易禮智

摘 要 隨著計算機技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)在電工技術(shù)教學中的應(yīng)用也越來越廣泛，也讓電工技術(shù)的教學手段和教學模式產(chǎn)生了極為重大的影響。本文首先分析了虛擬仿真技術(shù)在電工技術(shù)教學中應(yīng)用的優(yōu)勢，接著提出了虛擬仿真技術(shù)在電工技術(shù)教學中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 虛擬仿真技術(shù) 電工技術(shù) Multisim EWB

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.06.037

Abstract With the development of computer technology and virtual simulation technology， the application of virtual simulation technology in the electrician teaching is more and more widely. Also make Electrotechnics Teaching means and teaching mode produce a very significant impact. This paper analyzes the advantages of virtual simulation technology in the teaching of electrical technology， and then puts forward the application of virtual simulation technology in the teaching of electrical engineering technology.

Key words virtual simulation； electrical engineering； Multisim EWB

0 引言

電工技術(shù)課程是高職院校電類專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程，其重要性不言而喻。但是，電工技術(shù)課程教學內(nèi)容理論性強，而且內(nèi)容抽象，學生很難真正理解和掌握電工技術(shù)知識。電工技術(shù)的教學要求不但要求學生具備很強的理論知識，而且要求學生具備較強的實踐能力，這也讓學生在學習電工技術(shù)時感覺十分吃力。傳統(tǒng)的電工技術(shù)教學中大多都是以教師為主導(dǎo)的灌輸式教學，在實驗教學中也是采用驗證性實驗，高職學生經(jīng)歷了高考的失利，對于這種晦澀抽象的教學內(nèi)容難以掌握，難以激發(fā)他們的學習興趣，甚至可能會導(dǎo)致他們增加對電工技術(shù)課程的厭惡感，教學效果可想而知。因此，如何采用科學合理的教學方法，激發(fā)學生的學習興趣，取得最佳的教學效果，成為了電工技術(shù)課程教師的研究重點。

高職學生的理論基礎(chǔ)相對薄弱，但是他們的動手能力比較強，而且實踐操作的熱情很高，因此，教師在教學中可以引入虛擬仿真技術(shù)，激發(fā)學生的學習興趣，讓他們能夠深刻理解和掌握電工技術(shù)的理論知識，同時還能掌握電工技術(shù)的實踐操作技能。當然，沒有任何一種教學方法是十全十美的，任何教學方法都是一把雙刃劍，有利有弊，需要教師根據(jù)實際情況來采取相應(yīng)的教學方法。

1 虛擬仿真技術(shù)在電工技術(shù)教學中應(yīng)用的優(yōu)勢

在電工技術(shù)課程中，很多學生對于電工技術(shù)理論知識難以理解，對于原理圖和儀器設(shè)備也是手足無措，而且在實踐操作過程中，很多精密的儀器設(shè)備，可能因為一時的疏忽或者失誤就會被損壞，不但不能讓學生理論聯(lián)系實踐，還會造成師資和設(shè)備資源的占用和浪費。因此，利用虛擬仿真技術(shù)來輔助電工技術(shù)教學，能夠起到事半功倍的效果。具體來說，虛擬仿真技術(shù)在電工技術(shù)教學中主要有以下幾個優(yōu)勢。

1.1 化解抽象內(nèi)容實現(xiàn)透徹理解

電工技術(shù)是一門難以掌握的課程，學生對電工技術(shù)中的一些抽象、復(fù)雜的內(nèi)容很難理解，而且電工技術(shù)偏重于邏輯分析，很多學生都是初次接觸電工技術(shù)內(nèi)容，如果只通過教師的講解，學生很難真正理解和掌握電工技術(shù)，更難以形成清晰的認識，教學效果可想而知。傳統(tǒng)的電工技術(shù)教學都是教師利用板書來畫圖，這樣不但占用了教學時間，教學效果也不盡如人意。如果把虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到電工技術(shù)教學中，把那些抽象、復(fù)雜的內(nèi)容以形象化和趣味化的形式呈現(xiàn)在學生面前，不但能夠?qū)崿F(xiàn)文字、圖像靜態(tài)和動態(tài)的結(jié)合，讓原本乏味、抽象的內(nèi)容變得形象和生動，讓學生能夠很直觀地去認識教學內(nèi)容，從而深刻理解和掌握相關(guān)知識點。

1.2 實驗設(shè)備齊全

在傳統(tǒng)的電工技術(shù)實驗室中，由于各種條件的限制，其元器件和測試設(shè)備都不夠齊全，這也讓教師無法更有效地向?qū)W生講解和傳授知識，教學效果受到了不利影響。但是，在虛擬仿真軟件中，各類元器件和測試設(shè)備都十分齊全，可以不受傳統(tǒng)實驗室中各種條件的限制。在實驗設(shè)備齊全的虛擬仿真軟件中，學生可以自由地完成設(shè)計和驗證，元器件和測試設(shè)備不受到數(shù)量和種類的限制。

在傳統(tǒng)的實驗室中，有些設(shè)備會損壞，這就會對教師的教學和學生的實驗產(chǎn)生不良影響，而且，教師必須要在實驗之前對實驗設(shè)備進行檢查，排查故障，極大地增加了教師的任務(wù)量，也會導(dǎo)致教學效率受到影響。引入虛擬仿真技術(shù)之后，這些問題都不復(fù)存在，教學效率大大提高。

1.3 節(jié)約實驗室建設(shè)成本

目前，高職院校的資金普遍都緊張，雖然很多高職院校都投入了大量資金用于實驗室建設(shè)，但是很多時候仍然顯得捉襟見肘，也無法保障學生單人單組的實驗，這就導(dǎo)致很多學生都無法高效地進行實驗和學習，降低了教學效果。如果把虛擬仿真技術(shù)引入電工技術(shù)教學中，一些昂貴的實驗設(shè)備也可以以嵌入虛擬仿真軟件的形式引入實驗室中，為學生提供寶貴的實驗機會，讓學生可以在虛擬仿真軟件中完成設(shè)計和驗證?？梢哉f，在高職電工技術(shù)教學中引入虛擬仿真技術(shù)，可以有效降低實驗室建設(shè)成本。

2 虛擬仿真技術(shù)在電工技術(shù)教學中的應(yīng)用

在電工技術(shù)教學中，可以利用多種虛擬仿真技術(shù)來輔助教學，最為常見的主要有Multisim、EWB、MATLAB/simulink等。在不同的教學內(nèi)容和教學環(huán)節(jié)中，可以采用不同的虛擬仿真軟件來輔助教學。

2.1 Multisim虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用

Multisim可以在電工技術(shù)的很多教學內(nèi)容中得到應(yīng)用，比如說直流電路、正弦交流電路、三相交流電路和動態(tài)電路中都可以利用Multisim虛擬仿真軟件來對電路進行仿真實驗。比如說三相交流電路中，照明電路最為常見的都是應(yīng)用三相交流電路，由于負載大多數(shù)都不是對稱的，因此，我們采用的都是三相四線制。在電工技術(shù)中，三相交流電路都是220V電壓，但是在實踐教學中，220V電壓存在較大的安全隱患，因此，如果是實踐操作，可能會導(dǎo)致危險，這時候就可以采用Multisim虛擬仿真軟件來進行仿真實驗。

又比如在動態(tài)電路的教學中，由于動態(tài)電路的過渡過程是十分短暫的單次變化過程，由于其單詞變化過程時間過短，因此，在以往的教學中都是以教師講解為主，瞬態(tài)變化波形也都是由教師以板書的形式畫出來給學生學習。但是這種方式明顯不利于激發(fā)學生的學習積極性，而且也讓學生難以形象生動的理解這一過程。如果采用Multisim虛擬仿真軟件來展示瞬態(tài)過程的變化，并且通過修改相關(guān)參數(shù)來改變過渡過程時間的長短，不但會激發(fā)學生的學習興趣，而且還能夠讓學生加深理解，真正掌握這一知識點。在一階RC電路中，教師要跟學生講解零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)時，教師可以在Multisim虛擬仿真軟件中創(chuàng)建一個一階RC電路，首先跟學生講述零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)兩個概念，然后利用Multisim虛擬仿真軟件進行仿真，讓學生觀察波形的變化，從而讓學生深刻理解零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)的概念；接著教師再向?qū)W生講述全狀態(tài)響應(yīng)，并利用Multisim虛擬仿真軟件來進行仿真，再讓學生觀察波形變化，教師對學生進行引導(dǎo)，讓他們發(fā)現(xiàn)零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全狀態(tài)響應(yīng)之間的關(guān)系，從而得出全狀態(tài)響應(yīng)是零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)之后的結(jié)論。同時，為了讓學生更深刻地理解時間常數(shù)的作用，可以通過改變電阻R和電容C來改變時間常數(shù)，從而改變響應(yīng)速度，讓學生通過波形的變化來得出結(jié)論。

2.2 EWB虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用

EWB虛擬仿真軟件主要是通過直觀的圖形界面來制定相關(guān)的電路原理圖，而且實驗工作臺就呈現(xiàn)在計算機屏幕上面，因此，操作者只需要在計算機屏幕上選擇相應(yīng)的電路組件和仿真測試設(shè)備，即可完成電路設(shè)計和測試。EWB虛擬仿真軟件的組件庫非常豐富，而且元件庫的種類很多，有模擬集成電路、數(shù)字集成電路等，另外，EWB的電路分析手段得到了很大的提升，其可以進行非線性分析、線性分析等。

EWB虛擬仿真軟件的操作方式靈活，雖然EWB是虛擬仿真軟件，但是其操作性遠勝真實操作，利用電子儀器測量時，還能夠清晰地顯示測量結(jié)果。另外，當操作中出現(xiàn)失誤時，比如說出現(xiàn)漏電、短路、開路等情況時，EWB虛擬仿真軟件能夠及時發(fā)現(xiàn)并且加以顯示，這樣操作者就可以及時發(fā)現(xiàn)情況并且加以改進。

EWB虛擬仿真軟件的功能非常強大，比如說，在傳統(tǒng)的電路分析中，需要花費很長的時間，而且計算方式非常麻煩，而且也不能很好地對實際問題進行分析，更無法科學合理地解決問題。而利用EWB虛擬仿真軟件，可以通過邏輯轉(zhuǎn)換儀來簡便的轉(zhuǎn)化不同形式，從而能夠更好地實現(xiàn)電路設(shè)計的目標。

EWB虛擬仿真軟件的功能強大，其技巧也很多，只有掌握了每一種功能技巧，才能夠更好地應(yīng)用EWB虛擬仿真軟件來輔助電工教學。比如說，虛擬儀表的應(yīng)用技巧和快捷鍵運用的技巧，這都是學習EWB虛擬仿真軟件必須要掌握的基本技巧。在設(shè)計虛擬儀表時，應(yīng)該要按照實際的標準進行設(shè)計，只有合理地操作虛擬儀表來分析和設(shè)計電路，才能在真實環(huán)境中才能更好地設(shè)計電路和放置儀表，因此，虛擬儀表的應(yīng)用技巧應(yīng)該與真實儀表保持一致，要保證每一個儀表的測量范圍都在允許范圍之內(nèi)，并且按照相關(guān)要求在規(guī)定范圍內(nèi)進行操作。EWB虛擬仿真軟件設(shè)置了很多的快捷鍵，從而方便操作者更加快速地操作，這樣不但讓操作者可以一邊使用鍵盤一邊適用鼠標來同時操作，提高了操作者的操作效率。這也就要求操作者數(shù)量掌握快捷鍵技巧，從而避免失誤，提高操作效率。

3 結(jié)束語

利用虛擬仿真技術(shù)來輔助電工技術(shù)教學，是電工技術(shù)教學改革的必然趨勢，也是廣大電工技術(shù)教學者應(yīng)該要重點研究的課題。利用虛擬仿真技術(shù)來輔助電工技術(shù)教學，不但改變了傳統(tǒng)電工技術(shù)的教學模式，還能夠形象直觀地向?qū)W生展示電工技術(shù)知識點，化解電工教學中的抽象內(nèi)容，實現(xiàn)對電工技術(shù)的基本概念、基本定律和基本原理的透徹理解，讓學生能夠真正掌握電工技術(shù)?？梢哉f，在電工技術(shù)教學中應(yīng)用虛擬仿真軟件，不但可以讓學生更好地理解電工技術(shù)的基本理論，化解教學難點，還能夠突破傳統(tǒng)的實驗室的限制，節(jié)約了實驗室建設(shè)成本。當然，任何教學方法都是一把雙刃劍，有利有弊，這就要求教師根據(jù)實際情況來合理運用虛擬仿真技術(shù)，要堅持教師的主導(dǎo)作用，在教學時做到有的放矢，區(qū)分好實踐教學和模擬仿真，只有這樣，才能真正把虛擬仿真技術(shù)很好地應(yīng)用在電工技術(shù)的教學當中來。

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