微課在電路原理課程教學中的應用研究

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化等專業的一門重要的大類基礎必修課。為了提高電路原理課程教學質量，培養學生的主動學習能力，對微課在電路原理課程教學中的應用進行研究，對電路原理微課的教學內容、教學方法和教學媒體進行設計。電路原理微課通過微信平臺得以實施。

關鍵詞 電路原理;微課;教學媒體;微信;在線學習

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：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化、信息工程等專業的學科大類基礎必修課，是一門非常重要的主干課程，可以幫學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，培養學生分析問題和解決問題的能力，并樹立工程觀點，為后續相關課程如模擬電路、數字電路等的學習和應用打下堅實的基礎。電路原理課程原理多、概念多，電路結構形式多樣，理論體系相對抽象，具有較大難度，課程內容多、信息量大但課時數有限，課堂上難以對全部原理、概念和電路進行透徹講解，會使部分學生陷入課前找不到預習重點、課后復習難以清晰掌握的非良性循環，從而失去對課程的興趣[1-2]。

隨著互聯網技術的發展，美國的戴維·彭羅斯首先提出微課程的概念[3]。微課以流媒體形式，以教學音頻或視頻為載體，展示簡短且完整的教學活動，特點是教學目標明確、教學主題突出、教學時間短、形式新穎、生動有趣，且學習方式便捷。為充分調動學生的積極主動性，培養學習興趣和專業素養，在電路原理課程教學中采用微課教學，作為課堂教學的延伸和有益補充，提高課程的教學水平與質量，是該課程教學的一個重要研究課題。

2 微課在電路原理課程教學中的應用

電路原理的微課教學主要是對電路原理微課教學問題進行分析和確定教學目標，建立解決問題的策略方案、方案試行、試行結果評價和對方案進行動態調整的過程，從而實現微課對電路課堂教學的課前幫助預習、課堂上輔助教學、課后幫助復習鞏固提高的作用。教師、學生和教學條件三個基本要素構成教學體系，主要包括微課教學內容、教學方法和教學媒體實現方式等。

電路原理微課教學內容設計? 電路原理教學內容十分豐富，章節多、重點多、難點多。教學內容是電路原理微課要認真思考分析的首要問題，是微課能否成功作為課堂教學有益輔助的主要因素。要符合學生實際的學習需要，激發學生的求知欲，從實際教學中的重點、難點出發，應圍繞某個特定知識點或幾個聯系緊密的知識點展開，即應遵循內容適量、具有較強延伸性和理論完備等原則，應選取教學難點、疑點、重點或考點，只講述一個知識點或解決一個問題[4]。將電路原理中的直流電路、暫態電路、交流電路以及動態電路的幅頻域分析等復雜內容切分為獨立的子知識點，每個子知識點利用較短的時間講解透徹。

如直流電路的分析方法，可以分為支路電流法、回路電流法、節點電壓法、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、對稱電路的計算、不對稱電路的計算等知識點。同時為了激發學生濃厚的學習興趣，可制作一些以電路為基礎的簡短應用案例，如現代航天技術、雷達制導技術、智能家居技術等。

電路原理微課教學方法的設計? 為實現既定的教學任務和目的，在教學過程中所采取的各種行為方式稱為教學方法。教學方法多種多樣，電路原理微課教學內容不同，教學方法不同[5-6]。

以直流電路分析方法為例，在微課教學中可采用對比教學法。對比教學法是根據教學對象的特點，確定教學內容之間同或異關系的方法和過程。對比教學法能夠加深學生對知識點的印象，調動學生學習積極性，提高學習效率，激發學生的學習興趣，培養學生的發散思維能力和創新能力。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、節點電壓法和等效電源定理對比分析計算I。

支路電流法、回路電流法、節點電壓法本質來講都是基爾霍夫定理的實際應用。該電路有四個節點、六條支路，支路電流法以六個支路電流為未知量，回路電流法以三個假想的回路電流為未知量，節點電壓法以三個獨立節點電壓為未知量。接下來對比分析三種方法所列方程的性質和數目。支路電流法有兩組共六個方程，一組為三個（獨立節點數=節點數-1即樹支數）基爾霍夫電流方程，另一組為三個（連支數=支路數-獨立節點數）基爾霍夫電壓方程。該方法方程列寫方便、直接，缺點是方程較多，不易求解，可在電路支路數不多的情況下使用。回路電流法所列方程組為三個（連支數）基爾霍夫電壓方程，列方程時要注意自電阻永遠為正，互電阻的符號要根據相接觸的回路電流的方向確定，可能正，也可能負，比較適宜在連支數較少的情況下采用。節點電壓法所列的方程為三個（獨立節點數）基爾霍夫電流方程，方程列寫時要注意自電導永遠為正，互電導永遠為負，在節點較少的情況下采用此方法較為簡便。

等效電源定理包含戴維寧定理和諾頓定理。任何一個線性含源一端口網絡，對外電路來講，用一個電壓源和電阻的串聯組合來等效置換為戴維寧定理，此電壓源的電壓等于外電路斷開時端口處的開路電壓，而電阻為該端口的輸入電阻;用一個電流源和電阻的并聯組合來等效置換為諾頓定理，此電流源的電流等于外電路短路時的短路電流，而電阻為該端口的輸入電阻。戴維寧定理的關鍵是求開路電壓和輸入電阻，諾頓定理的關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的三種計算方法應用更為廣泛。通過該微課，學生能清晰復習掌握直流電路各種不同分析方法，教學效果良好。

為吸引學生濃厚的學習興趣，對微課內容要精心設計導入，教學內容不同，導入方法不同。

1）案例導入，歸納總結。如在講述電路功能的時候，授課教師可以通過身邊的案例導入：教室里有照明電路，有電源、有負載、有導線;燈會發光發熱，是因為燈將吸收的電能轉化成了光能和熱能;老師本來說話的聲音比較小，但是經過教室里的音響設備就會變大，原因在于小的聲音信號會被轉換成電信號，電信號經過放大電路放大后，又被還原成全部同學都能聽清楚的聲音信號。然后自然地總結出電路的兩個基本功能：能量的傳輸、分配與轉換和信息的傳遞、控制與處理。

2）問題導入，引導探究。如講述三相對稱電路有功功率知識點時，直接給出線值計算公式：。然后提出問題：三相對稱電路有星形和三角形兩種不同連接方式，能用一個線值公式計算三相有功功率嗎？引導學生分析研究，應先從相入手計算P=3UpIpcosφ，分析星形連接的特點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。因此得出結論：星形連接和三角形連接可以用相同的線值公式計算三相對稱電路的有功功率。學生獲得的除了知識，還有科學的探究精神。

電路原理微課教學媒體設計及實現平臺? 微課的教學效果取決于教學媒體的選擇，根據不同的教學內容和教學目標選擇不同的教學媒體。PPT是微課制作技術的基礎，應以圖形和動畫為主，不能羅列大段文字和公式以防止學生出現厭煩情緒。同時，PPT設計要考慮布局問題，不能太滿，要在最終畫面中預留授課教師的位置。

利用專業軟件如Camtasia Studio 9進行錄屏展示在線教學過程[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、圖片和動畫等各種類型的多媒體文件格式，導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絡上的傳播。將靜態的電路原理知識采用Flash進行動態化處理，將重點內容融入動畫當中，生動具體地呈現給學生。如講授三相對稱電源性質知識點的微課，通過Flash動畫將發電機三相繞組在空間上相差120°的情況生動形象地展現成三相對稱電源在時間上互差120°，并且有效值相同、頻率相同。通過各種媒體的有效組合、優勢互補，實現各種媒體的優化組合，以期達到電路原理微課較理想的視頻效果。

隨著互聯網技術的飛速發展以及智能手機的廣泛使用，使得電路原理微課在微信平臺得以應用。微信平臺可以支持文字、音頻、視頻等多種信息交流方式[8]。教師利用微信平臺通過公眾號或微信群的方式發布電路原理微課視頻資源，同時發布學習任務。學生基于微信平臺自主進行在線學習，可以很方便地將電路原理微課資源下載到自己手機或在線瀏覽，對于知識盲點可以反復觀看，并參與群組討論，積極分享，及時反饋，有效地進行課前預習和課后復習。教師對于學生中的個別問題私信答疑解惑，共性的問題選擇微信群組織探討，形成評價或到課堂詳細講解分析。這樣一來，師生可以通過微信平臺隨時隨地就電路原理課程中的問題直接進行交流，微課成為課堂教學的有效輔助手段和延伸，大大提高了教學質量。

3 結語

微課作為一種新型的教學方式，由于教學目標明確、主題突出、時間短、形式新穎、生動有趣且學習方式便捷而備受關注，具有較好的應用前景。微課應用到電路原理課程教學中是課堂教學改革的發展趨勢，是課堂教學的輔助和延伸，是學生自主學習的重要手段，能有效激發學生的學習興趣，培養學生的自主學習意識和能力，提高教學質量。■

參考文獻

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[7]陶漢卿.基于Camtasia Studio的城軌車載信號系統維護課程微課設計與制作[J].廣西教育，2017（15）：92-94.

[8]閆曉甜，李玉斌.微信平臺支持下的高校微課程設計與應用研究[J].中國遠程教育，2015（7）：52-57.