一體化模式探索直流電路的基本規(guī)律

1、    一體化模式探索直流電路的基本規(guī)律    舒金意摘要：在電路與電工技術(shù)課程建設(shè)過程中，對課程內(nèi)容進(jìn)行了序化。結(jié)合高職學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，以強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)參與性為宗旨，在課程中試行了以項目一體化案例教學(xué)。以直流電路的基本規(guī)律這個項目給出了教學(xué)的具體實施過程。關(guān)鍵詞：電工技術(shù)；項目教學(xué)；教學(xué)設(shè)計：tp3：a：1009-3044（2017）10-0214-02為了做好課程的建設(shè)，課程組對電路與電工技術(shù)基礎(chǔ)課程建設(shè)過程中，針對高職學(xué)生理論學(xué)習(xí)不濃，要動手操作的特點，實行了以做為主，以講為輔，從實踐出真知的項目化教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的積極探索精神，加深對理論知識的理解

2、。下面主要介紹我們?nèi)绾斡庙椖炕虒W(xué)帶領(lǐng)學(xué)生探討直流電路的基本規(guī)律。1.直流電路分析的重要性電路與電工技術(shù)的電路部分主要包含有：直流電路、交流電路（單相和三相）。電路由電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)三個部分組成。直流電路與交流電路的區(qū)別在于直流電路中電路各參數(shù)的大小穩(wěn)定；而交流電路中的激勵和響應(yīng)是變化量，負(fù)載一般是復(fù)阻抗。但二者都是對電路的電壓、電流和功率進(jìn)行分析，只是在分析交流電路時采用相量表示相應(yīng)的物理量。理解并掌握了直流電路的基本定律和分析計算方法，也就為學(xué)習(xí)后續(xù)的交流電路和電子技術(shù)課程打下了很好的基礎(chǔ)。2.針對高職學(xué)生的優(yōu)化教學(xué)過程高職學(xué)生理論基礎(chǔ)比較薄弱，對電路知識理論學(xué)習(xí)不感興趣，喜歡動手操作

3、，為充分調(diào)動每位學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，根據(jù)學(xué)生的成長規(guī)律和認(rèn)知規(guī)律，將知識點進(jìn)行序化，設(shè)計相應(yīng)的項目，并制作相應(yīng)的電路板。要求3個學(xué)生為一學(xué)習(xí)小組，共同學(xué)習(xí)并進(jìn)行實際的操作，培養(yǎng)學(xué)生的溝通、協(xié)調(diào)能力，團(tuán)隊協(xié)作能力。整個課程按“教、學(xué)、做一體化”方式在實訓(xùn)室組織實施，每個項目在老師的引導(dǎo)下學(xué)生通過測量總結(jié)出電路基本定律和定理，掌握電路基本物理量的測量方法和計算方法，掌握常用儀器的使用方法。為了全面掌握每個學(xué)生對項目的完成情況，學(xué)生除撰寫實訓(xùn)報告外，還設(shè)置答辯環(huán)節(jié)，按組進(jìn)行答辯。3.直流電路分析方法直流電路的分析方法主要有基爾霍夫定律、支路電流發(fā)、基本定理（疊加定理和戴維南定理）等。下面將展示

4、我們結(jié)合高職學(xué)生的學(xué)習(xí)特點，怎么來做中學(xué)，做中教來探索直流電路的部分基本規(guī)律。3.1建立電路模型認(rèn)識電路，使學(xué)生明確電路的組成部分，進(jìn)行基本元器件的識別和測量進(jìn)行電路板的制作與測試，完成后的電路圖如圖1所示。3.2電路的定性分析教師對照學(xué)生實訓(xùn)電路板先講授電路中的幾個基本概念，即支路、節(jié)點、回路、網(wǎng)孔，要求學(xué)生能正確識別實訓(xùn)電路的支路數(shù)、節(jié)點數(shù)、回路數(shù)和網(wǎng)孔數(shù)，并對電路的支路、節(jié)點、回路用數(shù)字或字母在實訓(xùn)電路板上進(jìn)行標(biāo)示。3.3電路的定量分析計算3.3.1探索基爾霍夫電流定律（kcl）探索：流入節(jié)點a的電流代數(shù)和與流出節(jié)點a的電流代數(shù)和的關(guān)系；對于節(jié)點a，各支路電流代數(shù)和的關(guān)系；對于封閉面，電

5、流代數(shù)和的關(guān)系。對于節(jié)點a，用萬用表分別測量支路1、2、3的電流i1、i2、i3，測量時要特別注意電流的方向，以流進(jìn)節(jié)點的電流為“+”，流出節(jié)點的電流為“-”，記錄測量的結(jié)果。下面改變電源電壓，分別分四種情況進(jìn)行測量。測量結(jié)果如表1。用同樣的方法對b節(jié)點進(jìn)行測量，也可得一組數(shù)據(jù)。學(xué)生會發(fā)現(xiàn)該節(jié)點對應(yīng)三條支路的電流關(guān)系與節(jié)點a的電流關(guān)系相同。由于測量中存在一定的誤差，我們在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時認(rèn)為0.01ma為0。通過測量讓學(xué)生總結(jié)電路的規(guī)律即kcl基爾霍夫電流定律，即對電路中任一節(jié)點，在任一時刻流入節(jié)點的電流之和，等于流出該節(jié)點的電流之和。kcl的推廣：通過電路中任一封閉面的電流的代數(shù)和也恒等于零，

6、即i1+i2-i3=0。符號法則：流入封閉面的電流取“+”，流出取“一”。且基爾霍夫電流定律對交流電路也適用。3.3.2探索基爾霍夫電壓定律（kvl）如圖3中1-3號回路分別為回路abefa、回路abcdefa、回路bcdeb。電壓、電流的參考方向與回路的繞行方向如圖所示。設(shè)若電流的參考方向與回路的繞行方向一致，則該電流在電阻上產(chǎn)生的電壓降取“+”號，否則，取“-”號。當(dāng)回路內(nèi)電壓的參考方向與回路繞行方向一致時，該電壓取“+”號，反之取“-”號。探索：電路中的任一回路，沿電路中的任一回路繞行一周，各元件電壓代數(shù)和的關(guān)系。以1號回路為例，當(dāng)電源電壓us1=14.9v、us2=10v時，用萬用表分

7、別測r1、r3、r4上的電壓及電源us1電壓，測得的電壓值如表2：學(xué)生記錄測量結(jié)果，計算并探索回路上各電壓的關(guān)系，ur1+ur2+ur3=oo即回路電壓的代數(shù)和的關(guān)系，或電壓降的代數(shù)和與電壓升的代數(shù)和的關(guān)系。分別改變電源電壓或同時改變電源電壓，對于1號回路重新測量記錄各元件上的電壓，計算并探索回路上各電壓的關(guān)系。對于回路2、3模擬回路1的測量方法進(jìn)行測量，并探索回路上各電壓的關(guān)系。學(xué)生通過對三條回路的測量，整理數(shù)據(jù)分析總結(jié)出基爾霍夫電壓定律。即：任一時刻，沿回路的繞行方向繞行一圈，電壓的代數(shù)和為零；任一時刻，沿回路的繞行方向繞行一圈，電壓降的代數(shù)和等于電壓升的代數(shù)和。3.3.3探索支路電流法電

8、路的基本物理量除用儀表測量外，還可通過計算得到。以實訓(xùn)電路為例，如圖4，教師講授支路電流法，并將計算結(jié)果與測量結(jié)果進(jìn)行比較。支路電流法是以支路電流為未知量，利用基爾霍夫電流定律（kcl）和電壓定律（kvl）列出個數(shù)與支路電路數(shù)量相同的相互獨立的電路方程，聯(lián)立求解，即可求得各支路電流，再進(jìn)一步求解其他待求電路變量。4.結(jié)語上面主要探討了我們采用教學(xué)做一體化的教學(xué)模式，使學(xué)生在做中學(xué)，積極主動地融入了學(xué)習(xí)中，在進(jìn)行項目的測試和計算過程中，不知不覺地學(xué)會了元器件質(zhì)量檢測技能；元件的安裝和焊接技能，電路故障檢測與排除；電流、電壓檢測能力，數(shù)據(jù)的記錄和處理能力，應(yīng)用支路電流法進(jìn)行電路分析和計算的能力。甚至在最后進(jìn)行項