“戴维南定理”的教学设计与教学方法研究

舒君+王妍+常青美

摘要：以《电路分析基础》课程中的“戴维南定理”为研究对象，从教学重难点和具体学情出发，进行教学设计与教学方法研究。通过构思教学设计，综合利用启发式、推演式、案例式、探究式等多种教学方法，达到加强理论，实验并重，指导实践的教学效果，解决了传统教学中理论和实验、实践分离和脱节的问题。

关键词：戴维南定理 教学设计 教学方法 教学效果

【中图分类号】TM13-4；G642

引言

《电路分析基础》作为电路理论的重要组成部分，是电力、电子、信息、通信、计算机等专业的重要专业理论基础课，也是后续课程《信号与系统》、《现代电子线路》、《数字技术基础》等的先导课程。课程的主要教学任务是引导学生掌握线性电路的基本概念、基本理论和基本分析方法[1]。

该课程主要包含三部分内容：电阻电路分析、动态电路分析和正弦稳态电路的分析。这里以“戴维南定理”为教学实践对象，通过对该定理进行教学设计与教学方法研究，使学生掌握如何通过分析计算和实验测量的方法建立戴维南等效电路，以及戴维南等效电路的应用，力求达到加强理论，实验并重，指导实践的教学效果。

一、教学重难点和学情分析

在对“戴维南定理”进行教学设计和教学方法研究之前，首先要把握学习的重难点，以教学任务和目标为立足点，同时结合具体学情进行分析。

《电路分析基础》课程的核心思想如流程图1所示，首先建立电路模型，然后建立电路模型所对应的数学模型，最終求解电路并分析电路的物理原理。从流程图可以看出，建立电路模型是电路分析的第一步，那么如何建立电路模型呢？电路分析给出了两种建立电路模型的基本方法：一种是基于电路结构建模型；另一种是基于电路端口特性建模型。如何基于定理建立等效电路模型是本节内容的重点，由于电路结构的多样化，求解等效电路的方法也有所不同，需要分情况分析和讨论，因此重点同时也是难点；戴维南定理的建模思想学员首次接触，其应用相对灵活，是本节的第二个难点。在学习该定理之前，学生已经学习了电路的基本分析方法和叠加定理，可以用于定理的求解、证明和应用分析。

了解了重难点和基本学情，接下来将具体研究如何构思教学设计，综合利用多种教学方法，使学生熟练掌握戴维南等效电路的建立及应用。

二、教学设计与教学方法研究

近年来，在大学不断推进教学深化改革的背景下，通过教学交流和总结，吸取经验教训，不断在教学中反思、总结和实践，力求将“以教师为主导，学生为主体”的新型教学理念和教学方法融入电类专业理论基础课程的教学中，解决传统教学中理论和实验、实践分离和脱节的问题[2]。

1. 承上启下 巧妙导课

在上课初始，如何利用有限的时间巧妙导课，使知识点的引入合理自然，是引领学生思维，驾驭课堂的第一步。

为消除学员对电路建模新方法的陌生感，首先介绍电路建模背景，包括建模思想、建模类型和建模作用，帮助学生建立建模的概念。考虑到戴维南定理的本质，拟由对复杂电路的分析引入等效的概念，通过对前面所学过的等效二端网络知识的回顾，引入戴维南定理的具体内容。

2. 推导论证 案例分析

在导课环节，学生了解了戴维南定理的具体内容——任意一个线性含独立源的二端网络N均可用一个电压源Uoc串联电阻R0来等效。为了使学生认识到戴维南等效电路成立的必然性，以及等效电路中两个重要参数：Uoc和R0的具体物理意义，首先借助所学过的等效二端网络的概念和叠加定理的知识对定理进行证明。接下来直接切入主题，介绍基于定理的等效电路的建立方法，即如何求解开路电压Uoc和除源等效电阻R0。需要注意的是，针对不同电路类型，R0的求解方法有所不同，因此要结合实例，引导学生分情况分析讨论，并进行归纳总结，明确各方法的区别和联系，同时考虑一题多解的情况。

采用推演式教学法，论证严密，充分体现了教学的严谨性和科学性。针对不同电路类型，采用案例式教学法，使学生熟练掌握戴维南等效电路的求解方法并深刻理解定理的普适性；通过分析对比，帮助学生深刻认识该建模方法的特点和优势；通过归纳总结，启发学生自我构建知体系[3]。

3. 讨论对比指导实验

现代大学教育中普遍存在着理论教学和实验教学分离和脱节的现象，导致实验教学事倍功半，没有很好的发挥实验教学的优势。为了解决这一问题，在理论教学中有意识、有目的的分析、指导实验，将理论和实验有机的联系起来，既引起了学生对实验的充分重视，也是对所要开展的实验进行有效的预习，达到事半功倍的效果。

戴维南等效电路的测量是《电路分析基础》配套实验教学中一个非常重要的验证性实验，在举例分析已知电路结构情况下，如何通过计算建立戴维南等效电路之后，紧接着提出问题——对于未知电路结构的情况下，如何通过实验测量的方法建立戴维南等效电路呢？接下来引导学生一起探索并总结两种基本的测量方法：半值电压法和伏安关系曲线法，同时提醒学生关注实验过程中的一些注意事项：如直接测量短路电流可能会烧坏电表等。通过探讨和总结，使学生认识到理论和实验的联系和差别，了解了一些基本的实验常识[4]。

4. 结合实例 融合应用

前面主要学习了如何通过分析计算和实验测量的方法建立戴维南等效电路，那么戴维南等效电路又有哪些方面的应用呢？接下来主要采用案例式教学法，借助所掌握的电路的基本理论和基本分析方法，分类讨论戴维南等效电路在简化复杂电路分析、功率匹配和求解含非线性元件的电路中的具体应用。

三、总结

《电路分析基础》是一门理论、实验和实践相融合的课程，实验可以用来巩固、验证理论知识，还可以用来指导实践，进一步培养学生的综合应用能力、科研能力和创新能力[5]。将实验引入电类课程的理论教学，解决了传统教学中理论和实验实践分离和脱节的问题，

成为传统教学的有益补充。

参考文献

[1] 李瀚荪.电路分析基础[M].第四版.北京：高等教育出版社.2009

[2] 常青美，孙亮.电类核心基础课程教学改革与实践[J].中国电力教育，2012， 18： 60-61

[3] 李延明.建构主义教育理论及其对我国基础教育教学改革的启示[J].新乡学院学报，2009，23（4）： 158-162

[4] 沈小丽，潘兰芳.问题情境教学在戴维南定理实验中的应用研究[J].中国科技教育，2012.3

[作者介绍] 舒君（1980-），女，河南洛阳，硕士，讲师，教员，解放军信息工程大学信息与系统工程学院电路与系统教研室，研究方向：电路与系统。

王妍（1983-），女，河南焦作，硕士，讲师，教员，解放军信息工程大学信息与系统工程学院电路信号与系统教研室，研究方向：电路与系统。

王雪明（1968-），女，郑州，本科，副教授，教员，解放军信息工程大学信息与系统工程学院电路信号与系统教研室，研究方向：电路与系统。