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      2. 仿真教學(xué)在技工院校電工教學(xué)中的應(yīng)用論文

        時間:2022-12-16 23:33:33 論文 我要投稿
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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。

        仿真教學(xué)在技工院校電工教學(xué)中的應(yīng)用論文

          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(diǎn),既可以突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)、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(shí)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(shí)踐有機(jī)結(jié)合,有益于傳統(tǒng)電子電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的補(bǔ)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(shí)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(jì)算機(jī)仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)研究,將仿真技術(shù)引入課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)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(yàn)的實(shí)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(jì)算機(jī)平臺進(jìn)行輔助教學(xué)活動。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,利用計(jì)算機(jī)的仿真技術(shù)對電路進(jìn)行設(shè)計(jì)、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(jì)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(jì)算機(jī)仿真技術(shù)引入到模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,將傳統(tǒng)的模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行的仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,提高課程的教學(xué)質(zhì)量和實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn),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(diǎn)、鞏固重點(diǎn)、加深記憶;二是仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)不必直接接觸強(qiáng)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(shí)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(shí)驗(yàn)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(fèi)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(shí)物相似,從而為電類課程的實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)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(diǎn)。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(diǎn)。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(jì)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(xiàng)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)。

          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(shí)一體化教學(xué),教師需要帶學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室上課,或?qū)?shí)驗(yàn)儀器設(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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn),而且實(shí)驗(yàn)總結(jié)能力明顯增強(qiáng)。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(shí)訓(xùn)。過去,因受場地、經(jīng)費(fèi)、器材等硬件條件限制,電類專業(yè)的實(shí)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(shí)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(shí)訓(xùn),實(shí)行實(shí)物實(shí)訓(xùn)與模擬實(shí)訓(xùn)相結(jié)合,發(fā)揮模擬實(shí)訓(xùn)省時、高效、安全、經(jīng)濟(jì)的長處,解決了過去實(shí)訓(xùn)課完全依賴實(shí)驗(yàn)儀器,且電子元器件損耗大和實(shí)驗(yàn)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(shí)踐相結(jié)合,增強(qiáng)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(qiáng)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(shí)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(yàn),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(xiàng)教改試驗(yàn)的成功實(shí)踐表明,仿真技術(shù)作為一種高新技術(shù),可以通過計(jì)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(shí)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(shí)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(shí)的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn),如果完全用虛擬實(shí)驗(yàn)取代實(shí)物實(shí)驗(yàn),學(xué)生對真實(shí)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(shí)際電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(shí)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(diǎn),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(yùn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2006年,03期。

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