青島港灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 武玉升

《電工基礎(chǔ)》課程是高職院校機(jī)電、電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，該課程一般在學(xué)生升入高職后第一學(xué)期就要開(kāi)設(shè)，為后續(xù)將要學(xué)習(xí)的《電子技術(shù)》、《電機(jī)與電氣控制》、維修電工培訓(xùn)考證等專(zhuān)業(yè)課程和職業(yè)資格培訓(xùn)課程起到重要的支撐作用。由于課程的理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)，以及高職生源素質(zhì)較差等原因，多年以來(lái)《電工基礎(chǔ)》課程的教學(xué)效果很不理想，教師教起來(lái)費(fèi)勁、學(xué)生學(xué)起來(lái)吃力，課程結(jié)束后能有一半多的學(xué)生不能很好地掌握所學(xué)內(nèi)容，對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)影響很大。為了改善《電工基礎(chǔ)》課程的教學(xué)效果，筆者所在高職學(xué)院進(jìn)行了《電工基礎(chǔ)》課程的項(xiàng)目化教學(xué)改革。建設(shè)了《電工基礎(chǔ)》理實(shí)一體教室，編寫(xiě)了《電工基礎(chǔ)》項(xiàng)目化教材，推行了項(xiàng)目導(dǎo)向的教學(xué)模式，使《電工基礎(chǔ)》課程的教學(xué)效果有了很大的改善。但是，在項(xiàng)目化教學(xué)改革過(guò)程中，我們也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)重要的問(wèn)題，就是課堂很大一部分的時(shí)間都用在了項(xiàng)目實(shí)施和分組討論上，使得理論知識(shí)的教學(xué)缺乏系統(tǒng)性和連貫性，學(xué)生對(duì)必備的基礎(chǔ)理論知識(shí)掌握不夠扎實(shí)和深入。而《電工基礎(chǔ)》課程作為學(xué)生專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)過(guò)程中第一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，要求學(xué)生必須能夠很好地掌握必須得基礎(chǔ)理論知識(shí)。因此，我們對(duì)如何在《電工基礎(chǔ)》課程項(xiàng)目化教學(xué)改革中提高基礎(chǔ)理論教學(xué)效果，進(jìn)行了探索和實(shí)踐。我們發(fā)現(xiàn)將Pr ot eus仿真軟件應(yīng)用在理實(shí)一體課堂教學(xué)和學(xué)生課外自學(xué)活動(dòng)中，可以實(shí)現(xiàn)難懂的理論教學(xué)和直觀的仿真訓(xùn)練有機(jī)融合，能夠促進(jìn)學(xué)生的課內(nèi)和課外學(xué)習(xí)良好互動(dòng)，從而提高《電工基礎(chǔ)》課程的基礎(chǔ)理論教學(xué)效果。

1 Proteus仿真軟件在《電工基礎(chǔ)》項(xiàng)目化教學(xué)中的應(yīng)用

1.1 項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)施方案

整個(gè)《電工基礎(chǔ)》項(xiàng)目化教學(xué)過(guò)程必須體現(xiàn)“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”的原則，要以學(xué)習(xí)項(xiàng)目為載體，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。項(xiàng)目實(shí)施前，要引導(dǎo)學(xué)生利用觀看網(wǎng)絡(luò)課程視頻、查閱教材及其他參考資料等形式進(jìn)行預(yù)習(xí)；項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生分組完成工作任務(wù)，教師及時(shí)進(jìn)行引導(dǎo)和考核記錄；項(xiàng)目結(jié)束后，教師引導(dǎo)學(xué)生做好總結(jié)和考核工作。

1.2 Proteus軟件在項(xiàng)目教學(xué)中的應(yīng)用

在《電工基礎(chǔ)》項(xiàng)目化教學(xué)過(guò)程中，項(xiàng)目所涉及的電路基礎(chǔ)理論知識(shí)的教學(xué)是個(gè)難點(diǎn)，應(yīng)用Pr ot eus軟件可以較好地加以解決。根據(jù)筆者在所帶的班級(jí)中所做的調(diào)查，每個(gè)班級(jí)至少有一半的學(xué)生都擁有筆記本電腦，在教學(xué)過(guò)程中可以把這些電腦有效地利用起來(lái)。讓學(xué)生把自己的筆記本電腦都帶到課堂上，然后根據(jù)分組情況，全班將電腦進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配，保證每?jī)蓚€(gè)人能有一臺(tái)電腦。在課上，學(xué)生可以隨時(shí)對(duì)所學(xué)電路利用Pr ot eus軟件進(jìn)行仿真連接和調(diào)試，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，加深對(duì)理論知識(shí)的理解。在課外，學(xué)生可以隨時(shí)利用Pr ot eus軟件進(jìn)行電路仿真練習(xí)，達(dá)到提高預(yù)習(xí)和學(xué)習(xí)效果的目的。

2 選擇Proteus電路仿真軟件的優(yōu)勢(shì)

常用的電路仿真軟件有早期版本的EWB系列、Mul t isim系列和Pr ot eus系列等，EWB系列軟件資源占用小簡(jiǎn)單易用，Mul t isim是EWB系列軟件的升級(jí)版本，這兩款軟件在電路、電子技術(shù)課程教學(xué)中有比較廣泛的應(yīng)用，但也存在仿真功能較弱、互動(dòng)性差等缺點(diǎn)。Pr ot eus系列軟件常常用來(lái)實(shí)現(xiàn)微控制器系統(tǒng)的軟件和硬件仿真，存在著初學(xué)者上手較難的問(wèn)題，這可以通過(guò)加強(qiáng)練習(xí)得到解決。Pr ot eus系列軟件顯著的特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)電子電路的交互式仿真，其交互性比Mul t isim系列軟件更強(qiáng)，電路運(yùn)行狀態(tài)更加形象、直觀。

3 Proteus在《電工基礎(chǔ)》課程中電路仿真應(yīng)用舉例

在《電工基礎(chǔ)》課程項(xiàng)目化教學(xué)過(guò)程中，要用到電阻器、電容器和電感器等基礎(chǔ)元器件知識(shí)，用到直流電路、單相交流電路和三相交流電路等基礎(chǔ)理論知識(shí)，單靠教師的講解學(xué)生很難深刻理解這些基礎(chǔ)理論知識(shí)，通過(guò)Pr ot eus軟件的仿真學(xué)習(xí)，可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。下面以電容的充放電、電感的電磁效應(yīng)兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)的電路仿真應(yīng)用為例加以說(shuō)明。

3.1 電容的充放電電路仿真

圖1 電容的充放電仿真電路

電容的充放電仿真電路如圖1所示，圖中B1為12V電池，R1為100Ω的限流電阻，SW1、SW2是單刀單擲開(kāi)關(guān)，AM1、AM2是電流表，VM1是電壓表，C1是仿真容值為10000μF的電解電容，BL1是燈泡。運(yùn)行仿真，閉合SW2，保持SW1斷開(kāi)，此時(shí)可以看到電池在對(duì)電容充電，AM1上有變化的、逐漸減小的電流讀數(shù)，VM1上有變化的、逐漸增大的電壓讀數(shù)，同時(shí)C1上可以觀察到正負(fù)端的電荷累積。斷開(kāi)SW2，閉合SW1，此時(shí)可以看到電容在放電，AM2上有電流流過(guò)，燈泡被點(diǎn)亮，AM2的讀數(shù)持續(xù)減小，燈泡變暗，直到C1上的電荷被放完，燈泡熄滅。通過(guò)以上仿真過(guò)程，學(xué)生可以直觀地觀察電容的充放電過(guò)程，同時(shí)可以通過(guò)修改限流電阻阻值或改變電池電壓來(lái)觀察電容的充放電過(guò)程的變化情況，從而可以靈活、深刻地理解該知識(shí)點(diǎn)。

圖2 電感的電磁效應(yīng)仿真電路

3.2 電感的電磁效應(yīng)電路仿真

電感的電磁效應(yīng)仿真電路如圖2所示，其中L1是電感為100H的電感器。運(yùn)行仿真，可以看到電流表的讀數(shù)快速逐步增大，到達(dá)某一值之后燈泡被點(diǎn)亮，然后電流表的讀數(shù)繼續(xù)增大。但是，此時(shí)速度變慢，越來(lái)越慢，最后電流表讀數(shù)增加到某一數(shù)值時(shí)穩(wěn)定下來(lái)，燈泡繼續(xù)點(diǎn)亮。如果電感值為1000H，則達(dá)到穩(wěn)定值的時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)，而這個(gè)穩(wěn)定值只和燈泡的電阻及電池的內(nèi)阻相關(guān)。通過(guò)該電路的仿真，學(xué)生可以很好地理解電感器的特性。

4 結(jié)束語(yǔ)

在高職《電工基礎(chǔ)》課程項(xiàng)目化教學(xué)改革中，學(xué)生對(duì)電路基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)是一個(gè)難點(diǎn)，將Pr ot eus仿真軟件在教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行有效地應(yīng)用，可以很好地解決這個(gè)難點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)了難懂的理論教學(xué)和直觀的仿真訓(xùn)練有機(jī)融合，促進(jìn)了學(xué)生的課內(nèi)和課外學(xué)習(xí)良好互動(dòng)，提高了課程教學(xué)質(zhì)量。我們把該經(jīng)驗(yàn)推廣應(yīng)用到電子技術(shù)、單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)等其他專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)過(guò)程中，同樣起到了良好地教學(xué)效果。

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