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)過程等方面對其教學(xué)方案進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì),旨在將抽象的專業(yè)理論知識與典型實(shí)例形象而直觀地聯(lián)系起來,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:G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號: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)過程中教師只是憑借教科書直接講授知識點(diǎn)及相關(guān)的例題,學(xué)生很難理解,我對學(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)理論來解決實(shí)際電路問題。根據(jù)上述分析,針對KCL定律這種包含抽象概念的專業(yè)理論知識,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,以對話方式與學(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、人工智能和知識庫等計(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)化簡和歐姆定律來解決簡單直流電路的基礎(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)得過程的知識結(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)生透過現(xiàn)象歸納事物本質(zhì),將感性認(rèn)識提升為理論知識,進(jìn)而把知識轉(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題的能力。(3)情感素質(zhì)目標(biāo):通過類比圖形的引入,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動學(xué)生的思維,從而促進(jìn)學(xué)生積極思考,主動學(xué)習(xí);培養(yǎng)學(xué)生透過現(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)能力和評價(jià)能力,將感性認(rèn)識提升為理論知識的能力;提高學(xué)生的參與競爭和團(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。處理問題由淺入深,并結(jié)合具體例題對問題進(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)施過程
2.1 導(dǎo)入新課
回顧串、并聯(lián)電路。給出兩個(gè)電路,請同學(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,是簡單電路;分析簡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,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)語支路:由一個(gè)或幾個(gè)元件首尾相接組成的無分支電路。節(jié)點(diǎn):三條或三條以上支路所聯(lián)接的點(diǎn)。回路:電路中任何一個(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,即中間無支路穿過的回路。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?)動動腦筋: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,定律討論的對象:節(jié)點(diǎn)電流(故又稱節(jié)點(diǎn)電流定律)。
(2)習(xí)題:通過習(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對于電路中任意假設(shè)的封閉面來說,節(jié)點(diǎn)電流定律仍然成立(三極管引腳電流關(guān)系);②對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
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)生通過一系列的思維加工過程發(fā)展自己的創(chuàng)新思維和自主探究能力,以解決自己面對的問題。學(xué)生不僅能夠迅速理解、掌握知識和技能,更能將知識、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,實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)化的教學(xué)方案設(shè)計(jì),對今后教學(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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