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學生在運用EWB軟件進行操作時,一邊可以熟練在實際應用中的操作技巧,分析具體電路解決問題,還可以一邊牢記關于電子電工技術的理論知識。就基爾霍夫定律來講,基爾霍夫定律是電子電工技術學中的基本定律,囊括了電壓定律和電流定律,對于學生學習電子電工技術理論十分重要,是以后將所學應用到實踐中的理論基礎。因此,通過操作EWB軟件,可以幫助學生加深關于基爾霍夫定律的理論知識。首先在計算機桌面上選擇EWB軟件的快捷方式,進入虛擬實驗室電子工作平臺。點擊創(chuàng)建電路按鈕,學生可根據(jù)實際情況自由創(chuàng)建電路。然后,學生打開電路中的電路開關,通過電壓表和電流表對該電路的電流和電壓進行讀取。隨后學生可以任意更改電路中電子元件的數(shù)值,分別對每次更換電子元件后的電壓表、電流表數(shù)值進行讀取。最后學生們學生以試驗后的多組電壓、電流數(shù)據(jù)為基礎,經(jīng)過EWB軟件的計算功能來驗證,幫助學生進一步理解基爾霍夫定律,加深對理論知識的記憶,既培養(yǎng)了動手操作能力,有培養(yǎng)了學生的學習能力。
2EWB軟件在邏輯電路中的應用技巧
在邏輯電路中,可以后多種形式來表現(xiàn)邏輯函數(shù),而這幾種形式是可以相互轉化的,通過相互轉化對邏輯電路進行綜合分析。傳統(tǒng)的分析電路方式,在對邏輯電路的分析過程中,邏輯函數(shù)的相互轉化耗費的時間長,計算復雜,不利于實際電路問題的分析和解決。EWB軟件根據(jù)這一點設計出邏輯轉換儀,這種特殊的儀表軟件,可以輕松的將幾種不同形式的邏輯函數(shù)進行轉化,達到分析電路設計電路的最終目的。一下對邏輯轉換儀的應用技巧進行簡要分析。首先進入EWB軟件主界面,選擇使用邏輯轉換工具,即邏輯轉換儀,利用鼠標進行選取,是邏輯轉換儀進入工作狀態(tài)。其次,根據(jù)具體電路、電流以及電壓情況對邏輯轉換儀進行參數(shù)設置。參數(shù)設置完畢之后繼續(xù)根據(jù)要求設置邏輯轉換儀輸出數(shù)值設置,在一切數(shù)值設置完畢后,準備進行下一項工作。之后根據(jù)不同電路形式,選擇不同的邏輯表達式按鈕,得到相應的邏輯電路。再通過單擊邏輯表達式按鈕,得到最簡的二進制邏輯表達式。最后,在得出不同的邏輯函數(shù)最簡表達式之后,保證電路和邏輯轉換儀連接完好,通過輸入不同的信號對集中最簡邏輯表達式進行轉換,通過觀察輸出數(shù)值,對邏輯電路中的幾種不同邏輯函數(shù)進行驗證,判斷轉換后結果是否一致。
3EWB中一些常見功能使用技巧
EWB軟件的設計使學生在教學中可以達到邊學邊做的效果,利用仿真電子平臺和虛擬實驗室達到實踐效果。要想熟練的掌握EWB的各種應用技巧,應該熟練EWB軟件中各種常見常見功能,從而達到在使用中熟練操作EWB各個應用技巧的目的。
3.1各類虛擬儀表的使用技巧
EWB軟件中對于虛擬儀表的設計,最大限度的符合了實際儀表的標準,使軟件操控者使用鍵盤和鼠標就能對各類儀表進行操作,設計電路、分析電路問題。在EWB電子實驗平臺中,共有其中虛擬儀表,分別是:數(shù)字萬用表、信號發(fā)生器、示波器、虛擬電流表、虛擬電壓表。由于在設計上最大限度的遵從了真是儀表的使用方法,因此在操作EWB軟件中,各類儀表的操作技巧也與真是儀表的操作技巧相同,需要注意的是在操作評測過程中注意觀察各種儀表的數(shù)值適用范圍,在數(shù)值范圍內(nèi)進行合理的操作。
3.2EWB軟件中巧用快捷鍵
EWB軟件是一種計算機軟件,在操控中大部分過程需要進行鼠標。同時EWB軟件在設計中加入了快捷鍵功能,是軟件操控者在使用軟件過程中達到鼠標與鍵盤相結合的效果。在使用快捷鍵時操縱者減少了對鼠標的使用,充分的將左手與右手相結合,提高了軟件的操作的效率。需要注意的是,操作快捷鍵大都比較相似,操作者需要牢記每種快捷控制的內(nèi)容,減少錯誤的出現(xiàn)。
4結束語
摘要:針對電路基礎課程理論性強、抽象難懂和實踐性強等特點,本文將Multisim10 引入電路基礎教學過程,詳細分析了Multisim10在電路基礎教學中的應用,取得了良好的教學效果,大大激發(fā)了學生的學習興趣,提升了學生的職業(yè)能力和職業(yè)素質(zhì),是提高電路基礎教學質(zhì)量的有效方法。
關鍵詞 :電路基礎Multisim10 電路仿真
1 概述
電路基礎課程是高職電氣自動化技術、機電一體化技術及電子信息技術等專業(yè)的一門專業(yè)基礎必修課,是一系列后續(xù)課程的前導課程。學好本課程對于其他課程有著極其重要的作用。但本課程特點是定理、概念眾多,理論內(nèi)容抽象難懂,分析計算量大,要求學生有較高的抽象思維能力和邏輯思維能力。而當前由于擴招和單招的實施,使得高職學生整體生源質(zhì)量大幅下滑,再加上高職學生普遍理論基礎薄弱,學習積極性差,接受新知識的能力弱,這些無疑使得電路基礎課程的教學更加雪上加霜。如何讓高職學生掌握電路基礎相關知識并加以應用,是擺在每一個講授電路基礎老師面前的一個新課題。
Multisim10 是美國國家儀器公司推出的一款原理電路設計、電路功能測試的虛擬仿真軟件。Multisim10 具有操作界面直觀、仿真能力強大、虛擬測試儀器種類豐富以及數(shù)據(jù)分析手段完善等特點。故利用Multisim10 仿真軟件構建虛擬實驗室,克服理論內(nèi)容枯燥難懂、實驗內(nèi)容單一無趣等缺點,讓學生在教中學,在學中做,做到“教學做一體”,使學生不再感到電路基礎課程的抽象難學。
2 Multisim10 在電路基礎教學中應用
2.1 加深相關基本定理定律內(nèi)容的理解在講授相關基本定理定律如基爾霍夫定律、疊加定理等時,為加深對理論內(nèi)容的理解,一般會進行驗證性實驗。而驗證性實驗受實際實驗臺條件的限制,不利于高職學生的創(chuàng)造性發(fā)揮。現(xiàn)以基爾霍夫定律的驗證實驗為例,將Multisim10 軟件引入后,老師和學生一起分工合作,根據(jù)定理內(nèi)容,制定設計任務,學生自己根據(jù)設計任務動手設計實驗方案,在仿真環(huán)境下構建虛擬電路模型。圖1 為基爾霍夫定律驗證實驗仿真電路,每條支路上的電流值和每個元件上的電壓值都一目了然。這時引導學生來分析電路圖,先分析電流,如果按照流入電流為正,流出電流為負,電流的代數(shù)和為零;然后再分析左右回路各元器件的電壓代數(shù)和也為零,所以可以得出結論:在任意時刻,流入流出某一個節(jié)點的電流代數(shù)和等于零;在電路中任意閉合回路內(nèi)各段電壓的代數(shù)和恒等于零。為了證實結論的可靠性,可以讓學生修改電阻和電壓源的數(shù)值,讓學生自行分析。
如果學生已基本掌握相關定理定律的內(nèi)容,老師可以在原驗證性實驗的基礎上對實驗進行一定延伸,設置若干故障點,例如設置短路、開路;阻值增大或減小等等,讓學生通過仿真測量的數(shù)據(jù)去分析計算,從而找出故障點的位置和原因。這樣做既可以讓學生對所學知識有進一步的理解,更加發(fā)揮了學生的主觀能動性、積極性和創(chuàng)造性;又不用擔心對實訓設備造成損壞。
2.2 輔助理論教學在某些抽象難懂的知識點的講解過程中,以往的板書加多媒體課件的教學效果較差,學生無法直觀地看到電路的物理過程。例如,在講授一階RC動態(tài)電路的過渡過程這部分內(nèi)容時,需要分析輸入信號為方波時電容C 兩端電壓的變化過程,以往只能用板書加PPT 課件來描述其物理過程,等到做實驗時才能用示波器觀察其電壓波形。這無疑不能很好地滿足教學需要。使用Multisim10,就可以當即取得相應波形圖,并且通過圖形使學生可以非常直觀地看到它的變化規(guī)律及各個關鍵點的函數(shù)值。如圖2 所示。
2.3 拓展實訓內(nèi)容“功率因數(shù)的提高———單相交流日光燈電路實驗”是電路基礎課程實驗中一個典型實驗項目,它既具有基礎性又具有現(xiàn)實的廣泛應用性,對學生理
解基本理論和培養(yǎng)實踐操作能力都是極為重要的。但是交流電路實驗要求電壓較高,存在一定安全隱患,同時在進行實訓操作時也容易造成器材損壞。因此,通過Multisim10軟件來完成相應交流電路的仿真分析就成為一個相對較好的實驗方法。
圖3 為Multisim10 仿真環(huán)境下提高功率因數(shù)的實驗電路。圖中用一個電感線圈與一個電阻并聯(lián)的電路模型等效代替實際的日光燈模型。通過圖4 可知,日光燈是一個感性負載,此時電路功率因數(shù)較低,在未進行功率補償?shù)那闆r下,功率因數(shù)為0.6 左右。當在日光燈兩端并聯(lián)一個可調(diào)電容后,改變電容C 的值,電路的功率因數(shù)也隨之發(fā)生變化。但需要強調(diào)的是,這種變化并不是線性變化。當電容C 增大到3μf 時,功率因數(shù)達到最大值0.99,但隨著電容C 的繼續(xù)增大,功率因數(shù)非增反減,當電容C 增至9μf時,功率因數(shù)減小至0.4 左右。這是因為一旦電容C 過大,發(fā)生過補償,無功功率增加,所以在實際應用中要根據(jù)具體情況分析,選擇一個大小合適的電容。
2.4 仿真作業(yè)習題傳統(tǒng)教學方法下,每學習完一章節(jié)內(nèi)容后,為了解學生對所學知識的掌握程度,會留下典型的習題。學生大都是被動地完成作業(yè)或是上交老師,或等老師課堂講解。而現(xiàn)在完全可以要求學生以Multisim10仿真的形式完成相關習題。這樣做一方面有利于學生對所學知識的鞏固,也提高了學生的學習興趣;另一方面有利于學生從工程實際角度來分析問題,同時也利于學生動手能力的提升。
3 結束語
實踐證明,將Multisim10 引入電路基礎教學取得了良好的教學效果。學生利用Multisim10,把自己變?yōu)榻虒W過程的主體,在教中學,學中做,將理論知識通過仿真實驗生動形象地展現(xiàn)在面前,縮短了理論到實踐的過程;同時啟發(fā)和擴寬了學生的思路,還鍛煉了學生解決實踐問題的動手能力,對提升學生的職業(yè)能力和職業(yè)素質(zhì)起到了積極的作用。
參考文獻:
[1]雷躍,譚永紅.基于Multisim10 的電子電路可靠性研究[J].計算機仿真,2009,26(8):300-302.
關鍵詞:職業(yè)教育 電工實驗 教學 思考
【中圖分類號】G【文獻標識碼】B【文章編號】1008-1216(2015)06C-0071-01
職業(yè)高中電子電工專業(yè)的實驗教學是該專業(yè)的核心任務之一,是面向?qū)W生職業(yè)需要的基本技能訓練,也是提升學生職業(yè)素養(yǎng)的重要途徑。傳統(tǒng)的電工實驗教學中,教師與學生之間更多的是一種演示與觀看、教學與模擬的關系,這實際上不利于學生實踐能力的培養(yǎng),更談不上創(chuàng)新能力了。近年來,教師的教學觀念發(fā)生了轉變,尤其是在校企對接的形勢之下,教師更多地將注意力轉移到學生的自我實踐上來。但如果仔細分析,便會發(fā)現(xiàn)這樣的轉移更多還是一種現(xiàn)象,因為沒有深入到學生的實驗機制上去從而對學生的實驗素養(yǎng)及職業(yè)技能的促進作用還沒有得到充分發(fā)揮。針對這一現(xiàn)狀,筆者進行了再思考。
一、實驗興趣,應當面向?qū)I(yè)課程的需要
學生對實驗毫無疑問是感興趣的,尤其是對于電子電工專業(yè)的學生而言,由于實驗內(nèi)容能夠刺激學生的聽覺、視覺通道,一些自動控制類的實驗還能夠滿足學生的好奇心,因而學生在本課程的實驗課上總能夠表現(xiàn)出強烈的興趣。但也正如文章開頭所說的那樣,興趣也分表面興趣和深層次的興趣。表面興趣是直接指向?qū)W生的日常需要的,能夠緩解學習壓力、能夠?qū)Ω泄賻碇苯哟碳さ呐d趣只是表面興趣。而作為電工專業(yè)課程學習的需要,教師要努力將學生的興趣引導到對本課程的理解上來。
比如說基本電工儀表的學習與使用,其對學生的興趣激發(fā)作用就不太明顯,但其又是電工實驗的最基本的操作。這個時候引導學生理解測量儀器的原理,或者嘗試讓學生自己去制造一個測量儀器,就成為激發(fā)學生對實驗深層次興趣的有效手段。以最為基本的萬用表的使用為例,之所以稱其為“萬用”,是因為其能測量電路中的電流、電壓與電阻,那么為什么能夠?qū)崿F(xiàn)這一目的呢?關鍵在于其內(nèi)部構造!在理解了內(nèi)部電路的基礎上,如果給你(學生)足夠的零件,你能否組裝出一個萬用表呢?筆者在實際教學中是讓學生組成小組,然后為每個小組提供一個損壞了的萬用表,要求學生檢測出故障并盡量修復。這是一個具有任務驅(qū)動性質(zhì)的實驗過程,學生的思維不會落在淺層次的測量上,而是會通過多種手段去發(fā)現(xiàn)并解決問題。任務驅(qū)動狀態(tài)下的學生投入程度是相當高的,即使沒有太多的熱鬧氣氛,學生的興趣也已經(jīng)深深地植根在解決問題的過程當中,筆者以為這是真正的面向課程需要的興趣。
二、實驗過程,應當面向?qū)I(yè)課程的內(nèi)涵
職業(yè)高中電工實驗很多很復雜,除了基本的電工儀表使用之外,像基爾霍夫定律的驗證及故障判斷、疊加定理驗證及故障判斷、戴維南定理的驗證等,都是比較復雜的實驗。教學經(jīng)驗表明,即使有興趣驅(qū)動,學生要想完成這些實驗也是有困難的,而要想讓學生能夠高效完成實驗,筆者認為,關鍵還在于將學生對實驗的認識引向課程內(nèi)涵。
電子電工這門課程對實驗的要求很高,要求學生有較強的領悟能力與動手能力,而這也正是本課程的內(nèi)涵之一。當學生站到了實驗臺上, 我們應關注的就是他們是否能夠精準地判斷電子元件的規(guī)格與性能,能否精確地選擇焊接點等?;谡n程內(nèi)涵的需要,實驗應當是開放式的,也就是說不要簡單地讓學生進行“暗箱操作”――實驗的主體在實驗箱體之內(nèi),只留外面的幾個元件讓學生去操作。以上文提到的基爾霍夫定律的驗證與故障判斷為例,實驗可以設計成開放型的,讓學生在教師提供的多種規(guī)格的元件中自己選擇,實驗的步驟由學生自己去設計,實驗的數(shù)據(jù)由學生自主去判斷。這樣可能會讓全班的實驗缺少了一些整齊劃一的感覺,但實際上卻是尊重了學生的實際需要。更重要的是,如果仔細研究我們會發(fā)現(xiàn),這種實驗狀態(tài)下的學生心理,與教師主導實驗步驟下的心理完全是不一樣的,強烈的自主性會讓他們高度重視自己的實驗過程。筆者不止一次看到有的小組的學生在未能按時完成實驗之后有強烈的懊惱神情,這說明他們對實驗是有參與欲的。也只有在這樣的實驗心理之下,學生的實驗才能更大程度上接近電子電工實驗的內(nèi)涵。
三、實驗評價,應當面向?qū)I(yè)課程的發(fā)展
今天面向電工專業(yè)的實驗評價,應當結合課程發(fā)展的需要而進行。什么是課程發(fā)展的需要?在筆者看來,就是社會發(fā)展對電子電工專業(yè)提出的需要,而這意味,本課程的教師要將目光從教材轉移到社會企業(yè)當中。由于眾所周知的原因,教材的內(nèi)容編寫必然落后于電子電工專業(yè)的發(fā)展,企業(yè)需要的不是合乎教材要求的人才,而是符合企事業(yè)單位發(fā)展需要的人才。因此,評價學生在電工實驗中的表現(xiàn),一定要結合實際來進行。筆者注意在實訓中結合學生的實際水平,注意在校企聯(lián)合中研究企業(yè)的需要,從而為實驗課堂上向?qū)W生提供準確的評價奠定基礎。
有一點可以肯定,那就是學生在實驗中接受到什么樣的評價,其實驗能力就會有什么程度的提升。電子電工的發(fā)展極快,教師評價的眼光需要不斷更新。只有面向課程專業(yè)發(fā)展的方向并提供評價,學生的實驗素養(yǎng)才有可能得到質(zhì)的提升。
參考文獻:
[1]陳津,電子電工實驗教學應加強學生應用能力的培養(yǎng)[J].科技創(chuàng)新導報,2010,(13).
完善實踐教學體系
為了加強電氣工程專業(yè)的建設,不斷提高教學質(zhì)量和教學水平,系領導積極向?qū)W院申請經(jīng)費,購置實驗設備,滿足實驗教學需要。經(jīng)統(tǒng)籌考慮,學院撥款50萬元,購買新的實驗設備,以滿足電力電子技術、電氣控制與PLC應用、自動控制理論、計算機控制技術等專業(yè)理論課的實驗教學需要。2010年5月,在教務處和國資處領導的大力支持下,經(jīng)過招標,購置了THSMS-B型可編程控制器實驗裝置(含配套電腦)10臺、THMPE-2型電力電子技術實驗裝置(含配套LDS21010型數(shù)字存儲示波器)10臺、THKKL-5型控制理論/計算機控制技術實驗箱(含配套電腦)10臺。上述設備較好地滿足了對應課程的實驗教學需要,極大地改善了電氣工程專業(yè)的實驗教學條件。為迎接省級示范性實踐教學中心的合格評估,加大本專業(yè)所開設的實驗項目中三性實驗所占的比重,達到省級示范性實踐教學中心三性實驗占比達到75的要求,我們對已有的實驗項目進行綜合性改造,使電力電子技術和電氣控制與PLC應用2門課程的實驗項目不斷朝綜合性和設計性方向改進。為此,需要為THSMS-B型可編程控制器實驗裝置添置一些四層電梯和十字路通燈等控制對象模型,為THMPE-2型電力電子技術實驗裝置添置若干實驗掛箱、配件、電機導軌和相應的電機模型。此外,為進一步完善電氣工程專業(yè)的實踐教學體系,提出組建傳感器技術和運動控制系統(tǒng)兩個新的實驗室[3]。這一要求得到了院系兩級領導的積極支持,目前資金已經(jīng)全部到位,設備也即將完成調(diào)試安裝。這兩個實驗室的建成,提高了三性實驗的占比,將確保達到省級示范性實踐教學中心合格評估的要求;為電氣工程專業(yè)的學生開展課程設計和畢業(yè)設計提供可靠的實習基地。
加強實驗教學隊伍建設
電氣工程專業(yè)是一個新開設專業(yè),原有教師隊伍中能夠勝任該專業(yè)教學任務的人相對較少。因此,為了加強師資力量,更好地完成專業(yè)的理論和實踐教學任務,我們每年都有計劃地從外部引進應屆畢業(yè)的電氣工程專業(yè)方向的研究生,來充實教研室和實驗室的師資隊伍。5年來,累計引進理論課教師4人(次),實驗教師3人(次),打造了一支能夠較好地滿足本專業(yè)實驗教學要求的師資隊伍。積極支持教師進修和深造,不斷提高專業(yè)知識水平。5年來,累計有教師5人考取脫產(chǎn)或在職研究生,進入著名高校深造。另有10(人)次前往其他高校進行中短期進修,有針對性地提高了業(yè)務水平。此外,實驗室還邀請實驗設備生產(chǎn)廠家的技術人員來校,進行實驗教學技能培訓,使教師熟悉實驗設備的性能,能獨立操作設備完成實驗,5年來累計完成培訓22人(次)。利用假期,組織教師到實驗設備廠家參觀訪問,了解實驗設備的最新發(fā)展情況,更新實驗教學內(nèi)容[4]。
推動實驗項目的綜合性改造
鼓勵開展實驗科研工作,對現(xiàn)有實驗項目進行綜合性改造,開發(fā)新的綜合性實驗,提高三性實驗占比,使學生接受更具有挑戰(zhàn)性的實驗任務,主動參加實驗,變“要我學”為“我要學”,提高學生上實驗課的積極性,推動了實驗教學效果的改善[5]。例如,電路分析實驗課,原來只有基本元件的伏安特性的測繪、基爾霍夫定律的驗證、疊加定理的驗證、諾頓定理/戴維南定理的驗證、電壓源與電流源的等效變換和受控源VCCS,CCVS的研究等6個實驗項目。其中只有基本元件的伏安特性的測繪、電壓源與電流源的等效變換和受控源VCCS,CCVS的研究等3個實驗是綜合性實驗,其余都是驗證性實驗項目。通過積極努力,我們開發(fā)出了RC一階電路響應測試和RC二階電路動態(tài)響應研究2個新的綜合性實驗。這2個實驗都要用到示波器,都需要自己去總結歸納實驗現(xiàn)象和規(guī)律,實驗的難度相對更大,也更有挑戰(zhàn)性,學生普遍反映很有興趣。而對疊加定理的驗證和諾頓定理/戴維南定理的驗證2個實驗,我們在保留原來的驗證部分內(nèi)容的基礎上,還增加了要求學生應用定理分析解決實際問題的內(nèi)容,完成了實驗項目的綜合性改造。學生反映實驗項目內(nèi)容充實,很有挑戰(zhàn)性,獲益匪淺。經(jīng)過上述實驗項目的改造和拓展,電路分析實驗課程可以開出8個實驗項目,其中7個是綜合性和設計性實驗,只有基爾霍夫定律的驗證1個驗證性實驗,三性實驗占比達到87.5,完全達到了省級示范性實踐教學中心的評估要求。鼓勵將實驗科研的成果固化為論文,5年來累計發(fā)表實驗教學論文26篇,有力地推動了電氣工程專業(yè)實驗教學水平的提升,為達到省級示范性實踐教學中心合格評估的要求打下了堅實的基礎。
積極編寫實驗講義
為鞏固和保留實驗教學成果,提高實驗教學水平,鼓勵教師積極編寫實驗講義。通過實驗講義,學生可以有針對性地提前預習,減少了抄寫實驗報告的時間,增加了用于實驗操作的有效時間,大大提高了學生實驗課的效率和實驗的成功率。尊重教學基本規(guī)律,充分認識實驗講義的編寫有一個從低到高,不斷改進的過程;要求實驗講義一年一改版,保障了講義的水平逐年提升[6]。為提高編寫講義的積極性,對參與實驗講義編寫的教師給予一定的物質(zhì)獎勵,對高質(zhì)量實驗講義予以優(yōu)先出版。目前已有7門實驗課程編寫了15種實驗講義,其中5門課程的實驗講義已經(jīng)更新到第二版,2門課程的實驗講義更新到第三版,即將正式出版2本實驗教材,有效地滿足了實驗課程對講義的需求,推動了實驗教學水平的不斷提升。
改進教學教法
鼓勵并提倡老師對分層次、啟發(fā)式、研討式等實驗教學法大膽嘗試,尋找適合于自己和學生的實驗教學方法,力爭達到最佳的實驗教學效果[7]。提倡同學多向老師提問,把老師當做一個平等的討論伙伴,互相交流思想,促進學生邏輯思維的形成。教師更多地做一個旁觀者和監(jiān)督者,而不是參與者,把實驗課的主動權還給學生,還給學生一個自由探索的學習氛圍,真正培養(yǎng)學生的獨立探索能力。
強化規(guī)范,改進教學質(zhì)量
為規(guī)范實驗教學,制定了詳細的實驗教學規(guī)范,每位教師人手一冊;規(guī)范詳細闡述了教師和學生應該遵循的原則。對教師要求遵循備課,板書,講解,操作示范,巡回指導,原始數(shù)據(jù)單簽字,批改實驗報告等一系列標準流程;對學生要求課前預習,課中認真聽講,小心操作,仔細觀察,課后搞好實驗室衛(wèi)生,并認真撰寫實驗報告。系部還安排人員每天巡查實驗課堂,確保了實驗教學規(guī)范的切實有效執(zhí)行。詳盡的規(guī)范確保了實驗教學質(zhì)量不斷穩(wěn)步攀升。
關鍵詞Proteus仿真軟件;電工技術;中職
1引言
電工技術基礎課程是中職院校中電氣、機電類專業(yè)尤為重要的專業(yè)基礎課程,該課程可為后續(xù)深入學習電子技術等課程打下堅實基礎。由于電工技術基礎課程具有較強的理論性和實踐性,但中職學生通常素質(zhì)較差,因此,該課程教學效果欠佳,不僅教師教得費勁,學生也不能良好地吸收知識,嚴重影響了后續(xù)課程的學習效果。中職院校教師需深入探究該課程,以提高教學質(zhì)量[1]。為了使學生能更好地掌握電工技術基礎課程的知識,增強教學效果,本文主要探討Proteus仿真軟件的課堂教學效果,以促使學生能更直觀地進行仿真訓練,從而有效理解難懂的理論教學,并融會貫通,以增強電工技術基礎課程教學效果。
2中職院校學生、就業(yè)現(xiàn)狀分析學生現(xiàn)狀
電工技術基礎課程涉及的知識面較廣且難度較高,教學內(nèi)容通常抽象、難懂,要求學生具有較高的邏輯思維以及抽象思維能力,因此,學生學習該課程較為困難,不易掌握,如何讓中職學生更輕松地理解這門課程就成為現(xiàn)在教學的難題。傳統(tǒng)的教學方法通常是以“教師主講,學生聽”的方式進行,讓學生被動接受晦澀難懂的知識,學生在不能理解該課程時,僅學習皮毛,如定義、名稱之類,不能將該課程在實踐中運用自如。就業(yè)現(xiàn)狀由于社會快速向信息化、科技化發(fā)展,因此大量需求各方面的高技能人才,這要求學生不僅具備扎實的理論基礎,還需具備較強的創(chuàng)新、動手能力。電工技術基礎同樣是一門實踐性較強的課程,學生在學習該課程時,不僅可以提高動手能力,也能培養(yǎng)創(chuàng)新能力,是一門尤為重要的基礎課程。
3Proteus仿真軟件在中職電工技術基礎教學中的應用價值
目前常用的電路仿真軟件較多,如早期的EWB系列、Multisim系列以及Proteus系列等。EWB系列具有占用系統(tǒng)資源較小、簡單方便的優(yōu)點,在此基礎上進行升級后就是Multisim系列。EWB系列、Multisim系列在目前的電路、電工技術課程教學中的應用較廣,但也存在一些缺點,如仿真功能弱、互動性差等。Proteus系列在教學中通常用以實現(xiàn)微控制器系統(tǒng)軟件及硬件仿真,雖然功能更強大,但初學者較難上手,不過在初學者加強對Proteus的練習后,自然可以得到解決。Proteus系列具有實現(xiàn)電子電路交互式仿真的巨大優(yōu)點,且交互性更強,電路的運行也可更直觀、形象地展示于學生面前[2]。在教學時,教師可帶領學生進入Proteus實驗室,每位學生平均分配一臺電腦。教師可在課堂上對學生使用Proteus仿真軟件的連接、調(diào)試等進行指導,并激發(fā)學生利用該軟件學習電工技術基礎課程的興趣,加深對課程的理解。
4Proteus仿真軟件概述
Proteus仿真軟件是一個將實物仿真與電路分析相結合的平臺,具有強大的仿真、分析功能,將多種功能集于一身。該軟件具有較多的性能特點,主要有:1)具備>27000個仿真元器件;2)不僅具備多樣激勵源,還支持信號以文件形式輸入其中;3)具備多種虛擬儀器,且軟件的面板操作更加逼真;4)具備更加生動的仿真顯示;5)具備高級圖形仿真功能;6)具備單片機協(xié)同仿真功能。
5Proteus仿真軟件在中職電工技術基礎教學中的應用
在對學生進行電工技術基礎教學過程中會用到較多基礎元器件知識,如電阻器、電容器、電感器等,也會用到較多基礎理論知識,如直流電路、單相交流電路、三相交流電路等。僅靠教師進行枯燥乏味的講解,學生很難對這些知識進行深刻理解,但通過使用Proteus仿真軟件則可較好地解決這些問題[3]。下面將舉部分實例來說明在中職電工技術基礎教學中應用Proteus仿真軟件的情況。在基爾霍夫定律教學中的應用上課時先指導學生學會對Proteus仿真軟件的基本操作,然后讓學生根據(jù)教材上的電路圖開始操作:將基爾霍夫定律的驗證電路繪制于Proteus仿真軟件的原理圖編輯窗口上,并顯示出各支路中的電流值,通過在Proteus仿真軟件電路圖中三個支路上的電流,使每個元器件上的電壓能一目了然地呈現(xiàn)于學生面前,再指導學生對電路圖進行分析。首先計算電流,可根據(jù)電流流入為正、流出為負來計算,也可以電流流入為負、流出為正計算,得出電流的代數(shù)和為0;然后對右回路各元器件的電壓代數(shù)進行計算,計算結果顯示其和依然為0。因此,通過運用Proteus仿真軟件可得出結論:流入流出一個節(jié)點的電流代數(shù)和在任意時刻均等于0,將回路內(nèi)各段電壓閉合的代數(shù)和也恒等于0。為鞏固該結果的可信度,可讓學生再次使用Proteus仿真軟件對電阻、電壓源的數(shù)值進行改變,并再次觀察,得出同樣的結果。當學生基本理解定理后,可在電路圖上人為設置障礙,如阻值增大、短路、開路等,并讓學生采用Proteus仿真軟件對其數(shù)據(jù)進行分析、計算,自行找出故障原因,以對該課程進一步理解。電容的充放電及電感的電磁效應電路仿真1)電容的充放電電路仿真。與課本上的電容充放電仿真電路圖像對照,運行Proteus仿真軟件,閉合課本圖中的SW2,保持斷開SW1,可看到正在對電容充電的電池,AM1上出現(xiàn)逐漸減小的電流讀數(shù),而VM1上則出現(xiàn)逐漸增大的電壓讀數(shù),同時可于C1上查看到正負端電荷累積。將SW2斷開,并閉合SW1,可觀察到電容的放電情況,發(fā)現(xiàn)AM2上流過的電流以及被點亮的燈泡,且AM2的讀數(shù)在逐步減小,燈泡也逐漸變暗,直至放完電荷,燈泡完全熄滅。通過在Proteus仿真軟件中觀察這一充放電過程,可更靈活、深刻地理解該知識點。2)電感的電磁效應電路仿真。與課本上的電感的電磁效應仿真電路圖相對應,并運行Proteus仿真軟件,可發(fā)現(xiàn)電流變的讀數(shù)快速增加,增加至某一值后點亮燈泡,同時電流表的讀數(shù)繼續(xù)增加。隨后讀數(shù)的增加幅度逐漸變緩,直至穩(wěn)定下來,燈泡則被持續(xù)點亮。如電感值為1000H時,則可長時間達到穩(wěn)定值,且穩(wěn)定值與燈泡的電池內(nèi)阻、電阻均存在一定關聯(lián)。Proteus仿真軟件可幫助學生更好地理解電感器的特性。作業(yè)鞏固當學生對課堂上所學的電工技術基礎知識有初步理解后,則可給予他們作業(yè)習題對其基礎知識進行鞏固。但既往學生完成習題后,不能自行檢查對錯,僅能在交給教師后由教師來檢查。有Proteus仿真軟件后,學生可將題目在Proteus仿真軟件中進行檢測,自行檢查,這種方法比讓教師來檢查更能鞏固知識,并進一步提高動手能力。教學效果評價教師可在學生進行仿真操作時觀察其熟練度以及對知識點的理解度,根據(jù)學生在課堂上的表現(xiàn)進行量化評分。同時,教師可根據(jù)學生對Proteus仿真軟件的運用熟練程度進行評價。Proteus仿真軟件使抽象的概念、理論知識變得形象、具體,學生也更易接受,理解難點。當學生能夠順利理解難點后,會更愿意去主動學習,把學習過程當作有趣的游戲,從而顯著提高教學質(zhì)量。另外,學生通過Proteus仿真軟件獲得更加扎實的理論基礎與動手能力,也進一步提高了自身創(chuàng)新能力,成長為符合社會發(fā)展需求的技術型人才。
6結語
Proteus仿真軟件能對電工技術基礎的理論環(huán)節(jié)進行仿真,將難以理解的知識通過實踐變得更易吸收,同時也縮短了從理論到實踐的過程,有效提高了教學質(zhì)量以及學生的學習興趣,使學生能從學習實踐中體驗到學習的樂趣,增強學習自信心。另外,在電工技術基礎教學中應用Proteus仿真軟件時需注意以下幾點。1)教師需在進行演示教學前就畫好相關電路,并進行完整演示,使學生在課堂中能看到教師熟練講解、操作,并以教師為榜樣進行實踐操作,避免讓學生看到不完美的操作效果,打擊其學習積極性。2)在Proteus仿真軟件的電路仿真實驗中,需注意指導學生首先學會如何在軟件中快速查找實驗電路圖所需元器件,以加快學生繪制實驗電路圖的速度,節(jié)省學習時間,并快速連接虛擬儀器,進入仿真實驗,體會由仿真實驗帶給學生的成就感、自信心,從而進一步激發(fā)學習積極性。綜上所述,在中職電工技術基礎教學中應用Proteus仿真軟件,具有較大的教學意義,其教學效果較傳統(tǒng)教學方法更好,并能克服傳統(tǒng)教學帶來的課堂枯燥無味、難于理解的弊端,讓學生親自實踐,激發(fā)其學習興趣,開拓思路,提高學習分析能力及動手能力。
參考文獻
[1]黃山,吳飛青.Proteus軟件在《電工電子學》實驗中的應用[J].電子制作,2012(8):99-100.
[2]武玉升.Proteus仿真軟件在《電工基礎》項目化教學改革中的應用[J].電子世界,2015(18):161-162.