课程名称：电路          适用专业：电气工程及其自动化

开课学院：电子工程学院     主讲教师：王钲淳

课程简介：

《电路》是高等院校电子信息类、电气工程及其自动化等专业的一门核心基础课程，它系统阐述了电路的基本概念、基本定律和基本分析方法，是后续专业课程的基石。本次教学案例所聚焦的“基尔霍夫定律”（包括基尔霍夫电流定律KCL和电压定律KVL），是整个电路理论的基石与灵魂，它揭示了复杂电路中电流与电压所遵循的普遍约束关系，是分析一切电路的根本依据。

本次教学设计，旨在超越传统意义上将基尔霍夫定律仅仅作为一套数学工具来讲授的模式。我们将通过精心设计的工程案例、历史脉络和课堂实践，引导学生深刻理解定律背后的“守恒”与“系统”思想。课程将自然融入科学精神、工程伦理、家国情怀和团队协作等思政元素，让学生在掌握关键专业知识的同时，树立正确的世界观、方法论和价值观，实现“立德树人”与“铸魂育人”的隐性教育目标。

一、章节名称

§1-8 基尔霍夫定律

二、章节教学目标

1. 知识目标

l 理解定律本质：准确叙述基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）的内容，深刻理解其基于“电荷守恒”和“能量守恒”的物理本质。

l 掌握应用方法：熟练识别电路中的节点、支路和回路，能独立、规范地列出任意复杂电路的KCL和KVL方程。

l 构建系统思维：能够运用基尔霍夫定律，结合欧姆定律，系统性地分析和解决多电源、多回路的直流电路问题，求解各支路电流和电压。

l 辨析概念关系：清晰区分“支路电流法”与“回路电流法”的联系与区别，理解二者均是基尔霍夫定律的系统化应用。

2. 思政目标

l 弘扬科学精神与家国情怀：通过介绍基尔霍夫定律的发现历程，学习科学家追求真理、严谨实证的科学精神。结合中国在特高压输电、芯片设计等领域的巨大成就，引导学生将电路理论与国家重大战略需求相联系，激发民族自豪感和科技报国的使命担当。

l 培养系统思维与全局观念：引导学生理解电路中“局部与整体”的辩证关系。任何一个元件的工作状态都受到整个电路系统的约束，启示学生在学习和未来的工作中，要树立全局观念，摒弃孤立、片面的思维方式，学会从系统整体出发分析和解决问题。

l 树立规范意识与工匠精神：强调在列写电路方程时严谨、规范的重要性。一个正负号的错误会导致全盘皆输，培养学生一丝不苟、精益求精的工匠精神和职业道德。

l 强化守法意识与协作精神：将KCL的“流入等于流出”类比为社会运行中的“收支平衡”和法律规则的“权利与义务对等”，强调遵守规则（电路定律/社会法律）是系统稳定运行的前提。通过小组协作完成复杂电路分析任务，培养学生团队沟通与协作的能力。

三、案例设计与内容

1. 案例名称：“灯塔”的指引：从电路网络到人生航向

2. 教学过程与内容：

（1）导入：从工程奇迹到科学定律（5分钟）

情景设问：展示一张繁华都市的夜景灯光图和中国特高压输电网络的图片。

教师提问：“如此复杂的城市电网，成千上万的用电器，电流是如何有序分配、能量是如何精确传输的？我们如何能设计和掌控这样一个庞大系统？”

引出主题：答案就在于一套能描述所有电路普遍规律的法则——基尔霍夫定律。它就像茫茫夜海中的“灯塔”，为所有复杂的电路分析指明了方向。今天，我们就来追寻这座灯塔的光芒。

（2）新知讲授：剖析定律，深挖内涵（20分钟）

KCL（电流定律）讲授：

l 知识层面：通过动画演示节点上电流的流入和流出，推导出电流流出之和等于电流流入之和。强调其物理基础是“电荷守恒”，电荷不会凭空产生或消失。

l 思政融入（守法、平衡）：

类比一（守法）：这就像法律的“罪刑法定”原则，任何行为都必须在法律框架内。在电路中，任何电流都必须遵守KCL这个“根本大法”。

类比二（个人与集体）：一个节点就像一个小团队，流入的电流好比个人贡献，流出的电流好比团队产出，只有每个人的贡献（流入）与团队的目标（流出）一致，系统才能高效运转。

KVL（电压定律）讲授：

l 知识层面：通过类比“高度差”和“爬山”，讲解回路中电位升之和等于电位降之和。强调其物理基础是“能量守恒”。

l 思政融入（系统、全局）：

类比一（系统观）：走完一个回路，总升降为零。这启示我们，看待问题要有闭环思维和全局视野。工作中，一个项目的结束（回到起点）意味着所有环节的能量（资源、努力）收支必须平衡。

类比二（艰苦奋斗）：电源提供电压（电动势）好比是我们获得的初始能量和平台，电阻消耗能量好比是克服困难所做的功。成功（完成一个回路）必然伴随着奋斗（克服阻力）的过程。

（3）核心案例：一座桥的故障排查（15分钟）

案例背景：展示一个模拟“惠斯通电桥”的电路图，但其中某个电阻的阻值因“老化”而发生了变化，导致桥臂电流失衡。

任务驱动：将学生分为小组，扮演“工程检修团队”。任务是通过测量和计算，应用KCL和KVL定位是哪个电阻发生了故障，并计算出其变化的阻值。

实施过程：

各小组讨论制定分析方案（先用KCL对节点列方程，再用KVL选取独立回路列方程）。

动手计算，教师巡视指导，特别提醒规范列式（设定参考方向、统一正负号）。

小组代表分享解题思路和答案。

思政融入（工匠精神、协作精神、责任感）：

工匠精神：强调计算过程中严谨规范的重要性。一个数学符号的错误，就像工程中一个螺丝的松动，可能导致整个系统（大桥）的失效。

协作精神：复杂的电路分析靠一个人单干效率低且易出错，需要团队分工协作（有人列KCL，有人列KVL，有人计算，有人校验）。

责任感：引导学生意识到，作为一名未来的工程师，其计算的准确性直接关系到工程的安全、人民的生命财产安全，培养其高度的社会责任感和工程伦理观。

（4）升华延伸：科学精神与中国成就（5分钟）

科学精神：简要介绍青年基尔霍夫在21岁时如何在前人基础上总结出这两大定律的故事，赞誉其善于总结、敢于创新的科学精神。

中国成就：再次回到课前提到的特高压输电。讲述中国如何从曾经的追赶者成为现在的领跑者，这背后是无数工程师运用包括基尔霍夫定律在内的基础理论，攻克了无数系统级难题。激励学生夯实基础，勇于创新，将所学知识用于解决国家“卡脖子”的技术难题，为民族复兴贡献智慧。

四、教学效果与反思

1. 教学效果

知识掌握扎实：通过“故障排查”这一任务驱动，学生不再是被动听讲，而是主动应用知识解决问题，对定律的理解和掌握程度显著深于传统教学。课堂练习正确率大幅提高。

学习兴趣浓厚：工程案例和小组竞赛模式极大地调动了学生的参与度和课堂气氛。学生表示“原来枯燥的公式背后有这么深刻的道理和有趣的应用”。

思政融入自然：思政元素不再是生硬的“贴标签”，而是从知识本身自然“生长”出来。学生反馈“老师的类比让我一下子就记住了定律，还想到了很多道理”“感受到了作为工程师的责任和自豪”。

能力全面提升：在掌握知识的同时，学生的系统思维、逻辑推理、团队协作和解决复杂工程问题的能力得到了综合锻炼

2. 课后反思

（1）成功之处：

案例选择精准：“电桥”案例难度适中，既能综合应用两大定律，又具有典型的工程背景，教学效果良好。

思政设计环环相扣：从导入的“家国情怀”到讲授的“规则意识”“系统观念”，再到案例的“工匠精神”“责任感”，最后升华至“科学精神”与“使命担当”，形成了一个完整的思政闭环，层层递进，润物无声。

以学生为中心：小组探究、任务驱动等方式充分体现了学生的主体地位。

（2）改进方向：

时间分配：案例讨论环节气氛热烈，有时会超时，未来需对各环节时间进行更精准的控制。

差异化教学：对于基础薄弱的学生，在小组活动中可能需要更多的引导和帮助。未来可考虑设计分层任务，让不同水平的学生都能获得成就感。

考核评价：如何将“思政成效”（如团队协作、规范意识）更科学地量化并纳入课程考核体系，仍需进一步探索。可以考虑增加小组互评、报告撰写等环节。