3．能画出常见的电路元件的符号和简单的电路图．

4．会画简单电路的电路图和根据简单的电路图连接电路是本节的重点和难点，也是全章的重点之一，培养学生抽象概括能力和实际操作能力．

教学建议

教材分析

本节的教学内容有：电路各组成部分的基本作用、电路的三种工作状态、电路元件的符号、简单的电路图．其中会画简单电路的电路图和根据简单的电路图连接电路是本节的重点和难点，也是全章的重点之一，培养学生抽象概括能力和实际操作能力．

教法建议

新课的引入可以由实验去研究电路的问题，让学生建立起简单电路和复杂电路的感性认识，从而引出无论电路的复杂程度如何，电路至少要由用电器、导线、开关和电源组成．对于用电器和导线，学生比较熟悉，不必作过多的讲述．而对于开关和电源，教师要结合实物作详细的介绍：主要介绍干电池、蓄电池、发电机三种电源；介绍拉线、拨动、闸刀、按钮四种开关．介绍过程不涉及它们的构造和工作原理，只需使学生了解电源是电路中的供电装置，开关是电路接通或断开的控制装置即可．结合课本图4-16的实验向学生介绍电路的通路、开路、短路三种状态．

教材先介绍了门铃电路，并提出了用符号来表示实际电路的意义：简单、方便、一目了然．接着介绍了门铃电路图并介绍了电路元件符号．这里仅仅是一般的介绍，并不要求学生立即掌握，教师应把握这个分寸．介绍门铃电路图时，不能只对图讲述，应配合演示一个最简单的电铃电路实验，让学生的感性认识更丰富，对电路图的作用理解更深刻．

教学设计方案

1．复习提问：

(1)维持电路中有持续电流存在的条件是什么?

(2)电源在电路中的作用是什么?

2．引入新课

实验：在磁性黑板上连接如前面的图4-6所示电路，合上开关，小灯泡发光．先后取走电路中任一元件，观察小灯泡是否还能继续发光．将小灯泡换成电铃，重复上面的实验．通过观察实验，让同学思考一个最简单的电路都至少由哪几部分构成的?

3．进行新课

(1)电路的组成

①由电源、用电器、开关和导线等元件组成的电流路径叫电路．一个正确的电路，无论多么复杂，也无论多么简单，都是由这几部分组成的，缺少其中的任一部分，电路都不会处于正常工作的状态．

②各部分元件在电路中的作用

电源--维持电路中有持续电流，为电路提供电能，是电路中的供电装置．

导线--连接各电路元件的导体，是电流的通道．

用电器--利用电流来工作的设备，在用电器工作时，将电能转化成其他形式的能．

开关--控制电路通、断的装置．

③电路的通路、开路和短路

继续刚才实验的演示，重做图4-6的实验，闭合开关，小灯泡发光．这种处处连通的电路叫通路．断开开关，或将电路中的某一部分断开，小灯泡都不会发光，说明电路中没有电流．这种因某一处断开而使电路中没有电流的电路叫开路．

将小灯泡取下，用导线直接把电源的正、负极连接起来，过一会儿手摸导线会感觉到导线发热．这种电路中没有用电器，直接用导线将电源正负极相连的电路叫短路．短路是非常危险的，可能把电源烧坏，是不允许的．

观察：观察手电筒电路．看看这个电路是由几部分组成的?(可让学生自带手电筒)．

思考：手电筒电路的开关与我们演示实验中所用的开关是否相同?你在家里和日常生活中还见过哪些与此不同的开关?它们在电路中的作用是否相同?

(2)电路中各元件的符号

在设计、安装、修理各种实际电路的时候，常常需要画出表示电路连接情况的图．为了简便，通常不画实物图，而用国家统一规定的符号来代表电路中的各种元件．出示示教板或画有各电路元件符号的投影片，并作说明．

(3)电路图：用规定的符号表示电路连接情况的图叫电路图．

①示范：画出图4-6的电路图．

②让同学画出用电铃做实验时的电路图．让同学说明电路中的电流方向．

③变换一下图4-6实验中元件的位置，再让同学们练习画出电路图．注意纠正错误的画法．

④根据同学们画电路图的情况，进行小结，提出画电路图应注意的问题．元件位置安排要适当，分布要均匀，元件不要画在拐角处．整个电路图最好呈长方形，有棱有角，导线横平竖直．

二、活动目标

通过调查收集资料和讨论，让学生列举家庭用电与农业用电的事实：列举常见的触电现象，并加以归纳分类;寻找农村用电中的安全隐患;总结归纳出当前农村安全用电的注意事项。

教育学生要珍惜生命，培养学生自觉的安全用电的意识和行为习惯。

通过小组活动，培养学生合作、交流的能力，分享学习成果的态度。

鼓励学生利用多种手段、多种途径来获取知识和信息，培养学生收集和处理信息的能力;鼓励学生大胆提出自己的新观点、新方法、新思路，激发他们探究与创新的欲望。

三、活动准备──制订方案

在综合实践活动实施之初，一般由教师设计撰写活动方案，但随着活动的展开，就要指导学生撰写方案、计划。“安全用电与家庭电路”的综合实践活动方案如下：

1.统计自己家及邻居家所用的电器种类

2.调查家庭配电线路结构

3.以小组为单位统计本村农业上所用的电器的种类

4.以小组为单位调查农村安全用电隐患

5.充分利用当地的资源，深入工厂调查各类开关

6.通过多种途径学习安全用电知识

7.通过实验探究为何不能用湿手接触电器

8.学生之间交流，成果共享

9.各组写出调查报告

10.全班集中，各组交流

11.总结出农村安全用电注意事项，给当地政府提出合理化建议

四、活动实施

活动形式为小组活动与班级活动相结合。按照计划开展活动，主要活动过程如下。

1.调查收集资料阶段

利用一周的时间，统计自己家及邻居家所用的电器种类，调查家庭配电线路结构;利用一周的时间，以小组为单位统计本村农业上所用的电器的种类;利用一个月的时间，以小组为单位调查农村安全用电隐患;利用两节课的时间，学生之间交流，成果共享。

如果该课题放在综合实践活动之初，在活动内容方面，可以范围窄一些，问题更具体一些，例如限制在如下三方面。

(1)调查家庭配电线路结构是单回路，还是多回路。

旧的配电线路，负载功率小，所有插座和灯具均接在同一回路中，称为单回路配电线路，在建筑工程图中常用图1表示。这种简单的配电线路常明敷在墙面上。

目前各种家用电器大量涌入家庭，负载功率大增，单回路小负载功率配电线路已不合实用。现已采用较大负载功率的多回路配电线路，如图2所示。图2中有两个分支回路，一个分支回路供照明用电，由一个断路器单独控制;另一个分支回路供插座用电。接插座的用电设备发生故障，不会影响照明用电。还有的空调机和洗手间插座分别单独成一回路，形成多回路(四回路或更多)配电线路，所有户内配电线路已不再采用明敷，而采用钢管或塑料管在墙、地、天花板内暗敷。

可以让学生调查了解自己家里以及邻居、亲友家里的电路属于哪一种。

(2)调查家庭配电线路中的电能表、控制电器和保护电器。

现在家庭电路中用的电能表大体上有三种型式：a.传统的感应式电能表，b.预付费电能表，c.电子式电能表。

控制电器和保护电器有老式的闸刀开关和熔断器(俗称保险盒)，还有新式的小型断路器(空气开关)和漏电保护器。

对以上两项调查还可以做些分析，分析新旧的比例，以及城乡的差异。

(3)充分利用当地资源深人工厂调查生产的各类开关

保定市是有名的生产开关的城市，大小开关厂有许许多多，有生产大型开关的，也有生产小型断路器和漏电保护器的。从调查中可以了解各种开关的结构和原理，从而了解物理知识在其中的应用。

2.通过多种途径学习安全用电知识阶段

通过教师讲解、查阅图书资料、上网查询、请教专家、请教电工师傅等途径学习安全用电知识。初步了解：家庭电路的组成，其中包括电能表，控制电器和保护电器，保护措施，如闸刀开关和断路器(空气开关)、熔断器(保险盒)、漏电保护器;保护接地措施的应用及其作用。(参考人民教育出版社出版，王绍符编著《安全用电与家庭电路》一书)

3.探究阶段

通过实验，探究为何不能用湿手接触电器。

我们可以通过万用表、装有水的茶杯来进行实验探究，首先将万用表拨到R×10k挡，测你手指的电阻(两表笔相距3cm);然后将手指沾水浸湿，稍微擦拭以后，再测手指电阻;最后用万用表测茶杯中水的电阻。边实验边把数据记录在事先设计好的表格中。实验完毕，对数据进行分析，得出结论。

五、总结交流

1.各组写出实验报告和调查报告

2.全班集中，各组交流

3.总结出农村安全用电注意事项，给当地政府提出合理化建议

4.把农村安全用电注意事项印成宣传材料发放给当地农民，并且为村里出一期宣传“安全用电”的板报

六、收获与体会

这次活动，较好地达成了预期的目标，同学们的收获很大，主要表现在：

首先，学生们在活动中通过主动的探索，系统地了解了“家庭电路与农村安全用电”的知识，还培养了学生探索科学知识的兴趣。

其次，通过活动，同学们亲历了查阅文献，上网查询和实地调查，以及数据整理和统计等工作，培养了学生们开展科学研究和从事社会实践活动的能力，提高了学生们从事科技实践活动的兴趣。

最后，通过这次活动让同学们更深刻地了解了“农村安全用电”问题的重要性。活动总结时让同学们谈谈体会，同学们纷纷说：一定要把安全用电问题放在首位，不仅自己注意，而且要做好宣传工作，为提高全民的安全用电意识做出自己的贡献。

七、活动反思

把综合实践活动规定为基础教育的必修课，这是一个“新事物”。如何认识、对待和开展综合实践活动课程，直接关系到新课程的实施质量。我们一定要把综合实践活动课程和学科课程区别开来。综合实践活动并不着眼于使学生获取系统知识，不是追求严密的知识体系，它立足于学生的自身生活和社会实践，让学生利用已有的知识和经验从事有益的活动，研究和解决问题。在上述活动中，教师始终以一个平等的参与者、交流者的身份加以引导。这种课程形态的核心是要改变学生的学习方式，强调一种主动探究式的学习，是培养学生创新精神和实践能力、推行素质教育的一种新的尝试和实践。

参考文献

3．理解保险丝的作用.

4.了解插座及家用电器的接地.

5.了解测电笔的构造及使用方法.

能力目标

会解决有关家庭电路的简单问题．

情感目标

树立理论联系实际的思想．

教学建议

教材分析

本节课主要阐述家庭电路的组成，各个组成部分是什么，起什么作用，它们是怎样连接在一起的．

教材介绍了家庭电路的组成及各部分的作用.教材首先运用学生已有的串、并联电路的知识，根据家庭电路的特点.指出在家庭电路中，所有的用电器都是并联接入电路的.然后给出家庭电路图和各组成部分的实物图，介绍了什么是零线和火线，使学生认识家庭电路.再分别介绍电能表、保险丝、插座的作用、连接方法和使用注意事项.关于电能表，说明了其作用和规格.保险丝与生活用电联系很密切，对其原理教材作了说明.教材详细说明了三孔插座和三脚插头的作用，以及家用电器的金属外壳为什么要接地的道理，使得教材与生活的联系更为密切.教材最后介绍了用测电笔辨别火线与零线的方法，符合生活实际需要，也为第三节安全用电知识做了必要的知识准备.

本节的另一个难点是虽然学生对家庭电路有一定的了解，但家庭电路与生活实际联系十分紧密，应把培养学生应用物理理论知识解决实际问题的能力作为重点教授给学生．

同时也由于现在施工日益注重美观，所以家庭电路中的许多线路都埋在墙内，讲解起来可观察性差，应努力让学生将理论与实际相结合起来．

教学建议

本节课教学内容可以主要采取问答形式教授，通过提问引起学生对身边熟悉的事情的思考，激发学习兴趣，讲解时避免理论化，要求达到理论联系实际的目的，让学生体会到物理知识确实可以解决实际问题．

1．家庭电路的组成，教学时应先演示示教板，让学生观察任何一个家用电器的通断都不影响其他用电器.或者可以依次通断教室内的各盏电灯，看它对其他电灯有无影响.然后可提问学生：家庭电路中各用电器是并联的还是串联的？这样连接有什么好处？

2．在讲述电能表时，应让学生观察表盘上的铭牌，从而计算出电能表允许安装的家用电器的最大功率.并举出数字实例让学生分析许多大功率用电器同时使用，电能表是否能安全工作？这样可以使学生获得较深刻的印象.

3．保险丝的作用和原理在本节课里是重点内容.可以从以下几个方面讲解.

（1）保险丝的作用，在电路中的电流增大而超过线路设计的允许值前，能立即自动切断电路，串联在电路中的保险丝就可以起到这种自动切断电路的作用.以保证电路的安全，避免发生事故.

（2）保险丝为什么能在电路中的电流过大时，自动切断电路呢？这是因为选做保险丝的材料必须具备两个条件：①电阻率大.这样电流通过保险丝时发热多，温度能迅速上升；②熔点低.电流过大，温度上升到熔点时能及时熔断，使电路切断.

（3）保险丝的实际应用，这里可以简要说明，保险丝越粗，熔断的电流就越大；实际中应根据电路设计的安全电流，选择合适的保险丝.

（4）保险丝熔断实验，为了使学生对保险丝的作用获得具体的感性认识，可利用示教板演示保险丝的作用.

4．插座的作用是本节的又一要点时，演示家用电器是怎样插到插座上的.三孔插座和三脚插头的作用及家电的金属外壳接地的问题，应该用实物、挂图或幻灯投影片予以具体说明，使学生认识电冰箱、洗衣机等具有金属外壳的电器，为什么其电源插头必须使用三脚插头.

教学设计示例

家庭电路

（一）提问引入：

（1）大家可能有过这样的经历：冬天家里开着电暖器，微波炉也正在工作，突然冰箱启动制冷，结果家里所有电器一下子都停止了工作．有时当你打开台灯准备做功课时，灯泡闪了几下便灭了，但其它电器却仍能正常工作．为什么有时所有电器一起停止工作，而有时某个电器坏了却不影响其它电器的工作呢？

（2）如果你家中所有的电源插孔都被占满了，但又添置了新电器，怎样做才能使新电器也能工作起来？

若能准确回答上述问题，则需要知道我们家庭电路的组成．

（二）新课教学过程

演示家庭电路组成板．

（1）进户线．

进户线有两极，如图1中所示A和B．其中一根是火线，一根是零线，家庭电路中的零线一般是接地的，因此零线与大地（地线）之间不存在电压；但火线与零线之间存在220V电压，只是一会儿电流由火线经用电器流入零线，一会儿电流又由零线经用电器流入火线，如此按一定频率变化，即我们家庭电路使用的是交流电．

为了保证某个电器发生故障后不影响其它电器的工作，各个电器都应是一端接在火线上，另一端接在零线上，即这些电器之间是并联关系，一个支路发生故障其它支路仍能工作，所以台灯坏了，并不会影响电视机等其它电器的工作．

（2）保险丝（如图1中的D）．

提问：现在生活水平日益提高，越来越多的人有能力购买各种电器，但我们能否无限制地增加家用电器呢？

讲解：

由于各个电器是并联的，同时使用的电器越多，干路（即进户的火线和零线）上的电流就越大．但进户线是有一定规格的，只能允许某个值以下的电流通过，若通过的电流超过此值，就会使电线过热，有可能引发火灾，造成生命财产的危险．在火线和零线上分别串入两根保险丝，就可以在电流超过进户线的允许值时，保险丝自动熔断，切断干路电流，使所有电器停止工作，避免发生火灾，同时提醒用户：你目前同时使用的电器过多了，由此可见，我们在使用电器时一定要注意干路电流的允许值，不能无限制增加同时工作的电器数量．

提问：保险丝是怎样对电路起到保护作用的？

讲解：

保险丝是用电阻率比较大、熔点比较低的铅锑合金做成的．当干路电流过大时，保险丝发热很快，温度急速上升，到达其熔点时，保险丝熔断，干路就成为断路，支路上一切电器都停止工作．

因此在供电正常情况下，家中所有电器同时停止工作，往往意味着保险丝熔断了．

有些用户为了自家用电方便，私自将保险丝换成粗的（允许通过的电流大）或干脆换成铁丝或铜丝，这样使用大功率电器时，保险丝就不会断了．但这种做法引起的后果是极其危险的，曾经就有这样的事例；干路中电流大到已使火线和零线成为两条火龙，并且沿着各个支路蔓延开去，而保险丝却安然无恙，根本没有切断电源，起到保险的作用．

（3）插座（见图1中的E）

提问：既然各个电器都是并联在火线与零线之间，我们怎样才能将电器并联上去呢？

在我们房间的墙壁上往往有电源插孔（可看教室中的实物）这就是插座（如图2中的甲和乙）．插座的每个孔中都有金属片，若插孔是两个孔的，那么其中一个孔中的金属片连接火线，另一个孔中的金属片连零线．当电器的插头插入插座时，插头的金属片与插座的金属片相接触，电器就通上电了．

对于三孔插座（如图2中的乙），一般孔“2”接火线，孔“3”接零线，孔“1”接地，为什么要设计这样的插座呢？我们家中的洗衣机、饮水机等电器的外壳本来是与火线绝缘的，但如果天长日久绝缘被破坏，外壳就会与火线相连，人站在地上，人与外壳间会存在电压，此时一触外壳便会触电．若将电器外壳与地线相连，人与外壳间没电压，就安全了．由于上述原因，这种电器的插头是三脚的（如图2中的丙），最上方的一脚接电器外壳，此脚插入插座的孔“1”，外壳便与地线相连了．

如果多个电器都要用同一个插座，就必须用插座板了（出示实物插座板），这样可以解决多个用电器的用电问题．

观察打开的插座板，提问：

①插座板中哪些地方是导电的、哪些地方是绝缘的？

②怎样安装插座板？

③安装插座板时一定要注意什么问题？（两根导电的弹簧片间必须绝缘）

④插座板外壳上的数字有什么意义？

（4）照明线路（如图1中的F）

①让学生观察线路的接法，提问：为什么要这样连接？灯和开关的位置能否互换？

要求学生通过讨论明确：灯与开关互换后，即使开关断开，灯也与火线相连，与站在地上的人之间存在电压，人若触摸电的产绝缘处便会发生危险．

②让学生课后观察螺口灯与卡口灯的灯泡及灯座，分析它们的工作电路，并说明哪种更安全些？

（5）电能表（如图1中的C）

提问：

①电能表能否安装在图1的“E”和“F”之间？

②某电能表上标有“220V，10A”字样，这是什么意思？

③电能表上的“1500r／kWh”字样表示什么意思？

要求学生明确：该字样说明用户用电能1度时，此电能表的转盘会转1500转．

例题某电器单独工作30分钟的过程中，该电能表的转盘转了500转，则该电器的功率应为多少？可否根据此题设计一个测未知功率电器额定功率的方案？需测哪些数据？

（6）测电笔．

讲解：在连接家庭电路时，首先应区分零线和火线．我们可以用测电笔来完成这项工作．

测电笔的构造如图3所示：由金属笔尖、大电阻、氖管和笔尾金属体依次相连而成．在使用测电笔时，用手捏住笔尾金属体，将笔尖接触进户线，若碰到的是火线，则氖管发光．这是因为火线与人所站的大地之间存在电压，而大电阻和氖管的电阻比人体电阻大很多，所以大部分电压加在了大电阻和氖管上，使氖管发光．若笔尖接触的是零线，氖管就不会发光．

测电笔分为高压测电笔和低压测电笔，一般一千伏以上的电压称为高压，我们家庭电路的电压属于低压．千万不要用低压测电笔去测高压火线，因为此时人体按比例分得的电压会超过人体所能承受的安全电压．

探究活动

【课题】

探究生活用电中的接地方法

【组织形式】

个人和学习小组

【活动方式】

1.制定子课题.

三相插座如何接地

1．理解、掌握家庭电路的组成．

2．懂得火线、零线的概念.

3．理解保险丝的作用.

4.了解插座及家用电器的接地.

5.了解测电笔的构造及使用方法.

能力目标

会解决有关家庭电路的简单问题．

情感目标

树立理论联系实际的思想．

教学建议

教材分析

本节课主要阐述家庭电路的组成，各个组成部分是什么，起什么作用，它们是怎样连接在一起的．

教材介绍了家庭电路的组成及各部分的作用.教材首先运用学生已有的串、并联电路的知识，根据家庭电路的特点.指出在家庭电路中，所有的用电器都是并联接入电路的.然后给出家庭电路图和各组成部分的实物图，介绍了什么是零线和火线，使学生认识家庭电路.再分别介绍电能表、保险丝、插座的作用、连接方法和使用注意事项.关于电能表，说明了其作用和规格.保险丝与生活用电联系很密切，对其原理教材作了说明.教材详细说明了三孔插座和三脚插头的作用，以及家用电器的金属外壳为什么要接地的道理，使得教材与生活的联系更为密切.教材最后介绍了用测电笔辨别火线与零线的方法，符合生活实际需要，也为第三节安全用电知识做了必要的知识准备.

本节的另一个难点是虽然学生对家庭电路有一定的了解，但家庭电路与生活实际联系十分紧密，应把培养学生应用物理理论知识解决实际问题的能力作为重点教授给学生．

同时也由于现在施工日益注重美观，所以家庭电路中的许多线路都埋在墙内，讲解起来可观察性差，应努力让学生将理论与实际相结合起来．

教学建议

本节课教学内容可以主要采取问答形式教授，通过提问引起学生对身边熟悉的事情的思考，激发学习兴趣，讲解时避免理论化，要求达到理论联系实际的目的，让学生体会到物理知识确实可以解决实际问题．

1．家庭电路的组成，教学时应先演示示教板，让学生观察任何一个家用电器的通断都不影响其他用电器.或者可以依次通断教室内的各盏电灯，看它对其他电灯有无影响.然后可提问学生：家庭电路中各用电器是并联的还是串联的？这样连接有什么好处？

2．在讲述电能表时，应让学生观察表盘上的铭牌，从而计算出电能表允许安装的家用电器的最大功率.并举出数字实例让学生分析许多大功率用电器同时使用，电能表是否能安全工作？这样可以使学生获得较深刻的印象.

3．保险丝的作用和原理在本节课里是重点内容.可以从以下几个方面讲解.

（1）保险丝的作用，在电路中的电流增大而超过线路设计的允许值前，能立即自动切断电路，串联在电路中的保险丝就可以起到这种自动切断电路的作用.以保证电路的安全，避免发生事故.

（2）保险丝为什么能在电路中的电流过大时，自动切断电路呢？这是因为选做保险丝的材料必须具备两个条件：①电阻率大.这样电流通过保险丝时发热多，温度能迅速上升；②熔点低.电流过大，温度上升到熔点时能及时熔断，使电路切断.

（3）保险丝的实际应用，这里可以简要说明，保险丝越粗，熔断的电流就越大；实际中应根据电路设计的安全电流，选择合适的保险丝.

（4）保险丝熔断实验，为了使学生对保险丝的作用获得具体的感性认识，可利用示教板演示保险丝的作用.

4．插座的作用是本节的又一要点时，演示家用电器是怎样插到插座上的.三孔插座和三脚插头的作用及家电的金属外壳接地的问题，应该用实物、挂图或幻灯投影片予以具体说明，使学生认识电冰箱、洗衣机等具有金属外壳的电器，为什么其电源插头必须使用三脚插头.

教学设计示例

家庭电路

（一）提问引入：

（1）大家可能有过这样的经历：冬天家里开着电暖器，微波炉也正在工作，突然冰箱启动制冷，结果家里所有电器一下子都停止了工作．有时当你打开台灯准备做功课时，灯泡闪了几下便灭了，但其它电器却仍能正常工作．为什么有时所有电器一起停止工作，而有时某个电器坏了却不影响其它电器的工作呢？

（2）如果你家中所有的电源插孔都被占满了，但又添置了新电器，怎样做才能使新电器也能工作起来？

若能准确回答上述问题，则需要知道我们家庭电路的组成．

（二）新课教学过程

演示家庭电路组成板．

（1）进户线．

进户线有两极，如图1中所示A和B．其中一根是火线，一根是零线，家庭电路中的零线一般是接地的，因此零线与大地（地线）之间不存在电压；但火线与零线之间存在220V电压，只是一会儿电流由火线经用电器流入零线，一会儿电流又由零线经用电器流入火线，如此按一定频率变化，即我们家庭电路使用的是交流电．

为了保证某个电器发生故障后不影响其它电器的工作，各个电器都应是一端接在火线上，另一端接在零线上，即这些电器之间是并联关系，一个支路发生故障其它支路仍能工作，所以台灯坏了，并不会影响电视机等其它电器的工作．

（2）保险丝（如图1中的D）．

提问：现在生活水平日益提高，越来越多的人有能力购买各种电器，但我们能否无限制地增加家用电器呢？

讲解：

由于各个电器是并联的，同时使用的电器越多，干路（即进户的火线和零线）上的电流就越大．但进户线是有一定规格的，只能允许某个值以下的电流通过，若通过的电流超过此值，就会使电线过热，有可能引发火灾，造成生命财产的危险．在火线和零线上分别串入两根保险丝，就可以在电流超过进户线的允许值时，保险丝自动熔断，切断干路电流，使所有电器停止工作，避免发生火灾，同时提醒用户：你目前同时使用的电器过多了，由此可见，我们在使用电器时一定要注意干路电流的允许值，不能无限制增加同时工作的电器数量．

提问：保险丝是怎样对电路起到保护作用的？

讲解：

保险丝是用电阻率比较大、熔点比较低的铅锑合金做成的．当干路电流过大时，保险丝发热很快，温度急速上升，到达其熔点时，保险丝熔断，干路就成为断路，支路上一切电器都停止工作．

因此在供电正常情况下，家中所有电器同时停止工作，往往意味着保险丝熔断了．

有些用户为了自家用电方便，私自将保险丝换成粗的（允许通过的电流大）或干脆换成铁丝或铜丝，这样使用大功率电器时，保险丝就不会断了．但这种做法引起的后果是极其危险的，曾经就有这样的事例；干路中电流大到已使火线和零线成为两条火龙，并且沿着各个支路蔓延开去，而保险丝却安然无恙，根本没有切断电源，起到保险的作用．

（3）插座（见图1中的E）

提问：既然各个电器都是并联在火线与零线之间，我们怎样才能将电器并联上去呢？

在我们房间的墙壁上往往有电源插孔（可看教室中的实物）这就是插座（如图2中的甲和乙）．插座的每个孔中都有金属片，若插孔是两个孔的，那么其中一个孔中的金属片连接火线，另一个孔中的金属片连零线．当电器的插头插入插座时，插头的金属片与插座的金属片相接触，电器就通上电了．

对于三孔插座（如图2中的乙），一般孔“2”接火线，孔“3”接零线，孔“1”接地，为什么要设计这样的插座呢？我们家中的洗衣机、饮水机等电器的外壳本来是与火线绝缘的，但如果天长日久绝缘被破坏，外壳就会与火线相连，人站在地上，人与外壳间会存在电压，此时一触外壳便会触电．若将电器外壳与地线相连，人与外壳间没电压，就安全了．由于上述原因，这种电器的插头是三脚的（如图2中的丙），最上方的一脚接电器外壳，此脚插入插座的孔“1”，外壳便与地线相连了．

如果多个电器都要用同一个插座，就必须用插座板了（出示实物插座板），这样可以解决多个用电器的用电问题．

观察打开的插座板，提问：

①插座板中哪些地方是导电的、哪些地方是绝缘的？

②怎样安装插座板？

③安装插座板时一定要注意什么问题？（两根导电的弹簧片间必须绝缘）

④插座板外壳上的数字有什么意义？

（4）照明线路（如图1中的F）

①让学生观察线路的接法，提问：为什么要这样连接？灯和开关的位置能否互换？

要求学生通过讨论明确：灯与开关互换后，即使开关断开，灯也与火线相连，与站在地上的人之间存在电压，人若触摸电的产绝缘处便会发生危险．

②让学生课后观察螺口灯与卡口灯的灯泡及灯座，分析它们的工作电路，并说明哪种更安全些？

（5）电能表（如图1中的C）

提问：

①电能表能否安装在图1的“E”和“F”之间？

②某电能表上标有“220V，10A”字样，这是什么意思？

③电能表上的“1500r／kWh”字样表示什么意思？

要求学生明确：该字样说明用户用电能1度时，此电能表的转盘会转1500转．

例题某电器单独工作30分钟的过程中，该电能表的转盘转了500转，则该电器的功率应为多少？可否根据此题设计一个测未知功率电器额定功率的方案？需测哪些数据？

（6）测电笔．

讲解：在连接家庭电路时，首先应区分零线和火线．我们可以用测电笔来完成这项工作．

测电笔的构造如图3所示：由金属笔尖、大电阻、氖管和笔尾金属体依次相连而成．在使用测电笔时，用手捏住笔尾金属体，将笔尖接触进户线，若碰到的是火线，则氖管发光．这是因为火线与人所站的大地之间存在电压，而大电阻和氖管的电阻比人体电阻大很多，所以大部分电压加在了大电阻和氖管上，使氖管发光．若笔尖接触的是零线，氖管就不会发光．

测电笔分为高压测电笔和低压测电笔，一般一千伏以上的电压称为高压，我们家庭电路的电压属于低压．千万不要用低压测电笔去测高压火线，因为此时人体按比例分得的电压会超过人体所能承受的安全电压．

探究活动

【课题】

探究生活用电中的接地方法

【组织形式】

个人和学习小组

【活动方式】

1.制定子课题.

三相插座如何接地

地线的接地方法

1.1 教学现状

电路分析基础课程的建设已引起我国教育专家和学者的广泛关注，进行了大量的研究、实践，并取得了一些阶段性的成果。

随着高校教育教学体制改革的不断深化，电路分析基础在高校教育环节中占据着越来越重要的地位，作为一门以电路模型和非实际电路为研究对象，以求解电路的状态，系统中电量的变化为课程研究内容的课程，电路分析基础重在分析。电路分析基础课程要求学生必需掌握电路的基本理论和电路分析的方法，并能预测实际电路的特性，从而改进实际电路的电气特性，从而设计出新的电路。

但目前来看，虽然教学方式不断创新，新型教学手段不断引入，但电路分析分析基础仍然没有摆脱传统的教学模式，学生的课堂积极性没有得到充分调动，无法做到学以致用。

1.2 案例教学法的特点

案例教学法的基础和核心是“案例”，它的本质是设置一种教育的两难情境，通过教师在教学环节中的设计和激励，鼓励学生积极参与讨论，从而实现教学目的，提高授课质量。

案例教学法起源于1920年代，由美国哈佛商学院倡导，当时采取的案例都来自商业管理的真实情境或事件，通过这种方式，积极培养和发展学生的主动性。而国内教育界开始探究案例教学法，则始于1990年。与传统教学法相比，案例教学法具有启发性、实践性，理论联系实际性的特点。能有效开发学生智力，提高学生综合素质。

2 电路分析基础课程中案例教学法的目的及案例设计原则

2.1 电路分析基础课程中案例教学法的目的

在电路分析基础课程的授课过程中，教师通过列举案例，并进行分析，从而调动学生参与的积极性，鼓励学生独立思考，通过双向交流，加深对知识的理解，变以往注重知识为注重能力，为今后的课程学习打下坚实的基础。

2.2 案例设计原则

在设计案例的过程中，授课教师必须严加选择，具体来说主要有以下几个原则：

2.2.1 真实可信 案例是为教学目标服务的，因此它必须来源于实践，而不是由教师主观臆测和虚构出来的。在案例设计的过程中，教师一定要注意细节，模拟实际，引导学生认真地对待，深入分析各数据和案情，训练他们的分析能力，并鼓励他们找出最终答案。

2.2.2 客观生动 在设计案例时，教师除了要保证案例真实，还要摆脱以往传统的编写方式，变枯燥乏味为客观生动，如采用一些文学手法，来加重气氛，提示细节。但一定要注意的是，案例的生动性必须是在客观真实的基础上，服从于教学目的。

2.2.3 多样化 教师在设计案例时，应该只设计出情况，保留结果；设计激烈的矛盾冲突，保留处理办法和结论。未完成的部分，是教师留给学生的，引导和鼓励他们进行决策和处理，尽量保证解决方法的多样性。设计的案例结果越复杂，越多样，就越有价值。

2.2.4 相关性 在设计案例时，还要注意所选的案例必须紧扣教学内容。一旦脱离课程内容，所设计的案例就是无意义的。

2.2.5 典型性 即案例的内容一定要有代表性和普遍性，能起到具有举一反三的作用，教师安排的案例一定要立足实践，具有典型特征，覆盖面广，有助于学生从多方面验证所学理论。

3 电路分析基础课程案例设计与实施

要想保证学生系统地掌握电路分析基础这门课程，授课教师在授课过程中，除了传授必要的理论知识，还要通过大量的实战演练，通过演算习题把握电路知识，了解知识的内在联系，并及时进行知识小结。

3.1 电源

从定义来说，电源就是指将其它形式的能转换成电能的装置，它来源于“磁生电”原理，其中水力、风力、海潮、水坝水压差、太阳能等可再生能源，及烧煤炭、油渣等都可以转化成电能，产生电源。在日常生活中，最常见的电源是干电池。作为电路分析基础课程第一章的重要知识点之一，电源的产生类型有很多，发电机能把机械能转换成电能，干电池能把化学能转换成电能。发电机、电池本身并不带电，它的两极分别有正负电荷，由正负电荷产生电压。教师在授课时，可以根据当前的电网并网和新能源的应用及未来的前景预测，帮助学生更加系统的了解电源知识，通过学科的前沿介绍，激发学生学习兴趣和热情。

3.2 电桥

电桥是用比较法测量各种量（如电阻、电感、电容等）的仪器。最简单的电桥装置仅由四个支路组成的电路，其中各支路被称为电桥的“臂”。在课堂环节，教师要通过具体案例，引入传感器等一系列相关概念，引导学生在掌握电桥平衡理论的基础上，在复杂电路中找出电桥，加深对课堂知识的理解。

3.3 串联谐振

在电阻、电感及电容所组成的串联电路内，当容抗XC与感抗XL相等时，电路呈现纯电阻性，这种现象即为串联谐振。串联谐振被广泛用于各个领域，如电力、石油、化工等行业，适用于大容量，高电压的电容性试品的交接和预防性试验。串联谐振是电路分析基础课程中正弦交流电路中的一个重要知识点。在授课过程中，可以通过列举收音机的使用原理，作为具体案例，拉近课程内容与学生的距离，激发学生学习兴趣，培养发散性思维。

4 小结

在实际授课过程中，教师通过使用案例教学法，模拟或者重现现实生活中的一些场景，引导学生深入案例场景，通过讨论或者研讨来进行学习，在此环节中，授课教师通过分析、比较，研究各种各样的电路分析基础课程的案例，深入理解电路原理，也可以让学生通过自己的思考或者他人的思考来拓宽视野，激发学习热情，掌握课程知识。

案例教学法打破了传统的教学模式，在教学环节引入实际案例，更新了以往的育人质量评价观念，并建立起一套与之相适应的内部运作机制，因此，各高校为了确保案例教学法的教学质量，协助授课教师做好学生的学习理念更新工作，正视学生的需求惯性和思维惯性的基础上，鼓励学生打破传统，积极创新，找出多种解决方案。教师要学会并善于运用现代化的教学手段和教学设施，图片、音响、动画、录像等手段，活跃课堂气氛，调动学生学习积极性。科学的授课方法应当能鼓励学生见仁见智、集思广益、举一反三。授课教师在教课过程中，要注意激发学生的创新活力，增强其沟通能力和讨论技巧。同时高校还要做好教师团队建设，鼓励教师做好案例的收集和整理工作；要在课程教学时间安排、场地安排和教学保障上做好服务工作；要逐步推广案例教学的范例，做好教师案例教学的培训工作。

参考文献：

[1]张钰玲.提高电路分析基础课程教学质量的几点方法[J].企业科技与发展，2009（04）.

[2]杨志清，肖洪祥.独立学院电路分析基础课程教学改革与实践[J].中国教育技术装备，2010（36）.

[3]彭宏娟，李崇容.探索电路分析基础课程在教学改革中的创新[J].消费导刊，2010（05）.

[4]韩冰，钟洪声.电路分析基础课程实验教学的探讨[J].实验科学与技术，2005（S1）.

[5]商敏红.电路分析基础课程教学探讨[J].大众科技，2008（09）.

教育

电路分析基础课程是高等学校电气信息类专业的首门专业基础课，教学效果将直接影响学生的学习兴趣和专业基础，随着信息技术的迅猛发展，教学中对电路分析基础课程的要求越来越高，如何处理“学时少、要求高”的矛盾，如何更好地调动学生的兴趣、扩展学生的知识面、激发学生探究知识的潜能和动力、提高实践应用能力、提高课堂学习效率等一直是课程教学亟待解决的问题。

教育

1 课程现状及案例教学的特点

1.1 教学现状

电路分析基础课程的教学目的是要通过学习使学生掌握电路的基本理论和基本分析方法，建立一般电路系统的数学模型，训练必要的实验技能，为后续课程的学习打下基础。通过分析后续课程对电路分析基础课程知识点的要求，我们发现该课程是90%以上专业课的基础，也是电气信息类多个学科考研的必考课程，在整个专业教学体系中起到承上启下的重要作用，教学效果的好坏将直接影响学生的专业发展。近年来，电路分析基础的教学方式有了一些创新，多媒体教学、启发式教学等都大大改善了教学效果，但依然没有脱离“灌输式”的教学模式，学了的不会用、有用的没有学、理论与生产实践脱节、对具体问题分析能力不足、教学中学生的参与性和主动性不够等问题仍然存在。

1.2 案例教学法的特点

案例教学法由19世纪70年代美国哈佛大学法学院院长首创。案例教学法是根据教学大纲规定的教学目的和要求，以代表性、典型性和新颖性的案例为基本素材，运用多种形式启发学生独立思考，对案例进行分析研究，并在课堂教学中注重体现学生的主体地位、实践技能和创新精神，使学生从知识的被灌输者变成学习的主动建构者，教师也从知识的传授者与灌输者转变成知识建构的帮助者和促进者。案例教学法是一种具有启发性、实践性，理论联系实际的新型教学方法，能够开发学生智力，提高学生综合素质和分析问题、解决问题的能力。

2 电路分析基础课程案例教学法的目的及案例设计原则

案例教学法在电类专业课程教学中已有应用，由于电路分析基础是基础课，虽与后续课程及实践应用紧密联系，但有目的、有计划且系统地将案例教学引进课堂还不多见。因此明确教学目的、确定案例教学原则是提高课程教学效果的首要问题。

2.1 课程案例教学法的目的

电路分析基础课程运用案例教学法，本着教学双方互动的原则，通过强调学生的主动参与，变“灌输式”教学模式为能力培养型的教学模式，培养学生对知识的应用意识和潜在的思维创新能力，解决学了的不会用、有用的没有学的矛盾，以及理论与生产实践脱节、对具体问题分析能力不足等问题，提高专业素养，为后续课程及工作打下坚实的基础。

2.2 设计原则

案例设计要理论联系实际，具备知识的综合性，采用案例引导来说明理论知识，案例内容选取要能够加深学生对理论知识的理解，增加感性认识，能够引导学生的兴趣爱好；案例设计要紧密结合学生所学专业，因材施教，承上启下；案例内容选取要能够扩大专业视野，要能使学生养成从工程实际的角度全面理解和正确运用专业知识的职业习惯；案例设计应反映本学科的重点、难点和前沿知识，使学生在学习中获得乐趣，在探究中获得知识并产生强烈的求知欲望，养成科学分析问题的习惯。

3 电路分析基础课程案例设计与实施

依据课程案例设计的原则，选取合适的案例及精心组织教学是提高课程教学效果的关键。电路分析基础教学中概念、理论、方法较多，因此需要针对出现的新概念、新理论、新方法，研究不同的“教学案例”并引入课堂，使学生产生强烈的求知欲。

戴维南定理是电路分析基础课程中比较重要的定理，也是教学中的重点和难点，最大传输功率就要用到戴维南定理，教材中也有误差分析的案例，通过教材中例题的讲解使学生知道误差形成的原因，是电源的内阻及负载的变化，将这个案例延伸，可以引出电源的带负载能力，后续课程模拟电子技术的射极输出器和跟随器的应用等知识点自然就可以引出，由此引导学生运用基础知识提出问题、分析问题、解决问题，明确后续课程学习的方向。

电源是电路分析基础课程第一章中的一个知识点，电源串并联可以给负载提供更大功率。电压源并联强调只有电压相等的电压源才能并联，这个内容结合电网的并网，结合现在新能源，如太阳能、风能等微网的一些知识，及目前微网并网过程中需解决的难题，可以让学生了解专业的前沿知识，激发学生探究知识的兴趣。

电桥是电专业应用较多的电路，以前在电路分析基础课程的教材及教师授课中只强调电桥平衡的条件，要求学生在复杂电路中能看出电桥。通过设计案例，引入传感器的概念，学生不仅仅对电桥的应用有所了解，更重要的是引入有关电量传感器的概念，让学生了解基础课知识点的重要性，有效地调动学生学习的积极性，激发学生的潜能，培养学生分析和解决问题的思维，加深学生对知识的理解与应用。

串联谐振是电路分析基础课程中正弦交流电路中的一个知识点。收音机如何接收信号？如何调台？调台时到底调的是什么？为什么有的收音机噪音大，而有的却很小？为什么有时会听到几个电台同时广播？信号如何放大……这些日常生活中的例子恰恰是串联谐振知识点的应用，这个案例的设计不仅能激发学生的求知欲望，调动学生思考的积极性，让学生主动参与到课堂中，提高课堂教学效率，而且对发散学生思维，引出后续的专业课程，培养学生能力起到促进作用。

功率因数提高是电路分析基础课程中正弦交流电路稳态分析的一个重要知识点，功率因数提高可以充分利用设备容量并降低线路损耗，使学生知道感性电路并联电容可以提高功率因素，电力工程中无功补偿、电容自动投切，电气照明中的灯具选择、绿色照明等都与这个知识点有关，在此对后续课程做一些展望，在后续课程学习时有初步了解，使学生带着问题、兴趣去学习，由此激发学生主动学习的欲望。

实际工程中，经常会遇到一个未知的“黑匣子”，怎样确定其数学模型，即网络函数，以便对其进行分析、设计或改进。我们需要在特定情况下，在输入端加一个冲击量，从输出端得到的冲击响应就是网络函数。案例教学引导学生带着实际工程中的问题学习理论知识，使学生加深理解，学会实际工程中的应用，提高课堂教学效率，拓展了学生的知识面。

案例教学法能引导学生运用所学知识，分析解决实际问题，培养学生对知识的应用意识和潜在的思维创新能力，养成科学分析问题的习惯。案例教学法实施过程中除了满足教学条件，学生的积极配合外，教师的主导尤为关键，案例教学对教师的要求更高。教学课时不增反减，教学内容不减，教学要求提高。运用案例教学，教师不仅要有扎实的理论知识，还要有丰富的实践经验，并能将理论与实践融会贯通；不仅对授课课程内容很熟悉，更要了解后续课程对该课程的要求；不仅要求教师根据社会发展的需要不断更新教学内容，补充教案，更要求教师能敏锐地洞察现实中的问题，不断地从现实生活中提炼加工出适宜教学的案例。教师要学会并善于运用现代化的教学手段和教学设施，图片、音响、动画、录像等手段在课堂中都可以调动学生的学习积极性，激发学生的学习兴趣。在案例教学法实施的过程中教师要采用考核、鼓励等适当的方法和措施，督促学生做好课前准备，课堂上充分发表自己的观点，提出解决方案，在教学过程中不断提高学生的自觉性和独立学习能力。适时主动探索、学习、完善是教师毕生永恒的主题，只有这样才能不断提高教学质量，无愧于时代赋予的使命。

参考文献：

《电路分析基础》是90%以上大学专业课的基础，更是电气信息类多个学科的必考课程，在整个专业教学体系中起到承上启下的重要作用。根据大纲要求，课程的教学目的，是要通过学生学习，掌握电路的基本理论和基本分析方法，建立一般电路系统的数学模型，训练学生具备必要的实验技能，为后续课程的学习打下基础。课程的教学好坏将直接影响学生的专业发展水平。近年来，为了提高教学效率，许多教师呕心沥血，《电路分析基础》课程的教学方式有了很大创新，但依然没有脱离传统中的“填鸭式”教学模式。对于教师来说，如何让《电路分析基础》的教学专业化，高效化、才是最值得研究的课题之一。

2案例教学法的作用及特点

案例教学法由19世纪70年代美国哈佛大学法学院院长首创， 与讲授法不同，案例教学法是根据教学大纲规定的教学目的和要求，以代表性、典型性和新颖性的案例为基本素材，在教师的精心策划和指导下进行的一种师生共同参与的学习方法，有助于学生通过有效的方式，得到内化的知识，并且通过内化的形式，消化汲取理论，加深对知识、理论、方法的理解和应用，也能帮助学生提高表达的技巧，增强与人协作的能力。运用案例法进行教学，让学生进入特定环境和特定问题中，身临其境去探索、学习处理实践中的一些问题，培养学生多方面的实践能力。

案例教学法注重对学生能力的培养。在案例教学过程中，教师要精心策划引导，学生会进行分析判断，讨论等环节，有效巩固所学的旧有知识，建立知识链接，同时也能提高学生的个体表达能力，交流能力，以及人际交往能力，同时也能增强学生克服困难，自主探索的勇气和信心。

案例教学法着力激发学生学习的主动性。案例教学的过程是从特定的教育情境开始，一直到问题得到有效的解决为结束。在这个过程中，学生必须要经过深入的思考，热烈地讨论和探究，才能获得预期的效果。教师为《电路分析》课程中的一些旧有知识提供解释和理论嫁接，这样就可以从学生的主动性出发，点燃学生对《电路分析》课程的探索热情，激发学生自主探究的动力。

案例教学法能够更有效实现教学目的。因为学生积极的参与，教师的热情策划，案例教学实现了师生合力的有效局面。尤其在《电路分析》基础课程中，只有学生的自主探索才能使其深入理解理论，获得直观的感受，进而促进技能的提升。案例教学法的确能够，提高教学效率。

3案例教学法在《电路分析基础》课程中的应用

在目前的教学背景下，案例教学法已经在各类电子专业课程教学中得到应用，不过由于《电路分析》基础是基础课程，如何有目的、有计划且系统地将案例教学引进课堂，仍然是一个值得探究的问题。因此在《电路分析》课程中，要引进案例教学法，必须要明确教学目的，明确案例教学的基本原则。

3.1案例教学法的设计目的

《电路分析基础》课程着力要培养学生对知识的应用意识，所以运用案例教学法要遵循以下目的：

（1）本着教学双方互动的原则，加强能力培养，通过强调学生的主动参与，变填鸭式教学为自主式教学模式。

（2）培养潜在的思维创新能力，解决学生“学了不会用、没学会有用的”矛盾，注重为后续课程及工作打下坚实基础，解决学生理论与生产实践脱节，以及对具体问题分析能力不足等问题，着力提高专业素养。

3.2案例教学法的设计原则

Proteus软件是英国LabCenter Electronics公司开发的EDA工具软件，由ISIS和ARES两个部分构成，其中Proteus ISIS软件包含了革命性的VSM（虚拟仿真技术），用户可以对模拟电路、数字电路、模拟数字混合电路，以及基于微控制器的系统连同所有的周围电子器件一起仿真[1-2]。在电子类专业核心课程的教学中，除了引导学生掌握好基础理论知识外，教师更需要加强对学生实践动手能力的培养，才能促进学生电路设计能力以及实践创新能力提高，也才能满足社会对所培养人才的专业能力需求。而将Proteus仿真软件技术应用于电子类专业核心课程的教学活动中，如模拟电子技术、数字电子技术、单片机技术以及嵌入式系统等课程的教学，不仅能够促进教师形象生动地完成教学任务，还可以提高学生的实践动手能力，如开展创新性设计实验、毕业设计、电子设计竞赛[2]。采用Proteus进行虚拟仿真设计实验可以根据需要随时对原理电路图进行修改，并立即获得仿真结果。一边设计一边实验，调试时随时可以修改电路，要比用万能板焊接元件搭建硬件平台更为方便，避免了传统设计中元器件的浪费，节约了时间和经费，提高了设计的效率和质量[3]。本文探讨的数控直流稳压电源的设计和仿真，涉及电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、单片机技术、EDA技术等多方面知识，是电子电路设计与仿真教学的典型案例。

2 电路的硬件设计

2.1 设计方案分析

数控直流稳压电源设计是一个具有综合性的设计项目，要求具有一定的电压输出范围，输出电压能步进可调，能实时数字显示输出电压。

根据任务要求，首先该电路主体是一个电源，属于模拟电路设计，其次需要实时显示输出电压，需要译码显示电路，属于数字电路知识，还有数字到模拟的转换，需要数模转换电路，整个转换过程需要相应的时序控制，需要微控制器有序控制电压的转换、输出、显示。因此设计方案很多，本文给出一种简单实用的方案，在此方案中主要由以下几个部分组成（如图1）：

控制器部分：为了能有序控制电源的步进输出及显示，本设计选用学生熟悉又比较常用的8051系列单片机AT89C52。单片机的作用除了有效控制电压的数控输出及显示外，还可进行功能扩展。

电压输出部分：本设计对电源的输出电压电流没有太高的要求，当前已有集成三端稳压器一般能满足要求，而且这类芯片内部都有过流和过热的保护电路。例如型号为LM317集成三端稳压器，其额定电流可达1.5A，输出电压的调节范围为1.2～37V，内部有过热和过流保护电路，价格也不贵，所以采用这种芯片为主体来组成所要求的系统是比较合理的。

电压调节部分：为了能实现电源输出步进变化，结合集成三端稳压器的特点，选择模拟开关和电阻网网络构成D/A转换电路，将单片机与三端稳压器联接，实现数字信号到模拟信号的转换。控制单片机输出的数字信号即可改变三端稳压器输出电压，实现电压的数控调节。

电压显示部分：该部分选用常用的数字电路中的译码显示电路，为了节约单片机的IO端口，显示方式采用动态显示。

图1 整体电路设计方案原理图

2.2 各单元电路硬件设计

根据上面的设计思路，为了能快速方便的实现该设计方案，采用常用的一种仿真设计软件Proteus完成该电路的设计与仿真。Proteus软件包含了丰富的元器件库，能够很方便地调用设计方案中需要的各种元器件连接成电路，并进行仿真测试。

2.2.1 单片机控制电路

单片机是数控电源的核心，它通过软件的运行来控制整个电路的工作，从而完成设定的功能。本设计中控制电路选用AT89C52单片机，它是由美国ATMEL公司生产的低电压、高性能8位CMOS单片机，片内含8K字节的FLASH或PEROM和256字节的RAM，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容[4]。AT89C52接收来自按键的信息，并对按键输入的信息进行处理，从而控制输出电压的变化，并将变化的结果输出到显示电路上。

2.2.2 电压输出电路

该电路主要由集成三端稳压器LM317作为核心器件稳定输出电压，该芯片内部有过流和过热保护电路，电容C1、C3滤除交流杂波，二极管D1为负载电容的存储电荷提供一条放电通路[4]。LM317的稳压输出电路如下图2所示。

图2 LM317稳压输出电路

图2中输出电压满足下列关系，

由于调整端的电流IADJ小于100uA，大多数情况应用时可以忽略，因此输出电压近似为 ，通过调节可调电阻R2可以很方便地改变输出电压。

2.2.3 电压调节电路

从上面的LM317输出电压公式得知只要改变可调电阻R2的大小可以很方便地改变输出电压的大小，如果把R2设计成一个线性电阻网络，通过模拟开关进行切换，就可以实现数控输出电压的要求[5]。线性电阻调节网络如图3所示，电路中选用8个电阻值依次倍增的精密电阻，模拟开关选择常见的继电器，通过按键输入控制单片机P1口输出的数字量控制继电器的闭合与断开，实现一种类似于数字量到模拟量的转换网络，来改变接入LM317调整端电阻的大小，从而改变输出电压大小。

图3 线性电阻调节网络

2.2.4 电压显示电路

译码显示电路选用4位数码管的动态显示方式（如图4所示）。将单片机的P2.0和P2.1口控制数码管的段选和位选的选通，P0口实现对数码管段选和位选的数据传送。P0口既要输出位选数据还要输出段选数据，因此采用分时传送方式，分别用两个锁存器74HC573保存对应的位选数据和段选数据;两个锁存器的工作分别通过单片机的P2.0和P2.1口来控制。

图4 译码显示电路

2.2.5 声光指示电路

为了能指示输出电压的最大值、最小值，分别添加红、绿LED指示灯;为了能指示按键的增减，添加蜂鸣器，按键每按下一次，就发出报警声一次。

3 电路的软件设计

直流稳压电源系统是以单片机为核心控制电压的调节与显示，因此需要编写相应软件程序控制单片机有序工作。

根据以上电源系统的硬件特点和实现功能，软件程序的结构可分为主程序和若干子程序[6]。主程序主要完成：系统初始化、数码管显示、按键是否按下，并跳转到相应功能的子程序中去。主程序流程图如图5所示。子程序包括：系统初始化子程序、显示数据处理子程序、数码管显示子程序、按键中断子程序等。

图5 主程序流程图

4 电路的整体设计与仿真分析

单片机系统的仿真是Proteus软件的一大特色。首先在Proteus中将上面硬件设计的各单元电路连接成一个完整的数控直流稳压电源仿真电路（如图6所示）;然后创建源代码程序文件，并编辑该电源系统的程序源代码;接着将源代码编译生成为目标代码，将目标代码添加到图6中的单片机元件的属性中，相当于在实际电路中对单片机下载目标程序;最后进行电路的调试仿真[7]。

图6 整体设计仿真电路图

图6所示电路的仿真结果如下：当电路上电工作后，由于电阻网络中没有电阻接入LM317的调整端，数码管上显示出电压为1.25V。当电压增加按键按下时，单片机的外部中断0产生中断，蜂鸣器报警，电压计数值增加1，接入的电阻网络中的电阻值增加一个单位，相应的输出电压增加0.1V;保存数码管结果的计数器值加1，P2.0端口选通译码显示电路的位选锁存器，送入相应的位选数据;P2.1端口选通译码显示电路的段选锁存器，送入段选数据;数码管上显示结果值增加0.1。当电压增大到15V时，红灯亮，显示电压值不变化，输出电压值也不再增加;当电压减小到1.25V时，绿灯亮，显示电压值不变，输出电压也不再减小。

在仿真电路中增加虚拟测试仪器，如图6中在稳压输出端Vout添加直流电压表或者电压探针，可以在仿真中实时观测输出电压的变化数据[3]。

电路仿真输出的理想结果是：电压输出大小从1.25V到15V变化，变化步进单位为0.1V;但实际上仿真结果是：数码管上显示结果与LM317输出端接的电压探针测量的电压值有一点误差。仿真测试数据如表1所示。

表1 仿真测试数据对比表

显示值 测量值 误差 显示值 测量值 误差 显示值 测量值 误差

1.35 1.356 -0.006 5.55 5.527 0.023 11.55 11.475 0.075

1.55 1.554 -0.004 5.95 5.924 0.026 11.95 11.871 0.079

1.95 1.951 -0.001 6.55 6.520 0.030 12.55 12.465 0.085

2.35 2.349 0.001 6.95 6.916 0.034 12.95 12.861 0.089

2.55 2.548 0.002 7.55 7.511 0.039 13.35 13.257 0.093

2.95 2.946 0.004 7.95 7.908 0.042 13.55 13.455 0.095

3.35 3.343 0.007 8.55 8.503 0.047 13.95 13.850 0.100

3.55 3.541 0.009 8.95 8.900 0.050 14.35 14.247 0.103

3.95 3.939 0.011 9.55 9.494 0.056 14.55 14.444 0.106

4.35 4.335 0.015 9.95 9.891 0.059 14.75 14.642 0.108

4.55 4.535 0.015 10.55 10.485 0.065 14.85 14.741 0.109

4.95 4.932 0.018 10.95 10.881 0.069 14.95 14.840 0.110

从仿真结果上看，随着电压的增加，数码管输出的理想结果与电压探针输出的结果误差将逐渐增加，最大相对误差为0.11V，即数码管上显示电压值为14.95V时，电压探针实时测量电压值为14.840V。仿真结果说明该电路在精度要求不是很高的场合足以适合应用。

分析误差的原因：（1）仿真软件中的电路元件毕竟是模拟元件，不是真实电路，即使真实电路也会有一定的误差;（2）显示结果是直接将控制继电器的数字信号通过单片机软件显示出来，而电压探针测量的是LM317输出端的电压值，两种的显示位数、精度不同。当然实际输出端的结果还取决于连接的电阻网络中的电阻值的合理选取。通过仿真不但可以观察输出结果，还可以在仿真软件中很容易修改电路并分析结果。

5 小结

本文利用Proteus软件实现了一种数控稳压直流电源的设计与仿真，无论设计过程还是仿真测试结果都达到了满意的效果。该电路的设计与仿真作为电子类专业的综合课程设计典型教学案例，在教学过程中应用Proteus仿真软件对电路的设计方案及结果进行实时的仿真测试与分析，一方面仿真设计操作简单，搭建电路、测试结果方便，修改设计快捷;另一方面在教学中增加了学生电路设计上的感性认识，便于对电路设计理论的理解，提高了学生的兴趣。总之，利用Proteus仿真软件能较好地完成设计任务，将之应用到相关课程教学中是一种新的教

学方法，有助于教师的教学和学生的自主学习。

参考文献：

[1]王勇，曹磊.Proteus虚拟电子实验室在教学中的应用研究[J].中国电力教育，2014（03）：124-125.

[2]侯向锋，周兆丰.Proteus在模拟电子技术教学中的应用[J].湖北师范学院学报（自然科学版），2012（04）：114-118.

[3]周润景，张丽娜，丁莉.基于PROTEUS的电路及单片机设计与仿真（第二版）[M].北京航空航天大学出版社，2010.

[4]蔡顺燕.基于AT89C52的数控直流稳压电源设计[J].成都师范学院学报，2014（03）：112-115.

[5]唐金元，王翠珍.0～24V可调直流稳压电源电路的设计方法[J].现代电子技术，2008（04）：12-14.

基金项目：本文系辽宁省教育科学“十一五”规划2010年度立项课题“应用PDCA管理法提高学生实践技能的研究”（课题批准号：JG10DB222）的部分研究成果。

中图分类号：G642.423?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）33-0063-02

电路课程是电类专业的核心基础课程，也是实用性、工程性极强的专业基础课，课程实验是课程实践教学环节中最重要的组成部分之一。将PDCA循环理论应用在电路实验课程的教学管理中，对促进实践教学质量的提高具有重要意义。

一、PDCA循环简述

PDCA循环是由美国质量管理专家戴明博士提出来的，是质量保证体系运转的基本方式，俗称戴明环。PDCA表明了质量管理活动的四个阶段：按目标制定计划阶段（P―Plan）；实施计划阶段（D―Do）；检查实施效果阶段（C―Check）；总结处理再优化阶段（A―Action），这四个阶段形成了一个环环相扣的有机整体。PDCA循环就是按照这样的顺序进行质量管理，并且周而复始、循环不止进行下去的科学程序。

PDCA循环不是原地周而复始运转，而是像爬楼梯那样螺旋式上升，每一个循环都有新的目标和内容，经过一次循环，解决一批问题，质量水平有了新的提高，再运转、再提高，不断前进，不断提高，从而最大程度的保证管理的质量。[1，2]

二、PDCA在电路实验教学中的实施

1.明确目标，拟定实验指导书（P）

（1）明确目标。“电路分析”课程是电类相关专业的学生所学习的第一门专业基础课程，课程中的实验教学环节也是学生进入大学后接触的第一个实践环节，属于专业基础训练，其训练的能力目标是训练学生进行实验的基本技能（包括使用常用电工工具及电工仪器仪表的技能、按图接线的技能、观察分析电路现象的能力、调试实验或简单电路故障排查的能力、测试数据和处理的能力、撰写实验报告的技能等），素质目标是培养学生进行科学研究的基本素质（包括崇实、贵确、求真、存疑等素质）。这些最基本的训练不仅对后续专业课中实践环节的顺利进行有着极重要的帮助和指导作用，而且对学生今后所从事的专业技术工作产生了长久和深刻的影响。[3]

（2）拟定实验指导书。实验指导书是实现培养目标的具体实施性文件，用于指导学生安全、规范、有序的实施实验。指导书中实验项目是按照课程大纲的要求、实验特点和规律、学生的认知水平和接受能力等进行有序安排的，既要体现技能之渐进性，让教学有规范、有纲目、有梯度；也要体现训练之操作性，让每次训练有要求、有指导、有过程；还要体现课堂之时效性，让每个课时有目标、有重点、有落实。使整个实验过程有章可循、有法可依。因而实验指导书对整个实验教学质量保证体系具有龙头作用。正是本着这样的指导思想，我们总结电路实验教学的经验，结合学校实验设施和仪器设备等实际情况编写了《电路实验指导书》。[4]

2.精心安排，实施实验方案（D）

实验指导书的内容要通过具体的教学实践过程来实现，教学实践过程是实验教学质量保证体系的核心。电路实验的具体教学过程如下：一是任课教师下达“实验任务通知单”，明确实验任务、实验时间、实验场所、预备知识和技能、实验设备、应达到的标准和要求。二是学生依据实验指导书，填写实验报告相关项目（内容包括：实验题目、实验目的、实验器材、实验原理、安全注意事项等）。三是学生执“实验任务通知单”和“实验报告”向实验指导教师提出实验申请，实验指导教师检查学生的实验报告，考核学生预备知识和技能的掌握程度，签署意见。分析学生普遍的个性问题，找出共性问题予以备案，并反映给任课教师。四是学生执实验指导教师签字的“实验报告”到实验室上课。实验教师就学生的共性问题予以强调，讲解演示新器材的使用，实验过程中根据课前考核中发现的个别问题个别指导，最终学生在教师指导下完成实验。五是学生课后书写实验报告，并对实验课中出现问题或故障的原因进行分析，提出改进意见。

由于实行课前检查制度，能够及时发现问题，指出学生的不足之处，促使学生课前做好充分的心理、身体和知识准备，保证了课堂时间的充裕。上课时学生可以有条不紊的动手操作，动脑分析讨论问题，任课教师在课堂上的作用是严格把关学生是否遵守安全操作规范、操作要领和操作步骤；引导学生运用基本理论知识判断实验结果是否正确、分析测量数据是否合理、讨论出现问题或故障的原因及排除方法。学生、实验指导教师、任课教师三方的互相协作配合保证了实验教学的质量。

3.严格考核，检查实验方案实施的质量（C）

检查是保证实验质量的必要手段，电路实验考核的方式如下：

（1）根据电路实验考核目标（见表1）的要求，制定每个实验项目的考核标准。

（2）理论考核成绩包括两部分：实验课前实验指导教师的检查评分；全部课程结束后的笔试成绩。

（3）技能考核成绩包括两部分：每个实验项目完成后的即时评分；全部课程结束后学生抽签确定实验项目，根据其完成情况给出考核成绩。

（4）根据理论和技能考核成绩、实验报告成绩给出最终的实验成绩和评语。

表1　电路实验考核目标

教学模块 通用电工工具使用 常用电工仪表使用 电路

连接 数据测试与处理 分值

理论考核目标 通用电工工具的种类、性能、用途、使用注意事项 常用电工仪表的分类、技术性能、适用范围、使用方法、注意事项 电路连接要求、注意事项 理解各项测试所依据的理论基础；分析各电路的原理及理论结果 30%

技能考核目标 使用方法正确、操作规范、安全文明操作 选用合理、连接正确、操作规范、读数准确、安全文明操作 连接质量符合要求、操作规范 测试数据合理；数据记录详实、规范；数据处理方法正确、完整 50%

实验报告要求 条理清晰、内容详实；数据记录真实、准确、全面；正确分析实验数据，得出实验结论；书写规范整齐 20%

电路课程（包括理论课、实验课）结束后，教师将考核结果与考核目标对比，检查实验的效果，确定达标的项目，发现实验教学过程中的不足，书写电路实验检查报告。

4.认真总结，完善实验方案（A）

教研室主任与教师一起分析、评价检查报告和学生的实验报告，总结成功的经验，便于以后工作中遵循。分析出现的问题，找到解决的办法，以免重现。根据经验和教训重新修订实验实施方案、完善技能训练的技术标准和考核标准，改进管理制度。对于没有解决的问题，应提交给下一个PDCA循环中去避免或解决。

作为基础训练的电路实验，采用科学、规范的训练方式可以使学生所学的知识和技能系统和扎实。在训练过程中采用PDCA管理法，使教与学有程序，质与量可监控，从而推动教学质量的不断提升。经过多个PDCA循环，能够得到一套行之有效的适合高职院校教学管理自身需要和特点的技能培养方案。

参考文献：

[1]吴凡，孙琳玲.戴明循环在高校实验教学质量管理中的应用[J].科教文汇，2007，（9）：122-123.

随着教育的改革,案例教学法也逐渐被引进到现行的教育方法中,受到了老师和同学们的好评。本文作者主要依照自己的实践总结,重点阐述了案例教学法在中职电类教学中的应用。

一、中职教育使用传统教学法的弊端

传统的电类课程教学中,主要采用“理论课+实践课”的模式,理论课主要以老师讲解知识点为中心,实践课主要是在实验的环境下进行练习,以老师为中心,导致学生被动接受知识,忽视了学生的主动性,使得学生不易理解学习的知识。另外,电类课程理论性很强,同时需要学生进行抽象思维,然而传统教学模式中,老师忽视了学生对于知识点的理解,只是急于讲解课程,导致学生学习效果低下。而且在实验课中,学生往往会因为理论知识的淡忘而无从下手,导致理论和实验严重脱节。因此,强化理论教学和实践教学,是中职学校教学改革的首要问题。

二、案例教学法在中职《电子线路》教学中的应用探讨

1.案例教学法概述。在国外教学中,案例教学法是一种十分普遍的教学方法。它主要是通过引进案例,然后为学生创设思考情境,接着利用讨论和争辩的方法引出问题,并且解决问题。在整个的课堂教学过程中,主要是以学生为主体,一方面学生可以从自身或者他人的决策中学到知识,另一方面学生能够结合错误,从中找出新的知识和方法。另外,案例教学法,主要利用的是实验室的环境,可以让学生边学边练,理论和实践相结合,通过试验来检测验证理论,加深学生的知识理解。

2、案例教学法的应用范例

①关于半导体二极管的案例教学法应用

半导体元件以及IC芯片的基本元件都是PN结,在学习PN 结的时候,关于PN结的单向导电性是最基础的知识,但是关于PN结的原理却十分抽象,对于中职学生来说具有一定的困难。利用传统的教学方法,理论和实验分割开来,不利于学生的学习和理解。但是案例教学法中,要求课堂安排在实训中心,分小组进行实验,每一个小组都有一块万用表,同时还有金属外壳二极管一只以及塑封外壳二极管一只,对应的还有和二极管相同外型特性的金属和塑料各一根。在课堂上,学生首先可以自己测量二极管的电阻特性,同时做好记录,然后,老师引导学生提出在测量中发现的问题,最终学生都能得出二极管的单向导电性能以及正负极之分这样的结论。紧接着,老师要对学生提出和二极管外貌特性相同的物体为什么没有向导电性,这样引起学生的学习兴趣,激发学生深入专研。利用实验,学生可以亲自测量比较,然后从中寻求知识,把抽象的理论知识变得具体生动。而且,在实验中,充分的发挥了学生的主观能动性,老师只是起到一个引导和总结的作用,实现了“教”和“学”的相互促进,提升学生的学习兴趣,缩短了教学时间,更重要的是提升了教学效果。

②关于晶体三极管的案例教学法应用

在晶体三极管的教学中,主要包括三极管的结构以及元件的测量这两方面的内容。我们首先要把学生分为若干个实验小组,同时给出实验实例:利用二极管串联一个电阻和小灯(如图1),然后接通电源,让学生来控制开关的断开,观察小灯是否点亮。然后利用三极管代替二极管,同样观察小灯是否点亮。在实验之后,就能够检测出三极管某些管脚可以代替二极管,某些不能。这时,老师就要对学生讲解三极管的基本结构,告诉学生三极管实质上是由两个二极管组成的。这样学生就可以利用二极管的一些知识来学习三极管,清楚各个管脚的极性,经过讨论之后,可以自行绘制出三极管的结构。

3.利用案例教学法的教学效果分析对比

实践证明,利用案例教学法,学生的动手能力以及理解能力都超出了传统教学法的学习效果。在试验中,采用案例教学法的学生差不多90%以上的学生都能够及时完成实训任务,但是传统教学法中,只有将近70%的学生能够按时完成任务。

三、中职教育采用案例教学法的优点

1.采用案例教学法可以提升学生的学习兴趣,培养学生自主学习的习惯和能力,充分发挥学生学习的主观能动性。

2.采用案例教学法,需要学生进行团队协作和创新思维,这样就能够锻炼学生的能力。

3.理论和实践相结合是案例教学法的主要手段,能够充分发挥中职学生的潜能。同时,因为电类课程内容抽象,案例教学法可以培养学生的形象思维,具有很强的实用性。

综上所述,案例教学法在中职的电学教育中发挥了巨大的作用,可以提升教学质量,学校应该积极推广实施案例教学。但是关于案例教学的具体方法,仍需要老师进一步的研究、实践。

参考文献

电路是电子信息工程专业重要的电子电路专业基础课；是电子信息工程专业学生最先开设的实践性较强的课程。该课程对电类学生思维方式的形成具有重要作用，同时也会直接影响学生对后续专业课的学习。

近些年，电路课程的教学模式在不断地变化，大量采用多媒体教学、网络教学、实践教学等多种模式改善了教学环境和教学效果。就其本质来说，仍然保持了“满堂灌”的教学模式，没有充分调动学生的学习主动性和积极性。教师的主导作用与学生的主体作用无法产生“共振”。

大量学生仍然保持“上课记笔记、考前背笔记、考完扔笔记”的学习方式。理论教学与实践教学配合不默契，无法有效融合，固然就不能有效地激发学生的学习兴趣。课堂教学存在繁杂的电路解析的公式理论推导，实际的电子产品及电路接触甚少且很难与理论教学融合；实验室大多是搭接线的实验装置，以验证为主，创新性和自主性不够。如何很好地解决以上问题，成为电路课程教学改革的核心。

结合自己的亲身教学实践。根据现有学生的知识水品，提出启发―案例―探究式一体化教学方法并应用于电路课程教学中，取得良好的教学效果。

二、启发―案例―探究式教学构架

启发式[1]教学是指教师从学生的实际出发，充分调动学生学习的主动性、积极性，引导学生积极地思考，主动地获取知识、发展能力的一种教学方式。案例式教学[2]是哈佛大学首创的教学法，其特点是运用实际案例（实际电路或电子产品）来说明、展示一般，从实际案例出发，依照“提出问题―分析问题―解决问题”路线，通过师生的共同努力使学生达到举一反三，理论联系实际、融会贯通、增强知识、提高综合能力和水平的教学方法。而探究式学习，是教师在一定的教学环境中事先不告诉学生结论，引导学生探究有关自然和社会的问题， 激发学生的求知兴趣且能引出另一些问题。三种独立方法的应用本文不做详细介绍，只描述启发―案例―探究一体化结合应用于高频教学中，其理论构架如图所示。

从案例的引入，一边让学生主动参与，启发学生去做，一边引导、组织学生去探索自然和社会的问题，得出结论，三者之间相互联系，循环往复，不断上升，提升知识。

三、教学方法的应用

以讲解戴维宁定理内容为例，引入电话、手机、MP3等电子产品为案例，首先组织、引导学生去思索：①这些产品与戴维宁定理有什么关系呢？②这些产品如果输出的声音不正常，如音量失控、音调变声是否就说明电路部分出现故障？为什么？③维修人员首先需要判断的是喇叭（蜂鸣器）故障还是电路的其他部分出现异常？同时还可以设置问题去探究或深入思考：①不含独立源的一端口电路，是否适用于戴维宁定理？②仅含线电阻和受控源的一端口是否适用于戴维宁定理？③对于一端口，戴维宁等效电路的替换与在端口处用单独的电压源/电流源替换（替代定理）有何区别联系？④戴维宁等效电阻如何计算？⑤为何限制为“线性电阻”？这些问题可以让学生课前去思考，查阅相关资料，为学好本节内容打下坚实的基础。条件允许的话，可以带收音机去课堂教学来教学的生动性。接下来理清戴维宁定理本节内容的教学主线，循序渐进，沿着纵横两条主线同时进行，以便进行比较，配以multism仿真软件进行动画仿真，增加教学的直观性。另外在实践教学中每人配发一套声音可调的放大电路套件，自己进行组装、检测及故障分析，进一步提升知识，真正做到理论与实际结合。

另外对于一体化教学中的案例的选择做几点说明：①案例的选择要尽量典型，因为电路中的不同章节电路不同且繁多，故避免选择使用较少的生僻电路作为“案例”，以方便学生消化吸收、举一反三。②案例的选择应该有一定的侧重点，应该根据章节内容的不同，选择不同的电路作为“案例”，以方便与相应的理论知识点相结合。

四、教学效果与结论

通过课堂内容教学方法的改革，配以实践教学，学生的学习兴趣大大提高了。结合本课程内容，在江西省大学生创新性实践项目中，设计了相关课题，如智能家居一体化遥控器的研制与开发，组织学生参与进来，提高学生的工程实践能力。

本文针对电路课堂的教学及学生的学习存在各方面的问题，将启发―案例―探究式一体化教学方法应用于该课程的教学改革中，一方面，使得学生变繁杂枯燥的公式推导为生动有趣的实际案例的一部分，变消极为积极，变被动为主动，真正的让学生主动地学习与实践；另一方面该方法为应用于其他类似课程的教学方法改革提供了一定的参考价值。

参考文献：

[1]王成营.现代启发式教学的应用与研究[J].科技信息，2009（31）.

1.2 理解闭合电路欧姆定律的公式，理解各物理量及公式的物理意义，并能熟练地用来解决有关的电路问题。

1.3 知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。

1.4 理解路端电压与电流（或外电阻）的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题。

1.5 理解闭合电路的功率表达式。

1.6 理解闭合电路中能量转化的情况。

2 能力目标

2.1 培养学生分析解决问题能力，会用闭合电路欧姆定律分析外电压随外电阻变化的规律。

2.2 理解路端电压与电流（或外电阻）的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题。

2.3 通过用公式、图像分析外电压随外电阻改变规律，培养学生用多种方式分析问题能力。

3 情感目标

3.1 通过外电阻改变引起电流、电压的变化，树立学生普遍联系观点。

3.2 通过分析外电压变化原因，了解内因与外因关系。

3.3 通过对闭合电路的分析计算，培养学生能量守恒思想。

3.4 知道用能量的观点说明电动势的意义。

教学建议

1 电源电动势的概念在高中是个难点，是掌握闭合电路欧姆定律的关键和基础，在处理电动势的概念时，可以根据教材，采用不同的讲法.从理论上分析电源中非静电力做功从电源的负极将正电荷运送到正极，克服电场力做功，非静电力搬运电荷在两极之间产生电势差的大小，反映了电源做功的本领，由此引出电动势的概念；也可以按本书采取讨论闭合电路中电势升降的方法，给出电动势等于内、外电路上电势降落之和的结论.教学中不要求论证这个结论.教材中给出一个比喻（儿童滑梯），帮助学生接受这个结论。

需要强调的是电源的电动势反映的电源做功的能力，它与外电路无关，是由电源本生的特性决定的。 电动势是标量，没有方向，这要给学生说明，如果学生程度较好，可以向学生说明，做为电源，由正负极之分，在电源内部，电流从负极流向正极，为了说明问题方便，也给电动势一个方向，人们规定电源电动势的方向为内电路的电流方向，即从负极指向正极。

2 路端电压与电流（或外电阻）的关系，是一个难点.希望作好演示实验，使学生有明确的感性认识，然后用公式加以解释.路端电压与电流的关系图线，可以直观地表示出路端电压与电流的关系，务必使学生熟悉这个图线。

学生应该知道，断路时的路端电压等于电源的电动势.因此，用电压表测出断路时的路端电压就可以得到电源的电动势.在考虑电压表的内阻时，希望通过第五节的“思考与讨论”，让学生自己解决这个问题。

3 最后讲述闭合电路中的功率，得出公式 ， .要从能量转化的观点说明，公式左方的 表示单位时间内电源提供的电能.理解了这一点，就容易理解上式的意义：电源提供的电能，一部分消耗在内阻上，其余部分输出到外电路中。

教学设计方案

闭合电路的欧姆定律

1 教育目标

1.1 知识教学点

1.1.1 初步了解电动势的物理意义。

1.1.2 了解电动势与内外电压的关系。

1.1.3 理解闭合电路欧姆定律及其公式，并能熟练地用来解决有关的电路问题。

1.1.4 理解路端电压与电流（或外电阻）的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题。

1.1.5 理解闭合电路的功率表达式，理解闭合电路中能量的转化。

1.2 能力训练点

通过用公式、图像分析外电压随外电阻变化而变化的规律，培养学生用多种方法分析问题的能力。

1.3 德育渗透点[来源：高考资源网]

1.3.1 通过外电阻的改变而引起I、U变化的深入分析，树立事物之间存在普遍的相互联系的观点。

1.3.2 通过对闭合电路的分析计算，培养学生能量守恒的思想。

2 重点、难点、疑点及解决办法

2.1 重点

①正确理解电动势的物理意义。[来源：高考资源网]

②对闭合电路欧姆定律的理解和应用。

2.2 难点

路端电压、电流随外电阻变化规律。

2.3 疑点

路端电压变化的原因（内因、外因）。

2.4 解决办法

制作多媒体课件，采用类比分析、动态画面、图像等帮助同学增强感性认识，逐步了解电动势的含义，推导闭合电路欧姆定律公式，分析各项的意义，使学生有初步整体感知，精选运用闭合电路欧姆定律分析路端电压随外电阻改变而改变的规律的典型例题，结合图像分析突破难点。

3 教学过程设计

引入新课：

教师：同学们都知道，电荷的定向移动形成电流.那么，导体中形成电流的条件是什么呢？（学生答：导体两端有电势差）

演示：将小灯泡接在充满电的电容器两端，会看到什么现象？（小灯泡闪亮一下就熄灭.）为什么会出现这种现象呢？

分析：当电容器充完电后，其上下两极板分别带上正负电荷，如图1所示，两板间形成电势差.当用导线把小灯泡和电容器两极板连通后，电子就在电场力的作用下通过导线产生定向移动而形成电流，但这是一瞬间的电流.因为两极板上正负电荷逐渐中和而减少，两极板间电势差也逐渐减少为零，所以电流减小为零，因此只有电场力的作用是不能形成持续电流的。

教师：为了形成持续的电源，必须有一种本质上完全不同于静电性的力，能够不断地分离正负电荷来补充两极板上减少的电荷.这才能使两极板保持恒定的电势差，从而在导线中维持恒定的电流，能够提供这种非静电力的装置叫电源.电源在维持恒定电流时，电源中的非静电力将不断做功，从而把已经流到低电势处的正电荷不断地送回到高电势处.使它的电势能增加。

4 课时安排[来源：高考资源网][来源：高考资源网]

1课时

5 教具学具准备

不同型号的干电池若干、小灯泡（3.8V）、电容器一个、纽扣电池若干、手摇发电机一台、可调高内阻蓄电池一个、电路示教板一块、示教电压表（0～2.5V）两台、10Ω定值电阻一个、滑线变阻器（0～50Ω）一只、开关、导线若干。

6 学生活动设计

学生观察、动手测电源电动势，并边观察边思考，逐步推导闭合电路欧姆定律，在教师的启发下逐渐理解公式含义，引导学生用公式法和图像法去分析同一问题。

7 教学过程

教师：同学们都知道，电荷的定向移动形成电流。那么，导体中形成电流的条件是什么呢？（学生答：导体两端有电势差。）

演示：将小灯泡接在充电后的电容器两端，会看到什么现象？（小灯泡闪亮一下就熄灭。）为什么会出现这种现象呢？

分析：当电容器充完电后，其上下两极板分别带上正负电荷，如图1所示，两板间形成电势差。当用导线把小灯泡和电容器两极板连通后，电子就在电场力作用下沿导线定向移动形成电流，但这是一瞬间的电流。因为两极板上正负电荷逐渐中和而减少，两极板间电势差也逐渐减小为零，所以电流减小为零，因此要得到持续的电流，就必须有持续的电势差。

教师：能够产生持续电势差的装置就是电源。那么，如何描述电源的特性？电源接入电路，组成闭合电路，闭合电路中的电流有什么规律呢？这节课我们就来学习闭合电路欧姆定律。

8 板书设计

8.1 电源电动势：等于电源没有接入电路时两极间的电压。

8.2 闭合电路欧姆定律。

闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。

8.3 路端电压跟负载的关系。

电路实验系列课程（以下统称为电路实验）包括：电路实验、电工与电子技术、电路基础实验、电工电子学实验，是高等学校电类、非电类各专业的技术基础课程。目前国内大中专院校绝大部分仍然延续传统的实验方式，即在教授理论知识的同时，根据课程设置，延后一段时间进行实验的验证。显然，这种实验安排方法造成了实验验证落后于理论教学的进度，特别是工科专业较多的学校，由于实验时间安排的限制，甚至出现实验课提前于理论知识的情况。学生在实验过程中无法获得实验的感性知识，理论―实验―认知这一传统的教学模式被割裂的同时，也不利于知识的吸收、转化。

虚拟仿真实验允许学生在网络虚拟环境中进行实验，不依赖于具体的实验室和实验仪器，克服了以前实验教学中受到实验时间、场地、器材限制等弊端。同时由于学生操作具有不可预知性，教师在开发和指导实验时都需要预知可能出现的问题，这对教师教学方式的变化和教学能力的提高都有着积极的作用。

虚拟仿真技术的发展，为现存的理论与实验教学的矛盾提供了很好的解决方案。国内部分高校的电路实验课程加入了软件仿真实验项目，有利于学生对电路基础理论和实验验证的理解吸收。为此，本项目旨在探索将虚拟仿真技术引入电路实验的教学，将“课程+实验”的理念引向深入，创建“理论授课―虚拟实验―实验室教学”融合的高校实验教学新模式，最大限度地共享实验资源，降低实验成本，提高实验的使用效率，并在此基础上，进行实验教学方案的初步推广试行。

2.存在的问题

据2012年全校本科专业人才培养计划，广州大学校内现有三个学院八个专业四门课，年均292个学时，共14000人机时数电路实验。可以说电工学基础实验是培养相关专业人才的基石，但由于历史及其他各方面原因，我校目前电类实验存在以下几方面的问题：

（1）由于经费有限，加上近几年专业的扩招，部分班级的学生人数甚至超过50人，导致实验室的硬件跟不上，仪器设备陈旧老化且数量不足（影响了正常实验教学的开展，进而影响了实验教学质量）。

（2）传统的实验教学模式，受到实验时间的限制，造成学生动手实验的时间不够，虽然可在课后预约开放实验，但受到实验场地的限制，无法完成。因此，部分学生为了在正常教学时间内完成实验数据，抄袭他人实验结果。

（3）传统实验教学受到实验器材的限制，严重落后于理论教学和科研的发展。

（4）在学校扩招这一大环境下，功能实验室的设备数量无法满足教学大纲所要求的一人一套设备等条件，使得部分实验必须将一个自然班分成几个组进行排课，大大影响了教学效果，也不利于教务部门的教学管理与监督。

（5）综合设计性实验，受到实验器材、实验设备的限制，无法达到教学大纲规定的实验教学质量。

基于以上考虑，本章旨在探索将虚拟仿真技术引入电路实验的教学，一方面，最大限度地共享实验资源，降低实验成本，提高实验的使用效率，有利于实验设备的更新，另一方面，学生可以突破时空的限制在计算机上完成各种实验，获得与真实实验一样的体会。

3.虚拟实验改革的实施方案

广州大学实验中心电子信息实验室在《电路实验》平台课程的基础上，提出了虚拟仿真电路实验的改革方案。首先选取了“基尔霍夫定律的验证”、“一阶电路过渡过程的研究”两个典型的电路实验，在大学一年级电类专业学生试运行，得到了第一手资料，在此基础上，根据原有电工实验台的参数，编写了与之对应的虚拟仿真实验指导书和电子课件教案，对一些关键项目提供了DV视频。随后在学校电工平台课程的教学大纲中，将原有“电路仿真软件入门”实验调整为虚拟仿真相关实验，并最终将虚拟仿真实验推广至所有电类、非电类专业，直至电类选修课。

（1）虚拟仿真实验平台的应用。跟相关公司合作，提出了适合本校电路实验仿真的典型案例，并将所搭建的虚拟仿真实验平台逐步在低年级学生中推广。首先挑选了基尔霍夫定律的验证、一阶电路过渡过程的研究两个实验，在14级电信专业大学一年级下学期的《电路实验》中进行测试。广州大学电信专业14级有四个班，共计180余人，其中参与了《电路实验》虚拟仿真实验的约120余人。在进行对应的实物实验之前，实验教师安排了学生进行实验内容的预习，并提前一个星期进行虚拟仿真实验的学习和试做。在实物实验的前两天，实验教师查看虚拟仿真实验结果并进行分析，了解了学生在实验内容方面的难点和错误之处，并有针对性地讲解。在实物实验过程中，实验教师普遍反映，学生对实验内容的掌握程度较之以前更好，进行实验的速度更快，实验纠错能力也有一定的提高。

在本学期，广州大学将购置《电路实验》虚拟仿真平台，并在15级电信专业、电子专业中全面展开，为基础实验提供新的思路和方法。

（2）立体化实验教材的编制。为了加强虚拟仿真实验与实物实验的相互结合与促进，作者致力于进行虚拟仿真实验教学教材编制，编写了与原有实验台和元器件参数相关的虚拟仿真实验教材，并在虚拟仿真实验的学生中进行了适用，对虚拟仿真实验的推广起到了一定的作用。

新编写的虚拟仿真实验教材力争内容和形式的立体化，具体包括以下内容：

内容立体化：研究已学课程和后续课程内容和定位，融入进阶提高和未来课外创新等需求，激发学生学习兴趣，编入了部分在实验课程中无法进行的提高实验，比如对二阶电路动态响应特性实验，加入了RLC串联、并联，并观察电感电流的暂态响应的实验；

形式立体化：充分利用信息化技术和现代教育技术，编制了包括纸质教材、PPT、典型环节演示的DV视频、PC操作演示屏幕录像，网络课程等各类教学资源，方便学生自主学习。

（3）虚拟仿真实验教学团队建设。考虑到核心教学团队的建设和相关培训问题，在此基础上形成定期培训、交流参访的机制，确保团队建设稳中有升；定期举办教研会议，邀请专家或厂家专题讲座，鼓励相关老师外出培训和进修，持续改善教学内容、教学设计与教学组织方式，为教学改革的推行提供了可靠保障。

4.结语

本文章针对目前电路实验教学亟待解决的问题，提出了利用虚拟仿真实验平台，高效管理实验教学资源，实现校内电路实验教学资源共享的方案，并在14级电信专业学生中试行了《电路实验》虚拟仿真实验。基于这些初步的探索，探讨了电路这一系列实验教学改革的路径。

研究表明，可在建立虚拟仿真实验平台的基础上，根据高校电路实验教学实际情况，逐步在电类专业推行虚拟仿真实验与实际电路实验相结合的教学模式，并且编写立体化实验教材，指导学生课后、课外的预习、复习及创新实践。由此提高了学生对实验内容的掌握程度、实验纠错能力，加快了实验进行的速度，实现了“理论―仿真―实物实验―验证理论”的良性循环，增强了实验教学的效果，有利于促进学生提高实验兴趣，强化科研创新能力。

本文提出的改革方案具有实用性、可行性和可操作性，适用于各大中专院校，特别是工科专业较多学校的实验教学改革。

参考文献：

[1]蔺智挺.基于虚拟仿真实验的模拟集成电路实验教学[J].实验技术与管理，2016，33（1）：122-126.

[2]张锋，吴先球，谢海梅.基于虚拟仪器的数字电路仿真实验平台[J].汕头大学学报，2012，27（4）：68-73.

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