針對非電專業(yè)戴維南定理講授方法改革的探討

鄭曉婉+張培+苗維普+曹玲芝

摘 要 戴維南定理抽象，難理解、難掌握。非電專業(yè)學(xué)生電學(xué)基礎(chǔ)薄弱，學(xué)習(xí)該定理時(shí)存在不愛學(xué)、不會學(xué)和學(xué)不會的問題。以學(xué)生為本，分析問題原因，從教學(xué)安排、實(shí)驗(yàn)安排和課后鞏固等方面進(jìn)行探討，形成一套講授新方法，建立從樂學(xué)到會學(xué)到學(xué)會到應(yīng)用再到樂學(xué)的良性循環(huán)。本方法應(yīng)用在課程中取得較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 非電專業(yè)；戴維南定理；實(shí)驗(yàn)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）20-0112-03

Abstract The venin theorem is abstract and difficult to understand and master. In the other hand， for the non-electric specialty students， the basic knowledge of electricity is weak， As learning the theorem， the students dont like to learn it and dont know how to learn it， sothat they cant understand and master it. This article from the posi-tion of students， analyzes the reasons of the problem， discusses theteaching arrangement， experimental arrangement and after-school consolidation， etc. form a new method of teaching the venin theorem.Using the method in the course， receved a good result.

Key words non-electric specialty； the venin； experiment

1 前言

電路分析是一門綜合性、實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，已經(jīng)成為各高校工科類非電專業(yè)重要的基礎(chǔ)課或者是專業(yè)課，也是非電類專業(yè)學(xué)生掌握電路基礎(chǔ)知識以及學(xué)習(xí)后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程的關(guān)鍵課程[1-2]。戴維南定理在電路分析中是一個非常重要的定理，相較其他定理，抽象、難理解，對于非電類專業(yè)學(xué)生來說，學(xué)習(xí)起來比較困難和吃力。因此，戴維南定理成為該課程的教學(xué)難點(diǎn)和重點(diǎn)。為了能夠在有限的學(xué)時(shí)中使非電類學(xué)生學(xué)好該定理，并熟練掌握和應(yīng)用該定理，從學(xué)生角度出發(fā)，將講授教學(xué)與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐兩方面相結(jié)合作為教授方法的前提，對講授該定理的方法進(jìn)行探討。

2 分析問題，提出解決方法

目前，非電類專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)戴維南定理的過程中普遍存在的問題是：一方面，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性差，沒有自主學(xué)習(xí)能力，只靠教師灌輸；另一方面，雖然有一部分學(xué)生有學(xué)習(xí)愿意，自覺主動去學(xué)習(xí)，但是因?yàn)槠潆妼W(xué)基礎(chǔ)比較薄弱，學(xué)習(xí)方法不當(dāng)，導(dǎo)致事倍功半，效率低下。

針對這一問題，必須從學(xué)生角度出發(fā)，尋找合適的教學(xué)方法。當(dāng)學(xué)生學(xué)會學(xué)好且能熟練應(yīng)用時(shí)，他們不但掌握了戴維南定理，而且增加了學(xué)習(xí)的信心，會更加愿意去學(xué)習(xí)電路課程中的其他新知識，形成從樂學(xué)到會學(xué)到學(xué)會到應(yīng)用再到樂學(xué)的良性循環(huán)，如圖1所示，從而也為今后的其他電路知識學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。

3 戴維南定理講授的具體方法

引用布魯納的一句名言：“知識的獲得是一主動的過程，學(xué)習(xí)者不應(yīng)該是信息的被動接受者，而應(yīng)該是知識獲取過程的主動參與者?！币虼?，在非電類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)戴維南定理的過程中，首先必須讓他們發(fā)揮其主觀能動性，愿意去學(xué)習(xí)定理。其次，要在學(xué)生愿意學(xué)的基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)生的具體實(shí)際情況，圍繞定理，制訂合理的教學(xué)方案，做好課上理論教授，使學(xué)生學(xué)會定理、掌握定理、熟練使用定理。最后，利用實(shí)驗(yàn)這一環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際，讓學(xué)生更深刻地領(lǐng)會該定理的實(shí)際意義。

調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性 要使學(xué)生發(fā)揮主觀能動性，就要對學(xué)生心理進(jìn)行分析，解決學(xué)生在心理上、思想上的厭學(xué)情緒和畏難情緒。因?yàn)榇蟛糠址请婎悓I(yè)的學(xué)生自高中以來很長時(shí)間沒有學(xué)習(xí)和電路相關(guān)的知識，或者從來就沒有學(xué)習(xí)過電路相關(guān)知識，在電學(xué)方面底子薄、基礎(chǔ)差，這就會使得學(xué)生在心理上對戴維南定理產(chǎn)生畏難情緒，覺得這一定理是一個難理解、不好學(xué)的定理，學(xué)習(xí)起來會困難和吃力。從而進(jìn)一步由畏難情緒轉(zhuǎn)化成厭學(xué)的情緒，導(dǎo)致學(xué)習(xí)的不認(rèn)真和不深入，不能鉆進(jìn)去，不能吃透和領(lǐng)悟。最后就會產(chǎn)生學(xué)不會、學(xué)不好的不良后果。因此，一定要制定相應(yīng)的方法來排除厭學(xué)、畏難情緒，引導(dǎo)、激勵學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自主性。教師在講授該定理之前，可以先安排一個知識總結(jié)和回顧，把之前學(xué)過的電路基礎(chǔ)知識做一個復(fù)習(xí)，這樣可以為學(xué)習(xí)戴維南定理打下良好的基礎(chǔ)。

興趣是最好的老師。想要調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，就要增加授課的趣味性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而使得學(xué)生主觀上樂意學(xué)習(xí)，愿意接受該定理的理論知識。要實(shí)現(xiàn)這一目的，可以采取多種靈活的授課方式。

比如使用演示法，制作兩種實(shí)際電路，電路圖如圖2中的圖a和圖b，測量兩種電路中流過RG的電流。比較兩種電路，圖a電路連線多、電器元件多，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜；而圖b（也就是戴維南等效電路）連線很少、電器元件少，是簡單的串聯(lián)方式。然后利用電流表分別測量兩種電路中通過RG的電流，對比兩個數(shù)值，非常相近，說明兩種電路雖然結(jié)構(gòu)上相差很大，但效果卻是等效的。

通過演示，學(xué)生不禁會對這種現(xiàn)象好奇：為什么簡單電路和復(fù)雜電路能夠等效呢？是不是所有的復(fù)雜電路都可以變成簡單電路呢？學(xué)生的疑問產(chǎn)生后，就會對這種現(xiàn)象產(chǎn)生興趣，進(jìn)一步就會對該理論產(chǎn)生興趣。

同時(shí)，讓學(xué)生參與，增加課堂趣味性。在使用演示法時(shí)，教師介紹完演示內(nèi)容后，可以讓學(xué)生分成兩組進(jìn)行數(shù)值的測量、比較。學(xué)生親自測量、比較，大大提高了興趣。

組織有效的教學(xué)大綱 課前，組織教學(xué)大綱遵循這樣的原則：以基本知識為基礎(chǔ)，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣為前

提，循序漸進(jìn)，深入淺出，讓學(xué)生學(xué)習(xí)起來容易接受、容易理解，從而使得學(xué)生更好地掌握戴維南定理。課程可以進(jìn)行如下安排。

第一步：介紹和戴維南定理相關(guān)的一些基本概念，包括二端網(wǎng)絡(luò)、有源二端網(wǎng)絡(luò)、無源二端網(wǎng)絡(luò)、開路電壓和等效電阻。

第二步：教授戴維南等效電路的變換方法，抓住兩個關(guān)鍵量，開路電壓E和等效電阻R0，如圖3所示。

第三步：講利用戴維南定理解題的具體方法，將方法步驟模式化，學(xué)生更容易掌握。

第四步：設(shè)計(jì)例題，按照模式化的步驟講解例題，讓學(xué)生學(xué)習(xí)使用第三步中所講的方法步驟。

第五步：安排課堂練習(xí)，通過課堂的板演，一方面鞏固了教學(xué)效果，一方面發(fā)現(xiàn)學(xué)生問題，針對問題再進(jìn)行講解，讓學(xué)生更好地掌握定理。

利用多媒體現(xiàn)代化教學(xué)手段[3] 為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)戴維南定理的興趣，提高學(xué)習(xí)的積極性，在課程講授過程采用多媒體教學(xué)方法，對于非電類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)戴維南定理有非常好的效果。多媒體現(xiàn)代化教學(xué)的特點(diǎn)是在課堂中運(yùn)用動畫和聲音，從而使定理內(nèi)容更加形象化、多樣化、直觀化。將多媒體教學(xué)方法應(yīng)用于戴維南定理講授中的優(yōu)點(diǎn)在于使比較抽象、難理解的內(nèi)容以動態(tài)圖像演示出來，將定理的等效作用以計(jì)算機(jī)模擬展示給學(xué)生。這樣使枯燥抽象的內(nèi)容更加生動、形象，易于被學(xué)生接受和理解。

4 理論教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合

合理安排實(shí)驗(yàn) 戴維南定理相對比較抽象，不容易理解。實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容接觸實(shí)際電路，比較直觀，可以直觀地反映戴維南定理的意義，從而使學(xué)生更容易消化吸收該定理，同時(shí)幫助學(xué)生更好地理解該定理，也能為接下來的課程學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。針對戴維南定理，應(yīng)該設(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，從而更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果。大致包括以下四方面的內(nèi)容[4]。

1）線性網(wǎng)絡(luò)電路中測量（包括電阻的電壓、電流），具體設(shè)計(jì)如表1所示。電阻為無窮大的時(shí)候，就是戴維南定理中的開路電壓E。

2）測量等效電阻。在該步驟，主要可以讓學(xué)生理解什么是有源二端網(wǎng)絡(luò)和無源二端網(wǎng)絡(luò)，引導(dǎo)學(xué)生思考如何實(shí)現(xiàn)無源二端網(wǎng)絡(luò)，并動手連成無源二端網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際電路。

3）連成戴維南等效電路。根據(jù)實(shí)驗(yàn)前兩步中測得的開路電壓E和等效電阻，結(jié)合戴維南定理，把電路連成結(jié)構(gòu)簡單的串聯(lián)電路，即戴維南等效電路。

4）在戴維南等效電路中，按照表2中的內(nèi)容分別測量電壓和電流，并把測量結(jié)果填入表2。最后將兩次測得的結(jié)果（表1和表2的數(shù)據(jù)）進(jìn)行比較，從而以實(shí)際測量結(jié)果證明戴維南定理。

使用分組學(xué)習(xí)的方式 分組合作學(xué)習(xí)是一種富有創(chuàng)意和實(shí)效的教學(xué)理論與策略體系，目前被許多教師廣泛地采用。合作學(xué)習(xí)指在教學(xué)中運(yùn)用小組的形式來引導(dǎo)學(xué)生共同開展學(xué)習(xí)活動，從而以最大限度促進(jìn)自己和他人的學(xué)習(xí)[5]。在對非電類專業(yè)學(xué)生進(jìn)行戴維南定理授課過程中，可以采用分組合作式教學(xué)方式，這樣能夠充分調(diào)協(xié)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀積極性，也讓學(xué)生將學(xué)到的方法應(yīng)用在學(xué)習(xí)過程中。在小組中，學(xué)生可以進(jìn)行互相交流、互相協(xié)助，有利于更好地自我思考、自我總結(jié)、自我發(fā)揮，更好地理解、掌握并且會運(yùn)用戴維南定理。

5 課后鞏固

布置針對性作業(yè) 為了能讓學(xué)生真正吸收戴維南定理，并且加深記憶，鞏固課堂學(xué)習(xí)效果，且融會貫通、學(xué)以致用，作業(yè)是必不可少和行之有效的重要手段。要布置一些以基本知識為基礎(chǔ)，同時(shí)能夠擴(kuò)展學(xué)生思維、引發(fā)學(xué)生思考的作業(yè)，不但起到鞏固課堂教學(xué)效果的作用，也讓學(xué)生進(jìn)一步加深對戴維南定理的理解。

鼓勵學(xué)生自主實(shí)驗(yàn) 可以利用學(xué)校資源，讓學(xué)生多做一些電路實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在理論知識的基礎(chǔ)上通過實(shí)驗(yàn)主動參與、親自動手、親身實(shí)踐，從而更好地掌握基本知識內(nèi)容。

6 結(jié)語

根據(jù)學(xué)生情況，從學(xué)生角度出發(fā)分析問題，使學(xué)生愿意學(xué)習(xí)抽象的戴維南定理，合理安排課堂講授內(nèi)容，制訂有效的教學(xué)方案，使學(xué)生很好地掌握理論知識。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)簡單且容易理解和操作的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生對戴維南定理有直觀的認(rèn)識，從而更好地掌握該定理。最后通過布置作業(yè)和鼓勵學(xué)生參加課后實(shí)驗(yàn)的方法，進(jìn)一步鞏固教學(xué)效果，從而使得非電類專業(yè)學(xué)生學(xué)好戴維南定理。

參考文獻(xiàn)

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