爱华网 为了配合我校实施“卓越工程师教育培养计划”，笔者在电工电子基础核心课程建设过程中，开发了系列工程教学案例，试行了以案例教学为主要教学方法的研究型教学模式。教学案例不仅能培养学生的主动思考和学习精神，而且能起到应用理论知识的强化作用。笔者基于教学案例设计的一些基本原则，在“电工技术”课程教学中，设计了许多工程教学案例。通过近几年的教学实践，检验了这些案例在研究型教学过程中所起到的重要作用。直流电路教学案例，直流电路是“电工技术”的人门章节，一般教材只是将此章作为承上启下的教学内容，注重理论体系的建立和理想化电路模型的分析求解。但因在一定程度上忽视了本课程的工程应用性，导致学生面对一个简单的应用实例，也感觉难以下手分析。
教学案例可以弥补上述不足。通过分析工程应用实例，引导学生学习怎样从一个应用实例建立物理(电路)模型，进而分析计算。为此，笔者设计了一个烟雾报警器的教学案例。
1)案例介绍
火灾事故是常见的安全事故。及时报警可以减少事故发生，降低事故带来的生命威胁和经济损失。火灾报警器的原理有多种，但每一种原理的报警器都有一定的使用环境限制。例如，基于红外线检测的报警器，只有在燃烧体的温度已经明显升高且距离燃烧体较近时才能产生报警；基于空气中化学成份检测的报警器，它只对某种特定的燃烧物能够起到报警作用，对其它物质燃烧毫无报警用途。
图1所示是基于光学原理和光电原理的烟雾报警器的结构示意图。烟雾的产生可能是吸烟所致，也可能是某种物质燃烧所致。当烟雾浓度超标时就会发出声光报警信号。
2)授课方案
本教学案例可以在“直流电路”一章授课的最后给出，如下的三个步骤可以帮助学生提高对电路的分析和计算能力。
(1)建立电路模型一为了分析报警器的工作原理，首先需要建立如图2所示的实际烟雾报警器的电路模型，以此帮助学生理解实际系统与电路模型的关系。
(2)电路的定性分析一电路分析涉及到的知识点包括：光敏电阻特性、电阻的串联与并联等效、电桥平衡原理等。此步骤需要增加光敏电阻与继电器两方面的预备知识。在介绍无源元件电阻器模型时，可让学生自行查阅光敏电阻的相关知识。继电器是后续章节的教学内容，可以在此先简单介绍一下工作原理。
(3)电路的定量计算一给出各个元器件的具体参数，计算各支路的电流和电压。计算涉及到支路电流法和戴维宁或诺顿定理等解题方法的应用。
3)拓展知识与问题
(1)电路设计—电路设计时所需要的条件：给定直流电压源的电压和容量，提出报警器的烟雾浓度灵敏度和继电器KA产生动作所需要的最小电流，选择各元件参数，并使静态功耗最小。另外，在此案例中，还没有给出报警电路。该问题可以延伸到学生学习电子技术时再解决。
(2)电路改进—如果将直流电源改成交流电源，电路应该做哪些修改?解释直流电源供电和交流电源供电的优缺点。该问题可以让学生在学习交流电路时再解决。
(3)节能思考—如果灯泡长期点亮，将耗费电能。如果灯泡采用间歇发光方式，则可大大降低灯泡的功率损耗，并延长使用寿命。
(4)灵敏度思考一对继电器KA部分进行改进：增加电压放大环节，可增加灵敏度，降低电桥部分的静态功耗。该问题可延伸到学生学习电子技术的放大电路一章时再解决。
(参考阅读：http://tzjxyq.net/)
