“KCL定律”教學(xué)設(shè)計(jì)

摘 要：KCL定律是電路的基本定律，是分析電路的重要依據(jù)，運(yùn)用CAI模式從課程設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)思路、教學(xué)過(guò)程等方面對(duì)其教學(xué)方案進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，旨在將抽象的專業(yè)理論知識(shí)與典型實(shí)例形象而直觀地聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的教學(xué)方案設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：CAI KCL定律 教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2013）08（a）-0139-01

1 教學(xué)設(shè)計(jì)方案

（1）設(shè)計(jì)理念：KCL定律（基爾霍夫第一定律）是電路的基本定律，反映的是電路中各支路電流之間的約束關(guān)系，既適用于直流電路，也適用于交流電路，可以說(shuō)它是分析計(jì)算后續(xù)復(fù)雜電路的重要依據(jù)。在教學(xué)過(guò)程中教師只是憑借教科書(shū)直接講授知識(shí)點(diǎn)及相關(guān)的例題，學(xué)生很難理解，我對(duì)學(xué)生感到難學(xué)難懂的內(nèi)容進(jìn)行了探討和分析，發(fā)現(xiàn)只要學(xué)生理解了支路、節(jié)點(diǎn)、回路、網(wǎng)孔這幾個(gè)術(shù)語(yǔ)的含義，就容易理解基爾霍夫定律的內(nèi)容，理解了定律的內(nèi)容，就可以做到熟練掌握和運(yùn)用有關(guān)理論來(lái)解決實(shí)際電路問(wèn)題。根據(jù)上述分析，針對(duì)KCL定律這種包含抽象概念的專業(yè)理論知識(shí)，筆者制定了CAI教學(xué)模式。CAI（Computer Aided Instruction計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)）是在計(jì)算機(jī)輔助下進(jìn)行的各種教學(xué)活動(dòng)，以對(duì)話方式與學(xué)生討論教學(xué)內(nèi)容、安排教學(xué)進(jìn)程、進(jìn)行教學(xué)訓(xùn)練的方法與技術(shù)。CAI為學(xué)生提供一個(gè)良好的個(gè)人化學(xué)習(xí)環(huán)境。綜合應(yīng)用多媒體、超文本、人工智能和知識(shí)庫(kù)等計(jì)算機(jī)技術(shù)，克服了傳統(tǒng)教學(xué)方式上單一、片面的缺點(diǎn)。它的使用能有效地縮短學(xué)習(xí)時(shí)間、提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的教學(xué)目標(biāo)。

（2）設(shè)計(jì)思路：CAI模式進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，構(gòu)建理論實(shí)踐一體化教學(xué)模式，如圖1所示。

本課內(nèi)容的地位和作用：本課的內(nèi)容選自《煤礦電工學(xué)》第一章第四節(jié)“復(fù)雜直流電路分析”，學(xué)生在前面學(xué)習(xí)了運(yùn)用電阻串、并聯(lián)化簡(jiǎn)和歐姆定律來(lái)解決簡(jiǎn)單直流電路的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步學(xué)習(xí)KCL定律分析復(fù)雜電路，既符合認(rèn)知規(guī)律，有遵循技能習(xí)得過(guò)程的知識(shí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)，筆者結(jié)合CAI教學(xué)模式設(shè)計(jì)這節(jié)課，旨在培養(yǎng)學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象歸納事物本質(zhì)，將感性認(rèn)識(shí)提升為理論知識(shí)，進(jìn)而把知識(shí)轉(zhuǎn)化為技能。

教學(xué)目標(biāo)的確定：根據(jù)教學(xué)大綱要求，結(jié)合教材內(nèi)容和學(xué)生當(dāng)前的心理特點(diǎn)及認(rèn)知水平，筆者擬了如下三個(gè)教學(xué)目標(biāo)：（1）專業(yè)知識(shí)目標(biāo)：掌握支路、節(jié)點(diǎn)、回路、網(wǎng)孔等基本概念；理解KCL定律的內(nèi)容。（2）能力技能目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生能夠掌握應(yīng)用KCL定律列節(jié)點(diǎn)電流方程的方法，提高學(xué)生分析和解決電路問(wèn)題的能力。（3）情感素質(zhì)目標(biāo)：通過(guò)類比圖形的引入，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維，從而促進(jìn)學(xué)生積極思考，主動(dòng)學(xué)習(xí)；培養(yǎng)學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象歸納事物本質(zhì)，鍛煉學(xué)生的查閱能力、自學(xué)能力、表達(dá)能力和評(píng)價(jià)能力，將感性認(rèn)識(shí)提升為理論知識(shí)的能力；提高學(xué)生的參與競(jìng)爭(zhēng)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，養(yǎng)成良好的職業(yè)道德。

確定教學(xué)重難點(diǎn)：（1）教學(xué)重點(diǎn)：支路、節(jié)點(diǎn)、回路及網(wǎng)孔的理解與區(qū)分；運(yùn)用基爾霍夫第一定律列節(jié)點(diǎn)電流方程。（2）教學(xué)難點(diǎn)：電流參考方向與實(shí)際方向的判斷。

教法和學(xué)法的運(yùn)用CAI課件輔助教學(xué)模式，直觀教學(xué)類比引入，引導(dǎo)學(xué)生積極思考；采用設(shè)問(wèn)情境，啟發(fā)學(xué)生大膽回答；采用比喻法，使學(xué)生容易理解；采用歸納、總結(jié)的方法，講練結(jié)合，使學(xué)生加深認(rèn)識(shí)。處理問(wèn)題由淺入深，并結(jié)合具體例題對(duì)問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，充分體現(xiàn)教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體地位。

2 教學(xué)實(shí)施過(guò)程

2.1 導(dǎo)入新課

回顧串、并聯(lián)電路。給出兩個(gè)電路，請(qǐng)同學(xué)分析兩電路的不同之處，有且僅有一條有源支路，可用電阻的串并聯(lián)進(jìn)行化簡(jiǎn)，是簡(jiǎn)單電路；分析簡(jiǎn)單電路的方法是歐姆定律。有兩條及兩條以上的有源支路，不能用電阻的串并聯(lián)進(jìn)行化簡(jiǎn)，是復(fù)雜電路；解答復(fù)雜電路的方法是什么？導(dǎo)入新課——KCL定律。

2.2 新課講解

講解幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ)支路：由一個(gè)或幾個(gè)元件首尾相接組成的無(wú)分支電路。節(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路所聯(lián)接的點(diǎn)?；芈罚弘娐分腥魏我粋€(gè)閉合路徑叫做回路。網(wǎng)孔：內(nèi)部不包含其他支路的回路，即中間無(wú)支路穿過(guò)的回路。電路實(shí)例分析（提示：回路和網(wǎng)孔之間存在什么關(guān)系？有什么區(qū)別？）動(dòng)動(dòng)腦筋：給出的電路有幾條支路、幾個(gè)節(jié)點(diǎn)、幾個(gè)回路、幾個(gè)網(wǎng)孔？

講解KCL定律。

（1）內(nèi)容：流入任一節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和，即∑I入=∑I出，定律討論的對(duì)象：節(jié)點(diǎn)電流（故又稱節(jié)點(diǎn)電流定律）。

（2）習(xí)題：通過(guò)習(xí)題導(dǎo)出基爾霍夫第一定律的另一種表述。用KCL定律列出圖2的節(jié)點(diǎn)電流方程：I1+I2=I3+I4+I5可得：I1+I2-I3I4-I5=0。若規(guī)定流入節(jié)點(diǎn)的電流為正，流出節(jié)點(diǎn)的電流為負(fù)，可得基爾霍夫第一定律的另一種表述：電路中任一節(jié)點(diǎn)上電流的代數(shù)和恒等于零，即∑I=0。

（3）KCL定律的應(yīng)用（任務(wù)進(jìn)階）。

電流I為負(fù)值引出參考方向的概念，參考方向：任意假定的方向。若計(jì)算結(jié)果為正值，表明電流的實(shí)際方向與參考方向相同；計(jì)算結(jié)果為負(fù)值，表明電流的實(shí)際方向與參考方向相反。

（4）基爾霍夫第一定律的推廣：①對(duì)于電路中任意假設(shè)的封閉面來(lái)說(shuō)，節(jié)點(diǎn)電流定律仍然成立（三極管引腳電流關(guān)系）；②對(duì)于電路之間的電流關(guān)系，仍然可由節(jié)點(diǎn)電流定律判定（安全用電）。

2.3 歸納總結(jié)

2.4 練習(xí)作業(yè)、板書(shū)

筆者在探討、總結(jié)前面教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用CAI模式進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，突破了傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)方法，這樣的教、學(xué)情境讓學(xué)生通過(guò)一系列的思維加工過(guò)程發(fā)展自己的創(chuàng)新思維和自主探究能力，以解決自己面對(duì)的問(wèn)題。學(xué)生不僅能夠迅速理解、掌握知識(shí)和技能，更能將知識(shí)、技能靈活應(yīng)用與實(shí)踐中，充分體現(xiàn)了學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)化的教學(xué)方案設(shè)計(jì)，對(duì)今后教學(xué)的改善和提高具有一定的實(shí)際意義。

參考文獻(xiàn)

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