CN109671307A - 一种具有实时评价功能的电路教学方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有实时评价功能的电路教学方法及其系统,涉及实验教学技术领域,能够激发学生主动思考,帮助学生对基尔霍夫定理、叠加定理和齐性定理产生深入的理解;该方法包括:S1、教学系统通过显示模块显示预存的电路结构;S2、通过输入模块接收电路结构选择信号,并通过显示模块将选择的电路结构以及电路结构对应的数据表格进行显示;数据表格中随机分配有错误数据;S3、输入模块接收由外部输入的所述错误数据的定位信息和/或判断所述错误数据的位置的依据;S4、评价模块根据S3中输入数据对课程学习过程进行评价,得到课程得分和/或课程评价结果。本发明提供的技术方案适用于实验教学的过程中。
Description
【技术领域】
本发明涉及实验教学技术领域,尤其涉及一种具有实时评价功能的电路教学方法及其系统。
【背景技术】
电路实验是高等院校、职业学校电子信息类学生的专业基础实验,实验内容涉及基本电路定理的验证、基本电路现象的观察等,实验目的是帮助学生提高动手能力、消化理解理论内容。电路实验中对基尔霍夫定理、叠加定理、齐性定理的验证是非常重要的一部分。针对这些电路基本定理的验证,目前的教学过程,是让学生按照给定电路图连接好电路,给电路接入电源,使用电压表、电流表等仪器将实验数据测量出来,手工记录到纸质表格中,经教师确认无误之后,学生在课下对测量数据进行分析处理。
在该实验中,一般使用图1所示的电路进行实验。在课后实验报告中,会要求学生使用测量的数据对电路基本定理进行验证。比如要求学生使用一组电流值来验证基尔霍夫电流定理,就是将该组的若干个电流值相加,看结果是否在误差允许的情况下接近于零。要使用一个回路的电压来验证基尔霍夫电压定理,也是将对应的电压值相加,看结果是否在误差允许情况下接近于零。要验证叠加定理,就是将U1=12V单独作用下的测量值与U2=6V单独作用下的电流和电压的测量值相加,看结果是否在误差允许的情况下等于U1=12V、U2=6V共同作用的值。而验证齐性定理,就是看U1=18V、U2=9V共同作用下的各电流或电压测量值是否在误差允许下等于U1=12V、U2=6V共同作用下的1.5倍。因为学生测量的数据经过教师检查都是正确的,因此以上验证过程毫无疑问是成立的,因此不会激发学生的主动思考,不会给学生留下深刻的印象,从而不会让学生对这些电路定理产生深入的理解。
【发明内容】
有鉴于此,本发明提供了一种具有实时评价功能的电路教学方法及其系统,能够激发学生主动思考,帮助学生对基尔霍夫定理、叠加定理和齐性定理产生深入的理解。
一方面,本发明提供一种具有实时评价功能的电路教学系统,其特征在于,所述教学系统包括:
教学题目存储模块,用于存储若干供选择的所述电路结构以及每个所述电路结构对应的若干数据表格;
评价模块,用于根据输入模块的输入信息对课程学习过程进行评价,输出课程得分和/或课程评价结果;所述评价模块与所述主控模块连接,通过所述主控模块接收输入模块的输入信息并将所述课程得分和/或所述课程评价结果传输给显示模块;
显示模块,用于显示所述教学题目存储模块中存储的数据和所述评价模块的输出数据;
输入模块,用于接收外部的输入数据,并将所述输入数据传输给所述主控模块;
主控模块,分别与所述教学题目存储模块、所述评价模块、所述显示模块和所述输入模块连接,用于教学过程的实现以及各模块间的数据交换。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述电路结构满足的条件为:能够同时用于验证基尔霍夫定理、叠加定理和齐性定理。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述数据表格中的数据为用于验证基尔霍夫定理、叠加定理和齐性定理的数据,且包含随机分配的错误数据。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述数据表格中的数据包括:所述电路结构在不同的单一电源作用下各节点的电流值和电压值、所述电路结构在两个或两个以上电源作用下各节点的电流值和电压值、所述的两个或两个以上电源按相同倍数增减后作用于所述电路结构时各节点的电流值和电压值,以及作用于所述电路结构的各个电源的电压值。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,作用于所述电路结构的各个电源的电压值或所述电路结构,与学生理论课上所给出的对应电压值或电路结构不同。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,每一张所述数据表格中的所述错误数据为1个。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述评价模块根据的输入模块的输入信息包括:所述错误数据的定位信息和/或判断所述错误数据的位置的依据。
另一方面,本发明提供一种适用于以上任一所述教学系统的具有实时评价功能的电路教学方法,其特征在于,具体步骤包括:
S1、教学系统通过显示模块将存储的用于验证基尔霍夫定理、叠加定理和齐性定理的电路结构进行显示;
S2、所述教学系统通过输入模块接收电路结构选择信号,并通过显示模块将选择的电路结构以及所述电路结构对应的数据表格进行显示;所述数据表格中随机分配有错误数据;
S3、所述输入模块接收由外部输入的所述错误数据的定位信息和/或判断所述错误数据的位置的依据;
S4、评价模块根据S3中的输入数据对课程学习过程进行评价,得到课程得分和/或课程评价结果;
S5、所述显示模块对S4中得到的课程得分和/或课程评价结果进行显示。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述数据表格中的数据包括:所述电路结构在不同的单一电源作用下各节点的电流值和电压值、所述电路结构在两个或两个以上电源作用下各节点的电流值和电压值、所述的两个或两个以上电源按相同倍数增减后作用于所述电路结构时各节点的电流值和电压值,以及作用于所述电路结构的各个电源的电压值。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述教学系统为应用程序或者APP,且加载在PC或者平板电脑上。
与现有技术相比,本发明可以获得包括以下技术效果:能够激发学生主动思考,帮助学生对基尔霍夫定理、叠加定理和齐性定理产生深入的理解。
当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是电路实验中对基尔霍夫定理、叠加定理、齐性定理进行验证时惯常使用的电路结构图;
图2是本发明一个实施例提供的具有实时评价功能的电路教学方法的流程图。
【具体实施方式】
为了更好的理解本发明的技术方案,下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。
本发明的目的,是要避免使用测量数据来对电路基本定理进行验证的这种正向的数据分析方式,而是采用一种反向方式,综合利用电路基本定理,来对已有的测量数据进行分析,挑出其中随机分配的错误数据,从而激发学生的主动思考,加深对电路定理的理解。
在本方法中,不是要求学生利用他们自己测量的数据来验证电路基本定理,而是给他们电路结构和一组数据表格,电路结构如图1所示,数据表格如表1所示。该数据表格中的数据为填满状态,但是告知学生,其中有一个数据是错误的,要求学生综合利用基尔霍夫定理、叠加定理、齐性定理,将错误的数据找出来,并且给出理由。
表1实验数据表
在上述数据表格中,电路所加的电源电压与学生上课时的电压不一样,所以学生无法用自己测量的数据与该表格中的数据做对比来找出错误数据。比如要找出电流测量值中是否有错,学生需要将四组电流测量值各自相加,如果某组相加之和明显不为零,那么该组肯定有数据是错误的。再使用叠加定理或者齐性定理进行判断,就能找出对应的错误数据。因此,在这个过程中,学生要清楚地理解电路基本定理的原理,并将它们综合利用,才能完成该实验报告题。
本发明中的教学方法应用在教学终端上,教学终端为应用程序或者APP,且加载在PC或者平板电脑上,让学生在PC机、平板电脑上找出错误数据,以实现电路实验台的智能化。
教学终端(即教学系统)包括:
电路结构选择模块,用于存储若干供使用者选择的所述电路结构,以及所述电路结构对应的若干数据表格;
交互模块,用于将电路结构、数据表格、分数或所述课程评价显示给使用者,并接收使用者输入的信息;
交互模块包括显示模块和输入模块;显示模块,用于显示所述教学题目存储模块中存储的数据和所述评价模块的输出数据;输入模块,用于接收外部的输入数据,并将所述输入数据传输给所述主控模块;
主控模块,分别与教学题目存储模块、评价模块、显示模块和输入模块连接,用于教学过程的实现以及各模块间的数据交换
评价模块,用于根据使用者反馈的错误数据和判断依据对使用者的课程学习过程进行评价,给出最终的分数或课程评价结果。
本发明的电路结构不限于图1所示的电路结构,能够满足使用基尔霍夫定理、叠加定理和齐性定理进行数据分析的电路结构均属于本申请的保护范围。
利用教学系统进行教学的具体步骤包括:
步骤1、教学系统通过显示模块将存储的用于验证基尔霍夫定理、叠加定理和齐性定理的电路结构进行显示;
步骤2、所述教学系统通过输入模块接收电路结构选择信号,并通过显示模块将选择的电路结构以及所述电路结构对应的数据表格进行显示;所述数据表格中随机分配有错误数据;
步骤3、所述输入模块接收由外部输入的所述错误数据的定位信息和/或判断所述错误数据的位置的依据;
步骤4、评价模块根据步骤3中的输入数据对课程学习过程进行评价,得到课程得分和/或课程评价结果;
步骤5、所述显示模块对步骤4中得到的课程得分和/或课程评价结果进行显示。
传统的使用测量数据来验证电路基本定理的数据分析方式,无法加深学生对电路基本定理的理解。而本发明中提出的方法,要求学生要在理解电路基本定理的基础上灵活应用,从而加深了对定理的理解,并提高了分析和解决实际问题的能力,提高了实验效果。
以上对本申请实施例所提供的一种具有实时评价功能的电路教学方法及其系统,进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解,硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式,而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语,故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内,本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题,基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式,然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的,并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
应当理解,本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例,但如前所述,应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述申请构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围,则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。
Claims (10)
1.一种具有实时评价功能的电路教学系统,其特征在于,所述教学系统包括:
教学题目存储模块,用于存储若干供选择的所述电路结构以及每个所述电路结构对应的若干数据表格;
评价模块,用于根据输入模块的输入信息对课程学习过程进行评价,输出课程得分和/或课程评价结果;所述评价模块与所述主控模块连接,通过所述主控模块接收输入模块的输入信息并将所述课程得分和/或所述课程评价结果传输给显示模块;
显示模块,用于显示所述教学题目存储模块中存储的数据和所述评价模块的输出数据;
输入模块,用于接收外部的输入数据,并将所述输入数据传输给所述主控模块;
主控模块,分别与所述教学题目存储模块、所述评价模块、所述显示模块和所述输入模块连接,用于教学过程的实现以及各模块间的数据交换。
2.根据权利要求1所述的具有实时评价功能的电路教学系统,其特征在于,所述电路结构满足的条件为:能够同时用于验证基尔霍夫定理、叠加定理和齐性定理。
3.根据权利要求1所述的具有实时评价功能的电路教学系统,其特征在于,所述数据表格中的数据为用于验证基尔霍夫定理、叠加定理和齐性定理的数据,且包含随机分配的错误数据。
4.根据权利要求3所述的具有实时评价功能的电路教学系统,其特征在于,所述数据表格中的数据包括:所述电路结构在不同的单一电源作用下各节点的电流值和电压值、所述电路结构在两个或两个以上电源作用下各节点的电流值和电压值、所述的两个或两个以上电源按相同倍数增减后作用于所述电路结构时各节点的电流值和电压值,以及作用于所述电路结构的各个电源的电压值。
5.根据权利要求4所述的具有实时评价功能的电路教学系统,其特征在于,作用于所述电路结构的各个电源的电压值或所述电路结构,与学生理论课上所给出的对应电压值或电路结构不同。
6.根据权利要求3-5任一所述的具有实时评价功能的电路教学系统,其特征在于,每一张所述数据表格中的所述错误数据为1个。
7.根据权利要求3所述的具有实时评价功能的电路教学系统,其特征在于,所述评价模块根据的输入模块的输入信息包括:所述错误数据的定位信息和/或判断所述错误数据的位置的依据。
8.一种适用于权利要求1-7任一所述教学系统的具有实时评价功能的电路教学方法,其特征在于,具体步骤包括:
S1、教学系统通过显示模块将存储的用于验证基尔霍夫定理、叠加定理和齐性定理的电路结构进行显示;
S2、所述教学系统通过输入模块接收电路结构选择信号,并通过显示模块将选择的电路结构以及所述电路结构对应的数据表格进行显示;所述数据表格中随机分配有错误数据;
S3、所述输入模块接收由外部输入的所述错误数据的定位信息和/或判断所述错误数据的位置的依据;
S4、评价模块根据S3中的输入数据对课程学习过程进行评价,得到课程得分和/或课程评价结果;
S5、所述显示模块对S4中得到的课程得分和/或课程评价结果进行显示。
9.根据权利要求8所述的具有实时评价功能的电路教学方法,其特征在于,所述数据表格中的数据包括:所述电路结构在不同的单一电源作用下各节点的电流值和电压值、所述电路结构在两个或两个以上电源作用下各节点的电流值和电压值、所述的两个或两个以上电源按相同倍数增减后作用于所述电路结构时各节点的电流值和电压值,以及作用于所述电路结构的各个电源的电压值。
10.根据权利要求8所述的具有实时评价功能的电路教学方法,其特征在于,所述教学系统为应用程序或者APP,且加载在PC或者平板电脑上。
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