“戴維南定理”的教學(xué)設(shè)計(jì)

周菁菁

摘 要：本文針對(duì)電路課程中的戴維南定理這一知識(shí)點(diǎn)從教學(xué)思想、教學(xué)分析、教學(xué)方法、教學(xué)安排、教學(xué)總結(jié)幾個(gè)方面做了一個(gè)簡(jiǎn)單的教學(xué)設(shè)計(jì)，旨在促進(jìn)電子專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)研究。

關(guān)鍵詞：戴維南定理；教學(xué)設(shè)計(jì)

1 教學(xué)思想

1.1 教學(xué)背景

《電路》課程是高等學(xué)校電子與電氣信息類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，是所有強(qiáng)電專業(yè)和弱電專業(yè)的必修課。本課程理論嚴(yán)密、邏輯性強(qiáng)，具有廣闊的工程背景。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握電路的基本理論、分析計(jì)算電路的基本方法和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的初步技能，為解決工程實(shí)際問(wèn)題和進(jìn)一步研究電類問(wèn)題準(zhǔn)備必須的理論基礎(chǔ)，并為學(xué)習(xí)電氣信息類的后續(xù)課程打下基礎(chǔ)。

1.2 教學(xué)目標(biāo)

認(rèn)知目標(biāo)：理解二端網(wǎng)絡(luò)及有源二端網(wǎng)絡(luò)的概念；理解戴維南定理的內(nèi)涵及其實(shí)質(zhì)；掌握無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻和有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓的計(jì)算方法；熟練掌握戴維南定理求解復(fù)雜電路。能力目標(biāo)：通過(guò)戴維南定理的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生求解復(fù)雜電路時(shí)采用化繁為簡(jiǎn)的能力。情感目標(biāo)：逐步培養(yǎng)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)、勤于動(dòng)腦的素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真觀察分析的科學(xué)態(tài)度。

2 教學(xué)分析

2.1 教學(xué)內(nèi)容

二端網(wǎng)絡(luò)、有源二端網(wǎng)絡(luò)、無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)的概念，戴維南定理的內(nèi)容，戴維南定理的應(yīng)用。

2.2 教學(xué)重點(diǎn)

戴維南定理的內(nèi)容；應(yīng)用戴維南定理如何將復(fù)雜的有源二端網(wǎng)絡(luò)等效化簡(jiǎn)為一個(gè)電壓源。

2.3 教學(xué)難點(diǎn)

應(yīng)用戴維南定理解題時(shí)如何具體計(jì)算有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓與等效電阻。

3 教學(xué)方法

本節(jié)課以“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，訓(xùn)練為主線，思維為核心，能力為目標(biāo)”為教學(xué)思想，采用教師引導(dǎo)的學(xué)習(xí)模式，運(yùn)用講授法、歸納法、練習(xí)法等多種教學(xué)方法；將先進(jìn)的多媒體教學(xué)手段和傳統(tǒng)教學(xué)手段進(jìn)行協(xié)調(diào)配合，豐富教學(xué)過(guò)程；通過(guò)課題引入、定理講解、舉例練習(xí)和歸納總結(jié)的設(shè)計(jì)思路，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與，積極思考，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的記憶、理解和掌握。

4 教學(xué)安排

4.1 導(dǎo)入新課

先復(fù)習(xí)復(fù)雜電路的求解方法：支路電流法、網(wǎng)孔分析法、節(jié)點(diǎn)分析法。提出問(wèn)題讓同學(xué)思考：求解下圖電路中電流I的方法有哪些？再分析指出這幾種方法的局限性，提出本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

4.2 鏈接知識(shí)

⑴介紹戴維南定理的背景。萊昂·夏爾·戴維南（1857-1926）是法國(guó)的電信工程師。他利用歐姆定律來(lái)分析復(fù)雜電路。戴維南出生于法國(guó)莫城，1876年畢業(yè)于巴黎綜合理工學(xué)院。1878年他加入了電信工程軍團(tuán)（即法國(guó)PTT的前身），最初的任務(wù)為架設(shè)地底遠(yuǎn)距離的電報(bào)線。1882年成為綜合高等學(xué)院的講師，讓他對(duì)電路測(cè)量問(wèn)題有了濃厚的興趣。在研究了基爾霍夫電路定律以及歐姆定律后，他發(fā)現(xiàn)了著名的戴維南定理，用于計(jì)算更為復(fù)雜電路上的電流。

⑵通過(guò)典型電路引出二端網(wǎng)絡(luò)、有源二端網(wǎng)絡(luò)的概念。二端網(wǎng)絡(luò)：凡是具有兩個(gè)接線端和外電路相連的電路（網(wǎng)絡(luò)），就稱為二端網(wǎng)絡(luò)。有源二端網(wǎng)絡(luò)：內(nèi)部含有電源的二端網(wǎng)絡(luò)稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)。

⑶通過(guò)EWB仿真軟件證明講解定理的內(nèi)容。定理內(nèi)容：任何線性有源二端網(wǎng)絡(luò)N，對(duì)其外部而言，都可以等效成一個(gè)戴維寧電源。該電源的電壓值等于網(wǎng)絡(luò)N二端子間的開(kāi)路電壓UOC，其串聯(lián)的電阻R0（稱輸出電阻或等效內(nèi)阻）等于網(wǎng)絡(luò)N內(nèi)部獨(dú)立源為零時(shí)二端子間的等效電阻。

⑷描述求解步驟，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)該定理的重難點(diǎn)及注意事項(xiàng)。步驟：1）斷開(kāi)所要求解的支路或局部網(wǎng)絡(luò)，求出所余二端有源網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓UOC。2）令二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)獨(dú)立源為零，求等效電阻R0。3）將待求支路或網(wǎng)絡(luò)接入等效后的戴維寧電源，求出解答。

4.3 例題講解

舉例說(shuō)明講解，分別舉例電路中含獨(dú)立理想電源電路和電路中含受控源電路的例子若干個(gè)，強(qiáng)化知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生靈活使用戴維南定理求解復(fù)雜電路。

4.4 課堂練習(xí)

在通過(guò)例題講解強(qiáng)化知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，營(yíng)造一個(gè)師生互動(dòng)、合作學(xué)習(xí)的教學(xué)情境，讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析問(wèn)題，同時(shí)根據(jù)學(xué)生在課堂練習(xí)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的問(wèn)題并給予解決。

4.5 總結(jié)歸納

總結(jié)幾個(gè)基本概念、定理的內(nèi)容及其解題步驟。

4.6 課后作業(yè)

通過(guò)作業(yè)的獨(dú)立完成，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和及時(shí)掌握。

5 教學(xué)總結(jié)

⑴等效是指有源二端網(wǎng)絡(luò)對(duì)外部的等效。⑵求等效電阻時(shí)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部獨(dú)立源為零是指電壓源短路，電流源開(kāi)路。⑶求等效電阻時(shí)，若二端網(wǎng)絡(luò)N中無(wú)受控源，N中電阻出現(xiàn)簡(jiǎn)單的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，則直接求R0，若二端網(wǎng)絡(luò)N中有受控源，或者當(dāng)is=0，us=0后無(wú)法進(jìn)行電阻的串并聯(lián)化簡(jiǎn)，則按等效電阻的定義，在二端子間加一電壓u（或電流i），則 ，式中，

u并不一定給出確定的值，只要找出u與i的關(guān)系即可。