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仿真教學(xué)在技工院校電工教學(xué)中的應(yīng)用論文
電工，安裝、保養(yǎng)、操作或修理電氣設(shè)備的工人。下面是小編為你帶來的仿真教學(xué)在技工院校電工教學(xué)中的應(yīng)用論文 ，歡迎閱讀。
摘 要：仿真教學(xué)具有演示形象、生動以及節(jié)省設(shè)備、場地、材料的特點，既可以突出重點、突破難點、加深記憶，又可以避免儀器損壞和元件消耗。本文通過教學(xué)實例，探索了在電工教學(xué)中利用仿真技術(shù)進(jìn)行輔助教學(xué)的具體做法，結(jié)果表明在電工教學(xué)中引入仿真軟件可將理論和實踐有機(jī)結(jié)合，有益于傳統(tǒng)電子電工實驗教學(xué)方法的補充和改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：電工教改 仿真教學(xué) 應(yīng)用
《電力拖動》、《電工電子線路》等電類課程概念抽象、直觀性差、原理難懂，加上技工院校學(xué)生素質(zhì)較低，對理論教學(xué)缺乏興趣，故此傳統(tǒng)的教學(xué)方法教學(xué)效果較差。針對技工院校學(xué)生的實際情況，筆者近年來嘗試在所教班級的電工教學(xué)中進(jìn)行計算機(jī)仿真教學(xué)實驗研究，將仿真技術(shù)引入課堂教學(xué)和實驗實訓(xùn)中，顯著地提高了教學(xué)效果，節(jié)約了教學(xué)成本，有效地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)應(yīng)用新知識、新技術(shù)的能力，受到了學(xué)生的普遍歡迎和好評。本文擬結(jié)合這一教改試驗的實踐作一些探討。
一、仿真教學(xué)的涵義及其優(yōu)越性
仿真教學(xué)是指應(yīng)用仿真軟件和技術(shù)，借助計算機(jī)平臺進(jìn)行輔助教學(xué)活動。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，利用計算機(jī)的仿真技術(shù)對電路進(jìn)行設(shè)計、分析和調(diào)試已成為趨勢。目前電子電路仿真軟件已成為電路分析和設(shè)計中不可或缺的工具，仿真軟件也將是電類專業(yè)學(xué)生需要掌握的專業(yè)技能之一，所以必須將計算機(jī)仿真技術(shù)引入到模擬電子技術(shù)實驗教學(xué)中，將傳統(tǒng)的模擬電子技術(shù)實驗教學(xué)與計算機(jī)進(jìn)行的仿真實驗相結(jié)合，提高課程的教學(xué)質(zhì)量和實驗效率。與傳統(tǒng)教學(xué)方法相比，仿真教學(xué)具有以下明顯的優(yōu)越性：一是仿真教學(xué)用虛擬儀器進(jìn)行演示和實驗，十分清晰、生動、形象，使抽象的概念原理直觀化、形象化，有利于突破難點、鞏固重點、加深記憶；二是仿真教學(xué)實驗實訓(xùn)不必直接接觸強電，不用進(jìn)行元件安裝和焊錫操作，從而避免了濺錫傷人、線路短路觸電等危險；三是仿真軟件中的虛擬儀器和元器件與實物非常接近，十分逼真，易學(xué)易懂，學(xué)生愛學(xué)愛用興趣高，且不受場地和設(shè)備的限制，能夠多人同時學(xué)習(xí)操作，可克服實驗場地和設(shè)備不足的難題，既節(jié)省了購買大量元器件和高檔儀器的費用，又避免了儀器損壞和元件消耗。學(xué)生們只要能正確使用常規(guī)儀器，都能較快地掌握軟件所提供的虛擬儀器的使用方法�？梢灾苯訌钠聊粓D形中選取元件連接成電路，也可直接從屏幕圖形中選擇測試儀器對電路進(jìn)行仿真測試，而且儀器的操作開關(guān)、按鍵與實物相似，從而為電類課程的實驗、設(shè)計等教學(xué)環(huán)節(jié)提供了極大的便利。
二、電工仿真教學(xué)的具體做法
1.應(yīng)用仿真技術(shù)激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲。興趣是最好的老師，應(yīng)用仿真技術(shù)導(dǎo)入課題、引出新知，可有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。例如，在《電力拖動》課程有關(guān)三相異步電動機(jī)控制電路的教學(xué)中，筆者就應(yīng)用仿真軟件演示電動機(jī)正反轉(zhuǎn)換原理，演示操作各個正反轉(zhuǎn)控制電路的控制按鈕，使學(xué)生對控制電路產(chǎn)生了好奇心和求知欲，進(jìn)而模擬出各個聯(lián)鎖電路的控制過程，教學(xué)內(nèi)容形象、直觀、逼真，由淺入深，由易到難，緩緩引入，從而使學(xué)生興趣大增。
2.應(yīng)用仿真技術(shù)突破教學(xué)難點。將抽象的原理、概念、公式推導(dǎo)直觀化，有利于學(xué)生理解和記憶，從而突破教學(xué)難點。例如電工電子線路教學(xué)中有關(guān)求解電容電量C的關(guān)系公式教學(xué)推導(dǎo)，學(xué)生往往感到公式抽象，也不會應(yīng)用。為了突破這一難題，筆者就利用Multisim2001軟件模擬該電路。操作步驟如下：第一步，選擇程序中的Multisim2001，進(jìn)入原理圖形設(shè)計環(huán)境的工作界面；第二步，執(zhí)行菜單設(shè)置圖紙大小、顏色、字體、連線寬度、邊框等；第三步，在元件工具欄中找出所需的元件，把它們拖放在工作區(qū)域，放置好元件后，再給元件連線；第四步，先用手動連線，然后由Multisim2001自動完成連線；第五步，對元件進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，先選定元件，然后雙擊鼠標(biāo)左鍵，改變對話框中的各項內(nèi)容，達(dá)到改變元件參數(shù)的目的。經(jīng)過上面幾個步驟最終可得到整流濾波電路圖。整流濾波電路圖搭建好后，就可以從儀表工具欄中調(diào)出示波器，將它放在合適的位置。然后將示波A通道接輸入信號端，B通道接輸出端。該示波器的界面與實驗室里常用的示波器的面板很相似，其基本操作方法差不多。啟動電路仿真開關(guān)，示波器屏幕上出現(xiàn)輸入和輸出兩個波形。這時可以通過啟動仿真開關(guān)，不斷改變電容容量C的大小，觀察示波器的波形變化。通過波形圖的比較就可以直觀地看出脈動系數(shù)與電容容量C之間的關(guān)系：當(dāng)容量C增大到一定數(shù)值后，輸出的直流電壓基本是平滑的；繼續(xù)增大C，直流電壓的變化不明顯。經(jīng)過這樣的仿真演示，同學(xué)們就較好地理解了這一問題，從而有效地突破了教學(xué)的難點。
3.應(yīng)用仿真技術(shù)進(jìn)行一體化教學(xué)。以往進(jìn)行理實一體化教學(xué)，教師需要帶學(xué)生到實驗室上課，或?qū)嶒瀮x器設(shè)備搬到普通課堂，十分不便。為達(dá)到省時高效，教師可將EWB的仿真實驗功能引入課堂，進(jìn)行一體化教學(xué)，開展師生之間、生生之間的互動交流，教學(xué)效果顯著。例如我在講解橋式整流濾波電路時就應(yīng)用EWB進(jìn)行電路仿真，其電路圖和仿真波形如圖1和圖2所示：
同學(xué)們通過連接電路進(jìn)行仿真，藍(lán)色波形為正弦交流電波形，紅色波形為橋式整流后的波形，大家很快明白經(jīng)過橋式整流后的波形是什么樣的；再通過兩個電壓表的數(shù)值比較，很容易得到UO=0.9UE2。
在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析電容濾波電路的波形和電壓，如圖3和圖4，通過選擇開關(guān)A、B、C、D，從而改變負(fù)載電阻和濾波電容的大小分別測出輸出波形。將輸出波形進(jìn)行對比，很容易明白R?C越大，濾波效果就越好，UO=（1.2-1.4）UE2。
在學(xué)生對EWB操作水平熟悉后，學(xué)習(xí)能力提高了，很樂意做實驗，而且實驗總結(jié)能力明顯增強。學(xué)習(xí)能力在學(xué)習(xí)過程中起決定性作用，是改變學(xué)生自身精神和知識結(jié)構(gòu)狀態(tài)、促進(jìn)學(xué)生自身素質(zhì)發(fā)展的力量。
4.應(yīng)用仿真技術(shù)開展模擬實訓(xùn)。過去，因受場地、經(jīng)費、器材等硬件條件限制，電類專業(yè)的實習(xí)課題和時間安排往往達(dá)不到規(guī)定的要求，不利于學(xué)生實踐能力的提高。隨著仿真技術(shù)的應(yīng)用，在教學(xué)中，教師可以選取有代表性的課題，開設(shè)一定比例的模擬實訓(xùn)，實行實物實訓(xùn)與模擬實訓(xùn)相結(jié)合，發(fā)揮模擬實訓(xùn)省時、高效、安全、經(jīng)濟(jì)的長處，解決了過去實訓(xùn)課完全依賴實驗儀器，且電子元器件損耗大和實驗儀器損壞后維修不及時的問題。通過仿真訓(xùn)練，學(xué)生們充分了解自己所學(xué)知識的應(yīng)用領(lǐng)域和前景等，將理論與實踐相結(jié)合，增強了對專業(yè)技術(shù)的認(rèn)識，從而激發(fā)出敬業(yè)精神。而傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生們掌握了一大堆知識，卻不知道如何應(yīng)用，往往會對本專業(yè)有一種挫敗感，喪失從事專業(yè)工作的積極性。同時，仿真訓(xùn)練也有助于增強學(xué)生的安全意識。通過仿真訓(xùn)練，在虛擬世界中由于錯誤操作而產(chǎn)生的安全事故，可以提高學(xué)生的警覺和分析排除故障的能力。
三、實施效果
近年來，筆者在所教班級的《電工技術(shù)》、《電力拖動》、《電子線路》等課程教學(xué)中進(jìn)行仿真教學(xué)試驗，均取得了良好的效果，顯著提高了教學(xué)效率，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了教學(xué)效果，節(jié)約了教學(xué)成本，受到同學(xué)們的歡迎和好評。通過班級的問卷調(diào)查表明，學(xué)生們普遍認(rèn)為，仿真教學(xué)在課堂氣氛、吸引力、學(xué)習(xí)興趣、理解知識、記憶程度、學(xué)習(xí)效果等各個方面都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的知識講授，值得推廣。這一項教改試驗的成功實踐表明，仿真技術(shù)作為一種高新技術(shù)，可以通過計算機(jī)及多種輸入輸出設(shè)備創(chuàng)建一種虛擬的情況，讓學(xué)生產(chǎn)生與現(xiàn)實生活一樣的感覺，使學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性大大提高，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效果。
四、結(jié)語
教學(xué)實踐證明，仿真教學(xué)是具有綜合作用的輔助教學(xué)手段，學(xué)生置身于仿真環(huán)境中，可以充分調(diào)動感官與思維，激發(fā)出學(xué)生學(xué)習(xí)電類知識的興趣，極大地提高學(xué)習(xí)效率。在教學(xué)中，筆者體會到仿真教學(xué)也不能完全取代真實的教學(xué)和實驗實訓(xùn)，如果完全用虛擬實驗取代實物實驗，學(xué)生對真實元器件的封裝、檢測等認(rèn)知程度大大降低，對使用儀器的操作能力大大削弱，缺少對實際電子產(chǎn)品設(shè)計的布局能力、布線能力、安裝調(diào)試能力。為了避免其弊端，我們應(yīng)采用虛實結(jié)合的方法，相輔相成。只要我們充分發(fā)揮仿真技術(shù)的特點，使仿真教學(xué)與傳統(tǒng)知識講授有機(jī)結(jié)合，就一定能有效地減少教師無效的工作時間，提高工作效率，節(jié)約教學(xué)資源，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高課堂教學(xué)效果，而且對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、分析和解決問題的能力都能起到潛移默化的作用。
參考文獻(xiàn)
[1]石煥玉 運用EDA手段進(jìn)行電子技術(shù)輔助教學(xué)[J].長江大學(xué)學(xué)報，2005年，04期。
[2]韓峰 虛擬儀器及其在實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].實驗技術(shù)與管理，2006年，03期。
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