电工版（2022）教学设计中职中职专业课城市轨道交通类70 交通运输大类

电工版（2022）教学设计中职中职专业课城市轨道交通类70交通运输大类备课组主备人授课教师授教学科授课班级课题名称教学内容分析1.本节课的主要教学内容为电工版（2022）交通运输大类“直流电路”章节，涵盖电路基本物理量（电压、电流、电阻）的概念及单位，欧姆定律的表达式及应用，电阻串联与并联的等效电阻计算及分压、分流规律。

2.教学内容与学生已有知识的联系：学生在初中物理接触过简单电路的初步认识，了解电压、电流的定性概念，但对定量计算及定律系统应用不足；本节课将基于其初步认知，通过城市轨道交通控制电路实例（如信号灯电路），深化定律理解，实现从定性到定量的能力过渡。核心素养目标二、核心素养目标培养学生通过直流电路分析建立物理模型的科学思维能力，运用欧姆定律及串并联规律解决轨道交通控制电路实际问题的逻辑推理能力；结合城市轨道交通信号灯、控制回路等实例，提升电路设计、调试与故障排查的工程实践素养；强化电路安全操作规范意识，培养严谨细致的工作态度，树立保障轨道交通运营安全的责任担当。学习者分析1.学生已掌握初中物理简单电路知识，了解电压、电流的基本概念及简单测量方法，具备使用万用表的基础操作能力。

2.学生对轨道交通设备（如信号灯、控制回路）有较强兴趣，偏好动手实践和案例学习，逻辑推理能力较弱但形象思维活跃，习惯通过实例理解抽象概念。

3.可能困难：对欧姆定律定量计算及串并联等效电阻推导存在理解障碍；分压、分流规律在复杂电路中的应用易混淆；将电路原理与轨道交通实际场景结合时，缺乏系统分析思路，故障排查逻辑性不足。教学方法与手段1.教学方法：①实验法，通过搭建直流电路实物模型验证欧姆定律；②案例教学法，结合轨道交通信号灯控制电路实例分析串并联规律；③小组讨论法，引导学生合作解决分压分流计算问题。

2.教学手段：①利用Multisim软件仿真电路动态过程；②播放轨道交通控制柜操作微课视频；③使用电路拼装教具进行分组实操训练。教学过程**1.导入（约5分钟）**

（1）**激发兴趣**：展示城市轨道交通站台信号灯故障视频，提问：“信号灯忽明忽暗可能是什么电路问题？”引发学生思考电路故障与电阻、电流的关系。

（2）**回顾旧知**：通过快速问答复习初中物理电路基本概念（电压、电流、电阻单位及测量工具），明确本节课聚焦直流电路定量分析。

**2.新课呈现（约30分钟）**

（1）**讲解新知**：

①**欧姆定律**：结合教材P32公式\(I=\frac{U}{R}\)，强调单位换算及适用条件（线性电阻），用轨道交通信号灯限流电阻案例说明电压与电流的线性关系。

②**串并联规律**：对比教材图3-2控制电路示意图，分析串联分压（如信号灯降压电阻）、并联分流（如多组指示灯并联）的原理，推导等效电阻公式\(R_{串}=R_1+R_2\)、\(R_{并}=\frac{R_1R_2}{R_1+R_2}\)。

（2）**举例说明**：

①以地铁车厢照明电路为例，计算串联电阻分压值（如24V电源接12V灯泡需串联等值电阻）；

②用站台并联信号灯组演示分流作用（总电流\(I=I_1+I_2\)）。

（3）**互动探究**：

①**分组实验**：使用万用表测量串联电阻总阻值，验证\(R_{串}\)计算公式；

②**Multisim仿真**：搭建并联电路模型，动态调整电阻值观察电流变化，理解分流规律。

**3.巩固练习（约15分钟）**

（1）**学生活动**：

①**任务1**：根据教材P35习题，计算轨道交通控制柜中串联电阻的阻值（已知电源电压24V，灯泡额定电压12V/电流0.2A）；

②**任务2**：小组合作排查模拟电路板故障（如某支路灯泡不亮，用万用表检测开路点）。

（2）**教师指导**：

①巡视指导计算步骤，强调单位统一及公式变形（如\(R=\frac{U}{I}\)）；

②引导学生用“分段法”分析复杂电路，先局部后整体定位故障点。教学资源拓展1.拓展资源：

（1）教材延伸知识点：电工版（2022）教材“直流电路”章节配套的《电路基础习题集》中混联电路分析专项训练，涵盖电阻星形-三角形变换方法，适用于复杂轨道交通控制电路的等效简化；教材附录中的常用电阻器标称值系列（E24系列）及允许误差等级，帮助学生理解实际电阻元件的选型依据。

（2）行业应用案例：城市轨道交通信号系统技术手册中的“轨道电路分路电阻影响分析”案例，说明道岔区段信号灯电路中并联电阻对电流分配的调节作用；地铁车辆照明控制电路图集，包含串联降压电阻、并联分流电阻的具体参数及布局，体现理论知识在实际设备中的综合应用。

（3）实验与仿真资源：学校电工实训室配备的“直流电路故障模拟装置”，可设置开路、短路、电阻变质等典型故障，供学生排查练习；Multisim14.0软件中预置的“轨道交通信号灯控制电路仿真库”，包含不同电压等级（24V、110V）下的电路模型，支持动态调整参数观察电流、电压变化。

（4）技术规范与标准：GB/T50438-2019《地铁设计规范》中关于直流电路安全电压（≤36V）及绝缘电阻要求（≥0.5MΩ），结合教材“电路安全”内容，强化行业标准意识；城市轨道交通电工职业技能鉴定标准中“电路故障分析与处理”的考核要点，明确实操能力评价维度。

2.拓展建议：

（1）深化理论训练：完成教材P38“综合实践”中“站台信号灯串联电阻计算”任务后，额外尝试混联电路分析（如信号灯与继电器并联后串联限流电阻），推导总电阻及各支路电流，提升复杂电路解题能力；整理欧姆定律在不同场景下的变形公式（如求电阻\(R=U/I\)、求电压\(U=IR\)），结合轨道交通控制柜实际电压等级（如24V控制电源、110V轨道电源）进行单位换算练习。

（2）强化实践应用：利用实训室“电路拼装板”搭建教材图3-5所示的“地铁车厢照明模拟电路”，通过更换不同阻值电阻观察灯泡亮度变化，验证分压规律；使用万用表测量实训中常见故障（如电阻烧毁开路、接线端子松动）的电压、电流数据，记录故障现象与理论分析结果的差异，形成《直流电路故障排查手册》。

（3）拓展行业视野：观察城市轨道交通列车驾驶室内的“故障指示灯电路”，分析其串联电阻的限流作用及并联二极管的保护功能；查阅《城市轨道交通供电系统设计规范》，了解直流牵引供电回路中的电阻制动原理，理解电阻在能量转换中的作用，将电路知识与专业核心课程内容建立联系。

（4）培养自主学习习惯：阅读《电工基础（第3版）》中“非线性电阻元件”章节，对比热敏电阻、光敏电阻在轨道交通温度检测、光照调节中的应用，理解欧姆定律的适用条件；观看“地铁信号系统维护”实训视频，记录技术人员使用电路图分析故障的流程，尝试绘制简单的“信号灯控制电路故障树分析图”，提升逻辑推理能力。板书设计①**核心概念与定义**

-电路基本物理量：电压（U，单位V）、电流（I，单位A）、电阻（R，单位Ω）

-欧姆定律：\(I=\frac{U}{R}\)（线性电阻适用）

-串联电路特点：电流处处相等，总电压等于各分电压之和

-并联电路特点：电压处处相等，总电流等于各支路电流之和

②**核心规律与公式**

-串联等效电阻：\(R_{\text{串}}=R_1+R_2+\cdots+R_n\)

-并联等效电阻：\(\frac{1}{R_{\text{并}}}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+\cdots+\frac{1}{R_n}\)

-分压规律（串联）：\(U_1=\frac{R_1}{R_{\text{串}}}\cdotU\)

-分流规律（并联）：\(I_1=\frac{R_2}{R_1+R_2}\cdotI\)

③**应用与规范**

-轨道交通应用案例：信号灯串联限流电阻、并联指示灯组

-安全规范：直流电路安全电压≤36V（GB/T50438-2019）

-故障排查要点：开路（电流为零）、短路（电阻为零）、接触不良（电压波动）课后拓展1.拓展内容：

（1）阅读教材“直流电路”章节拓展阅读部分，重点理解混联电路的等效简化方法及星形-三角形变换原理；

（2）观看学校实训室录制的“轨道交通控制柜电阻元件识别与检测”微课视频，掌握色环电阻读数及万用表测量技巧；

（3）分析《城市轨道交通信号系统维护手册》中“轨道电路分路不良故障案例”，结合串并联电阻原理理解电流分配对信号传输的影响。

2.拓展要求：

（1）独立完成教材P40“混联电路计算”习题，推导总电阻及各支路电流，标注关键公式步骤；

（2）分组绘制“地铁站台信号灯控制电路故障树分析图”，至少包含3种典型故障（如电阻开路、接线松动、电源波动）及排查逻辑；

（3）记录实训室中实际电阻元件的标称值与实测值差异，分析误差原因（如温度影响、测量精度），形成简要报告。教师将在下次课组织交流答疑，针对共性问题进行集中讲解。教学反思与总结教学反思中，实验环节学生参与度高，但串并联公式推导时部分学生反应较慢，下次需增加阶梯式例题。Multisim动态演示效果显著，但实物接线耗时偏长，可考虑简化电路模块。课堂讨论中，学生对“混联电路等效变换”理解模糊，需强化教材P38星形-三角形变换的图示讲解。

教学总结看，学生基本掌握欧姆定律应用，能独立完成P35习题的电阻计算，但故障排查逻辑性不足，仅60%学生能准确定位开路点。实训中安全规范执行到位，但分压分流规律在复杂电路迁移能力较弱。后续需增加“控制柜电路故障模拟”专项训练，结合教材图3-5案例强化电路分析流程，并引入“故障树分析法”提升系统思维。作业布置与反馈作业布置：

①基础巩固题：完成教材P35习题1-3，计算串联限流电阻阻值（如24V电源驱动12V/0.3A信号灯）及并联电路分流参数；

②实践应用题：绘制“地铁站台信号灯控制电路”原理图，标注关键电阻参数并说明分压作用；

③拓展提升题：分析实训室提供的混联电路板（含电阻、灯泡、开关），计算总