陳霞

摘要：在電子技術(shù)被廣泛應(yīng)用之后，專業(yè)級的電子技術(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)前時代所需的電工電子技術(shù)。而虛擬仿真技術(shù)則不然，其對于傳統(tǒng)教學(xué)模式是一個巨大的顛覆，有效增強了教學(xué)實驗效果，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)

伴隨著社會對于專業(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行當(dāng)中。在虛擬仿真技術(shù)已經(jīng)被社會其他領(lǐng)域廣泛運用的基礎(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)中需要進行數(shù)據(jù)分析、電路性能測試、模擬電路運行狀態(tài)時就可以采用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)中的時空限制，使學(xué)生能夠更加清晰直觀地了解電子電路的運行、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)生更加積極主動地參與學(xué)習(xí)，同時直觀形象的電路模擬大大降低了電工電子知識的學(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)建出有價值的教學(xué)情境對于當(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)主義這三個方面。利用虛擬技術(shù)的優(yōu)勢，為學(xué)生構(gòu)建出符合他們學(xué)習(xí)水平的教學(xué)情境，通過對于實際案例的結(jié)合更好地闡述知識。教師可以利用虛擬仿真軟件Multisim模仿真實的電路，為學(xué)生構(gòu)建一個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)出真實的電路工作狀態(tài)，并且標(biāo)注有每一項的參數(shù)變化。以三極管放大電路靜態(tài)工作點的設(shè)置為例，輸出波形與靜態(tài)工作點的設(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)工作點的設(shè)置方法作為整個學(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。傳統(tǒng)模式下，教師主要是對著課本進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行電路仿真，基于虛擬仿真電路進行電工電子技術(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。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)生運用萬用表測量靜態(tài)工作點，讓學(xué)生認(rèn)識萬用表，掌握其使用方法，然后再測量放大電路的靜態(tài)工作點，在測試結(jié)束后，學(xué)生就需要將理論和測試結(jié)果進行對比，我們就會發(fā)現(xiàn)，通過虛擬仿真技術(shù)所獲得的測量值和計算結(jié)果十分接近。通過這種對比性的操作，學(xué)生對于靜態(tài)工作點的求解方法和測量方法的理解程度會進一步加深。可見，對于基礎(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)活動中，教師不僅僅需要向?qū)W生傳遞知識，還需要傳遞學(xué)習(xí)知識的基本方法，引導(dǎo)并幫助學(xué)生進行知識建構(gòu)。因為電子電工技術(shù)這門學(xué)科的操作性較強，教師就應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生進行自主性的探究。因為大部分電工電子技術(shù)專業(yè)知識都需要通過實驗來加以驗證，如果不能進行實驗，學(xué)生就無法實現(xiàn)對知識的探究。而利用虛擬仿真技術(shù)可以有效地解決這個問題，教師可以指導(dǎo)學(xué)生運用虛擬仿真軟件開展仿真實驗，對相關(guān)知識進行實驗探究和驗證。傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師往往更偏重理論講解，讓學(xué)生對這三種電路進行比較分析，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)生在單獨學(xué)習(xí)的時候很容易理解，但是一旦綜合起來，很多學(xué)生就會出現(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這三種電路進行虛擬仿真，如指導(dǎo)學(xué)生進行共發(fā)射極放大電路、共集電極放大電路的仿真實驗，用虛擬示波器測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，共集電極電路信號來自于三極管發(fā)射級，而共發(fā)射極電路信號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，進行直觀的比較分析。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)虛擬仿真電路進行探究學(xué)習(xí)，這樣一來，可以幫助他們完成知識的自主建構(gòu)，成功提高課堂教學(xué)效果。

三、 虛擬仿真軟件下的實驗教學(xué)

因為電子電工技術(shù)的實踐性較強，所以實驗教學(xué)是整體教學(xué)活動中不可或缺的一部分。但是，這種實驗性的操作存在著很多不安全因素。雖然教師在學(xué)生進行實驗操作之前不厭其煩地強調(diào)要注重實驗安全，要求學(xué)生務(wù)必按照實驗操作規(guī)程進行操作。但仍然無法完全杜絕實驗安全事故，導(dǎo)致教師因為擔(dān)心學(xué)生的安全，很多實驗不讓學(xué)生操作。此外，由于實驗條件的限制，很多實驗也無法讓學(xué)生來完成，即使可以完成，其實驗成本也很大。而在教學(xué)中利用虛擬仿真技術(shù)，通過計算機就可以組織學(xué)生開展各種各樣的實驗，不管電路多復(fù)雜，實驗條件多苛刻都可以進行仿真實驗，且無須擔(dān)心學(xué)生的人身安全問題。尤其是一些用于驗證理論的實驗，運用虛擬仿真軟件進行仿真實驗很快就可以得到，相比真實的電路實驗、效率高、成本低、安全性好。相較于必須在實驗室當(dāng)中進行的學(xué)習(xí)，虛擬仿真明顯具備著更多的優(yōu)勢，只要學(xué)生擁有一臺電腦，那就可以隨時隨地地進行各種仿真性的實驗。在仿真性實驗的過程中，學(xué)生的理論知識和實踐操作得到了完美的結(jié)合，對于學(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，在實際的數(shù)字電路教學(xué)活動中，虛擬仿真軟件的意義就在于其能夠使用邏輯轉(zhuǎn)換儀，實現(xiàn)邏輯電路、表達式以及真值表三者之間的有效轉(zhuǎn)換。又如，在開展整流濾波實驗教學(xué)時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用虛擬仿真技術(shù)開展仿真實驗。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。通過仿真電路實驗，讓學(xué)生深入了解實驗方法、實驗步驟、實驗現(xiàn)象等，在進行真實的實驗操作時，就能更加熟練，從而提高實驗教學(xué)效果。盡管電路仿真實驗的優(yōu)點很多，但實驗教學(xué)完全依靠虛擬仿真技術(shù)，而是要結(jié)合真實實驗和仿真實驗，有效發(fā)揮虛擬仿真技術(shù)在實驗教學(xué)中的輔助作用，以提高學(xué)生的實驗操作能力，促進學(xué)生實踐創(chuàng)新力的發(fā)展。特別是針對非常復(fù)雜的實驗，讓學(xué)生進行真實的實驗操作是不現(xiàn)實的，完成難度非常大。因此，在電工電子技術(shù)的實驗教學(xué)中，教師可以運用虛擬仿真技術(shù)，讓學(xué)生在計算機上進行仿真實驗，完成真實環(huán)境下難以完成的復(fù)雜實驗。例如，在開展示波器驗證差動放大電路特性的實驗教學(xué)時，考慮到恒流源式差動放大電路中包含了對稱的兩個放大電路和兩個具兩個輸入、輸出端，這個實驗條件較高，實驗過程比較復(fù)雜。因為實驗中的電路需要完成對稱，而在真實環(huán)境中很難找到安全對稱的實驗器材，以至于在真實的實驗中測量得到的實驗結(jié)果常常不理想，不準(zhǔn)確。如果使用虛擬仿真技術(shù)進行仿真實驗，就可以模擬完全對稱的實驗電路，因而得到的仿真實驗結(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放大電路的特性，真正理解輸入差模信號是放大、輸入共模信號是抑制的規(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)，是時代和社會發(fā)展的必然要求，也是符合中職教育特點和學(xué)生認(rèn)知水平的。因其不受時空局限、直觀性和安全性等條件，對于學(xué)生的電子電工的學(xué)習(xí)能力、實踐能力以及應(yīng)用能力都得到了有效的提升，為學(xué)生今后的發(fā)展奠定了堅實的基礎(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)進行操作，提高學(xué)生的實驗水平及安全性。最大程度上培養(yǎng)學(xué)生的知識運用能力，使他們的創(chuàng)新思維能夠進一步發(fā)展。

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