高校《电工基础》课程直流电路分析模块教学新思路

靳宇星 常海赐 宋斌 吐尔尼亚孜·艾比布

摘要：针对高职、大专院校《电工基础》课程直流电路教学部分，知识点多、内容抽象、理论性强等突出问题，提出了一种直流电路教学模块的授课新思路。即从电路分析的基础知识点出发设计了直流电路教学的“一、二、三、四”新方法——即一个电路图，两个实验，三个技能，四种方法。通过在课堂上采用该法授课，结果显示该部分的理论讲授起来更加流畅，学生对这部分的内容理解也更快，极大地提升了授课的连贯性和课堂效果。通过该方法可将《电工基础》直流电路模块的所有知识点和技能点进行串联，使得原本琐碎的知识点变得连贯和流畅，便于学生的理解和记忆。

关键词：电工基础;电路分析;直流电路;实验

中图分类号：TM133

文献标志码：A

文章编号：1009-3044（2020）03-0246-03

1 背景

《电工基础》课程作为高职、大专院校电气自动化、机电一体化等工科专业的基础性课程具有理论性强、知识点抽象等特点。该课程不仅要教授学生基础的电路分析方法还要传授学生基本的电工操作技能[1]。而传统的教学方法在直流电路分析模块的讲授时，都会面临知识点比较杂乱、琐碎，且相互之间关联性小，理论知识讲授起来比较抽象，内容枯燥，学生理解难度大等实际问题[2]。本课程教学团队通过多年的《电工基础》教学实践，从中总结出了一套简单实用、系统有效的新的教学思路，称之为直流电路分析的“一、二、三、四”法。采用这种新思路来讲授直流电路分析模块通篇主讲一幅电路图，只做两个电路实验，可以达到让学生掌握三种操作技能，学会四种电路分析方法的目的。

2 一幅经典电路图

本文调研了多本高职院校采用的《电工基础》《电工技术》等教材，经过筛选选取一幅简单明了的经典电路图，既能满足教学任务，又被大多数职教设备所采用，具体如图1所示：

该电路图由两个理想电压源和五个电阻构成，包含了七条支路，两个节点两个网孔，三个回路。

3 两个实验

图1中所给出的电路图既可以完成基尔霍夫定律实验验证可以完成叠加定理实验。实验电路板如图2所示：

3.1 基尔霍夫定律实验

实验过程：

1）图2中Il I2、I3的方向已设定。可选择3个回路电流方向为FBCEF、BADCB、FADEF。

2）调好两路直流稳压电源接入电路。

3）估算各支路电流及电阻上电压大小，并选择合适的万用表量程。

4）測量三个支路上的电流及电阻元器件上的电压，并完成以下两张表格中测量值一项。

数据分析：

本次实验可先完成测量值这一部分内容，计算值可留待支路电流法学习之后再求解准确的计算值，同测量值之间求解相对误差。

3.2 叠加定理实验

实验过程：

1）调节两路稳压电源接入U1= 12V、U2=8V。

2）分别令U1和U2单独作用和共同作用时记录数据并完成下表：

4 三个技能

4.1 万用表的使用技能

通过两个实验可以让学生认识掌握万用表，并且掌握万用表的基本操作以及使用万用表进行以下物理量的测量：

1）使用万用表测量直流电压;

2）使用万用表测量直流电流;

3）使用万用表测量电阻阻值。

4.2 电工实验台的操作技能

通过两个实验可以让学生掌握以下知识点：

1）掌握直流电工仪表和使用方法;

2）掌握实验平台的基本操作及注意事项;

3）掌握常见故障的检查及排除。

4.3 实验中误差的减小和数据分析技能

为使得实验数据更加精确可靠，可在实验过程中采用以下措施减小实验误差：

1）使用精度较高的数字式万用表测量直流电压源U1、U2以及所需要测量的各物理量;

2）对各物理量进行多次测量求取平均值作为最终的测量值;

3）采用万用表测量实验电路板当中的电阻值而不是读取实验板上的印制值。

5 四种电路分析方法

5.1 基尔霍夫定理

KCL：在集总电路中，任何时刻，对任意结点，所有流出结点的支路电流代数和恒等于零。即：

可以看出根据结点电压法求解出的各支路电流的计算值与支路电流法求解出的一致。

6 结束语

针对高职、大专院校《电工基础》课程直流电路教学部分，本文提出的“一、二、三、四”法由简及难，以一幅经典电路图为主线，将整个直流电路教学模块中分散的知识点和技能点进行了串联。通过两次实验采集到的实验数据与MATLAB科学计算法求解出来的理论数据进行了对比分析，验证了定理正确性的同时加深了学生对该部分知识的理解。万用表和电工实验台的操作锻炼了学生动手能力和团队协作能力。误差分析和数据处理的过程培养了学生精益求精的和一丝不苟，严谨治学的良好品质。

参考文献：

[1]陈秀华.高职院校《电工基础》课程教学改革探索[J].教育理论与实践，2013，33（21）：28-29.

[2]宋坚.新时期高职电工电子技能实训教学方法研究[J].智库时代，2018（40）：131，134.

[3]曹建林.电工技术[M].北京：高等教育出版社，2001.