“KCL定律”教学设计

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摘 要：kcl定律是电路的基本定律，是分析电路的重要依据，运用CAI模式从课程设计理念、设计思路、教学过程等方面对其教学方案进行系统的设计，旨在将抽象的专业理论知识与典型实例形象而直观地联系起来，实现最优化的教学方案设计。

关键词：CAI KCL定律 教学设计

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）08（a）-0139-01

1 教学设计方案

（1）设计理念：KCL定律（基尔霍夫第一定律）是电路的基本定律，反映的是电路中各支路电流之间的约束关系，既适用于直流电路，也适用于交流电路，可以说它是分析计算后续复杂电路的重要依据。在教学过程中教师只是凭借教科书直接讲授知识点及相关的例题，学生很难理解，我对学生感到难学难懂的内容进行了探讨和分析，发现只要学生理解了支路、节点、回路、网孔这几个术语的含义，就容易理解基尔霍夫定律的内容，理解了定律的内容，就可以做到熟练掌握和运用有关理论来解决实际电路问题。根据上述分析，针对KCL定律这种包含抽象概念的专业理论知识，笔者制定了CAI教学模式。CAI（Computer Aided Instruction计算机辅助教学）是在计算机辅助下进行的各种教学活动，以对话方式与学生讨论教学内容、安排教学进程、进行教学训练的方法与技术。CAI为学生提供一个良好的个人化学习环境。综合应用多媒体、超文本、人工智能和知识库等计算机技术，克服了传统教学方式上单一、片面的缺点。它的使用能有效地缩短学习时间、提高教学质量和教学效率，实现最优化的教学目标。

（2）设计思路：CAI模式进行教学设计，构建理论实践一体化教学模式，如图1所示。

本课内容的地位和作用：本课的内容选自《煤矿电工学》第一章第四节“复杂直流电路分析”，学生在前面学习了运用电阻串、并联化简和欧姆定律来解决简单直流电路的基础上，进一步学习KCL定律分析复杂电路，既符合认知规律，有遵循技能习得过程的知识结构网，笔者结合CAI教学模式设计这节课，旨在培养学生透过现象归纳事物本质，将感性认识提升为理论知识，进而把知识转化为技能。

教学目标的确定：根据教学大纲要求，结合教材内容和学生当前的心理特点及认知水平，笔者拟了如下三个教学目标：（1）专业知识目标：掌握支路、节点、回路、网孔等基本概念；理解KCL定律的内容。（2）能力技能目标：培养学生能够掌握应用KCL定律列节点电流方程的方法，提高学生分析和解决电路问题的能力。（3）情感素质目标：通过类比图形的引入，激发学生的学习兴趣，调动学生的思维，从而促进学生积极思考，主动学习；培养学生透过现象归纳事物本质，锻炼学生的查阅能力、自学能力、表达能力和评价能力，将感性认识提升为理论知识的能力；提高学生的参与竞争和团队协作精神，养成良好的职业道德。

确定教学重难点：（1）教学重点：支路、节点、回路及网孔的理解与区分；运用基尔霍夫第一定律列节点电流方程。（2）教学难点：电流参考方向与实际方向的判断。

教法和学法的运用CAI课件辅助教学模式，直观教学类比引入，引导学生积极思考；采用设问情境，启发学生大胆回答；采用比喻法，使学生容易理解；采用归纳、总结的方法，讲练结合，使学生加深认识。处理问题由浅入深，并结合具体例题对问题进行总结，充分体现教师的主导作用和学生的主体地位。

2 教学实施过程

2.1 导入新课

回顾串、并联电路。给出两个电路，请同学分析两电路的不同之处，有且仅有一条有源支路，可用电阻的串并联进行化简，是简单电路；分析简单电路的方法是欧姆定律。有两条及两条以上的有源支路，不能用电阻的串并联进行化简，是复杂电路；解答复杂电路的方法是什么？导入新课――KCL定律。

2.2 新课讲解

讲解几个基本术语支路：由一个或几个元件首尾相接组成的无分支电路。节点：三条或三条以上支路所联接的点。回路：电路中任何一个闭合路径叫做回路。网孔：内部不包含其他支路的回路，即中间无支路穿过的回路。电路实例分析（提示：回路和网孔之间存在什么关系？有什么区别？）动动脑筋：给出的电路有几条支路、几个节点、几个回路、几个网孔？

讲解KCL定律。

（1）内容：流入任一节点的电流之和等于流出该节点的电流之和，即∑I入=∑I出，定律讨论的对象：节点电流（故又称节点电流定律）。

（2）习题：通过习题导出基尔霍夫第一定律的另一种表述。用KCL定律列出图2的节点电流方程：I1+I2=I3+I4+I5可得：I1+I2-I3I4-I5=0。若规定流入节点的电流为正，流出节点的电流为负，可得基尔霍夫第一定律的另一种表述：电路中任一节点上电流的代数和恒等于零，即∑I=0。

（3）KCL定律的应用（任务进阶）。

电流I为负值引出参考方向的概念，参考方向：任意假定的方向。若计算结果为正值，表明电流的实际方向与参考方向相同；计算结果为负值，表明电流的实际方向与参考方向相反。

（4）基尔霍夫第一定律的推广：①对于电路中任意假设的封闭面来说，节点电流定律仍然成立（三极管引脚电流关系）；②对于电路之间的电流关系，仍然可由节点电流定律判定（安全用电）。

2.3 归纳总结

2.4 练习作业、板书

笔者在探讨、总结前面教学经验的基础上，采用CAI模式进行教学设计，突破了传统的教学设计方法，这样的教、学情境让学生通过一系列的思维加工过程发展自己的创新思维和自主探究能力，以解决自己面对的问题。学生不仅能够迅速理解、掌握知识和技能，更能将知识、技能灵活应用与实践中，充分体现了学生作为学习的主体，在教师的引导下进行实践教学活动，实现了最优化的教学方案设计，对今后教学的改善和提高具有一定的实际意义。

参考文献

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[3] 电工学（机械类）[M].4版.中国劳动社会保障出版社，2007：4.

[4] 张晓妮.《公路工程造价编制》课程设计初探[J].职业教育研究，2013（2）：96-98.