1. 
   當電路元件超過三個以上時，即構成複雜電路問題。根據串並聯規則及歐姆定律針對複雜電路則進行電路分析需要經過冗長的分析過程。隨著電路的複雜性增加，分析的過程將越來越困難。


2. 
   根據柯希霍夫定律應用迴圈規則及節點規則將電路問題轉化成線性方程式組，透過矩陣方法，即可解出方程式組的解，進而得到電路問題中的電流分布。


3. 
   為讓學生不僅能利用柯希霍夫電路規則分析電路問題，更能透過實作探究電路問題中，電流分布及電壓分布現象，設計一個範例電路問題，讓學生透過實作，發展組裝電路，測量電阻，電壓，電流等歷程，進而建立電阻、電壓、電流概念在電路問題中的相關性，提升學生關於電路相關物理概念的理解。


4. 
   雖然透過實體電路，學生能獲得實作能力，惟在概念發展中，經常會因為操作過程而無法聚焦於概念發展。為解決電路概念發展難題，本活動利用TINKCAD設計實體電路的數位孿生實驗，讓學生在完成實體實驗後，再於數位平台建立對應的數位孿生實驗電路。數位孿生電路中的各項元件、元件間電路連接方式、及測量方法等儘量朝向與實體電路一致。


5. 
   學生於模擬平台上透過數位孿生電路，再免除實體物件操作時可能遭遇的各種困難，將更能聚焦於:


6. 
   電路的建構過程。


7. 
   電阻測量的方法。


8. 
   電壓的測量方法。


9. 
   電流的測量方法。


10. 
    數位孿生模型在此扮演的角色：學生根據實體實驗發展電路概念的概念操作模型。在工業4.0概念中，數位孿生模型惟用來發展模擬機構的運作模型，在學習認知中，我們視其為學生學習物理概念的抽象思考模型。協助學生將認知系統抽象的概念具體化，並透過模擬機機構提供的物理模擬引擎，協助學生發展概念模型操作能力，進而能發展個體的認知概念模型。

1.  實體實驗活動：

a)  材料：可變電阻(100ΩX3)、燈泡(2.0ΩX2)、電池(1.5VX4)、麵包板(1塊)、電線(數個)、尖嘴鉗(1把)、三用電表。

b)  組裝：根據電路簡圖將電路元件依序在麵包板上組裝成實體實驗電路。組裝過程中，學生遭遇如何將簡圖轉化為麵包板上的電路安裝。學習檢查組裝電路與電路簡圖是否一致的方法。

c)  測量電阻：學生使用三用電表中的歐姆計功能測量電路中各兩點間的電阻值，並與電路簡圖的電阻設置比較是否一致。

d)  測量電壓：學生使用三用電表中的伏特計功能測量電路中各兩點間的電壓差值，並與電路簡圖的電壓設置比較是否一致。

e)  測量電流：學生使用三用電表中的安培計功能測量電路中任一條通路上通過的電流值，並與電路簡圖的電流設置比較是否一致。

f)  學生在實驗過程中將遭遇以下困難：

i.     電路的組裝問題。

ii.    測量電阻、電壓、電流的測量問題。

iii.   錯誤使用三用電表造成測量錯誤的問題。

iv.    無法理解發生問題的根源。

g)  透過上述實驗問題，學生透過解決過程發展探究電路問題的能力，並學會如何運動電路概念解決實驗問題。

h)  能根據測量結果驗證柯希霍夫電路規則分析電路的正確性，並分析產生差異的原因。

2.  數位孿生模擬實驗：

a)    模擬材料：可變電阻(100ΩX3)、燈泡(2.0ΩX2)、電池(1.5VX4)、麵包板(1塊)、連接線、三用電表。

b)   組裝：根據電路簡圖將模擬電路元件依序在麵包板上組裝成實體實驗電路。組裝過程中，學生將強化將電路簡圖轉化為麵包板上電路安裝的能力。重複驗證學習檢查組裝電路與電路簡圖是否一致的方法。

c)  測量電阻：學生使用數位三用電表中的歐姆計功能測量模擬電路中各兩點間的電阻值，並與實體電路的測量電阻比較是否一致。

 

d)  測量電壓：學生使用三用電表中的伏特計功能測量電路中各兩點間的電壓差值，並與實體電路的電壓測量比較是否一致。

e)  測量電流：學生使用三用電表中的安培計功能測量電路中任一條通路上通過的電流值，並與實體電路的電流測量比較是否一致。

f)  學生在實驗過程中將遭遇以下困難：

i.     模擬電路的組裝與實體電路間的差異問題。

ii.    模擬電路測量的電阻、電壓、電流的結果與實體電路的結果不一致的問題。

iii.   模擬平台的物理模擬引擎產生的限制問題。

iv.    模擬現象與實際現象間差異的問題。

g)  透過上述模擬實驗問題，學生獲得強化解決問題及發展探究電路問題的能力，並建立電路概念的操作能力。

h)  能根據測量結果驗證柯希霍夫電路規則分析電路的正確性，並分析產生差異的原因。