基于高职学生《汽车电工电子技术基础》课程的教学设计——以“戴维南定理”为例

雒晓凤，米未娜，李 俊

（西安汽车科技职业学院，陕西 西安 710038）

基于高职学生《汽车电工电子技术基础》课程的教学设计
——以“戴维南定理”为例

雒晓凤，米未娜，李 俊

（西安汽车科技职业学院，陕西 西安 710038）

《汽车电工电子技术基础》是汽车类专业学生必修的一门专业基础课，学好该课程为后期学习汽车专业知识打下扎实基础。文章主要以“戴维南定理”为例，从戴维南定理的内容、教学目标、重难点、教学方法及教学过程等各个方面进行教学设计，以此调动学生的学习积极性。

戴维南定理；教学设计；汽车电工电子技术基础

《汽车电工电子技术基础》是汽车类专业的一门专业基础课程，然而，传统的基础课程教学注重理论教学，忽略了课堂上学生的主体地位，同时，学生缺乏参与意识，丧失了积极主动性。因此，课堂上如何调动学生积极性，如何抓住学生是现阶段基础课教学过程中面临的最大问题。文章基于高职学生以“戴维南定理”为例进行教学设计，力求课堂上学生积极主动参与。

1 戴维南定理的主要内容

戴维南定理（又译为戴维宁定理）又称等效电压源定律，是由法国科学家L·C·戴维南于1883年提出的一个电学定理。由于早在1853年，亥姆霍兹也提出过本定理，所以又称亥姆霍兹·戴维南定理。其内容是：一个含有独立电压源、独立电流源及电阻的线性网络的两端，就其外部型态而言，在电性上可以用一个独立电压源E和一个二端网络等效电阻串联组合来等效。其中，等效二端网络电源的电动势E等于该线性有源二端网络开路时的端口电压，二端网络的等效电阻等于该无源二端网络的等效电阻（即原有源二端网络电源不工作，电源不工作指的是电压源短路，而电流源开路）。

2 课程的教学目标

戴维南定理的教学目标包括知识目标和能力目标。

（1）知识目标。旨在让学生掌握基本概念：二端网络、无源二端网络、有源二端网络、线性有源二端网络；掌握戴维南定理的主要内容。

（2）能力目标。学会利用戴维南定理进行习题计算，同时掌握用手机仿真软件EveryCircuit进行结果验证。

3 教学的重、难点

（1）戴维南定理的教学重点：①戴维南定理内容的理解和应用；②如何快速地将复杂的线性有源二端网络等效为电压源和电阻串联的电路模型。

（2）戴维南定理的教学难点：①如何巧妙地引入课题；②如何使用戴维南定理进行习题求解；③学会使用手机电路仿真软件EveryCircuit进行结果验证。

4 戴维南定理的教学过程设计

（1）回顾旧知识、引入新知识。《汽车电工电子技术基础课程》中直流电路分析前面章节主要讲了欧姆定律、基尔霍夫定理、电源的等效变换和叠加定理，在进行新课之前，先引入教材课后练习中的一道习题。如图1所示，已知R1=R3=10Ω，R2=30Ω，E1=50V，E2=20V，求I2。

图1

通过之前的学习，现在求解这道题可以使用3种方法：电源的等效变换、基尔霍夫定律、叠加定理，那么除了这三种方法之外有没有第四种方法求解呢？课题引入时给学生留好问题，以此引入“戴维南定理”。

（2）戴维南定理的讲解和求解方法。戴维南定理又称为等效电压源定理，主要内容是：任何一个线性有源二端网络，对外电路来说，总可以用一个电压源E0与一个电阻r0相串联的电压源模型来替代。电压源的电动势E0等于该二端网络的开路电压，电阻r0等于该二端网络对应的无源二端网络（即理想电压源视为短路、理想电流源视为开路）的等效电阻，r0也叫做该二端网络的等效内阻。

根据戴维南定理的内容，在进行习题求解时，主要问题就是画出原线性有源二端网络的等效电路图。计算出电压源的电动势E0和等效电阻r0，其中电压源的电动势E0等于该二端网络开路时的端口电压；二端网络的等效电阻等于该无源二端网络的等效电阻（即原有源二端网络电源不工作，电源不工作指的是电压源短路，而电流源开路）。

（3）例题讲解。如图2所示电路，已知E1=7V，E2=6.2V，R1=R2=0.2Ω，R=3.2Ω，试应用戴维南定理求电阻R中的电流I。

图2

求解过程：①将R所在支路开路，如图2（b）所示，求开路电压Uab：

②将理想电压源短路，如图2（c）所示，求等效电阻Rab：

③画出戴维南等效电路，如图2（d）所示，求电阻R中的电流I：

（4）软件仿真验证计算结果。为了让每位学生都能参与课堂，更深入地了解电路，不再认为电路中的电流、电压是抽象的，选择一款能够让大多数学生都能接受的仿真软件很重要。笔者经过多番调查，发现学生更容易接受电路仿真软件在手机上使用。所以，在上本门课时就让每位学生在移动客户端下载EveryCircuit这款电路仿真软件，以便课堂上随时使用。完成了使用“戴维南定理”计算例题中的电路，然后，让每位学生拿出手机，打开手机软件，指导学生连接电路，并运行，结果如图3所示。从仿真结果可以看出，电阻R上流过的电流大小为2A，方向向下，验证了计算结果。

图3

（5）请同学回答课后习题。通过观察，回答课前提出的问题。此电路对外电路R2来说是一个线性有源二端网络，可以使用“戴维南定理”进行求解。留给学生进行课堂练习，并用手机软件进行电路仿真验证计算结果。

5 结语

戴维南定理是简化复杂电路的重要方法，特别适用于求复杂电路某一支路中电流的情况。根据学生的特点，高职学生的《汽车电工电子技术基础》课程的讲解，重实践轻理论，课堂上想要抓住学生，发挥学生的主体作用，在教学上要尽量少讲理论，同时帮助学生掌握手机电路仿真软件的使用，有助于学生牢固掌握电路基本知识及其分析问题的方法，培养学生的实际动手能力，为后续汽车电路识图打下坚实基础。

［1］魏虹.汽车电工电子技术基础［M］.北京：电子工业出版社，2015.

［2］周菁菁.“戴维南定理的教学设计”［J］.无线互联科技，2014，（10）.

［3］孙大为.简谈如何用戴维南定理分析复杂电路［J］.读与写，2012，（2）.

Teaching Design of the Course of“Automotive Electrical and Electronic Technology Foundation”for Higher Vocational Colleges——A Case Study of“Thevenin Theorem”

LUO Xiao-feng，M I Wei-na，LI Jun
（Xi'an Vocational College of Automotive Science and Technology，Xi'an，Shaanxi 710038，China）

“Automotive Electrical and Electronic Technology Foundation”is a professional class of automotive professional studentsabasic course.To learn the coursewellcan layasolid foundation for the late study of automotive expertise.This paper mainly usesthe“Thevenin Theorem”asanexample tocarryoutthe teachingdesign from theaspectsofthecontent，teachinggoal，heavydifficulty，teachingmethod and teachingprocessofThevenin Theorem，soastomobilize thestudents'enthusiasm for learning.

Thevenin Theorem；teaching design；“Automotive Electrical and Electronic Technology Foundation”

G712

A

2095-980X（2017）06-0177-02

2017-06-15

雒晓凤（1988-），女，陕西人，助教，主要研究方向：汽车电子技术。