“叠加定理”的教学设计

董连芬

（唐山工业职业技术学院，河北 唐山 063200）

“叠加定理”的教学设计

董连芬

（唐山工业职业技术学院，河北 唐山 063200）

文章以“电工基础”中的“叠加定理”作为研究对象，分析该部分课程的内容，根据学生的特点，从教学目标、教学方法到教学过程进行了设计。采用理实一体教学法，激发了学生的学习兴趣，调动了学生的学习积极性。

叠加定理；教学设计；理实一体

1 教材内容分析

1.1 教材的作用与地位

“电工基础”是高职自动化类专业必修的一门专业基础课，这门课学习的好坏，直接影响后续专业课的学习。而其中的叠加定理是求解复杂电路应用的一个重要定理和有效方法，因此其是本课程的重点内容，也是难点内容。

1.2 教学目标

知识目标：掌握叠加定理的内容和应用叠加定理的解题方法。能力目标：培养学生学会观察实验现象，分析、总结、归纳实验结果；培养学生应用叠加定理进行电路分析、计算的能力。情感目标：培养学生勇于探索、团结协作的精神；培养严谨的治学态度和创新精神。

1.3 教学重点和难点

教学重点：叠加定理的内容和应用叠加定理的解题步骤。突出方法：通过自主探究，加深对叠加定理内容的记忆和理解。通过课上练习和课后作业巩固解题步骤。

教学难点为：叠加定理引出时的探究过程；叠加定理的应用。突破方法：在实验的过程中，教师多启发、多引导，发现问题及时纠正。通过例题和练习，提高定理的应用能力。

2 学情分析

教学对象是高职大专一年级的学生，其知识基础较差，对理论知识的学习积极性不高，对实验感兴趣；善于交流，有合作的意愿。具备了一定的探究学习能力，知识基础不扎实，对抽象的理论知识接受能力较差，理解能力不够好，能用Protues软件进行电路的仿真实验。其掌握了支路电流法、回路电流法、节点电压法和基尔霍夫定律等。

3 教学策略设计

3.1 教法分析

打破传统教学模式，倡导教师为主导、学生为主体的自主探究式教学，理实一体。基于此思想，本课采用了任务驱动法、实验法、启发引导法。

任务驱动法：在教学中设计了3个学习任务，随着一个个任务的完成，学生会获得成就感，学习兴趣、自信油然而生。

实验教学法：以学生感兴趣的实验探究的方式进行学习，激发学生的学习积极性，培养学生的实验能力及对实验现象的分析综合能力。

启发引导法：本课中的学习都是在教师的启发引导下进行，通过教师的提问、学生的思考与回答，充分发挥学生的主体作用，让学生愉快、主动地接受知识和技能。

3.2 学法分析

学生的学习采用了自主探究法、分组讨论法。

自主探究法：在教师的引导下，通过观察实验、总结归纳实验数据，自主探究叠加定理的内容，使学生对所学知识有较深的记忆，同时也培养了学生科学探索的精神。

分组讨论法：教师提出问题，学生发表各自见解，小组成员间互相讨论，相互启发，最后达到正确认知；同时在小组合作中，互相竞争，激发了学生的进取心。

4 教学过程

4.1 创设情境，导入新课

通过提问“复杂电路的系统分析方法有哪些？它们的适用范围如何？”，通过对这一问题的思考回答来达到复习旧知识的目的，同时又使学生对这3种分析方法有一个更深入的理解和把握，提高对知识的应用能力。接下来提出问题：如图1所示的电路中，什么方法求解I3最简单呢？

图1 电路示意

比较3种以上分析方法，节点电压法最简单，但也需要列方程，而且在列方程的时候还要计算相关节点各支路的自电导和互电导，仍然是比较繁琐的，那么有没有一种方法，把求解复杂电路的问题，转换成求解简单电路的问题呢？提出新问题引发学生思考，自然把学生的思想吸引到课堂上来，又自然地引出本课的新内容。

4.2 实验探究，验证猜想

仿真实验：用PROTEUS软件仿真测量以上电路a、电路b、电路c中各电阻R2、R3上的电流和电压，并将数据填入下面的表格。（其中US1=5V US2=3V R1=2Ω R2=5Ω R3=5Ω 。）

图2 3种不同的求解方法示意

实验结论：一个复杂电路可以分解成几个简单电路，复杂电路中某一支路上中的电流或电压等于简单电路中对应的电流或电压的叠加。

通过上述实验，在教师的启发、点拨、引导下，学生一步一步地分析实验的结果、总结实验结论，最后得出正确的认知。

得出实验结论后，引导学生迁移猜想：如何得到分解后的简单电路呢？如果能通过复杂电路的变换得到简单电路，问题就迎刃而解，所以问题的关键变成：如何对复杂电路进行变换。

引导学生对复杂电路进行变换：当US1单独作用时， 电路a=电路b，当US2单独作用时，电路a=电路c。

结论：一个复杂电路分解后的简单电路就是各个电源单独作用时对应的电路。

通过总结实验的结果，前面的猜想得到验证；通过综合分析实验的结论，引出叠加定理。

4.3 理论论证，知识升华

这是本课程的第二个任务，用支路电流法求电路啊中R2上的电流及电压。

由这两个表达式中可以看出：I2、U2、包含两项，分别是两个分解电路中的对应的R2上的电流和电压。

通过理论推导，验证前面的实验结论，培养学生严谨的科学态度。

接下来播放有关叠加定理的动画，加深学生对定理的理解。

4.4 实战演练，学以致用

这是本课程的第3个任务。

4.4.1 例题讲解

通过解决具体问题来加强定理的理解和应用，在教师的启发、点拨下，通过小组探讨，概括出求解步骤和注意事项，使学生加深对叠加定理的理解，提高叠加定理的应用能力。

4.4.2 拓展训练

练习分析含有独立电压源电路和含有独立电压源、独立电流源的电路，使学生巩固所学知识并且能举一反三，提高知识的应用能力。

4.5 小结与延伸

提纲挈领对本课内容进行小结，帮助学生理清知识结构，突出重点，使学生课下复习变得简单。

4.6 布置作业

把学生按知识基础分成3组，给每组布置难度不同的作业，不同层次的学生能力都得到提高。

5 教学反思

（1）本节课以实验探究的方式进行学习，使本来抽象的知识变得直观、形象，对难点的突破起到了很好的帮助作用。（2）教学过程中的例题讲解和拓展练习，进一步强化了教学的重点，突破了难点。

[1]陈菊红.电工基础[M].北京：机械工业出版社，2008.

[2]任建强.仿真软件在课程教学中的应用[J].廊坊师范学院学报，2011（1）：99-101.

[3]李静.激发学习兴趣，提高教学质量—浅谈技校《电工基础》教学[J].中国科教创新导刊，2013（25）：219.

Teaching design of “Superposition theorem”

Dong Lianfen
（Tangshan Industrial Vocational Techical College, Tangshan 063200, China ）

Employ “superposition theorem” published on ‘Electrician basis’ as a study subject, analysing content covered in this part. Based on students’ characteristics, course structure and teaching strategies are modified. This lecture designed in this article are aiming at integratedly combining theories with practice to stimulate students’ interests, encourage participation and ultimately.

superposition theorem; teaching design; theory-practice integration

董连芬（1965— ），女，河北唐山，本科；高级讲师；研究方向：电气自动化技术专业课教学。