林振盛
【摘 要】中職學校大多是面向學習基礎薄弱的學生,基爾霍夫定律涉及知識綜合面廣、分析解題繁瑣。但基爾霍夫定律是電路重要定律之一,是學習電類課程的基礎和關鍵所在,本文通過教學歸納、總結、解題步驟等對此內容進行教學探討研究。
【關鍵詞】基爾霍夫定律 KCL KVL 中職學生 教學 解題
基爾霍夫定律是電路的基本定律之一,無論是在簡單電路還是復雜電路中,它闡明各支路電流之間和回路中各電壓之間的基本關系都是普遍適用的。在中職教材中,基爾霍夫定律適用于交、直流電路的很多章節(jié),充分體現了該定律重要位置和作用。KCL(基爾霍夫電流定律)和KVL(基爾霍夫電壓定律)兩個定律看似簡單,但要讓學生真正理解該定律內容,難度較大。經過多年教學實踐總結,對爾霍夫定律的教學提出了幾個要點進行探討:
一、循序漸進,構建合理的教學梯度
在電路的學習過程中,學生往往覺得理論性偏強,公式、計算、電路分析等都比較枯燥乏味。再加上學習習慣不好和思維定勢沒有形成,對于學習存在諸多障礙。教學過程中必須了解學生的學習現狀,由簡到繁、由易到難的教學順序逐步展開教學內容,從中要注意培養(yǎng)學生的學習習慣,構建合理的教學梯度,才能確保教學內容順利進行。
二、整合教學內容,優(yōu)化教學設計
在基爾霍夫定律教學內容中,應做好相關知識點的銜接和推進。適當推加難度讓學生進行復雜電路的分析,最終的教學效果是對于常見的幾種復雜電路都能辨認出支路、節(jié)點、回路和網孔。在教學上盡量回避記憶學習,以例題展開知識點學習和鞏固。KCL和KVL是教學的重難點,高度整合原教材內容,化繁為簡。教師通過例題整理了知識點填入表格,學生從表格提取知識點解題,提高了教學有效性。
基爾霍夫定律
內容 KCL KVL
概念 電路中任意一個節(jié)點上,在任一時刻,流入節(jié)點的電流之和,等于流出節(jié)點的電流之和 在任一時刻,一個閉合回路中,各段電阻上的電壓降的代數和等于各電源電動勢的代數和
表達式 ΣI入=ΣI出 ΣIR=ΣE(ΣU=0)
例題
列式 I1=I2+I3+I4 I1R++I2R2-I3R3+I4R4=E1-E2
三、分析學情,突破難點
常見問題分析:第一,對復雜電路中的概念掌握不牢 。學生對節(jié)點和回路的判斷不準確,形成了知識點遷移障礙。 第二,支路上的電流方向沒標識,對于同一支路的電流方向任意變換。 第三,沒假設的回路繞行方向,解題中任意改變方向。第四,列式中的電動勢的“+”、“-”容易判斷錯誤。第五,計算過程容易出錯。
在基爾霍夫定律教學過程中形成有效的教學方法(以KVL為例)如下:
如右圖所示,回路abcdea 表示 某一復雜電路若干回路中的一個回路,若各支路的電流分別為I1、I2、I3,
請列出KVL數學表達式。分析過程如下:
第一,對各支路的未知電流假設方向,并在圖中標識。
第二,以某一節(jié)點(a點)開始并終了( a→b→c→d→e→a ),假設回路(或網孔)的繞行方向,并在圖中清楚標識。
第三,以ΣU=0展開列式:I1R1+E1-I2R2-E2+I3R3=0(此方法較ΣIR=ΣE列式較直觀,出錯幾率?。?。
四、強調解題步驟,形成解題方法
簡單的問題是因通俗易懂讓人明白。如何使復雜問題變得簡單易于理解是展開教學的關鍵。把基爾霍夫定律的知識點準確應用和遷移,針對復雜的電路用一種固定的解題步驟,形成有效的教學方法,讓學生通俗易懂而掌握。解題過程如下:
如右圖1所示,求出各支路的電流。解題分析過程如下:
1.確定支路,在各支路中假設電
流方向,并在圖中標識(及其它物理量),如圖2所示;
2.任意選擇某一節(jié)點(例如以a
點為參考點)。并以a點為參考起點在網孔(或回路)中確定繞行方向,如圖3所示;
3.根據KCL列出電流方程:
I2=I1+I3 ;
4.根據KVL列出電壓方程:
E2+I2R2-E1+I1R1=0
E2+I2R2+I3R3=0;
(以同一起點的繞行方向可減小列式失誤)
5.代數據,解方程,求出各支路電流及判斷出電流方向。
解方程環(huán)節(jié)對于中職生而言似乎難度更大,在此仍然采用固定解題步驟和方法,化難為簡,同樣也取得較好的教學效果。
學生從列方程到解方程都有一套通簡單易學的方法,學生找回了自信心,同時也掌握了相應的學習方式,為往后的學習奠定了基礎。
五、增加縱橫互動,知識點進一步鞏固
中職學生的學習特點就是注意力經常不集中,對于枯燥、理論性強的公式、分析、計算等較為被動和排斥。師生互動、生生互動是解決問題的好辦法。學生通過各種互動練習能更快更好地掌握解題方法與技巧,從而進一步理解基爾霍夫定律,對教學起到錦上添花的作用。
總之,中職學生遇到稍微復雜的內容,就是學習瓶頸。在處理類似的教學重難點時,教師應在教學上進行有效整合和優(yōu)化。如果按照書本上的理論按部就班,學生容易產生厭倦感。教師要積極對問題進行分析、總結、歸納 、固定解題步驟等,才能顯現教學效果。
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