微课在电路原理课程教学中的应用研究

张丽 郭思雯 陶玉帆

摘  要 电路原理课程是电气工程及其自动化等专业的一门重要的大类基础必修课。为了提高电路原理课程教学质量，培养学生的主动学习能力，对微课在电路原理课程教学中的应用进行研究，对电路原理微课的教学内容、教学方法和教学媒体进行设计。电路原理微课通过微信平台得以实施。

关键词 电路原理;微课;教学媒体;微信;在线学习

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：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

电路原理是电气工程及其自动化、信息工程等专业的学科大类基础必修课，是一门非常重要的主干课程，可以帮学生建立电路的基本概念，掌握直流、交流电路的基本理论和分析方法，培养学生分析问题和解决问题的能力，并树立工程观点，为后续相关课程如模拟电路、数字电路等的学习和应用打下坚实的基础。电路原理课程原理多、概念多，电路结构形式多样，理论体系相对抽象，具有较大难度，课程内容多、信息量大但课时数有限，课堂上难以对全部原理、概念和电路进行透彻讲解，会使部分学生陷入课前找不到预习重点、课后复习难以清晰掌握的非良性循环，从而失去对课程的兴趣[1-2]。

随着互联网技术的发展，美国的戴维·彭罗斯首先提出微课程的概念[3]。微课以流媒体形式，以教学音频或视频为载体，展示简短且完整的教学活动，特点是教学目标明确、教学主题突出、教学时间短、形式新颖、生动有趣，且学习方式便捷。为充分调动学生的积极主动性，培养学习兴趣和专业素养，在电路原理课程教学中采用微课教学，作为课堂教学的延伸和有益补充，提高课程的教学水平与质量，是该课程教学的一个重要研究课题。

2 微课在电路原理课程教学中的应用

电路原理的微课教学主要是对电路原理微课教学问题进行分析和确定教学目标，建立解决问题的策略方案、方案试行、试行结果评价和对方案进行动态调整的过程，从而实现微课对电路课堂教学的课前帮助预习、课堂上辅助教学、课后帮助复习巩固提高的作用。教师、学生和教学条件三个基本要素构成教学体系，主要包括微课教学内容、教学方法和教学媒体实现方式等。

电路原理微课教学内容设计  电路原理教学内容十分丰富，章节多、重点多、难点多。教学内容是电路原理微课要认真思考分析的首要问题，是微课能否成功作为课堂教学有益辅助的主要因素。要符合学生实际的学习需要，激发学生的求知欲，从实际教学中的重点、难点出发，应围绕某个特定知识点或几个联系紧密的知识点展开，即应遵循内容适量、具有较强延伸性和理论完备等原则，应选取教学难点、疑点、重点或考点，只讲述一个知识点或解决一个问题[4]。将电路原理中的直流电路、暂态电路、交流电路以及动态电路的幅频域分析等复杂内容切分为独立的子知识点，每个子知识点利用较短的时间讲解透彻。

如直流电路的分析方法，可以分为支路电流法、回路电流法、节点电压法、叠加定理方法、替代定理方法和等效电源定理方法。最大功率传输可以分为直流电路最大功率传输和交流电路最大功率传输。三相交流电路分析可分为三相电路的相、三相电路的线、三相电路的中性线的作用、星形连接、三角形连接、三相电路的功率、对称电路的计算、不对称电路的计算等知识点。同时为了激发学生浓厚的学习兴趣，可制作一些以电路为基础的简短应用案例，如现代航天技术、雷达制导技术、智能家居技术等。

电路原理微课教学方法的设计  为实现既定的教学任务和目的，在教学过程中所采取的各种行为方式称为教学方法。教学方法多种多样，电路原理微课教学内容不同，教学方法不同[5-6]。

以直流电路分析方法为例，在微课教学中可采用对比教学法。对比教学法是根据教学对象的特点，确定教学内容之间同或异关系的方法和過程。对比教学法能够加深学生对知识点的印象，调动学生学习积极性，提高学习效率，激发学生的学习兴趣，培养学生的发散思维能力和创新能力。采用相同的题目案例，如图1所示，已知R1、R2、R3、R4、R5、R6和US，采用支路电流法、回路电流法、节点电压法和等效电源定理对比分析计算I。

支路电流法、回路电流法、节点电压法本质来讲都是基尔霍夫定理的实际应用。该电路有四个节点、六条支路，支路电流法以六个支路电流为未知量，回路电流法以三个假想的回路电流为未知量，节点电压法以三个独立节点电压为未知量。接下来对比分析三种方法所列方程的性质和数目。支路电流法有两组共六个方程，一组为三个（独立节点数=节点数-1即树支数）基尔霍夫电流方程，另一组为三个（连支数=支路数-独立节点数）基尔霍夫电压方程。该方法方程列写方便、直接，缺点是方程较多，不易求解，可在电路支路数不多的情况下使用。回路电流法所列方程组为三个（连支数）基尔霍夫电压方程，列方程时要注意自电阻永远为正，互电阻的符号要根据相接触的回路电流的方向确定，可能正，也可能负，比较适宜在连支数较少的情况下采用。节点电压法所列的方程为三个（独立节点数）基尔霍夫电流方程，方程列写时要注意自电导永远为正，互电导永远为负，在节点较少的情况下采用此方法较为简便。

等效电源定理包含戴维宁定理和诺顿定理。任何一个线性含源一端口网络，对外电路来讲，用一个电压源和电阻的串联组合来等效置换为戴维宁定理，此电压源的电压等于外电路断开时端口处的开路电压，而电阻为该端口的输入电阻;用一个电流源和电阻的并联组合来等效置换为诺顿定理，此电流源的电流等于外电路短路时的短路电流，而电阻为该端口的输入电阻。戴维宁定理的关键是求开路电压和输入电阻，诺顿定理的关键是求短路电流和输入电阻。等效电源定理相比用基尔霍夫定理为依据的三种计算方法应用更为广泛。通过该微课，学生能清晰复习掌握直流电路各种不同分析方法，教学效果良好。

为吸引学生浓厚的学习兴趣，对微课内容要精心设计导入，教学内容不同，导入方法不同。

1）案例导入，归纳总结。如在讲述电路功能的时候，授课教师可以通过身边的案例导入：教室里有照明电路，有电源、有负载、有导线;灯会发光发热，是因为灯将吸收的电能转化成了光能和热能;老师本来说话的声音比较小，但是经过教室里的音响设备就会变大，原因在于小的声音信号会被转换成电信号，电信号经过放大电路放大后，又被还原成全部同学都能听清楚的声音信号。然后自然地总结出电路的两个基本功能：能量的传输、分配与转换和信息的传递、控制与处理。

2）问题导入，引导探究。如讲述三相对称电路有功功率知识点时，直接给出线值计算公式：。然后提出问题：三相对称电路有星形和三角形两种不同连接方式，能用一个线值公式计算三相有功功率吗？引导学生分析研究，应先从相入手计算P=3UpIpcosφ，分析星形连接的特点是线电压的大小是相电压的倍，但是线电流和相电流相等;而三角形连接则是线电压和相电压相等，但是线电流的大小是相电流的倍。因此得出结论：星形连接和三角形连接可以用相同的线值公式计算三相对称电路的有功功率。学生获得的除了知识，还有科学的探究精神。

电路原理微课教学媒体设计及实现平台  微课的教学效果取决于教学媒体的选择，根据不同的教学内容和教学目标选择不同的教学媒体。PPT是微课制作技术的基础，应以图形和动画为主，不能罗列大段文字和公式以防止学生出现厌烦情绪。同时，PPT设计要考虑布局问题，不能太满，要在最终画面中预留授课教师的位置。

利用专业软件如Camtasia Studio 9进行录屏展示在线教学过程[7]。Camtasia Studio 9是制作微课的首选软件，安装要求低，所占空间小，添加字幕方便，支持视频、音频、图片和动画等各种类型的多媒体文件格式，导出视频格式也丰富多样。Flash广泛使用矢量图形，生成的微课文件较小，非常有利于微课在网络上的传播。将静态的电路原理知识采用Flash进行动态化处理，将重点内容融入动画当中，生动具体地呈现给学生。如讲授三相对称电源性质知识点的微课，通过Flash动画将发电机三相绕组在空间上相差120°的情况生动形象地展现成三相对称电源在时间上互差120°，并且有效值相同、频率相同。通过各种媒体的有效组合、优势互补，实现各种媒体的优化组合，以期达到电路原理微课较理想的视频效果。

随着互联网技术的飞速发展以及智能手机的广泛使用，使得电路原理微课在微信平台得以应用。微信平台可以支持文字、音频、视频等多种信息交流方式[8]。教师利用微信平台通过公众号或微信群的方式发布电路原理微课视频资源，同时发布学习任务。学生基于微信平台自主进行在线学习，可以很方便地将电路原理微课资源下载到自己手机或在线浏览，对于知识盲点可以反复观看，并参与群组讨论，积极分享，及时反馈，有效地进行课前预习和课后复习。教师对于学生中的个别问题私信答疑解惑，共性的问题选择微信群组织探讨，形成评价或到课堂详细讲解分析。这样一来，师生可以通过微信平台随时随地就电路原理课程中的问题直接进行交流，微课成为课堂教学的有效辅助手段和延伸，大大提高了教学质量。

3 结语

微课作为一种新型的教学方式，由于教学目标明确、主题突出、时间短、形式新颖、生动有趣且学习方式便捷而备受关注，具有较好的应用前景。微课应用到电路原理课程教学中是课堂教学改革的发展趋势，是课堂教学的辅助和延伸，是学生自主学习的重要手段，能有效激发学生的学习兴趣，培养学生的自主学习意识和能力，提高教学质量。■

参考文献

[1]高山山.电路原理课程教改中坚持理论与实践相结合的探讨[J].教育教学论坛，2016（32）：121-122.

[2]李欣，郭攀鋒，等.“电路原理”课程教学的探索与实践[J].中国电力教育，2013（26）：43-44.

[3]任蕾，薄华，金欣磊.信号与系统课程微课的设计[J].大学教育，2017（4）：35-36.

[4]王伶羽.“微课”教学的实用意义研究[J].湖北经济学院学报：人文社会科学版，2017（11）：133-135.

[5]王锐，韩成浩，魏立明，等.关于“电路原理”教学方法的探讨[J].中国电力教育，2010（3）：102-103.

[6]邱关源.电路[M].北京：高等教育出版社，2014.

[7]陶汉卿.基于Camtasia Studio的城轨车载信号系统维护课程微课设计与制作[J].广西教育，2017（15）：92-94.

[8]闫晓甜，李玉斌.微信平台支持下的高校微课程设计与应用研究[J].中国远程教育，2015（7）：52-57.