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仿真技术在电工电子技术教学中的应用
仿真是用模型(物理模型或数学模型)代替实际系统进行试验和研究。随着计算机技术的飞速发展,利用计算机进行各种模拟仿真已经成为科研和教学的重要研究手段。计算机仿真技术的广泛应用,为电工电子技术的教学,带来了一种新的方法,特别是在实践教学中更能发挥其优势作用。
电工电子技术课程,对中职的学生来讲,是一门专业技能课,有理论课、实验课、实训课。其中实验、实训都可以归结到实践课,目的是培养学生操作技能和解决实际问题的能力。将计算机仿真技术引入教学中,不仅改善了教学手段,减少了教学成本,更重要的是丰富了教学内容,提高了课堂教学效率,对于培养学生的自主能力、创新能力、分析和解决问题的能力都起到了潜移默化的作用。
一、理论教学中的应用
电工电子技术课程中,理论教学是必须的。理论是实践的基础和支撑。理论课教学的目的是更好地服务实践教学,更好地用理论知识支持技能的学习,同时也为学生将来的职业发展提供足够的基础。所以,我们不能轻视理论学习。但是面对现今的中职学生,讲理论知识,老师们都会感到头疼,因为学生的素质比较差,数学和物理基础比较薄弱,课堂上基本是老师灌输,学生被动接受,一点也调动不起学生
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学习的兴趣。再加上电子类的课程比较枯燥无味、抽象难懂、课程逻辑性强等特点,学生学习的确感到困难。对于教师来讲,费了好大力气,也很难达到理想的教学效果。
随着计算机技术的发展,出现了虚拟仿真技术。我们将仿真软件的虚拟实验功能引进课堂,在讲解理论的同时,利用计算机进行多媒体演示,搭建电路,设置参数,通电实验,在显示屏上可以直接显示实验结果,使一些抽象的概念形象化、直观化、简单化,弥补了理论上的抽象性。例如,在基本放大电路中,静态工作点选择的是否适合,直接影响到放大器的性能。若设置不当将会产生饱和失真或截止失真。在理论课上,学生往往对于公式的推导及曲线的讲解不能深刻体会,导致对于基本放大电路的知识点不能较好地掌握。而通过仿真软件EWB的展示,可以给学生一种直观的认识。同时,有兴趣的同学还可以自己设参数,观察静态工作点选择的是否合适,如果不合适会产生什么样的失真结果。这样的理论课学生学起来有积极性,学习效果也就有很大提高。再举个例子,在模拟电子线路中,三极管的基极(b)、集电极(c)和发射极(e)三个极之间的电流,存在Ie=Ic+Ib这样的关系,教材中指出这个公式是经过多次实验得出的结论,同时列出实验数据表格。然后,老师在课堂上让学生验证一下表格里的数据,的确符合上述规律。这样的理论教学,学生没有体验,就事论事,学生只有死记硬背。但如果利用
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模拟仿真,搭建电路,让学生亲手用EWB软件中提供的电流表实际测量一下,自己得出上述结论,那效果就会不一样,学生很快就会记住三极管三个极之间的电流关系。正如一位教育学家总结的:“你告诉我,我会忘记;你给我示范,我会记住;你让我自己做,我会明白,而且一辈子都不会忘记。”
所以,利用模拟仿真技术进行理论教学,可以将复杂问题简单化,抽象问题形象化,理性知识感性化,让我们的学生在理论学习时不感到枯燥,调动起他们的思维,让学生在不断的探索中学习。
二、实践教学中的应用
实践教学在电工电子技术的课程中安排比重较大,因为这是一门专业技能课,实践性很强。在上电工电子技术课的第一天,老师就要重点讲用电安全,因为做任何事情,安全总是第一位的。学生进行各种实验操作,一定要规范操作,注意操作规程,但仍不排除会有意外的发生。所以,作为电类的教师,在上实验课时难免会有各种担心。这是其一。其二是由于经费的问题,很多实验,由于实验室元器件、设备不全,规格不合适等原因而不能完成。就算能完成,也要花很大一笔开销。
如果采用虚拟仿真技术,我们只需要计算机,在计算机房就能完成很多实验,而且不存在安全隐患和设备不足的问题,特别是验证性的实验,很快就能得到结果。虚拟实践
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教学平台的建立,使学生可以不受场地与设备限制,只要有计算机,就可以进行各种相关电路的设计与仿真,有效做到理论与实践的结合,加深了学生对理论知识的理解,提高了学生的应用能力及实践能力,培养了学生学习的自主性,大大改善了教学效果。
例如,在数字电路的实践教学中,仿真软件中的逻辑转换仪非常有用。实际工作中并没有这个仪器,它能够将逻辑电路和真值表、逻辑表达式之间进行转换。利用这一功能,学生在设计组合逻辑电路时,非常的方便实用。另外,在项目实训中,对于设计各种电路而言,利用仿真模型,可以减少元器件损耗,方便更换不同型号规格的元件,减少设计成本。再比如,在整流滤波实验中,我们也可以让同学利用仿真技术进行先行实验。首先,搭建整流滤波电路,在仪表栏中调出双踪示波器,A通道接输入端,B通道接输出端,接通仿真电源,在示波器上就可以看到整流的效果,改变电路中电容参数,还可以观察波形的变化,不同电容量,波形脉动的成分是不同的。这表明了电容滤波的效果。这样的仿真实验,让学生在实物实验之前就有一个深刻的了解,包括实验步骤、实验结果、注意事项等,在实物操作时,做到心中有数,提高了实物实验的效率。虽然,仿真实验有很多优点,但实践性的教学不能完全依靠仿真技术,我们还是要将仿真实验和实物实验结合起来,充分发挥仿真技术的作用,让仿
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真技术为真正的实验教学服务,达到提高学生操作技能的目的。
三、仿真技术应用的思考
仿真技术应用于教学中,毫无疑问地提高了教学效果和效率。首先,利用仿真教学,激发了学生的学习兴趣,有利于突破教学中的难点。仿真技术引入课堂后,把许多抽象、难以理解的教学内容变得生动有趣,动态地显示实验现象和结果,化难为易,能够促使学生积极思考,提高自主学习和创新思维能力。其次,仿真教学在一定程度上可以弥补实验设备不足,并且可以模拟一些实物实验不易进行的实验项目。但是,在实际应用中,不能完全用仿真教学代替实物实践教学。仿真教学,只能起到辅助作用,实际动手操作能力,必须要通过实物性的实验操作才能得到提高。而且,真正的实验不能因此而减少。
模拟仿真软件种类比较多,选择一款简单易学、适合教学的才是最好的。经过教学实践证明,运用电子仿真技术作辅助,在优化课堂教学、提高教学效率、增强教学效果方面起到了重要作用,是一种先进的教学手段,很值得推广。
参考文献:
[1]周绍敏.电工技术基础与技能[M].高等教育出版社.
[2]张金华.电子技术基础与技能[M].高等教育出版
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社.
[3]钟文耀,段玉生,何丽静.EWB电路设计入门与应用[M].清华大学出版社编.
[4]李良荣.EWB 9电子设计技术[M].机械工业出版社.
仿真技术在电工电子技术教学中的应用
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