基于高職學(xué)生《汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)設(shè)計(jì)
——以“戴維南定理”為例

雒曉鳳，米未娜，李 俊

（西安汽車科技職業(yè)學(xué)院，陜西 西安 710038）

基于高職學(xué)生《汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)設(shè)計(jì)
——以“戴維南定理”為例

雒曉鳳，米未娜，李 俊

（西安汽車科技職業(yè)學(xué)院，陜西 西安 710038）

《汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ)》是汽車類專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)好該課程為后期學(xué)習(xí)汽車專業(yè)知識打下扎實(shí)基礎(chǔ)。文章主要以“戴維南定理”為例，從戴維南定理的內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、重難點(diǎn)、教學(xué)方法及教學(xué)過程等各個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，以此調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

戴維南定理；教學(xué)設(shè)計(jì)；汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ)

《汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ)》是汽車類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，然而，傳統(tǒng)的基礎(chǔ)課程教學(xué)注重理論教學(xué)，忽略了課堂上學(xué)生的主體地位，同時(shí)，學(xué)生缺乏參與意識，喪失了積極主動性。因此，課堂上如何調(diào)動學(xué)生積極性，如何抓住學(xué)生是現(xiàn)階段基礎(chǔ)課教學(xué)過程中面臨的最大問題。文章基于高職學(xué)生以“戴維南定理”為例進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，力求課堂上學(xué)生積極主動參與。

1 戴維南定理的主要內(nèi)容

戴維南定理（又譯為戴維寧定理）又稱等效電壓源定律，是由法國科學(xué)家L·C·戴維南于1883年提出的一個(gè)電學(xué)定理。由于早在1853年，亥姆霍茲也提出過本定理，所以又稱亥姆霍茲·戴維南定理。其內(nèi)容是：一個(gè)含有獨(dú)立電壓源、獨(dú)立電流源及電阻的線性網(wǎng)絡(luò)的兩端，就其外部型態(tài)而言，在電性上可以用一個(gè)獨(dú)立電壓源E和一個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)等效電阻串聯(lián)組合來等效。其中，等效二端網(wǎng)絡(luò)電源的電動勢E等于該線性有源二端網(wǎng)絡(luò)開路時(shí)的端口電壓，二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻等于該無源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻（即原有源二端網(wǎng)絡(luò)電源不工作，電源不工作指的是電壓源短路，而電流源開路）。

2 課程的教學(xué)目標(biāo)

戴維南定理的教學(xué)目標(biāo)包括知識目標(biāo)和能力目標(biāo)。

（1）知識目標(biāo)。旨在讓學(xué)生掌握基本概念：二端網(wǎng)絡(luò)、無源二端網(wǎng)絡(luò)、有源二端網(wǎng)絡(luò)、線性有源二端網(wǎng)絡(luò)；掌握戴維南定理的主要內(nèi)容。

（2）能力目標(biāo)。學(xué)會利用戴維南定理進(jìn)行習(xí)題計(jì)算，同時(shí)掌握用手機(jī)仿真軟件EveryCircuit進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證。

3 教學(xué)的重、難點(diǎn)

（1）戴維南定理的教學(xué)重點(diǎn)：①戴維南定理內(nèi)容的理解和應(yīng)用；②如何快速地將復(fù)雜的線性有源二端網(wǎng)絡(luò)等效為電壓源和電阻串聯(lián)的電路模型。

（2）戴維南定理的教學(xué)難點(diǎn)：①如何巧妙地引入課題；②如何使用戴維南定理進(jìn)行習(xí)題求解；③學(xué)會使用手機(jī)電路仿真軟件EveryCircuit進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證。

4 戴維南定理的教學(xué)過程設(shè)計(jì)

（1）回顧舊知識、引入新知識。《汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ)課程》中直流電路分析前面章節(jié)主要講了歐姆定律、基爾霍夫定理、電源的等效變換和疊加定理，在進(jìn)行新課之前，先引入教材課后練習(xí)中的一道習(xí)題。如圖1所示，已知R1=R3=10Ω，R2=30Ω，E1=50V，E2=20V，求I2。

圖1

通過之前的學(xué)習(xí)，現(xiàn)在求解這道題可以使用3種方法：電源的等效變換、基爾霍夫定律、疊加定理，那么除了這三種方法之外有沒有第四種方法求解呢？課題引入時(shí)給學(xué)生留好問題，以此引入“戴維南定理”。

（2）戴維南定理的講解和求解方法。戴維南定理又稱為等效電壓源定理，主要內(nèi)容是：任何一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，對外電路來說，總可以用一個(gè)電壓源E0與一個(gè)電阻r0相串聯(lián)的電壓源模型來替代。電壓源的電動勢E0等于該二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，電阻r0等于該二端網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的無源二端網(wǎng)絡(luò)（即理想電壓源視為短路、理想電流源視為開路）的等效電阻，r0也叫做該二端網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻。

根據(jù)戴維南定理的內(nèi)容，在進(jìn)行習(xí)題求解時(shí)，主要問題就是畫出原線性有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電路圖。計(jì)算出電壓源的電動勢E0和等效電阻r0，其中電壓源的電動勢E0等于該二端網(wǎng)絡(luò)開路時(shí)的端口電壓；二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻等于該無源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻（即原有源二端網(wǎng)絡(luò)電源不工作，電源不工作指的是電壓源短路，而電流源開路）。

（3）例題講解。如圖2所示電路，已知E1=7V，E2=6.2V，R1=R2=0.2Ω，R=3.2Ω，試應(yīng)用戴維南定理求電阻R中的電流I。

圖2

求解過程：①將R所在支路開路，如圖2（b）所示，求開路電壓Uab：

②將理想電壓源短路，如圖2（c）所示，求等效電阻Rab：

③畫出戴維南等效電路，如圖2（d）所示，求電阻R中的電流I：

（4）軟件仿真驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果。為了讓每位學(xué)生都能參與課堂，更深入地了解電路，不再認(rèn)為電路中的電流、電壓是抽象的，選擇一款能夠讓大多數(shù)學(xué)生都能接受的仿真軟件很重要。筆者經(jīng)過多番調(diào)查，發(fā)現(xiàn)學(xué)生更容易接受電路仿真軟件在手機(jī)上使用。所以，在上本門課時(shí)就讓每位學(xué)生在移動客戶端下載EveryCircuit這款電路仿真軟件，以便課堂上隨時(shí)使用。完成了使用“戴維南定理”計(jì)算例題中的電路，然后，讓每位學(xué)生拿出手機(jī)，打開手機(jī)軟件，指導(dǎo)學(xué)生連接電路，并運(yùn)行，結(jié)果如圖3所示。從仿真結(jié)果可以看出，電阻R上流過的電流大小為2A，方向向下，驗(yàn)證了計(jì)算結(jié)果。

圖3

（5）請同學(xué)回答課后習(xí)題。通過觀察，回答課前提出的問題。此電路對外電路R2來說是一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，可以使用“戴維南定理”進(jìn)行求解。留給學(xué)生進(jìn)行課堂練習(xí)，并用手機(jī)軟件進(jìn)行電路仿真驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果。

5 結(jié)語

戴維南定理是簡化復(fù)雜電路的重要方法，特別適用于求復(fù)雜電路某一支路中電流的情況。根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)，高職學(xué)生的《汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的講解，重實(shí)踐輕理論，課堂上想要抓住學(xué)生，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，在教學(xué)上要盡量少講理論，同時(shí)幫助學(xué)生掌握手機(jī)電路仿真軟件的使用，有助于學(xué)生牢固掌握電路基本知識及其分析問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動手能力，為后續(xù)汽車電路識圖打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

［1］魏虹.汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2015.

［2］周菁菁.“戴維南定理的教學(xué)設(shè)計(jì)”［J］.無線互聯(lián)科技，2014，（10）.

［3］孫大為.簡談如何用戴維南定理分析復(fù)雜電路［J］.讀與寫，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

雒曉鳳（1988-），女，陜西人，助教，主要研究方向：汽車電子技術(shù)。