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仿真教學在技工院校電工教學中的應用論文
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在技工院校電工教學中的應用論文 ，歡迎閱讀。
摘 要：仿真教學具有演示形象、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。本文通過教學實例，探索了在電工教學中利用仿真技術(shù)進行輔助教學的具體做法，結(jié)果表明在電工教學中引入仿真軟件可將理論和實踐有機結(jié)合，有益于傳統(tǒng)電子電工實驗教學方法的補充和改進。
關(guān)鍵詞：電工教改 仿真教學 應用
《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，加上技工院校學生素質(zhì)較低，對理論教學缺乏興趣，故此傳統(tǒng)的教學方法教學效果較差。針對技工院校學生的實際情況，筆者近年來嘗試在所教班級的電工教學中進行計算機仿真教學實驗研究，將仿真技術(shù)引入課堂教學和實驗實訓中，顯著地提高了教學效果，節(jié)約了教學成本，有效地提高了學生學習應用新知識、新技術(shù)的能力，受到了學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、仿真教學的涵義及其優(yōu)越性
仿真教學是指應用仿真軟件和技術(shù)，借助計算機平臺進行輔助教學活動。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，利用計算機的仿真技術(shù)對電路進行設(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)學生需要掌握的專業(yè)技能之一，所以必須將計算機仿真技術(shù)引入到模擬電子技術(shù)實驗教學中，將傳統(tǒng)的模擬電子技術(shù)實驗教學與計算機進行的仿真實驗相結(jié)合，提高課程的教學質(zhì)量和實驗效率。與傳統(tǒng)教學方法相比，仿真教學具有以下明顯的優(yōu)越性：一是仿真教學用虛擬儀器進行演示和實驗，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；二是仿真教學實驗實訓不必直接接觸強電，不用進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，易學易懂，學生愛學愛用興趣高，且不受場地和設(shè)備的限制，能夠多人同時學習操作，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)計等教學環(huán)節(jié)提供了極大的便利。
二、電工仿真教學的具體做法
1.應用仿真技術(shù)激發(fā)學生的興趣和求知欲。興趣是最好的老師，應用仿真技術(shù)導入課題、引出新知，可有效地激發(fā)學生的學習興趣和求知欲。例如，在《電力拖動》課程有關(guān)三相異步電動機控制電路的教學中，筆者就應用仿真軟件演示電動機正反轉(zhuǎn)換原理，演示操作各個正反轉(zhuǎn)控制電路的控制按鈕，使學生對控制電路產(chǎn)生了好奇心和求知欲，進而模擬出各個聯(lián)鎖電路的控制過程，教學內(nèi)容形象、直觀、逼真，由淺入深，由易到難，緩緩引入，從而使學生興趣大增。
2.應用仿真技術(shù)突破教學難點。將抽象的原理、概念、公式推導直觀化，有利于學生理解和記憶，從而突破教學難點。例如電工電子線路教學中有關(guān)求解電容電量C的關(guān)系公式教學推導，學生往往感到公式抽象，也不會應用。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，對元件進行參數(shù)調(diào)整，先選定元件，然后雙擊鼠標左鍵，改變對話框中的各項內(nèi)容，達到改變元件參數(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，同學們就較好地理解了這一問題，從而有效地突破了教學的難點。
3.應用仿真技術(shù)進行一體化教學。以往進行理實一體化教學，教師需要帶學生到實驗室上課，或?qū)嶒瀮x器設(shè)備搬到普通課堂，十分不便。為達到省時高效，教師可將EWB的仿真實驗功能引入課堂，進行一體化教學，開展師生之間、生生之間的互動交流，教學效果顯著。例如我在講解橋式整流濾波電路時就應用EWB進行電路仿真，其電路圖和仿真波形如圖1和圖2所示：
同學們通過連接電路進行仿真，藍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。
在學生對EWB操作水平熟悉后，學習能力提高了，很樂意做實驗，而且實驗總結(jié)能力明顯增強。學習能力在學習過程中起決定性作用，是改變學生自身精神和知識結(jié)構(gòu)狀態(tài)、促進學生自身素質(zhì)發(fā)展的力量。
4.應用仿真技術(shù)開展模擬實訓。過去，因受場地、經(jīng)費、器材等硬件條件限制，電類專業(yè)的實習課題和時間安排往往達不到規(guī)定的要求，不利于學生實踐能力的提高。隨著仿真技術(shù)的應用，在教學中，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，實行實物實訓與模擬實訓相結(jié)合，發(fā)揮模擬實訓省時、高效、安全、經(jīng)濟的長處，解決了過去實訓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。通過仿真訓練，學生們充分了解自己所學知識的應用領(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)的認識，從而激發(fā)出敬業(yè)精神。而傳統(tǒng)教學中，學生們掌握了一大堆知識，卻不知道如何應用，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，仿真訓練也有助于增強學生的安全意識。通過仿真訓練，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》等課程教學中進行仿真教學試驗，均取得了良好的效果，顯著提高了教學效率，充分調(diào)動了學生的學習積極性，提高了教學效果，節(jié)約了教學成本，受到同學們的歡迎和好評。通過班級的問卷調(diào)查表明，學生們普遍認為，仿真教學在課堂氣氛、吸引力、學習興趣、理解知識、記憶程度、學習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)，可以通過計算機及多種輸入輸出設(shè)備創(chuàng)建一種虛擬的情況，讓學生產(chǎn)生與現(xiàn)實生活一樣的感覺，使學生學習興趣和學習積極性大大提高，變被動學習為主動學習，提高學習效果。
四、結(jié)語
教學實踐證明，仿真教學是具有綜合作用的輔助教學手段，學生置身于仿真環(huán)境中，可以充分調(diào)動感官與思維，激發(fā)出學生學習電類知識的興趣，極大地提高學習效率。在教學中，筆者體會到仿真教學也不能完全取代真實的教學和實驗實訓，如果完全用虛擬實驗取代實物實驗，學生對真實元器件的封裝、檢測等認知程度大大降低，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，使仿真教學與傳統(tǒng)知識講授有機結(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)約教學資源，充分調(diào)動學生的學習積極性，提高課堂教學效果，而且對于培養(yǎng)學生的創(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
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[2]韓峰 虛擬儀器及其在實驗教學中的應用[J].實驗技術(shù)與管理，2006年，03期。
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