻不成反比，这个结论显然不符合欧姆定律.那么，为什么得不出正确结论呢？这是我们在探究过程中经常碰到的一个问题，这个问题的解决，本身与这个实验的设计思想连接在一起，因为在探究电流与电阻关系时，应保持电压不变.因此当电阻箱R1的阻值改变时，一定要调节滑动变阻器滑片P，使R1两端的电压保持不变，再读出相应的电流值，然后分析数据.那么，当R1的阻值成倍增加时，如何调节滑片P才能使它两端的电压保持不变呢？如上图，应将滑片P向右调节到适当的位置，想想看，为什么呢？
二、创设新情景，解决新问题
近年来，从中考试题来看，在欧姆定律实验题方面，不仅仅考查了欧姆定律的实验探究过程和伏安法测电阻，也出现了一些创设新情景，运用欧姆定律去解决一些新问题的实验题.这类试题的解答一定要抓住“欧姆定律是电路中的交通规则”这一点，运用公式I=U/R和电路的特点来解答.
例2“曹冲称象”的故事流传至今，最为人称道的是曹冲采用的方法，他把船上的大象换成石头，而其他条件保持不变，使两次的效果（船体浸入水中的深度）相同，于是得出大象的重就等于石头的重.人们把这种方法叫“等效替代法”.请尝试利用“等效替代法”解决下面的问题.
【探究目的】粗略测量待测电阻Rx的值
【探究器材】待测电阻Rx、一个标准的电阻箱（元件符号_______），一个单刀双掷开关、干电池、导线和一个刻度不准确但灵敏度良好的电流表（电流表量程足够大）．
【设计实验和进行实验】
（1）在右边的方框内画出你设计的实验电路图；
（2）将下面的实验步骤补充完整，并用字母表示需要测出的物理量.
第一步：开关断开，并按设计的电路图连接电路；
第二步：____________________________；
第三步：____________________________.
（3）写出Rx的表达式：Rx=____________.
解析这是测未知电阻的另一种方法――“等效替代法”.这种实验题对同学们的要求比较高，它创设了一个新的情景（“曹冲称象”），让你从这个新情景中受到启发，来解决一个新问题.它不是欧姆定律探究过程的简单重现，而是要求同学们真正理解欧姆定律中电流、电压、电阻的关系，即电压一定时，电流相等，则电阻相等.因此，我们可以按图3的实验电路来完成待测电阻Rx的粗略测量.连接好电路后，将开关S与a相接，使电流表的示数指示在某一刻度（因为电流表的刻度不准确，因此不能准确读数）；接着将开关S与b相接，这个时候需要调节电阻箱，使电流表的示数指示在同一刻度处，读出电阻箱上电阻值为R，这一步充分利用了欧姆定律的结论，当电压相等时，电流相同，则电阻相等.即Rx=R.
同学们想想看，本题为什么说只是粗略测量呢？S接a和接b的顺序能颠倒吗？如果电流表的刻度准确且灵敏度良好，那么可不可以较准确地进行测量呢？（这个时候，我们可以直接根据欧姆定律来解决这个问题，即分别读出S接a和b时，电流表的示数为I1和I2，则通过计算我们可以得到待测电阻Rx=RI2/I1，且这个时候与S先接a还是先接b没有关系.）
三、寻找实验规律，渗透数理思想
欧姆定律的实验探究过程本身就体现了一种数理思想，要求从定性的结论，运用数学方法得出定量的关系式.因此，在以后的中考命题上，这种思想的体现可能是命题者关注的一个焦点.
例4某同学想探究导电溶液的电阻是否与金属一样，也与长度和横截面积有关.于是他设计了实验方案：首先他找来几根粗细不同的乳胶管，按要求剪下长短不同的几段.并在其中灌满质量分数相同的盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的盐水柱.将盐水柱分别接入电路中的A、B之间.闭合开关，调节滑动变阻器滑片P，读出电流表和电压表的示数，并记录在表格中，如下表：
根据实验数据，请解答下列问题.
（1）通过对实验序号_______或_______的数据处理，我们可以看出导电溶液的电阻与金属一样，电阻的大小与导电溶液柱的横截面积成_______.（填“正比”或“反比”）
（2）通过对实验序号1、4的数据处理，我们可以看出导电溶液的电阻与金属一样，电阻的大小与导电溶液柱的长度成_______.（填“正比”、“反比”）
（3）请填写表格中未记录的两个数据.
（4）对于实验序号6，开关闭合，若保持滑动变阻器滑片P不动，将乳胶管拉长，则电流表的示数将_______；电压表示数将_______.（填“变大”、“变小”或“不变”）
解析这是典型运用自己探究得到的结论解答相关问题的一类题型，要求同学们对整个知识点有一定的驾御能力.实验中测得的是电流和电压，而问题是与电阻有关，因此我们先应运用欧姆定律求出相应的电阻值，再进行分析（这是试题的一种创新）.
我们对1、3、4、5组数据的处理得出R1=3Ω，R3=1.5Ω，R4=6Ω，R5=4Ω.运用控制变量的思想，由实验1和3，或4和5，很容易得出导电溶液的电阻与导电溶液柱的横截面积成反比；由实验1和4可以看出，导电溶液的电阻与导电溶液柱的长度成正比.
《欧姆定律》一课，学生在初中阶段已经学过，高中必修本（下册）安排这节课的目的，主要是让学生通过课堂演示实验再次增加感性认识；体会物理学的基本研究方法（即通过实验来探索物理规律）；学习分析实验数据，得出实验结论的两种常用方法——列表对比法和图象法；再次领会定义物理量的一种常用方法——比值法．这就决定了本节课的教学目的和教学要求．这节课不全是为了让学生知道实验结论及定律的内容，重点在于要让学生知道结论是如何得出的；在得出结论时用了什么样的科学方法和手段；在实验过程中是如何控制实验条件和物理变量的，从而让学生沿着科学家发现物理定律的历史足迹体会科学家的思维方法．
本节课在全章中的作用和地位也是重要的，它一方面起到复习初中知识的作用，另一方面为学习闭合电路欧姆定律奠定基础．本节课分析实验数据的两种基本方法，也将在后续课程中多次应用．因此也可以说，本节课是后续课程的知识准备阶段．
通过本节课的学习，要让学生记住欧姆定律的内容及适用范围；理解电阻的概念及定义方法；学会分析实验数据的两种基本方法；掌握欧姆定律并灵活运用．
本节课的重点是成功进行演示实验和对实验数据进行分析．这是本节课的核心，是本节课成败的关键，是实现教学目标的基础．
本节课的难点是电阻的定义及其物理意义．尽管用比值法定义物理量在高一物理和高二电场一章中已经接触过，但学生由于缺乏较多的感性认识，对此还是比较生疏．从数学上的恒定比值到理解其物理意义并进而认识其代表一个新的物理量，还是存在着不小的思维台阶和思维难度．对于电阻的定义式和欧姆定律表达式，从数学角度看只不过略有变形，但它们却具有完全不同的物理意义．有些学生常将两种表达式相混，对公式中哪个是常量哪个是变量分辨不清，要注意提醒和纠正．
根据本节课有演示实验的特点，本节课采用以演示实验为主的启发式综合教学法．教师边演示、边提问，让学生边观察、边思考，最大限度地调动学生积极参与教学活动．在教材难点处适当放慢节奏，给学生充分的时间进行思考和讨论，教师可给予恰当的思维点拨，必要时可进行大面积课堂提问，让学生充分发表意见．这样既有利于化解难点，也有利于充分发挥学生的主体作用，使课堂气氛更加活跃．
通过本节课的学习，要使学生领会物理学的研究方法，领会怎样提出研究课题，怎样进行实验设计，怎样合理选用实验器材，怎样进行实际操作，怎样对实验数据进行分析及通过分析得出实验结论和总结出物理规律．同时要让学生知道，物理规律必须经过实验的检验，不能任意外推，从而养成严谨的科学态度和良好的思维习惯．
为了达成上述教学目标，充分发挥学生的主体作用，最大限度地激发学生学习的主动性和自觉性，对一些主要教学环节，有以下构想：1．在引入新课提出课题后，启发学生思考：物理学的基本研究方法是什么（不一定让学生回答）？这样既对学生进行了方法论教育，也为过渡到演示实验起承上启下作用．2．对演示实验所需器材及电路的设计可先启发学生思考回答．这样使他们既巩固了实验知识，也调动他们尽早投入积极参与．3．在进行演示实验时可请两位同学上台协助，同时让其余同学注意观察，也可调动全体学生都来参与，积极进行观察和思考．4．在用列表对比法对实验数据进行分析后，提出下面的问题让学生思考回答：为了更直观地显示物理规律，还可以用什么方法对实验数据进行分析？目的是更加突出方法教育，使学生对分析实验数据的两种最常用的基本方法有更清醒更深刻的认识．到此应该达到本节课的第一次高潮，通过提问和画图象使学生的学习情绪转向高涨．5．在得出电阻概念时，要引导学生从分析实验数据入手来理解电压与电流比值的物理意义．此时不要急于告诉学生结论，而应给予充分的时间，启发学生积极思考，并给予适当的思维点拨．此处节奏应放慢，可提请学生回答或展开讨论，让学生的主体作用得到充分发挥，使课堂气氛掀起第二次高潮，也使学生对电阻的概念是如何建立的有深刻的印象．6．在得出实验结论的基础上，进一步总结出欧姆定律，这实际上是认识上的又一次升华．要注意阐述实验结论的普遍性，在此基础上可让学生先行总结，以锻炼学生的语言表达能力．教师重申时语气要加重，不能轻描淡写．要随即强调欧姆定律是实验定律，必有一定的适用范围，不能任意外推．7．为检验教学目标是否达成，可自编若干概念题、辨析题进行反馈练习，达到巩固之目的．然后结合课本练习题，熟悉欧姆定律的应用，但占时不宜过长，以免冲淡前面主题．
1．注意在实验演示前对仪表的量程、分度和读数规则进行介绍．
2．注意正确规范地进行演示操作，数据不能虚假拼凑．
3．注意演示实验的可视度．可预先制作电路板，演示时注意位置要加高．有条件的地方可利用投影仪将电表表盘投影在墙上，使全体学生都能清晰地看见．
4．定义电阻及总结欧姆定律时，要注意层次清楚，避免节奏混乱．可把电阻的概念及定义在归纳实验结论时提出，而欧姆定律在归纳完实验结论后总结．这样学生就不易将二者混淆．
一、知识网络
欧姆定律探究电流与电压、电阻的关系欧姆定律内容、公式欧姆定律的应用伏安法测电阻串联、并联电路电阻的特点
二、知识梳理
（一）欧姆定律的探究（探究电流与电压、电阻的关系）
1.探究方法：控制变量.
2.实验电路图：如图1所示.
3.实验结论：在电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比；在电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比.
（二）欧姆定律
1.内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比.
2.表达式：I=■
3.适用范围：欧姆定律所研究的电路是电源外部的一部分或全部电路；在非纯电阻电路中（如含有电动机的电路），公式中的U、I、R的关系不成立.
4.适用条件：欧姆定律公式中的各个物理量具有同一性，即I、U、R是对同一段电路（或导体）、同一时刻（或状态）而言的.
5.公式变形：由欧姆定律数学表达式可得到公式R=■、U=IR，用于计算导体的电阻和导体两端的电压.
（三）欧姆定律的应用
1.伏安法测电阻
伏安法测电阻的实验原理是R=■.用伏安法测量导体电阻的大小，即用电压表测量导体两端的电压大小，用电流表测量导体中电流大小，根据公式R=■，即可得到导体电阻的大小.在用伏安法测电阻时，要正确选择电压表与电流表的量程，同时，要利用多次测量求平均值以减小实验误差.
2.推导串联电路的总电阻
如图2，根据串联电路中电流、电压的特点可知：
I=I1=I2，U串=U1+U2
再根据欧姆定律变形公式可得：
IR串=I1R1+I2R2
所以，R串=R1+R2
结论：串联电路的总电阻等于各串联导体电阻之和.（若有n个导体串联，其总电阻为R串=R1+R2……+Rn）
3.推导并联电路的总电阻
如图3，根据并联电路中电流、电压的特点可知：
I=I1+I2，U=U1=U2
再根据欧姆定律的变形公式可得：
■=■+■
所以，■=■+■
结论：并联电路总电阻的倒数等于各并联导体电阻倒数之和.（若有n个导体并联，其总电阻为■=■+■+……+■）
三、典型例题
例1 由欧姆定律数学表达式可以得出公式R=■.关于此表达式，下列说法正确的是（ ）.
A.当导体两端的电压是原来的2倍时，导体的电阻也是原来的2倍
B.当导体中电流是原来的2倍时，导体的电阻是原来的0.5倍
C.当导体两端的电压增加几倍，导体中的电流也增加几倍，导体的电阻不变
D.当导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零
解析 公式R=■是由欧姆定律数学表达式变形得到的，它表示一段导体两端的电压与通过导体电流的比值是不变的，它反映了导体对电流的阻碍作用.电阻是导体本身的一种属性，跟导体两端电压、电流均无关.
答案 C.
例2 小明同学想探究“一段电路中的电流跟电阻的关系”，设计了如图4所示的电路图（电源电压恒为6V）.
（1）根据小明设计的图4，用铅笔将图5的实物连接完整.
（2）小明将第一次实验得到的数据填入了下面表格中，然后将E、F两点间的电阻由10Ω更换为20Ω，让滑动变阻器的滑片P向 移动（选填“A”或“B”），直到电压表的示数为 V.此时电流表的指针位置如图6所示，请把测得的电流数值填入表格.
（3）小明根据实验数据得到如下结论：导体中的电流与导体的电阻成反比.请你对以上的探究过程和得出的结论做出评价，并写出两点评价意见： ； .
解析 （1）连接实物图时，电压表要并联在定值电阻两端，并注意选择合适的量程；连接滑动变阻器要注意连接“一上一下”两个连接柱.
（2）因为导体中的电流与导体电阻和导体两端的电压均有关，所以探究“一段电路中的电流跟电阻关系”时应控制定值电阻两端电压相同.当E、F两点间的电阻由10Ω更换为20Ω时，如果滑动变阻器滑片P不移动，则电压表示数会变大，为了保持电压表示数不变，滑片P应向B端移动，直到电压表示数与第一次实验时一样，即4V.
（3）通过数据分析找出物理规律是研究物理问题的常用方法，但仅通过一两次实验数据就得到结论并不科学，常常会使结果带有偶然性，因此需要进行多次实验；得出的结论是有条件限制的，结论缺少前提条件.
答案 （1）如图7所示.
（2）B 电压表的示数为4V 0.2
（3）实验次数太少（没有进行多次实验）；结论缺少“电压一定”的前提条件
例3 小华想测出一个电阻Rx的电阻值，将选用的器材连接成如图8所示的电路，R0为已知阻值的定值电阻.由于电源电压未知，所以，没能测出电阻Rx的阻值.请你选添合适的器材，帮他完成这个实验.要求：（1）用两种不同的方法，分别画出电路图，简要说明实验方法，并写出电阻Rx的表达式.（2）每一种方法在不拆除原有电路接线的条件下，只允许选添一种器材和导线接入电路.
解析 方法1：如图9，用电流表测出通过Rx的电流I，用电压表测出Rx两端的电压U，则电阻Rx=■.
方法2：如图10，用电流表测出通过Rx的电流为I，用电压表测出Rx和R0两端的总电压为U，则电阻Rx=■-R0.
方法3：如图11，先用电流表测出电路中的电流为I1，再将导线并联在电阻Rx两端，测出电流表为I2，则电阻Rx=■R0 .
点评 本题采用特殊方法测量电阻.因为已有电流表，这样就可以测出电阻Rx和已知电阻R0的电流值.但由于缺少电压表，因此解决本题的关键是如何测量出电阻Rx两端的电压.解决本题的方法是开放性的，只要能测出电阻Rx两端的电压（或Rx和R0两端的总电压），即可利用R=■求出电阻Rx的阻值（或电阻器Rx与R0的总电阻，从而可求Rx的阻值）.另外，将导线并联在电阻Rx或已知电阻R0两端，可使得电路中电流发生变化.根据电流表的数值，并利用欧姆定律即可求出电阻Rx的阻值.
例4 在学校举行的物理创新大赛上，小明和小红所在的科技小组分别设计了一种测量托盘所受压力的压力测量仪，如图12、图13所示.两装置中所用的器材与规格完全相同，压力表是由电压表改装而成，R1为定值电阻，阻值为10Ω，R2为滑动变阻器，规格为“10Ω 1A”.金属指针OP可在金属杆AB上滑动，且与它接触良好，金属指针和金属杆电阻忽略不计.M为弹簧，在弹性限度内它缩短的长度与其所受的压力大小成正比.当托盘所受压力为零时，P恰好位于R2的最上端；当托盘所受压力为50N时，P恰好位于R2的最下端，此时弹簧的形变仍在弹性限度内.
（1）图12装置中，当P位于R2的最下端时，电压表的示数为3V，则电源电压是多少？
（2）图12装置中，压力25N的刻度位置标在电压表表盘多少伏的刻度线上？
（3）在图12、图13两种装置中，两个压力表的刻度特点有何不同？试说明理由.
解析 （1）图12装置中，当P位于R2的最下端时，
电路中的电流I=■=■=0.3A.
电源电压U=I（R1+R2）=0.3A×（10Ω
+10Ω）=6V.
（2）图12装置中，当托盘所受压力为25N时，P恰好位于R2的中点，滑动变阻器接入电路的电阻R2为5Ω.电压表测R2两端电压.
电路中的电流I=■=■=0.4A.
电压表的示数为U2=IR2=0.4A×5Ω=2V.
压力25N的刻度位置标在电压表表盘2V的刻度线上.
（3）图12装置中压力表的刻度是不均匀的，图13装置中压力表的刻度是均匀的.
图12装置中，当改变托盘所受的压力时，R2接入电路中的电阻发生变化，电压U2=■，U2与R2不是正比关系，压力表的刻度不均匀.
关键词：初中物理；电流表电压表；实验观察
对于刚刚升入九年级的学生来说，九年级电学知识在近几年的中考中占有近40％的比例，只是2012年相应比例少点，八年级物理明显的不同点是：八年级物理各章相对独立些，特别是沪科版上册是声学、光学、物质的形态及其变化、物质的质量与密度，下册是力学知识：力与机械、运动与力、压强与浮力。所以某部分没学好，其他章节还能迎头赶上。我个人认为这是怕学生在学习的过程中枯燥乏味。而到九年级，开篇就是电学，大部分时间都在接触电学，电学的学习就像爬山一样，一开始如果就很累的话，那么越学到后面越吃力，到后来就根本爬不动，不可收拾，有的同学要补课还不知从何补起。所以，可以说，学好了电学就是学好了九年级物理。
一、注重学习效率，上课时专心听讲，是学好电学的主要途径。
课堂中的例题分析，考后试卷错题的讲解，只有真正听懂、理解了、消化了，课后是不需要死记硬背的。对于教师而言，学生实验自己做了，结论自己得出了，规律也会找了，但后面紧跟着的是大量的练习，来巩固对理论的理解。所以必须要有多种形式的教学手段来吸引学生上课认真听讲。有时连续几节课都是讲、练习题，必然会有些枯燥，这时教师除了运用多媒体手段教学，还可以进行学生编题比赛、学生纠错等多种教学手段，有时教师还可以故意设下陷进，让学生去犯错，然后让他们自己去“钻”出来，学生必定有一种释然的感觉。种种方式或手段目的都是为了调动同学们的积极性，让枯燥的习题课上得生动有趣。
另一方面，由于学生学得好坏有差异，学生的成绩也就有差别，所以整堂课的例题选择要顾及到绝大多数学生。
二、电学的学习，要注重学习方法的转变。
第一，重视电学实验的探究，不再是依赖老师的演示实验，而是同学们依靠自己与同伴的协作，连接电路图、测出实验数据、发现实验规律、得出实验结论。实验探究的学习方法，电学中有几个重要的定律，贯穿在整个电学中。同学们在认真完成课内规定实验的基础上，还可以自己设计实验，来判断自己设计的实验方案在实践中是否可行，因为大量的物理规律是在实验的基础上总结出来的。例如，设计楼道口开关电路、医院为病号设计电路，或设计在缺少电流表或缺少电压表的条件下测量未知电阻的实验。这些都需要学生自己独立思考、探索，不断提高自己的观察、判断、发散思维等能力，使自己对电学知识的理解更深刻，分析、解决问题更全面。
第二，电学要重视画图和识图的思维方法，刚学电学探究电路和探究欧姆定律离不开图形，复杂电路设计，都是主要依靠“图形语言”来表述的。画图能够变抽象思维为形象思维，更精确地掌握物理过程。有了图就能作状态分析和动态分析，明确欧姆定律应用于某一电阻还是整个电路；特别是班班通电子白板的应用，另外还必须根据现成的图形学会识图，要学会在复杂的图形中看出基本图形。例如，在计算有关电路的习题时，已给出的电路图往往很难分析出来是串联或是并联，如果能熟练地将所给出的电路图画成等效电路图，就会很容易地看出电路的连接特点，使有关问题迎刃而解。
三、学习电学要善于总结与归类。
在学习完欧姆定律后，有大量的习题，很多题目都有重复性，但很多同学就是不停地犯错。因为不善于总结、思考，所以成绩一直不理想。总结中不难发现，在整个电学知识体系中，欧姆定律是精髓，电流、电压、电阻、电功、电热以及电功率的计算，都要在对欧姆定律深刻的理解基础上才能解答得熟练而准确。所以，对一阶段的学习及时做一下总结，既是承上做一个复习又是启下的一个预习。
对于归类而言，其实把问题分一下类，就不难发现后面计算题的电路图与刚开始电路分析的电路图相差无几，只是多了条件，多了要求。而计算的熟练与否是来自于前面扎实的电路分析。比如开关类型的题目可以归为一类，刚开始学习时，主要是分析开关断开或闭合时，有哪些用电器工作并属于什么连接方式，或者要求用电器串联或并联，开关应如何动作，在分析电路时，短路现象的分析是难点；在学习了欧姆定律后，就出现了大量的计算题。有了前面会分析电路的基础，结合公式I=U/R以及两个变形公式，解题时注意短路现象和欧姆定律针对的是同一部分电路，经过一定量的练习，那么考试时计算题基本是得分题。故障分析的可以归为一类。只要做个有心人，把后面与前面所学的知识点互相联系起来，则整个电学就会逐渐在头脑中构成一个完整的知识网，任何题目隐藏的就是这张网中的一个或多个知识点的结合。
【关键词】康德哲学/非欧几何/狭义相对论/批判精神
【正文】
20世纪早期可谓科学史上罕有的黄金时代。其间，现代物理学的两大支柱——相对论和量子力学相继创立，由此不仅为物理学提供了新的范式，而且为人类的整个自然观带来了重大变革。赞叹之余，我们更应细察这些科学思想的源流，从而发现通向未来的重要启迪。这就必然把我们带到19世纪后半叶这一令德国人为之骄傲的时代，尤其是在被誉为“德国科学的帝国首相”的亥姆霍兹身上，我们将会发现导向20世纪物理学革命的一系列重要思想。
一 追踪“先天”空间形式的世俗血统
在人类文明史上，数学因其在我们的整个知识体系中的特殊地位而与哲学有着非同寻常的关系。对数学基本问题的思考不仅是推动数学发展的重要动力，而且也使数学的内容不断深化和发展。从柏拉图到康德的哲学唯理论流派就把数学当作自己重要的理论基石，欧氏几何学曾被康德看作是存在先天综合判断的根本依据之一。“经验论哲学家们则反对这一论证，结果都失败了；唯理论者有数学家站在他的一边，要反对他的逻辑，似乎是没有希望的。非欧几何发现之后，情况为之逆转。”[1]经验主义思潮随开始盛行。对于认识论的这次重大革命，亥姆霍兹功不可没。
从其科学生涯的早期，亥姆霍兹就致力于对数学、物理学基本概念的哲学分析和批判考察。在他看来，自然科学与逻辑学在思维方式上是根本不同的。因为在作为“哲学的一部分的逻辑学中，关于大前提及小前提的起源问题一般是没有说明的，……传统逻辑把自己限于那种方式、方法，由这种方式、方法你就能从已知的和给定的命题推出新命题，即一个人如何从三段论中推出命题。它并没有给出我们如何达到最初命题的大前提和小前提的任何信息。一般说来，这正是由一位未知的权威所给的命题。”[2]而自然科学的程序则恰恰相反，它的目的在于获得先前未知的知识，这些知识是不能由任何权威给出的。正是那些先前不知道的命题，形成了自然科学的主要部分及最重要的部分。按照这种精神，对于一个理论来说，亥姆霍兹最为关注的必然是对其前提及基本原理的批判性审查，并进而揭示出它们的“世俗血统”，这正是他科学与哲学研究的突出特色，也是一切富有创造性的杰出科学家及哲学家所共有的优秀品格。因此，从其对生理光学的研究到对一般空间知觉的起源和本性的沉思，再到对几何学及算术公理之基础的批判性考察就成了亥姆霍兹科学与哲学探索的必然发展趋势。
早在1857年给其父亲的信中，亥姆霍兹就明确谈到：“我正感到某些问题急需特别处理的必要性。就我所知，还没有任何一位现代哲学家着手处理这些问题，它们全部属于康德所探讨的先验概念的范围。例如几何学原理和力学原理的起源问题，以及我们必须逻辑地把实在归诸于物质和力这两个抽象概念的理由。其次是来自类比的无意识推理的规律，由此规律我们才从感觉进到知觉。我清楚地认识到这些只有通过哲学探讨才能被解决，也才是可能解决的，以致我感到对更深奥的哲学知识的迫切需要。”[3]但另一方面，他也深知解决这些重大问题决不能像前人那样单靠纯思辨的方法，否则就会重蹈覆辙。随之，亥姆霍兹对感官生理学、特别是生理光学及知觉的起源与本性进行了长期的深入研究，直到1866年才真正转向几何学公理及算术公理之基础的研究。
在亥姆霍兹看来，像几何学这样的科学可以存在，而且按它的方式被建构起来这一事实，已经必然地引起每个对认识论问题感兴趣的人的关注。我们的知识中没有别的学科像几何学那样似乎是现成地出现的。在这方面，它完全避开了其它的自然科学学科必须做的那种收集经验材料的繁琐任务，以致它的程序的形式是唯一地演绎的，结论来自结论，并且谁都不最终地怀疑这些几何定理对现实世界的有效性，从而使得几何学总是被当作令人叹服的例子去证明，不必借助经验我们也能获得关于实在内容的命题的知识，特别是被康德当成了存在先天综合判断的根据，这是不符合批判精神的。亥姆霍兹要进一步对这些所谓的“自明公理”进行批判考察，其目标在于“给出有关几何公理，它们与经验的关系以及用其他公理代替原有公理的逻辑可能性的最新研究成果的一种解释。”[4]
那么，欧氏几何所隐含的基本事实是什么呢？亥姆霍兹的分析表明，欧氏几何的所有证明的基础都在于确立相关的线、角、平面图形及立体图形的叠合。只有当两个图形完全重合时，它们才是相等的。对之作进一步的分析将会发现，为了使两个图形相等，必须把一个图形移向另一个图形。但是如何移动呢？答案无疑是要保证移动过程中图形保持不变，这相当于移动一个不变的刚体。显然，这里隐含的公设是不变刚体的存在，而这个概念是来自对自然物体所显现的物理的或化学的特性的抽象。如果刚体或质点系统不能形状不变地相互移动，如果几何图形的叠合不是一个独立于一切运动的事实，我们就不能谈论全等，也不会有空间测量的可能性。因而，对欧氏几何来说，首要的是全等概念，而不是两点间的最短线，这就是亥姆霍兹基于事实的分析而非解析的准则所得到的一个重要结论。正如他在谈到这一点时所说：“我的出发点是一切最初的空间测量都是基于对全等的观察。显然，光作为直线的性质是一个物理事实，它受到其它领域的特定实验的支持，对于可以获得对几何公理的精确性充分确信的盲人来说，光的这一特性是绝对不重要的。”[5]因为盲人不借助光的直线性也能理解欧氏几何学，但盲人并非通过触觉没有领悟全等。
亥姆霍兹认为，riemann的解析方法的不足之处在于它没有反映出我们的空间概念所必须的经验部分。而他自己的目标则在于以确立重合为起点，去假定空间测量的可能性并进而探求多维空间的一般解析表达式，这就意味着经验地得到了几何公理。在谈到与riemann的研究思路的重大区别时，亥姆霍兹指出：“我自己达到同样的考虑部分地来自对于颜色的空间描述的研究，部分地通过对以视野中的测量为目的的视觉估计之起源的研究。riemann从描述空间中无限接近的两点间距离的一般解析表达式开始，由此导出了关于不变的空间结构的自由运动定理，而我则从观察事实出发，这一事实即不变的空间构形在我们空间中运动的自由性是可能的，并且我由这一事实导出了较riemann当作公理的解析表达式的必然性。以下就是我的计算所基于的假定：(a)关于空间的连续性和维数；(b)可动刚体的存在，它是通过叠合而进行空间测量的比较时所必需的；(c)这种刚体的可自由运动特性，由(b)(c)两点可保证两个空间图形的叠合与其所在的空间位置无关；(d)刚体的旋转不变性。”[6]亥姆霍兹认为，这四个假定都是普通几何所具有的，“尽管以上假定没有关于直线和平面的存在的公理及平行线公理，它也是完备的和自足的，并且从理论上看，它具有完备性和易于检验的优点。”[7]
从以上四个假设出发，亥姆霍兹达到了riemann的研究起点，即n维空间中扩展了的毕达哥拉斯定理。如令维数为三，并假定空间是无限扩展的，就只有欧氏空间是可能的。也就是说，欧氏空间只是满足叠合条件的不同类型的空间中的一种。这些空间包括球面空间和伪球面空间，它们也是可设想的无矛盾的几何学。
那么，为什么我们接受了欧氏几何，而没有接受其它可能形式的非欧几何呢？为此，亥姆霍兹认为必须首先研究可想象的和可知觉的东西之间的关系，并进一步从中发现新的准则，以便用于有关几何学的特殊考虑，从而区别出空间知觉中的先天因素和后天因素。他先后研究了假想的二维生物在平面、球面及椭球面上所产生的几何学。从而得出结论：欧氏几何学之所以是我们周围实在世界的几何学，这没有什么可奇怪的，因为我们的视觉观念已经变得与这一环境相适应，因而也服从欧氏几何定律。如果生活在另一种几何结构不同的环境中，我们就会与新的环境相适应，学会看非欧几里德式的三角形，会觉得三角形的内角和不等于180度是正常的，我们也将学会用被那个世界的刚体所定义的一致性来测量距离。也就是说，欧氏几何的优先权是古老习惯的产物，它的基础在于我们的物质环境的欧几里德特性，我们由之认识几何关系的物理实体——刚体和光线在结构上是与欧氏几何定律相一致的，这种经验事实正是这类习惯的源泉。因而，康德意义上的终极范畴是不存在的，它所被赋予的确定性和固有的必然性也是虚幻的。由此，空间直观的“世俗血统”显然无疑其基础受到了根本性的动摇。一场新的认识论革命即将到来，它的目标正是对那些被赋予先天性的基本概念进行彻底地批判和清洗。马赫及赫兹的力学批判正是这一革命的重要组成部分，相对论的创立则是这一认识论革命的重大成果。在爱因斯坦看来，如果没有亥姆霍兹的非欧几何思想，就不可能通向相对论。
二 爱因斯坦：“时间是可疑的”
众所周知，爱因斯坦是完成人类时空观根本变革的伟大哲人——科学家。他的青年时期正值追寻科学原理之基础的英雄时代，而善于从思想起源对基本概念进行批判性考察恰是爱因斯坦成功的关键，这与亥姆霍兹不无重大关系。
正如爱因斯坦多次谈到的那样：还在苏黎世联邦工业大学学习时，他就利用课余时间认真研读了亥姆霍兹、玻耳兹曼、赫兹等人的论著，特别是亥姆霍兹的五卷本《理论物理学讲义》使他受益匪浅。其中的第一卷有一半讲的都是哲学和认识论，具体实验却很少提及，甚至连那个在他的赞同下首次完成的迈克尔逊实验都未提及。正是这套讲义加强了爱因斯坦的批判意识及研究认识论的自觉性。当谈及这段经历时，爱因斯坦不无感慨地说：“在那里我有几位卓越的老师（比如胡尔维兹(a.hurwitz)、明可夫斯基(h.minkowski)），所以照理说，我应在数学方面得到深造。可是我大部分时间却是在物理实验室里工作，迷恋于同经验直接接触。其余时间，则主要用于在家里阅读基尔霍夫(g.r.kirchhoff)、亥姆霍兹(h.l.f.von helmholtz)、赫兹(h.r.hertz)等人的著作。”[8]大学毕业后，在伯尔尼专利局做试用检验员的爱因斯坦与c·哈比希特、m·索洛文三人组成了奥林比亚科学院，其中研读和讨论包括亥姆霍兹在内的大师们的著作是科学院的主要活动之一。因而，亥姆霍兹对于几何学、数学及力学基本概念的批判对爱因斯坦的认识论及其对康德哲学的看法有着直接影响。
在爱因斯坦看来，康德哲学中最重要的东西是他所说的构成科学的先验概念，而承认先验综合判断的存在则是他设下的圈套。[9]事实上，康德在那些作为任何思维的必要前提的基本概念与来自经验的概念间所作的根本性区分是不正确的，其原因在于康德只强调了那些基本概念的有效性而忘记了它们的世俗来源，从而它们就会被看作是一成不变的既定的东西，并打上“思维的必然性”、“先验地给予”等等烙印。康德正是这样去看欧氏几何的。正如爱因斯坦在“物理学与实在”一文中所指出的那样：“欧几里德几何的纯逻辑的（公理学的）表示，固然有较大的简单性和明确性这个优点，可是它为此所付出的代价是放弃概念构造同感觉经验之间的联系，而几何学对于物理学的意义仅仅是建筑在这种联系之上的。致命的错误在于：认为先于一切经验的逻辑必然性是欧几里德几何的基础，而空间概念是从属于它的。这个致命错误是由这样的事实所引起的：欧几里德几何的公理构造所依据的经验基础已被遗忘了。”[10]既然“先天”空间形式已不可能，“先天的”时间形式还成立吗？这便是相对论的诞生必须突破的一道难关。在放弃了许多无效的尝试之后，爱因斯坦终于醒悟到：“时间是可疑的。”谈到这一点时，爱因斯坦特别强调了休谟和马赫的影响，在他看来：“只要时间的绝对性或同时性的绝对性这条公理不知不觉地留在潜意识里。那么任何想令人满意地澄清这个悖论的尝试，都是注定要失败的。清楚地认识这条公理以及它的任意性，实际上就意味着问题的解决。对于发现这个中心点所需要的思想，就我的情况来说，特别是由于阅读了戴维·休谟和恩斯特·马赫的哲学著作而得到决定性的进展。”[11]这里并未提到亥姆霍兹的作用。的确，亥姆霍兹由于认识到“时间”观念的复杂性而更关注于空间观念的批判性考察。但这种批判对相对论的创立同样有着至关重要的作用。其影响并不亚于马赫那“坚不可摧的怀疑论”。[12]在谈到非欧几何与物理学时爱因斯坦也指出：“物理世界的几何究竟是怎样的？它究竟是欧几里德式的还是任何别种的？许多人都争论过这个问题有没有意义。为了说明这种争论，必须在下面两种观点中彻底坚持一种。第一种观点，同意几何‘体’实际上体现着物理固体，当然，这只要固体遵守那些关于温度、机械应力等等已知的规定就行了。这是从事实际工作的实验物理学家的观点。如果几何的‘截段’，同自然界的一定客体相对应，那么几何的一切命题也都具有说明现实物体的性质。这种观点亥姆霍兹说得最明白，可以补充一句：要是没有这种观点，实际上就不可能通向相对论”。[13]对此应怎样理解呢？如果我们深入考察亥姆霍兹的非欧几何思想，我们将发现，其中不仅仅有对先天空间形式的批判，而且包含着关于“空间”相等的一种操作定义，从而为建立新的时空观指明了方向。
在有关空间知觉的早期研究中，亥姆霍兹就指出，我们对各种空间形状、距离及空间关系的知识的获得都是通过我们的身体或简单仪器的操作及实验而达到的。他关于非欧几何的探讨是通过空间中刚体的运动而进行的，而其中的相等关系正是由刚体向它的比较对象发生的真实运动来作出操作定义的。关于空间间隔的测量，必须首先对作为测量标准的刚体的某些特性给出明确规定，此后测量的意义就由这个作为标准的刚体的重复操作而确定。也就是说，康德意义上的那种绝对普遍而必然的几何学并不存在，只有与关于等同性的操作定义相关的几何学。按着这一观点，爱因斯坦在长时间的沉思之后，对时间概念提出了类似思考：同时性也没有任何绝对意义，它只能在一个确定的操作定义之上讨论，即同时性的爱因斯坦定义。
在“论动体的电动力学”这一划时代论文中，爱因斯坦基于对电动力学所导致的不对称现象的深刻分析和长达十年之久的追光悖论的沉思，首先提出了相对性原理和光速不变原理这两个公设。在随后的运动学部分，爱因斯坦首先给出了同时性的操作定义，从而使得“同时性”概念不仅摆脱先验色彩和直觉性，而且使它与经验建立了密不可分的联系，其结论是同时性的相对性。这个突破之后，先前的极大困难就迎刃而解了，时间的相对性和空间的相对性以及新的时空变换都不过是同时性的相对性的必然结果。这便是该文的运动学部分所提供的狭义相对论的完整的基本原理。
三 从亥姆霍兹到爱因斯坦：富有批判精神的优良传统
科学哲学家赖欣巴哈在谈到相对论的哲学意义时曾指出：“我们把几何学问题的哲学说明归功于亥姆霍兹。他看出物理几何依赖于刚体全等的定义，并因此推得，物理几何本质的清楚说明在逻辑上比几十年之后发展起来的彭加勒的约定论更优越。又是亥姆霍兹，借助于形象化是有关固体和光线的经验结果这一发现，澄清了非欧几何的直观说明。……亥姆霍兹不能成功地劝服他的同代人脱离康德的时空先验论并不是他的错误。只有很少的专家知道他的哲学观点。当由于爱因斯坦的理论使公众的兴趣转向这些问题时，哲学家便开始让步并脱离了康德的先验论”。[14]我们认为，其中的“哲学说明”是指亥姆霍兹的思维和方法在本质上是哲学的，即对基本概念和理论前提进行彻底的批判考察，这正是康德哲学所富有的批判精神。正如海涅谈到康德的《纯粹理性批判》在德国引起的哲学热潮时所说：“康德引起这次巨大的精神运动，与其说是通过他的著作的内容，倒不如说是通过在他著作中的那种批判精神，那种现在已经渗入于一切科学之中的批判精神。所有学科都受到了它的侵袭。……德国被康德引入了哲学的道路，因此哲学变成了一件民族的事业。一群出色的大思想家突然出现在德国的国土上，就像用魔法呼唤出来的一样。”[15]的确，在康德之后，出现了费希特、谢林和黑格尔，他们沿着唯心主义道路进一步发展了康德哲学。与之不同的是，稍后的一大批德国杰出的科学家走的是另外一条以实证科学去解释和发展康德哲学的道路，其结果是康德哲学的许多结论得到了改造，但就其精神本质而论，则是对康德哲学的精神——批判精神的真正继承与发扬，这也正是德国科学的优秀传统的突出特点。这后一条道路的开拓者正是亥姆霍兹，他也因而被看作新康德主义的领导者和科学哲学的先驱者。赫兹、普朗克、爱因斯坦则是他的直接传人。他们的思维在本质上是哲学的思维，他们既是科学家，也是哲学家。在此，富有批判精神的文化传统发挥着重要的助长剂和催化剂的作用。爱因斯坦对此深有感触，他认为：“使青年人发展批判的独立思考，对于有价值的教育也是生命攸关的。”[16]
以上探讨不免使我们联想到中国教育的现状。我们的课堂、教材灌入给青少年的都是无血无肉的死的东西，知识技能化的倾向愈演愈烈，科学精神、科学思想丧失殆尽。由此，怎么能培育出世界级的科学大师呢？这或许可算作我们从本文得到的一个重要启示吧！
【参考文献】
[1]赖欣巴哈．科学哲学的兴起[m]．北京：商务印书馆，1983.112．
[2]helmholtz: vorlesungen uber theorerische phydsik, bd.i, leipzig,1897.s.5-6．
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[12]a·i·米勒．科学思维中的意象[m]．武汉：湖北教育出版社，1991.104．
[14]albert einstein: philosopher--scientist,edited by p. a. schilpp, new york,1949,p.304．
关键词：欧盟；金融监管；一体化
中图分类号：F833文献标识码：A文章编号：1006-1428(2010)03-0056-04
一、欧盟金融监管一体化进程的发展阶段
在整个监管一体化进程中的两个最重要事件是：2001年启动了莱姆法路西框架(Lamfalussy Frame-work)和2009年6月19日，欧盟理事会通过了《欧盟金融监管体系改革》。其中莱姆法路西框架成为迄今以来欧盟进行监管协调的主要依据。而2009年的欧盟监管改革则是近年来欧盟金融监管历史上最为集中的改革行动。据此，欧盟金融监管一体化进程可以划分为以下三个阶段。
(一)莱姆法路西框架前的基础阶段(1985-2001)
在这一时期，欧盟金融一体化取得了历史性突破：1991年通过马斯特里赫特条约(Maastricht Treaty，马约)并在1998年启动了统一货币――欧元。为了配合马约和欧元启动，欧盟在这一时期颁布了一系列欧盟国家金融监管法规，促进了欧洲金融单一市场的建设，为欧盟金融监管一体化的加速深化奠定了基础。
早在1985年，欧盟在《关于建立内部市场白皮书》中确认了在金融监管等关键领域运用“相互承认”“最低限度协调”二项原则来促进欧洲金融市场一体化，成为欧盟监管规则纲要的基础。真正奠定欧洲金融业一体化法律基础的是1989年欧共体理事会颁布的《第二号银行指令》，其主旨是在银行领域推行单一银行执照原则和母国控制原则。为了配合欧元的启动。1999年欧盟委员会颁布了《欧盟委员会金融服务行动计划》(The Financial Services Action Plan of the European Commission，FSAP)。该计划对包括银行、证券、保险、混业经营、支付清算、会计准则、公司法、市场诚信以及纳税等金融市场的各个方面均做出了统一规定，力图统一规范涉及金融服务业监管的各个方面。此外，该计划强调监管对金融业发展与创新的跟进，重视对金融业的风险管理以及投资者、消费者的保护等问题。
(二)莱姆法路西框架后的显著阶段(2001-2009)
为了符合《欧盟委员会金融服务行动计划》的一体化要求，在各国差异的基础上实现更好的监管协调与效率，2001年欧盟根据莱姆法路西先生的报告对欧盟的监管规章实现优化。建立了以其名字命名的莱姆法路西框架(Lamfalussy Framework)。该框架报告承认各国之间的立法原则和技术规则的差异，提出了监管程序的四层次的工作思路，改善了欧盟监管决策程序，成为迄今以来欧盟进行监管协调的主要依据。据此，欧盟在此期间建立了新的监管体系框架。莱姆法路西框架在金融体系的启动使欧盟金融监管更好地对市场变化迅速反应，提高了欧盟监管协调的效率。此框架最初仅对证券业有效，在2003年该框架的内容也适用于银行业和保险业，使欧盟层面的金融监管方法更加灵活、有效。该框架在金融部门全面展开之后的2003-2006年是欧盟集中加强各国监管当局协调的显著时期。在2004年欧洲议会通过了《欧盟委员会金融服务行动计划》的主要内容，将全部42项中的39项列入共同体法律，要求各成员国执行，从而使欧盟金融服务的监管体系达到一个全新的水平，大大提升了欧盟层面的各国监管制度的一体化程度。
(三)危机监管改革后的深化阶段(2009-)
2008年美国次贷危机引发了全球性的金融危机，欧洲在金融部门和实体经济方面遭受重创。金融危机对欧洲的冲击使得欧盟开始反思金融监管存在的疏漏，寻找解决问题的思路。加强监管、深化协调、促进监管一体化成为欧盟自危机之后监管改革的主题。具体改革的内容包括：
第一，2009年6月19日，欧盟理事会通过了《欧盟金融监管体系改革》(Reform of EU's Supervisory Framework for Financial Services)，成立了欧盟系统风险委员会和欧洲金融监管系统分别负责欧盟的宏观和微观审慎监管；欧盟系统风险委员会的主要目的在监测并评估影响整体金融稳定的风险，这是危机以来欧盟最为重大的改革事件，它突出强调欧盟层面对监控系统性风险、加强宏观审慎监管的重视。
第二。和其他国家一样，欧盟认为欧洲金融监管标准和手段在某种程度上支持了金融机构的顺周期行为。在2009年7月7日的欧盟经济与金融会议上，各国就如何减少金融监管的顺周期性达成了共识。酝酿引入前瞻性会计标准。发展坏账准备动态模型。建立逆周期资本缓冲、加强业绩与报酬相联系、推动对公允价值会计准则(fair value principle)的修改等。
第三，危机之后欧盟开始致力于加强金融机构风险管理方面的改革。主要体现在：欧盟委员会先后在2008年10月和2009年7月，两次向欧盟理事会和欧洲议会提交了关于修改《资本金要求指令》的提案，强化对银行的风险约束；此外，欧盟银行监管委员会(CEBS)向欧盟委员会提出的关于流动性风险管理的30项原则性建议，欧盟委员会还通过了关于加强信用评级公司权威性和监管的提案，为了增强对冲基金和私人股权基金的透明度和监管，欧盟委员会通过了关于包括对冲基金和私人股权基金在内的投资基金管理人的欧盟监管框架指令的相关提案。
第四，此次危机使欧盟更加深刻地认识到欧盟国家金融稳定合作机制的缺乏严重影响危机救助的效率与效果。在危机发生之后。欧盟理事会于2007年10月通过了跨国金融危机管理的九项原则。随后在2008年6月，欧洲各成员国的监管当局、中央银行以及财政部联合签订了关于危机管理和处置合作备忘录，其中就强调了成员国之间的金融监管合作。
二、欧盟金融监管体系演变
(一)莱姆法路西框架下的欧盟监管机构体系
在欧盟莱姆法路西框架前的监管机构体系在欧盟金融一体化全面开展的同时，有关审慎监管的权力仍然在“母国控制”的原则下分散在各国监管当局手中。因此为了消除在监管方面存在的对进一步加深金融一体化的障碍，欧盟成立了联络委员会、监管委员会、监管大会等多种具有咨询性质的监管机构，成为促进各国监管当局信息交换和相互合作的重要平台。
2003年11月按照莱姆法路西框架建立了欧盟监管体系，欧洲监管协调进入了一个新的阶段(见表1)。其中，在莱姆法路西框架第二层次下的管理委员会负
责辅助欧盟委员会形成有关金融管理的技术性规则，实际上有“准规则制定权”，在莱姆法路西框架第三层次关于金融监管方面，欧洲监管委员会的任务主要包括：促进执行欧盟监管指令的一致性，建立最优的监管实践；建立有效操作体系以确保监管的趋同和信息交流。监管委员会在各成员国层面上出台使用欧盟监管法律的指引(guideline)，提供有关解释性建议，以及为第一层面和第二层面没有涉及的问题制定标准或者最优的操作方法，但是这些手段并不具备法律效力，成员国可以自行决定是否采纳。
(二)危机改革后的欧盟金融监管机构体系
2009年6月19日，欧盟理事会通过了《欧盟金融监管体系改革》(Reform of EU's Supervisory Framework for Financial Services)，成立了欧盟系统风险委员会和欧洲金融监管系统分别负责欧盟的宏观和微观审慎监管(图1)，这是危机以来欧盟最为重大的改革事件。
欧盟系统风险委员会的主要目的在于监测并评估影响整体金融稳定的风险。具体职能是在欧盟层面上负责宏观性的审慎监管，监控和评估在宏观经济发展以及整个金融体系发展过程中出现的威胁金融稳定的各种风险，识别并对这些风险进行排序，出现重大风险时发出预警并在必要时向政策制定者提供包括法律方面的各种建议和措施，执行预警后的相关监控，与IMF、FSB以及第三世界国家进行有关合作。但是欧盟系统风险委员会是一个独立的没有法人地位的监管机构。
欧洲金融监管系统(European Svstem of Finance Supervisors，简称ESFS)，作为欧洲监管操作系统。旨在通过建立更强大、一致性更高的趋同规则来提高各国监管能力，实现对跨国金融机构的有效监管。其主要内容包括三个层次：在欧盟层面上，升级原先欧盟层面的银行、证券和保险监管委员会为欧盟监管局(European Supervisory Authorities，简称ESA)，在各国层面上，日常对金融机构的监管责任则由各国监管当局承担，在相互配合的层面上，为了加强欧盟监管机构之间的合作、监管方法的一致性以及对金融混业经营的有效监管，欧盟系统风险委员会的指导委员会(Steeing Committee)将负责建立与三个新的监管当局的信息交流与监管合作机制。目前新的监管当局与各国监管当局之间的具体权责划分尚未最后确定。欧盟监管当局将获得独立的财政，在相应的职责范围内对欧盟理事会、议会和欧盟委员会负责，拥有独立性，具有独立法人资格。
(三)金融监管机构体系的未来发展方向
此次欧盟金融改革方案主要基于欧盟委员会金融监管高层小组的de Larosière报告，经过欧盟理事会讨论修改后而形成的。按照该报告的改革计划，欧盟金融监管机构体系的发展方向是建立欧盟层面的双柱式监管机构。第一，改革生效后三年之内对欧洲金融监管体系进行评估，如果结果是富有成效的，那么欧盟金融体系将向建立两家监管局的体系发展，其中一家监管机构负责银行、保险业及其他和金融稳定相关问题。另一家负责经营行为和市场问题；对于把银行和保险监管统一起来，欧盟委员会金融监管高层小组的理由是可以简化当前复杂的机构框架，也有利于对金融集团的有效监管；第二，建立二级监管机构，统一跨国金融集团监管。对于跨国金融集团的监管，在欧盟政治一体化加深，欧盟拥有统一财政救助手段的基础上，分别以跨国机构和本国机构为监管对象，建立二级金融监管体系。
三、对危机后欧盟金融监管改革的评价
(一)欧盟金融一体化是欧盟继续监管协调的主要推动力
欧元的启动，欧盟金融市场出现了不同程度的一体化。特别是欧元区货币市场在欧元启动后几乎立刻进入“高度”(Advanced)的一体化阶段；对于银行业市场，上世纪90年代末至本世纪初，随着经济全球化的发展，欧元启动、一体化政策的推动以及技术进步、放松管制、经济自由化等综合因素的变化。欧元区银行业通过并购实现了本土集中一跨境渗透一泛欧经营的一体化模式。金融一体化的深入和监管一体化的滞后使得危机在欧盟国家迅速蔓延，为加强在国际货币金融体系是的地位，维持世界对欧元的信心，欧洲唯有克服利益冲突，推行欧盟监管改革，继续推动欧盟一体化进程。
(二)欧盟监管机构权利不断扩大，分散化的财政成为主要限制
危机后欧盟对金融监管的改革中的一个重要内容就是重新确立欧盟监管机构的性质及权力范围。较之改革以前，新的欧盟监管当局除了继续承担过去监管委员会作为咨询主体的有关职责以外，拥有了法人地位，其权力范围也有了实质性的进展。在欧盟监管当局是否拥有采取约束性决策来解决争议的权力方面，欧盟委员会在2009年9月关于新的监管当局的职能的提案中，表示新的监管当局可以根据欧盟委员会决定对成员国发出具有约束力的建议，如果这样的建议仍无效，则监管当局可以发出约束性的决定。因此这实际上就赋予了欧盟监管当局一定的确保监管有效的权力。
由于财政的分散化，当出现成员国监管当局之间或一些监管者(a college of supervisors)的监管分歧，欧盟监管当局提供沟通机制，并帮助监管者解决分歧，但不能干涉各国的财政权力。2009年9月欧盟委员会赋予欧盟监管当局针对一些特定的泛欧主体的全面监管权力，对此内容的提案是仅限于信用评级公司，这一项规定同样从实际上赋予了欧盟监管当局实际的监管权力。目前所有成员国代表一致同意暂不将这样的监管权力延伸到银行、保险、保险公司、金融联合机构等如监管失败将产生财政费用的金融机构。
(三)重视大型金融集团的监管，加强成员国之间的监管合作
危机中大型金融集团的流动性与融资风险问题使欧盟意识到欧洲国家对大型金融集团，特别是泛欧银行集团监管合作的重要性。在监管决策上继续依赖母国监管当局的判断和决定的基础上，欧盟机构在莱姆法路西框架下的三层次增加永久性监管主体―金融集团联合委员会(Joint Committee 0n Financial Conglomerates，JCFC)，负责欧盟《金融集团指令》在各国的贯彻工作。此外，欧盟理事会表示要在2009年底之前，针对主要的跨国集团，建立由各国监管当局组成的监管协会(Supervi-sory of Colleges)，促进对跨国集团的监管协调与合作。
在成员国层面上，欧盟各国也认识到监管合作的重要性。对于跨境银行监管，欧盟国家认为由于没有完全一致的监管方法，各国监管的差异存在明显漏洞。2008年德国联邦金融监管局与英国金融服务局(FSA)达成了共同监督计划的协定。共同监督计划(Common Oversight Programm)是通过对两国监管措施的协同和对监管职责的合理划分而实现东道国和母国对分支机构实行共同监管，这是两国监督合作较为具体、深入的形式。根据该协定，德国联邦金融监管局可以充分地对在英国资本市场发挥重要作用的德国信贷机构在伦敦的分支机构进行监管，从而消除了这类机构利用两国之间较为有利的监管条例而进行监管套利的行为。
(四)推进成员国与欧盟监管要求趋于一致，促进欧盟监管一体化
在对成员国监管要求方面，欧盟监管通过欧盟立法要求成员国共同遵守，欧盟监管机构对各成员国监管规则的协调和沟通，从而促使欧盟层面的监管法律不断成为各国监管立法的基础。以德国为例，对自1991年之后的德国对其最重要的监管依据――《银行法》的几次修改都是基于欧盟一体化进程的加快。因此，就监管而言，危机的来临在很大程度将会加速欧盟的一体化进程。
关键词：理论知识与技能训练一体化；学生分组；实验报告
中图分类号：712?摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）05-0220-02
电工技能实验课的教学目的在于培养学生的基本操作技能，开发学生的探究能力、思维能力和创新能力；课堂上要求学生根据实验目的设计实验电路，选择仪表，确定实验步骤，测取实验数据，并能对数据进行分析研究，总结结论。本文以验证欧姆定律的内容为例，浅析采用理论知识与技能训练一体化上好电工技能实验课的教学方法。
一、预习
在准备过程中，带领学生复习欧姆定律的内容，设定本次实验目的、方法和步骤，明确实验过程中应注意的问题，并按照实验目的设计记录数据用的表格。同时根据实验内容设置若干探究、扩展认知的问题，用于开拓学生思维，有利于实验的顺利进行。
例如欧姆定律的实验目的是验证电压U、电流I和电阻R三者之间的关系，即电阻R的伏安特性。导体中的电流I与导体两端的电压U成正比，与导体的电阻R成反比，公式I=U/R。在准备过程中，设置问题为：某同学认为，由公式R=U/I可知，在一段导体上所加的电压越大，这段电阻就越大，这种认识对吗？为什么？
二、实验的过程
为了提高实验的效率，保证实验安全，有序的进行，实验过程按以下步骤进行：
1.学生分组。实验以小组为单位进行，每组4人，明确每个人在实验过程中接线、控制负载、调节电压或电流、记录实验数据等分工工作，在时间允许情况下，调换组员的分工，重复实验。
2.选择器材。实验时领用实验元器件和仪表，熟悉它们的参数、结构、功能和注意事项等，这些能帮助学生构建电路，分析原理，进行实验。
如欧姆定律实验用到的元器件和仪表包括：直流稳压电源1台、直流电压表（0～15V～30V）1只、直流电流表（0～2.5A～5A）1只、单刀单掷开关1个、万用表一只、电阻若干。其中电源的输出电压是可以调节的，调整范围（0～10V）；电压表与电阻R并联，用来测量被测电阻R两端的电压；电流表与电阻R串联，用来测量被测电阻R中流过的电流。仪表在测量的过程中应放置最大量程上，观察指针的摆动情况，指针的摆动的幅度不能太小，也不能满偏超过量程。
3.按图接线，通电观察。接线必须在切断电源的情况下进行。依据（图1）电路图，把元器件连接好。接线过程中力求简单，在完成电路功能的情况下，导线用得尽可能少；同时为了查找线路方便，每根功能相同或相近的线路可用颜色相同的导线和插头，也可以用套管给每根线加上编号。
接线完成后，经指导教师检查线路无误后，方可接通电源。改变直流稳压电源的输出值，学生如实记录各仪表的数值填入表中。实验中，人体不能接触带电线路。
4.整理数据和器材。在实验前学生应该根据公式计算所测数据值。变换输入信号的大小，如实记录各个仪表读数。多测几组数据，求出平均值。各组所测的数据可能有存在误差，但总的变化趋势是一定的（图2）。
根据上表的数据，以电压U为横坐标，电流I为纵坐标，表示电阻R的U/I关系的曲线，称为伏安特性曲线。由于在实验中，我们用到的是阻值不变的电阻元件，其伏安特性是线性的。通过发现可以看出，当稳压电源输出9V、7V、5V时，电阻R＝50Ω测出的电流值也是按一定规律变化，与我们用欧姆定律计算出来的值基本一致。
实验完毕后，切断电源，学生将所测数据交给指导教师审阅，经老师认可后拆线，把所有的元器件、仪表等整理好，放在指定位置处。
三、设置问题
在学生完成实验后，可以根据实验设计思考题，增强学生对实验的认识和理解。使学生做到理论联系实际，提高学生运用知识的能力，达到实验课的教学目的。
四、实验报告
实验报告是根据实验目的，电路图的工作原理、测取的数据及实验中观察和发现的问题，经过分析研究后写出对的实验结论。实验报告应包括以下内容：
1.实验名称、专业、班级、姓名和实验日期等。
2.列出实验中所用元器件的名称及编号、实验时的电路图、仪表及其仪表量程。
3.以表格的形式对数据进行整理和计算。
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