愛華網 為了配合我校實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，筆者在電工電子基礎核心課程建設過程中，開發(fā)了系列工程教學案例，試行了以案例教學為主要教學方法的研究型教學模式。教學案例不僅能培養(yǎng)學生的主動思考和學習精神，而且能起到應用理論知識的強化作用。筆者基于教學案例設計的一些基本原則，在“電工技術”課程教學中，設計了許多工程教學案例。通過近幾年的教學實踐，檢驗了這些案例在研究型教學過程中所起到的重要作用。直流電路教學案例，直流電路是“電工技術”的人門章節(jié)，一般教材只是將此章作為承上啟下的教學內容，注重理論體系的建立和理想化電路模型的分析求解。但因在一定程度上忽視了本課程的工程應用性，導致學生面對一個簡單的應用實例，也感覺難以下手分析。
教學案例可以彌補上述不足。通過分析工程應用實例，引導學生學習怎樣從一個應用實例建立物理(電路)模型，進而分析計算。為此，筆者設計了一個煙霧報警器的教學案例。
1)案例介紹
火災事故是常見的安全事故。及時報警可以減少事故發(fā)生，降低事故帶來的生命威脅和經濟損失?；馂膱缶鞯脑碛卸喾N，但每一種原理的報警器都有一定的使用環(huán)境限制。例如，基于紅外線檢測的報警器，只有在燃燒體的溫度已經明顯升高且距離燃燒體較近時才能產生報警；基于空氣中化學成份檢測的報警器，它只對某種特定的燃燒物能夠起到報警作用，對其它物質燃燒毫無報警用途。
圖1所示是基于光學原理和光電原理的煙霧報警器的結構示意圖。煙霧的產生可能是吸煙所致，也可能是某種物質燃燒所致。當煙霧濃度超標時就會發(fā)出聲光報警信號。
2)授課方案
本教學案例可以在“直流電路”一章授課的最后給出，如下的三個步驟可以幫助學生提高對電路的分析和計算能力。
(1)建立電路模型一為了分析報警器的工作原理，首先需要建立如圖2所示的實際煙霧報警器的電路模型，以此幫助學生理解實際系統(tǒng)與電路模型的關系。
(2)電路的定性分析一電路分析涉及到的知識點包括：光敏電阻特性、電阻的串聯(lián)與并聯(lián)等效、電橋平衡原理等。此步驟需要增加光敏電阻與繼電器兩方面的預備知識。在介紹無源元件電阻器模型時，可讓學生自行查閱光敏電阻的相關知識。繼電器是后續(xù)章節(jié)的教學內容，可以在此先簡單介紹一下工作原理。
(3)電路的定量計算一給出各個元器件的具體參數(shù)，計算各支路的電流和電壓。計算涉及到支路電流法和戴維寧或諾頓定理等解題方法的應用。
3)拓展知識與問題
(1)電路設計—電路設計時所需要的條件：給定直流電壓源的電壓和容量，提出報警器的煙霧濃度靈敏度和繼電器KA產生動作所需要的最小電流，選擇各元件參數(shù)，并使靜態(tài)功耗最小。另外，在此案例中，還沒有給出報警電路。該問題可以延伸到學生學習電子技術時再解決。
(2)電路改進—如果將直流電源改成交流電源，電路應該做哪些修改?解釋直流電源供電和交流電源供電的優(yōu)缺點。該問題可以讓學生在學習交流電路時再解決。
(3)節(jié)能思考—如果燈泡長期點亮，將耗費電能。如果燈泡采用間歇發(fā)光方式，則可大大降低燈泡的功率損耗，并延長使用壽命。
(4)靈敏度思考一對繼電器KA部分進行改進：增加電壓放大環(huán)節(jié)，可增加靈敏度，降低電橋部分的靜態(tài)功耗。該問題可延伸到學生學習電子技術的放大電路一章時再解決。
(參考閱讀：http://tzjxyq.net/)
