戴維寧定理思政元素挖掘及課堂教學融入

閆紅廣 劉陵順 王成剛

摘? 要? 以當前軍校專業基礎課程教學為立足點，以課程教學和立德樹人相統一為目標，結合近幾年教學科研經歷，以電路課程中戴維寧定理的思政教學為研究對象，合理開展課堂教學設計，深入挖掘思政元素，從思政元素挖掘、思政元素融入、教學設計、教學效果評價等方面進行探討。

關鍵詞? 戴維寧定理；電路；教學設計；思政教學；思政元素

中圖分類號：E251.3? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）22-0145-04

0? 引言

隨著信息技術的飛速發展，軍事裝備的信息化程度越來越高，對高水平、高素質人才需求越來越大，而軍校作為軍隊人才培養的主要陣地之一，應當把準時代脈搏，緊跟時代步伐，積極開展軍校課程尤其是專業課程和專業基礎課程教學改革與探索，不斷優化課程體系，融入思政內容，逐步提高教學質量。

電路課程是電信類、自動化類等相關專業一門重要的專業基礎課，是連接后續專業課教學的橋梁和培養工程技術人員的基礎，是學生從數學、物理基礎轉向未來專業知識、能力和素養養成的里程碑式課程。探索思政教育融入電路課程，進而進一步提升學生的職業素養、科學觀念和創新能力，是新時代培養有責任、有擔當電氣人才的重要手段。順應改革需求，在傳授理論知識的過程中積極挖掘電路課程中蘊含的思政教學資源，引導學員樹立遠大理想和愛國主義民族情懷，增強學員對國家科學技術發展的責任感和使命感，激發學習動力，讓“科技強國、創新興邦”的理念根植于學員心中，具有極其重要的現實意義。

電路課程內容分為三大模塊：直流電路、動態電路和交流電路[1]。在直流電路部分，學員將學習電路的基本概念、基本定律和基本分析方法。其中，戴維寧定理是電路分析求解中常用的一種重要電路定理。該定理基于等效替代的思想，根據線性電路特點，即：有源線性一端口網絡的端口外特性是不變的，把該一端口網絡用一個電壓源串電阻的簡單支路等效代替，一類電路分析問題將得到極大簡化。尤其在求解負載獲得最大功率時，運用戴維寧定理更為方便、快速和高效。因此，針對戴維寧定理的課堂教學問題，在進行課堂設計時注重思政元素的挖掘與融入，在提高學員學習興趣、培養學員科學精神及辯證思維的同時也服務于教學，增強授課效果。

1? 思政教學目標及思政元素挖掘

1.1? 思政教學目標

電路是高等教育階段電類和電子信息類本科各專業的一門技術基礎課，在人才培養方案中屬于專業課程模塊中的專業背景課程。當今軍校電類和電子信息類學生除了要掌握基本的專業知識和專業技能以外，還應具備發現問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力。因此，在電路課程教學中融入思政元素是十分必要的，把理想信念層面的精神導引貫穿知識傳授和能力培養，秉持“樹人”不忘“立德”為先，激發學員的學習熱情和動力，實現知識傳授與價值引領相統一。

課程組在電路課程教學中提出要“立足實戰，從裝備出發，努力使學員樹立科學嚴謹的工作作風”，因此，在課程教學基本目標設置上，提出要把電路理論產生的背景、認識過程和方法以及人類做出的不懈努力融入教學中，以培養學生追求真理、探索科學知識的精神，學會認識問題、分析問題、解決問題的方法，培養唯物思辨能力。基于此，將戴維寧定理這次課的課堂思政教學目標設定為：提高學生對裝備問題的敏感性和問題轉化能力；培養學生科學嚴謹的治學精神和注重觀察、善于總結的科學習慣；培養學生唯物思辨能力。

1.2? 思政元素挖掘

電路課程作為電信類、自動化類各專業必修的專業基礎課程，具有較強的客觀性、專業性、自洽性和實踐性，和其他理工科類課程一樣，承載了自然科學和工程技術的知識與經驗體系，重視知識的系統性和連貫性，更加強調教學內容的客觀性和實踐性[2]。承擔電路課程任務的教師都具有求真求實、專注于自身專業、不隨意改變課程內容和授課方式的教學風格，但這也是電路思政元素的挖掘不夠深入的原因之一。戴維寧定理是電路課程中一種重要的基本定理，運用該定理可以有效地簡化電路[3]。以本次課為例，深入挖掘思政元素，實現知識與價值的統一。

1）以學員任職需求為根本出發點，聚焦實戰裝備問題，從飛機姿態控制系統的工作原理中抽象出電路模型，提出復雜電路的簡化分析需求，過渡到戴維寧定理的內容學習。以實際裝備作為引例，貼近學員后續專業課程學習需求，使課堂講授緊貼實裝，激發學員學習興趣的同時，提高學員對裝備問題的敏感性和問題的轉化能力。

2）以習主席“弘揚科學精神、秉持科學態度、遵循科學規律”的指示為基本遵循，引出戴維寧定理后，通過進一步介紹戴維寧定理的由來和戴維寧本人，拓展學員的人文知識，培養科學嚴謹的治學精神，關注學員的“情感、態度和價值觀”的培養，增加課堂的知識性、人文性，提升引領性、時代性和開放性。

3）以辯證唯物主義為世界觀和方法論，通過辨析本質與表象的關系，引導學員深刻理解一端口網絡端口特性和端口電壓電流的關系，培養學員的辯證思維。

1.3? 知識點與思政元素的內在聯系

1.3.1? 提出復雜電路的簡化分析需求，培養學員的問題轉化能力，增強對裝備問題的敏感性

介紹飛機姿態控制系統中電橋電路的工作原理，借此激發學員的學習興趣，提高學員對裝備問題的敏感性，從中抽象出電路模型，轉化為電路分析問題，提出復雜電路的簡化分析需求，引出戴維寧定理。

1.3.2? 介紹戴維寧其人其事，培養學員科學嚴謹的治學精神

戴維寧定理是法國科學家戴維寧在歐姆定律和基爾霍夫定律的基礎上，總結提出的線性電路的一個重要定理，時年僅26歲。戴維寧如此年輕就能取得這樣的成就，不僅是其科學素養高超，更重要的是他注重觀察記錄各種實驗現象，善于總結把握事物規律，具有科學嚴謹的治學精神。因此，在戴維寧定理的介紹環節，介紹戴維寧其人和戴維寧定理的由來，順理成章，在激發學員學習興趣、培養學員科學精神、拓展學員人文知識的同時，順利過渡到定理內容的講解上來。

1.3.3? 通過辨析一端口網絡的端口特性與端口電壓電流關系，培養學員的辯證思維

在有源線性一端口網絡電路問題的分析求解過程中，對于不確定的外電路，端口的電壓和電流是不能確定的。但是，對于確定的有源線性一端口網絡而言，其端口特性是唯一的、確定的、不變的。戴維寧定理就是透過不確定的、可變的端口電壓電流這個表象，抓住了一端口外特性不變這一本質，成功實現化繁為簡的這種等效替代。在這里，通過辨析本質與表象的關系，既培養了學員的辯證思維，又深刻地提示了端口特性與端口電壓電流的關系，有助于加深學員對定理的理解。

2? 課堂融入

思政元素與課堂內容應深入融合，防止出現“為了課程思政而思政”，育人效果不佳的現象。

1）聚焦應用場合，介紹飛機姿態控制系統的工作原理，從中抽象出電路模型，提出電路分析求解需求。在科普裝備知識、激發學員學習興趣的同時，引導學員提高對軍事裝備問題的敏感性，善于思考電氣裝置的工作原理，引導學員形成將裝備問題轉化為電路分析問題的能力。

2）引例中提出電路求解問題，引出有源線性一端口網絡的化簡需求，繼而介紹戴維寧其人及戴維寧定理的由來。戴維寧在用歐姆定律和基爾霍夫定律分析求解電路問題時，通過分析實驗數據、總結規律，發現線性電路的重要特性，即：有源線性一端口網絡對外電路而言，端口特性是不變的，可以用一個簡單支路等效替代。戴維寧之所以能在高度成熟的兩大定律基礎上將電路理論又向前推進一步，之所以能夠從繁多的電路現象中總結出規律，除了具有較高的科學素養以外，還與他善于發現、善于總結的科學實驗精神、嚴謹治學習慣有關。

3）在戴維寧定理應用環節，對變負載求解問題進行仿真分析，通過畫伏安特性曲線進行對比的方法，引導學員關注端口特性（曲線）與端口電壓電流的關系，指出端口電壓電流是可測可觀的表象，隨外電路不同而相應變化，而無論外電路作何種變化，對應的伏安特性點總落在特性曲線上，即端口外特性曲線不變。這是有源線性一端口網絡的本質屬性。借本質與表象的辨析，引導學員深刻理解端口特性與端口電壓電流的關系，加深學員對戴維寧定理的理解。

3? 課堂教學設計

教學設計是對課程思政在教學過程中的呈現模式進行微觀設計，將課堂內容所涉專業、國家、文化、歷史等思政元素與教學內容深度融合，合理設計教學過程，科學拓展專業課程的廣度、深度和溫度。在本次課的教學過程中，為提高教學目標達成度，順利攻克教學重難點問題，基于五星教學法進行課堂教學設計，形成課堂閉環[4]。

3.1? 聚焦問題

聚焦實際應用問題，以飛機姿態控制為例，引出電路求解問題，既科普了裝備知識，又激發了學員的學習熱情。將飛機姿態控制問題轉化為電路分析問題，合理過渡到電阻電路的分析計算上來。

3.2? 激活舊知

回顧電阻電路的等效變換、支路電流法、結點電壓法，指出求解難度大、過程復雜的缺點，提出尋找簡便方法的需求。

3.3? 論證新知

重點介紹戴維寧定理的含義與證明、戴維寧等效電路的求法。針對關鍵參數求解這一難點問題，總結求戴維寧等效電路的三步法，通過PPT講解、定理證明、仿真驗證、板書強調等方式，引導學員加深對等效電路參數求法的理解和掌握，并通過例題進行針對性訓練，使學員快速掌握關鍵參數的求解步驟與方法。

3.4? 應用新知

通過例題的求解分析，引導學員應用新知驗證所學，采用求戴維寧等效電路的三步法，就可以快速求出戴維寧等效電路。讓他們親手應用、親身體會，定理的應用給電路分析求解帶來的極大便利。

3.5? 融會貫通

課堂最后落腳于戴維寧定理的三個典型應用場合，幫助學員形成正確的解題思路和工程思維，提醒學員在碰到類似問題時要善于應用戴維寧定理處理電路分析和實際工程問題，實現理論知識向能力的轉化。

4? 教學效果評價

從三個方面對本次課的教學效果進行評估：一是通過線上問卷由學員對本次課進行評價（圖1）；二是通過學員課上對練習題的掌握情況和課后測驗進行評價；三是通過教學督導對本課堂進行評價。

4.1? 問卷調查情況

1）在總體滿意度方面，學員對本次課滿意度較高，其中72.73%的學員對本次課非常滿意，27.27%的學員表示總體滿意。

2）教學設計方面，72.73%的學員表示非常喜歡，對本次課非常滿意。

3）教學互動方面，互動效果得到學員的認可，評分方面均在90分以上（百分制）。

4.2? 學員掌握情況

1）例題講解階段，70%左右的學員能夠透過電路看本質，能對簡單的電路進行電路等效，但是不熟練。

2）在練習鞏固階段，90%的學員能夠對實際問題進行分析，能夠掌握和理解戴維寧定理。

3）在課后測驗階段，測驗結果顯示：全部學員都能夠利用戴維寧定理完成電路等效。

4.3? 教學督導評價

為充分了解本課堂的授課情況，邀請學校教學督導專家進行聽課評價并給出指導意見。督導專家一致認為本堂課授課效果較好，思政元素與教學內容融入較好，教學設計合理，基本達到潤物無聲的教學效果。

5? 結束語

電路作為電子信息學科相關領域的一門主干專業基礎課程，對學員的知識、能力和綜合素質的培養有著重要和深遠影響，在人才培養計劃中處于重要的地位。因此，電路課程教學改革一直持續進行，要達到理想的立德樹人效果，還需要在教學內容、教學設計、教學方法和教員培育等方面不斷探索與實踐。以電路課程中戴維寧定理的思政教學為研究對象，合理開展課堂教學設計，深入挖掘思政元素，從思政元素挖掘、思政元素融入、教學設計、教學效果評價等方面進行探討。在實際授課過程中，采用問卷調查的形式進行課前調研、課后反饋，結合知識點測驗結果及督導專家的指導意見，本知識點在優化課堂教學設計、豐富課堂教學內容的基礎上，取得教學質量的有效提升，表明融入思政元素的課堂教學設計思路有助于典型課例的形成和教學效果的增強。

參考文獻

[1] 覃勇程.《電路分析》課程的教學探討[J].精品，2020（4）：1-2.

[2] 雷芳，劉曉燕.系統實例法在“電路”課程教學中的應用探索[J].中國電力教育，2020，392（10）：62-63.

[3] 張杰，楊奕，王玉菡，等.《電工學》課程教學改革實踐：戴維寧定理微課程設計[J/OL].當代教育實踐與教學研究（電子刊），2017（1）：14.

[4] 趙倩.從五星教學法角度分析一堂MOOC課程[J].西部教育研究，2014（3）：118-120.

作者：閆紅廣，海軍航空大學航空基礎學院，講師，研究方向為電機控制；劉陵順，海軍航空大學航空基礎學院，教授，研究方向為電機控制；王成剛，海軍航空大學航空基礎學院，副教授，研究方向為電路設計（264001）。