“电路分析基础”课程教学设计中的思维导引

任 坤，李 梅，刘 红

(北京工业大学 电子工程与控制工程学院，北京 100123)

“电路分析基础”课程作为电气与电子信息类专业的技术基础课，是学生开始电类专业学的第一门课程。该课程从电路的角度，以器件的伏安特性和电路的拓扑约束关系为核心，帮助学生学习掌握电路理论的各种基本概念和分析计算方法，是学习后续课程的知识准备。

在教学过程中，笔者发现一些学生对知识点的相关概念混淆不清，不能将各个知识点联系起来解这些综合性题目。这些问题的出现主要在于学生没有真正理解所学习的内容，不清楚分析方法的由来，了解的只是孤立的结论。对教师而言，怎样将知识的关联和思维的过程更好地展现给学生，怎样引导和启发学生思考，提高教学效果，就成为教学设计中需要重点研究的课题。

1 教学设计与思维导引

思维导图是一种发散思维的可视化工具，它能够将知识的发展思想和内在联系通过各种形式完美展示出来［1］。它不仅可以应用于教师归纳整理教学设计思路，准备教案和课堂教学过程中，还可以作为考试手段和教学评价工作考核教学效果。我们运用思维导图进行教学设计，着重引导学生在探究学习的过程中，主动建构意义，加深体验。把学习过程与发现问题结合起来，增强学生解决实际问题的成功体验，激发学习兴趣和思维潜能［2］。

2 教思维导引的应用实例

基于电路分析基础课程的特点，用思维导图作为组织、展示、激发思维过程的有效工具能够在课程的各个教学环节中发挥积极作用。这里，我们列举了三个运用思维导图进行课程教学设计的实例。

1)课程内容体系

在第一次的课程中，用一个思维导图将完整体系架构直观展现给学生，帮助他们建立对课程的总体认识;在之后的教学中，依据体系框架，逐步丰富细化导图的内容;在复习阶段，可以逐步回归到最终的框架中来。

应用MindManager 8制作的课程体系的思维导图，如图1所示。其中的节点可以逐级展开，也可以根据需要折叠起来，时域分析中线性电路部分的展开导图如图2所示。

图1 电路分析课程体系导图

图2 线性电路分析部分导图展开图

在图1中帮助学生形成这样的概念:电路模型由理想电路元件构成;用基本物理量(电压、电流和电功率)来描述;连接拓扑关系需遵守基尔霍夫定律(适用集总参数电路);分析方法可分为时域和频域两类;以及七大基本定理讨论的问题。运用图2中的导图，可帮助学生将各主要知识点联系起来，展现课程内容的组织方式，帮助学生快速建立整体概念。在课程进行的不同阶段，引导每一个学生建立自己的导图，帮助他们独立思考，加深对知识的理解。

2)直流电路分析方法

直流电路的分析方法是课程的基础，正弦交流电路相量分析法是在直流电路分析方法基础上引入相量工具而已。直流电路分析实质上就是两类，一类是能进行等效简化的，另一类是不能等效的。可以用等效方法化简分析的电路的思维导图可以很好的展现它的相关知识。

解决方法就是一般性分析方法—建立方程描述的方法。其思维导图如图3所示。通过如下问题:能列出多少个方程?独立方程数和变量数的关系?引导出2b法。然后逐步通过设定问题，展现方法提出的思想过程，引导出支路电流法—网孔电流法—节点电压法。这些方法的出现都依据相同的思路，即为简化。通过这个过程帮学生理解和体会简化的思想。从这个导图可以提出问题:这些方法是否适用于交流电路的等问题，引导学生进行发散性思考。

图3 电路一般分析法导图

3)网孔电流法与节点电压法

网孔电流法是以网孔电流为变量，仅列写电压方程的一种方法。对于仅含有电压源和电阻的电路来说，比较容易引导学生总结通用标准形方程。但是对于含有电流源或受控电流源的电路，在列方程时需要进行调整。节点电压法也存在类似问题:构成电路的元件不同，方程的列写方法有所不同。但学生不能很好的理解这些处理方法，常常混淆。

我们如果采用图4所示的思维导图帮助学生理解和总结出各种情况的处理方法，就能够帮助学生在复习的时候对所有情况一目了然，进行重点强调，加深记忆。参考网孔电流法的导图，可以将节点电压法的导图留给学生自己总结完成。在绘制思维导图的过程中，学生不仅加强了对知识的理解和认识，变被动接受为主动思考，可以锻炼学生的独立分析和总结归纳的能力。

图4 网孔电流法的思维导图

3 结语

我们在电路分析课程的教学设计中，注重展现思维的发展过程和知识点之间的联系，对学生进行思维引导，激发学习兴趣，提高学生的学习能力。

运用思维导图能快速有效地组织教学内容，设计教学过程。在课堂上将一个问题的多个层面及其关联元素，以层次清晰，重点突出，丰富多彩的方式展现，有助于学生理解和记忆;为学生构建问题情景，再现知识思想形成的生动过程;利用思维导图引导学生对一些内容进行探索。如学生自己去建立和完善节点电压法的思维导图，将被动接受模仿的学习模式引导为主动思考，锻炼和培养创新思维的能力;通过将思维导图贯穿到整个教学活动中，可以促进学生对课程内容的理解和掌握。

［1］ 托尼.巴赞.思维导图［M］.北京:世界图书出版社出版，2004.9

［2］ 邱关源著、罗先觉修订.电路(第五版)［M］.北京:高等教育出版社，2009