張麗 郭思雯 陶玉帆

摘? 要 電路原理課程是電氣工程及其自動(dòng)化等專業(yè)的一門重要的大類基礎(chǔ)必修課。為了提高電路原理課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力，對(duì)微課在電路原理課程教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，對(duì)電路原理微課的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)媒體進(jìn)行設(shè)計(jì)。電路原理微課通過(guò)微信平臺(tái)得以實(shí)施。

關(guān)鍵詞 電路原理;微課;教學(xué)媒體;微信;在線學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào)：G642.0? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2018）20-0105-03

Research on Application of Micro-lectures in Principle Circuits Course//ZHANG Li， GUO Siwen， TAO Yufan

Abstract Principle Circuits course is a Basic Compulsory Course that is heeded by major such as Electrical Engineering and the Auto-

mation. The application of micro-lectures in Principle Circuits course

is researched in order to improving teaching quality and developing students' autonomous learning ability. The teaching content， method， medium are discussed in the article. The micro-lectures in Principle Circuits course is implemented by WeChat Official Platform.

Key words principle circuits; micro-lectures; teaching medium; WeChat; online learning

1 引言

電路原理是電氣工程及其自動(dòng)化、信息工程等專業(yè)的學(xué)科大類基礎(chǔ)必修課，是一門非常重要的主干課程，可以幫學(xué)生建立電路的基本概念，掌握直流、交流電路的基本理論和分析方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，并樹(shù)立工程觀點(diǎn)，為后續(xù)相關(guān)課程如模擬電路、數(shù)字電路等的學(xué)習(xí)和應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。電路原理課程原理多、概念多，電路結(jié)構(gòu)形式多樣，理論體系相對(duì)抽象，具有較大難度，課程內(nèi)容多、信息量大但課時(shí)數(shù)有限，課堂上難以對(duì)全部原理、概念和電路進(jìn)行透徹講解，會(huì)使部分學(xué)生陷入課前找不到預(yù)習(xí)重點(diǎn)、課后復(fù)習(xí)難以清晰掌握的非良性循環(huán)，從而失去對(duì)課程的興趣[1-2]。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，美國(guó)的戴維·彭羅斯首先提出微課程的概念[3]。微課以流媒體形式，以教學(xué)音頻或視頻為載體，展示簡(jiǎn)短且完整的教學(xué)活動(dòng)，特點(diǎn)是教學(xué)目標(biāo)明確、教學(xué)主題突出、教學(xué)時(shí)間短、形式新穎、生動(dòng)有趣，且學(xué)習(xí)方式便捷。為充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣和專業(yè)素養(yǎng)，在電路原理課程教學(xué)中采用微課教學(xué)，作為課堂教學(xué)的延伸和有益補(bǔ)充，提高課程的教學(xué)水平與質(zhì)量，是該課程教學(xué)的一個(gè)重要研究課題。

2 微課在電路原理課程教學(xué)中的應(yīng)用

電路原理的微課教學(xué)主要是對(duì)電路原理微課教學(xué)問(wèn)題進(jìn)行分析和確定教學(xué)目標(biāo)，建立解決問(wèn)題的策略方案、方案試行、試行結(jié)果評(píng)價(jià)和對(duì)方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整的過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)微課對(duì)電路課堂教學(xué)的課前幫助預(yù)習(xí)、課堂上輔助教學(xué)、課后幫助復(fù)習(xí)鞏固提高的作用。教師、學(xué)生和教學(xué)條件三個(gè)基本要素構(gòu)成教學(xué)體系，主要包括微課教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)媒體實(shí)現(xiàn)方式等。

電路原理微課教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)? 電路原理教學(xué)內(nèi)容十分豐富，章節(jié)多、重點(diǎn)多、難點(diǎn)多。教學(xué)內(nèi)容是電路原理微課要認(rèn)真思考分析的首要問(wèn)題，是微課能否成功作為課堂教學(xué)有益輔助的主要因素。要符合學(xué)生實(shí)際的學(xué)習(xí)需要，激發(fā)學(xué)生的求知欲，從實(shí)際教學(xué)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)圍繞某個(gè)特定知識(shí)點(diǎn)或幾個(gè)聯(lián)系緊密的知識(shí)點(diǎn)展開(kāi)，即應(yīng)遵循內(nèi)容適量、具有較強(qiáng)延伸性和理論完備等原則，應(yīng)選取教學(xué)難點(diǎn)、疑點(diǎn)、重點(diǎn)或考點(diǎn)，只講述一個(gè)知識(shí)點(diǎn)或解決一個(gè)問(wèn)題[4]。將電路原理中的直流電路、暫態(tài)電路、交流電路以及動(dòng)態(tài)電路的幅頻域分析等復(fù)雜內(nèi)容切分為獨(dú)立的子知識(shí)點(diǎn)，每個(gè)子知識(shí)點(diǎn)利用較短的時(shí)間講解透徹。

如直流電路的分析方法，可以分為支路電流法、回路電流法、節(jié)點(diǎn)電壓法、疊加定理方法、替代定理方法和等效電源定理方法。最大功率傳輸可以分為直流電路最大功率傳輸和交流電路最大功率傳輸。三相交流電路分析可分為三相電路的相、三相電路的線、三相電路的中性線的作用、星形連接、三角形連接、三相電路的功率、對(duì)稱電路的計(jì)算、不對(duì)稱電路的計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)。同時(shí)為了激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，可制作一些以電路為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)短應(yīng)用案例，如現(xiàn)代航天技術(shù)、雷達(dá)制導(dǎo)技術(shù)、智能家居技術(shù)等。

電路原理微課教學(xué)方法的設(shè)計(jì)? 為實(shí)現(xiàn)既定的教學(xué)任務(wù)和目的，在教學(xué)過(guò)程中所采取的各種行為方式稱為教學(xué)方法。教學(xué)方法多種多樣，電路原理微課教學(xué)內(nèi)容不同，教學(xué)方法不同[5-6]。

以直流電路分析方法為例，在微課教學(xué)中可采用對(duì)比教學(xué)法。對(duì)比教學(xué)法是根據(jù)教學(xué)對(duì)象的特點(diǎn)，確定教學(xué)內(nèi)容之間同或異關(guān)系的方法和過(guò)程。對(duì)比教學(xué)法能夠加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的印象，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)習(xí)效率，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力和創(chuàng)新能力。采用相同的題目案例，如圖1所示，已知R1、R2、R3、R4、R5、R6和US，采用支路電流法、回路電流法、節(jié)點(diǎn)電壓法和等效電源定理對(duì)比分析計(jì)算I。

支路電流法、回路電流法、節(jié)點(diǎn)電壓法本質(zhì)來(lái)講都是基爾霍夫定理的實(shí)際應(yīng)用。該電路有四個(gè)節(jié)點(diǎn)、六條支路，支路電流法以六個(gè)支路電流為未知量，回路電流法以三個(gè)假想的回路電流為未知量，節(jié)點(diǎn)電壓法以三個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)電壓為未知量。接下來(lái)對(duì)比分析三種方法所列方程的性質(zhì)和數(shù)目。支路電流法有兩組共六個(gè)方程，一組為三個(gè)（獨(dú)立節(jié)點(diǎn)數(shù)=節(jié)點(diǎn)數(shù)-1即樹(shù)支數(shù)）基爾霍夫電流方程，另一組為三個(gè)（連支數(shù)=支路數(shù)-獨(dú)立節(jié)點(diǎn)數(shù)）基爾霍夫電壓方程。該方法方程列寫(xiě)方便、直接，缺點(diǎn)是方程較多，不易求解，可在電路支路數(shù)不多的情況下使用?；芈冯娏鞣ㄋ蟹匠探M為三個(gè)（連支數(shù)）基爾霍夫電壓方程，列方程時(shí)要注意自電阻永遠(yuǎn)為正，互電阻的符號(hào)要根據(jù)相接觸的回路電流的方向確定，可能正，也可能負(fù)，比較適宜在連支數(shù)較少的情況下采用。節(jié)點(diǎn)電壓法所列的方程為三個(gè)（獨(dú)立節(jié)點(diǎn)數(shù)）基爾霍夫電流方程，方程列寫(xiě)時(shí)要注意自電導(dǎo)永遠(yuǎn)為正，互電導(dǎo)永遠(yuǎn)為負(fù)，在節(jié)點(diǎn)較少的情況下采用此方法較為簡(jiǎn)便。

等效電源定理包含戴維寧定理和諾頓定理。任何一個(gè)線性含源一端口網(wǎng)絡(luò)，對(duì)外電路來(lái)講，用一個(gè)電壓源和電阻的串聯(lián)組合來(lái)等效置換為戴維寧定理，此電壓源的電壓等于外電路斷開(kāi)時(shí)端口處的開(kāi)路電壓，而電阻為該端口的輸入電阻;用一個(gè)電流源和電阻的并聯(lián)組合來(lái)等效置換為諾頓定理，此電流源的電流等于外電路短路時(shí)的短路電流，而電阻為該端口的輸入電阻。戴維寧定理的關(guān)鍵是求開(kāi)路電壓和輸入電阻，諾頓定理的關(guān)鍵是求短路電流和輸入電阻。等效電源定理相比用基爾霍夫定理為依據(jù)的三種計(jì)算方法應(yīng)用更為廣泛。通過(guò)該微課，學(xué)生能清晰復(fù)習(xí)掌握直流電路各種不同分析方法，教學(xué)效果良好。

為吸引學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)微課內(nèi)容要精心設(shè)計(jì)導(dǎo)入，教學(xué)內(nèi)容不同，導(dǎo)入方法不同。

1）案例導(dǎo)入，歸納總結(jié)。如在講述電路功能的時(shí)候，授課教師可以通過(guò)身邊的案例導(dǎo)入：教室里有照明電路，有電源、有負(fù)載、有導(dǎo)線;燈會(huì)發(fā)光發(fā)熱，是因?yàn)闊魧⑽盏碾娔苻D(zhuǎn)化成了光能和熱能;老師本來(lái)說(shuō)話的聲音比較小，但是經(jīng)過(guò)教室里的音響設(shè)備就會(huì)變大，原因在于小的聲音信號(hào)會(huì)被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大電路放大后，又被還原成全部同學(xué)都能聽(tīng)清楚的聲音信號(hào)。然后自然地總結(jié)出電路的兩個(gè)基本功能：能量的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換和信息的傳遞、控制與處理。

2）問(wèn)題導(dǎo)入，引導(dǎo)探究。如講述三相對(duì)稱電路有功功率知識(shí)點(diǎn)時(shí)，直接給出線值計(jì)算公式：。然后提出問(wèn)題：三相對(duì)稱電路有星形和三角形兩種不同連接方式，能用一個(gè)線值公式計(jì)算三相有功功率嗎？引導(dǎo)學(xué)生分析研究，應(yīng)先從相入手計(jì)算P=3UpIpcosφ，分析星形連接的特點(diǎn)是線電壓的大小是相電壓的倍，但是線電流和相電流相等;而三角形連接則是線電壓和相電壓相等，但是線電流的大小是相電流的倍。因此得出結(jié)論：星形連接和三角形連接可以用相同的線值公式計(jì)算三相對(duì)稱電路的有功功率。學(xué)生獲得的除了知識(shí)，還有科學(xué)的探究精神。

電路原理微課教學(xué)媒體設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)平臺(tái)? 微課的教學(xué)效果取決于教學(xué)媒體的選擇，根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)選擇不同的教學(xué)媒體。PPT是微課制作技術(shù)的基礎(chǔ)，應(yīng)以圖形和動(dòng)畫(huà)為主，不能羅列大段文字和公式以防止學(xué)生出現(xiàn)厭煩情緒。同時(shí)，PPT設(shè)計(jì)要考慮布局問(wèn)題，不能太滿，要在最終畫(huà)面中預(yù)留授課教師的位置。

利用專業(yè)軟件如Camtasia Studio 9進(jìn)行錄屏展示在線教學(xué)過(guò)程[7]。Camtasia Studio 9是制作微課的首選軟件，安裝要求低，所占空間小，添加字幕方便，支持視頻、音頻、圖片和動(dòng)畫(huà)等各種類型的多媒體文件格式，導(dǎo)出視頻格式也豐富多樣。Flash廣泛使用矢量圖形，生成的微課文件較小，非常有利于微課在網(wǎng)絡(luò)上的傳播。將靜態(tài)的電路原理知識(shí)采用Flash進(jìn)行動(dòng)態(tài)化處理，將重點(diǎn)內(nèi)容融入動(dòng)畫(huà)當(dāng)中，生動(dòng)具體地呈現(xiàn)給學(xué)生。如講授三相對(duì)稱電源性質(zhì)知識(shí)點(diǎn)的微課，通過(guò)Flash動(dòng)畫(huà)將發(fā)電機(jī)三相繞組在空間上相差120°的情況生動(dòng)形象地展現(xiàn)成三相對(duì)稱電源在時(shí)間上互差120°，并且有效值相同、頻率相同。通過(guò)各種媒體的有效組合、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)各種媒體的優(yōu)化組合，以期達(dá)到電路原理微課較理想的視頻效果。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展以及智能手機(jī)的廣泛使用，使得電路原理微課在微信平臺(tái)得以應(yīng)用。微信平臺(tái)可以支持文字、音頻、視頻等多種信息交流方式[8]。教師利用微信平臺(tái)通過(guò)公眾號(hào)或微信群的方式發(fā)布電路原理微課視頻資源，同時(shí)發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)生基于微信平臺(tái)自主進(jìn)行在線學(xué)習(xí)，可以很方便地將電路原理微課資源下載到自己手機(jī)或在線瀏覽，對(duì)于知識(shí)盲點(diǎn)可以反復(fù)觀看，并參與群組討論，積極分享，及時(shí)反饋，有效地進(jìn)行課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。教師對(duì)于學(xué)生中的個(gè)別問(wèn)題私信答疑解惑，共性的問(wèn)題選擇微信群組織探討，形成評(píng)價(jià)或到課堂詳細(xì)講解分析。這樣一來(lái)，師生可以通過(guò)微信平臺(tái)隨時(shí)隨地就電路原理課程中的問(wèn)題直接進(jìn)行交流，微課成為課堂教學(xué)的有效輔助手段和延伸，大大提高了教學(xué)質(zhì)量。

3 結(jié)語(yǔ)

微課作為一種新型的教學(xué)方式，由于教學(xué)目標(biāo)明確、主題突出、時(shí)間短、形式新穎、生動(dòng)有趣且學(xué)習(xí)方式便捷而備受關(guān)注，具有較好的應(yīng)用前景。微課應(yīng)用到電路原理課程教學(xué)中是課堂教學(xué)改革的發(fā)展趨勢(shì)，是課堂教學(xué)的輔助和延伸，是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的重要手段，能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)和能力，提高教學(xué)質(zhì)量?！?/p>

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