陳霞

摘要：在電子技術(shù)被廣泛應(yīng)用之后，專業(yè)級(jí)的電子技術(shù)人才缺口越來越大。而當(dāng)前的中職電工的傳統(tǒng)教學(xué)模式，對(duì)于專業(yè)技術(shù)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)存在很多的不足。尤其是占據(jù)絕大部分教學(xué)時(shí)間的理論性教學(xué)，難以讓學(xué)生有效了解并掌握當(dāng)前時(shí)代所需的電工電子技術(shù)。而虛擬仿真技術(shù)則不然，其對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)模式是一個(gè)巨大的顛覆，有效增強(qiáng)了教學(xué)實(shí)驗(yàn)效果，讓學(xué)生更加清晰直觀地了解當(dāng)前技術(shù)，并能夠有效培養(yǎng)他們的應(yīng)用能力。因此，有必要深入研究虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，以提高中職電工電子技術(shù)課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)社會(huì)真正需要的技術(shù)應(yīng)用型人才。

關(guān)鍵詞：中職；電工電子技術(shù)；虛擬仿真技術(shù)

伴隨著社會(huì)對(duì)于專業(yè)技術(shù)型人才的需求，中職專業(yè)教育改革也在如火如荼地進(jìn)行當(dāng)中。在虛擬仿真技術(shù)已經(jīng)被社會(huì)其他領(lǐng)域廣泛運(yùn)用的基礎(chǔ)上，仿真軟件在中職教學(xué)中也迎來了突破，被應(yīng)用于專業(yè)的電工電子技術(shù)教學(xué)。在電子電路教學(xué)中需要進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、電路性能測(cè)試、模擬電路運(yùn)行狀態(tài)時(shí)就可以采用Multisim這一軟件。這種仿真軟件的使用，有效地突破了傳統(tǒng)教學(xué)中的時(shí)空限制，使學(xué)生能夠更加清晰直觀地了解電子電路的運(yùn)行、性能等諸多內(nèi)容。極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生更加積極主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)，同時(shí)直觀形象的電路模擬大大降低了電工電子知識(shí)的學(xué)習(xí)難度，顯著提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。因此，應(yīng)該積極探索中職電工電子技術(shù)教學(xué)中虛擬仿真技術(shù)、仿真軟件工具的應(yīng)用，提出相應(yīng)的應(yīng)用對(duì)策，以提高電工電子技術(shù)教學(xué)效果。

一、 虛擬技術(shù)下的教學(xué)情境構(gòu)建

創(chuàng)建出有價(jià)值的教學(xué)情境對(duì)于當(dāng)前中職教學(xué)來說是至關(guān)重要的，作為中職教師就可以有效地綜合學(xué)生認(rèn)知水平、教學(xué)內(nèi)容以及建構(gòu)主義這三個(gè)方面。利用虛擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為學(xué)生構(gòu)建出符合他們學(xué)習(xí)水平的教學(xué)情境，通過對(duì)于實(shí)際案例的結(jié)合更好地闡述知識(shí)。教師可以利用虛擬仿真軟件Multisim模仿真實(shí)的電路，為學(xué)生構(gòu)建一個(gè)虛擬仿真電路的教學(xué)情景，使學(xué)生直接觀察文字語言難以描述的電路變化。Multisim這一軟件還可以為學(xué)生呈現(xiàn)出真實(shí)的電路工作狀態(tài)，并且標(biāo)注有每一項(xiàng)的參數(shù)變化。以三極管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置為例，輸出波形與靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置有直接關(guān)系，只有選擇恰當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)才可以輸出完整波形，避免失真。因此，在這一階段的學(xué)習(xí)中需要學(xué)生將靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方法作為整個(gè)學(xué)習(xí)的重中之重，而且還需要掌握怎么樣求解靜態(tài)工作點(diǎn)。傳統(tǒng)模式下，教師主要是對(duì)著課本進(jìn)行理論講述和公式推導(dǎo)，未免顯得枯燥乏味，學(xué)生難以理解。為此，教師可以在教學(xué)中利用虛擬仿真軟件進(jìn)行電路仿真，基于虛擬仿真電路進(jìn)行電工電子技術(shù)教學(xué)，有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，幫助學(xué)生理解知識(shí)。首先，可以用虛擬仿真軟件Multisim創(chuàng)建虛擬的“放大電路的直流通路”仿真電路教學(xué)情境。再指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用萬用表測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)萬用表，掌握其使用方法，然后再測(cè)量放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，在測(cè)試結(jié)束后，學(xué)生就需要將理論和測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，通過虛擬仿真技術(shù)所獲得的測(cè)量值和計(jì)算結(jié)果十分接近。通過這種對(duì)比性的操作，學(xué)生對(duì)于靜態(tài)工作點(diǎn)的求解方法和測(cè)量方法的理解程度會(huì)進(jìn)一步加深?？梢姡瑢?duì)于基礎(chǔ)較弱的中職學(xué)生而言，虛擬仿真軟件可以提供非常直觀的教學(xué)情境，降低電路知識(shí)的理解難度，從而提高他們的學(xué)習(xí)效率。

二、 虛擬技術(shù)引導(dǎo)下的學(xué)生探究

在教學(xué)活動(dòng)中，教師不僅僅需要向?qū)W生傳遞知識(shí)，還需要傳遞學(xué)習(xí)知識(shí)的基本方法，引導(dǎo)并幫助學(xué)生進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)。因?yàn)殡娮与姽ぜ夹g(shù)這門學(xué)科的操作性較強(qiáng)，教師就應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主性的探究。因?yàn)榇蟛糠蛛姽る娮蛹夹g(shù)專業(yè)知識(shí)都需要通過實(shí)驗(yàn)來加以驗(yàn)證，如果不能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生就無法實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的探究。而利用虛擬仿真技術(shù)可以有效地解決這個(gè)問題，教師可以指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用虛擬仿真軟件開展仿真實(shí)驗(yàn)，對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究和驗(yàn)證。傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師往往更偏重理論講解，讓學(xué)生對(duì)這三種電路進(jìn)行比較分析，最后得出結(jié)論。但是這三種電路類型極其容易產(chǎn)生混淆，學(xué)生在單獨(dú)學(xué)習(xí)的時(shí)候很容易理解，但是一旦綜合起來，很多學(xué)生就會(huì)出現(xiàn)手足無措的情況。而利用虛擬仿真技術(shù)則不然，在借助虛擬仿真軟件后可以對(duì)這三種電路進(jìn)行虛擬仿真，如指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行共發(fā)射極放大電路、共集電極放大電路的仿真實(shí)驗(yàn)，用虛擬示波器測(cè)量兩種放大電路的輸入、輸出波形，讓學(xué)生比較分析兩種波形的相位、幅度有何差異。學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)，共集電極電路輸入、輸出波形的相位、幅度均相同。而共發(fā)射極電路的輸入、輸出波形的相位正好相反，輸出波形的幅度大于輸入波形的幅度。再讓學(xué)生比較分析這兩類放大電路在結(jié)構(gòu)上的差異，使學(xué)生明白，共集電極電路信號(hào)來自于三極管發(fā)射級(jí)，而共發(fā)射極電路信號(hào)來自于三極管集電極。通過虛擬仿真電路，學(xué)生可以觀察兩類電路的特點(diǎn)，進(jìn)行直觀的比較分析。在教學(xué)過程中，教師利用虛擬仿真軟件，以學(xué)生為主體，引導(dǎo)他們根據(jù)虛擬仿真電路進(jìn)行探究學(xué)習(xí)，這樣一來，可以幫助他們完成知識(shí)的自主建構(gòu)，成功提高課堂教學(xué)效果。

三、 虛擬仿真軟件下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)

因?yàn)殡娮与姽ぜ夹g(shù)的實(shí)踐性較強(qiáng)，所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)是整體教學(xué)活動(dòng)中不可或缺的一部分。但是，這種實(shí)驗(yàn)性的操作存在著很多不安全因素。雖然教師在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作之前不厭其煩地強(qiáng)調(diào)要注重實(shí)驗(yàn)安全，要求學(xué)生務(wù)必按照實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程進(jìn)行操作。但仍然無法完全杜絕實(shí)驗(yàn)安全事故，導(dǎo)致教師因?yàn)閾?dān)心學(xué)生的安全，很多實(shí)驗(yàn)不讓學(xué)生操作。此外，由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，很多實(shí)驗(yàn)也無法讓學(xué)生來完成，即使可以完成，其實(shí)驗(yàn)成本也很大。而在教學(xué)中利用虛擬仿真技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)就可以組織學(xué)生開展各種各樣的實(shí)驗(yàn)，不管電路多復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)條件多苛刻都可以進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，且無須擔(dān)心學(xué)生的人身安全問題。尤其是一些用于驗(yàn)證理論的實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用虛擬仿真軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)很快就可以得到，相比真實(shí)的電路實(shí)驗(yàn)、效率高、成本低、安全性好。相較于必須在實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中進(jìn)行的學(xué)習(xí)，虛擬仿真明顯具備著更多的優(yōu)勢(shì)，只要學(xué)生擁有一臺(tái)電腦，那就可以隨時(shí)隨地地進(jìn)行各種仿真性的實(shí)驗(yàn)。在仿真性實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生的理論知識(shí)和實(shí)踐操作得到了完美的結(jié)合，對(duì)于學(xué)生應(yīng)用能力的提高，教學(xué)質(zhì)量的提升都具備很好的效果。例如，在實(shí)際的數(shù)字電路教學(xué)活動(dòng)中，虛擬仿真軟件的意義就在于其能夠使用邏輯轉(zhuǎn)換儀，實(shí)現(xiàn)邏輯電路、表達(dá)式以及真值表三者之間的有效轉(zhuǎn)換。又如，在開展整流濾波實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用虛擬仿真技術(shù)開展仿真實(shí)驗(yàn)。首先是用虛擬仿真軟件創(chuàng)建整流濾波電路，然后連通仿真電源，就可以用示波器顯示整流濾波效果，調(diào)節(jié)仿真電路的電容參數(shù)，還可以直觀地顯示波形變化，電容量不同，波形不同，體現(xiàn)了電容的濾波效果。通過仿真電路實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生深入了解實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等，在進(jìn)行真實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，就能更加熟練，從而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。盡管電路仿真實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)很多，但實(shí)驗(yàn)教學(xué)完全依靠虛擬仿真技術(shù)，而是要結(jié)合真實(shí)實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)驗(yàn)，有效發(fā)揮虛擬仿真技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的輔助作用，以提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新力的發(fā)展。特別是針對(duì)非常復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生進(jìn)行真實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作是不現(xiàn)實(shí)的，完成難度非常大。因此，在電工電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)，讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，完成真實(shí)環(huán)境下難以完成的復(fù)雜實(shí)驗(yàn)。例如，在開展示波器驗(yàn)證差動(dòng)放大電路特性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，考慮到恒流源式差動(dòng)放大電路中包含了對(duì)稱的兩個(gè)放大電路和兩個(gè)具兩個(gè)輸入、輸出端，這個(gè)實(shí)驗(yàn)條件較高，實(shí)驗(yàn)過程比較復(fù)雜。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中的電路需要完成對(duì)稱，而在真實(shí)環(huán)境中很難找到安全對(duì)稱的實(shí)驗(yàn)器材，以至于在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)中測(cè)量得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果常常不理想，不準(zhǔn)確。如果使用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，就可以模擬完全對(duì)稱的實(shí)驗(yàn)電路，因而得到的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果也比較理想，有助于學(xué)生更好地理解和掌握恒流源式差動(dòng)放大電路的特性，真正理解輸入差模信號(hào)是放大、輸入共模信號(hào)是抑制的規(guī)律。

四、 結(jié)語

在中職電子電工技術(shù)的教學(xué)過程中采用虛擬發(fā)展技術(shù)，是時(shí)代和社會(huì)發(fā)展的必然要求，也是符合中職教育特點(diǎn)和學(xué)生認(rèn)知水平的。因其不受時(shí)空局限、直觀性和安全性等條件，對(duì)于學(xué)生的電子電工的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力以及應(yīng)用能力都得到了有效的提升，為學(xué)生今后的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此，在當(dāng)前具體教學(xué)過程中，教師首先就須要徹底將虛擬仿真技術(shù)引入到教學(xué)活動(dòng)當(dāng)中，為學(xué)生構(gòu)建合理的教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生采用這種技術(shù)進(jìn)行操作，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平及安全性。最大程度上培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力，使他們的創(chuàng)新思維能夠進(jìn)一步發(fā)展。

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