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仿真教學(xué)在技工院校電工教學(xué)中的應用論文
電工，安裝、保養、操作或修理電氣設備的工人。下面是小編為你帶來(lái)的仿真教學(xué)在技工院校電工教學(xué)中的應用論文 ，歡迎閱讀。
摘 要：仿真教學(xué)具有演示形象、生動(dòng)以及節省設備、場(chǎng)地、材料的特點(diǎn)，既可以突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)、加深記憶，又可以避免儀器損壞和元件消耗。本文通過(guò)教學(xué)實(shí)例，探索了在電工教學(xué)中利用仿真技術(shù)進(jìn)行輔助教學(xué)的具體做法，結果表明在電工教學(xué)中引入仿真軟件可將理論和實(shí)踐有機結合，有益于傳統電子電工實(shí)驗教學(xué)方法的補充和改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：電工教改 仿真教學(xué) 應用
《電力拖動(dòng)》、《電工電子線(xiàn)路》等電類(lèi)課程概念抽象、直觀(guān)性差、原理難懂，加上技工院校學(xué)生素質(zhì)較低，對理論教學(xué)缺乏興趣，故此傳統的教學(xué)方法教學(xué)效果較差。針對技工院校學(xué)生的實(shí)際情況，筆者近年來(lái)嘗試在所教班級的電工教學(xué)中進(jìn)行計算機仿真教學(xué)實(shí)驗研究，將仿真技術(shù)引入課堂教學(xué)和實(shí)驗實(shí)訓中，顯著(zhù)地提高了教學(xué)效果，節約了教學(xué)成本，有效地提高了學(xué)生學(xué)習應用新知識、新技術(shù)的能力，受到了學(xué)生的普遍歡迎和好評。本文擬結合這一教改試驗的實(shí)踐作一些探討。
一、仿真教學(xué)的涵義及其優(yōu)越性
仿真教學(xué)是指應用仿真軟件和技術(shù)，借助計算機平臺進(jìn)行輔助教學(xué)活動(dòng)。隨著(zhù)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(jìn)行設計、分析和調試已成為趨勢。目前電子電路仿真軟件已成為電路分析和設計中不可或缺的工具，仿真軟件也將是電類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生需要掌握的專(zhuān)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(shí)驗教學(xué)中，將傳統的模擬電子技術(shù)實(shí)驗教學(xué)與計算機進(jìn)行的仿真實(shí)驗相結合，提高課程的教學(xué)質(zhì)量和實(shí)驗效率。與傳統教學(xué)方法相比，仿真教學(xué)具有以下明顯的優(yōu)越性：一是仿真教學(xué)用虛擬儀器進(jìn)行演示和實(shí)驗，十分清晰、生動(dòng)、形象，使抽象的概念原理直觀(guān)化、形象化，有利于突破難點(diǎn)、鞏固重點(diǎn)、加深記憶；二是仿真教學(xué)實(shí)驗實(shí)訓不必直接接觸強電，不用進(jìn)行元件安裝和焊錫操作，從而避免了濺錫傷人、線(xiàn)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(shí)物非常接近，十分逼真，易學(xué)易懂，學(xué)生愛(ài)學(xué)愛(ài)用興趣高，且不受場(chǎng)地和設備的限制，能夠多人同時(shí)學(xué)習操作，可克服實(shí)驗場(chǎng)地和設備不足的難題，既節省了購買(mǎi)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(xué)生們只要能正確使用常規儀器，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(jìn)行仿真測試，而且儀器的操作開(kāi)關(guān)、按鍵與實(shí)物相似，從而為電類(lèi)課程的實(shí)驗、設計等教學(xué)環(huán)節提供了極大的便利。
二、電工仿真教學(xué)的具體做法
1.應用仿真技術(shù)激發(fā)學(xué)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(xué)生的學(xué)習興趣和求知欲。例如，在《電力拖動(dòng)》課程有關(guān)三相異步電動(dòng)機控制電路的教學(xué)中，筆者就應用仿真軟件演示電動(dòng)機正反轉換原理，演示操作各個(gè)正反轉控制電路的控制按鈕，使學(xué)生對控制電路產(chǎn)生了好奇心和求知欲，進(jìn)而模擬出各個(gè)聯(lián)鎖電路的控制過(guò)程，教學(xué)內容形象、直觀(guān)、逼真，由淺入深，由易到難，緩緩引入，從而使學(xué)生興趣大增。
2.應用仿真技術(shù)突破教學(xué)難點(diǎn)。將抽象的原理、概念、公式推導直觀(guān)化，有利于學(xué)生理解和記憶，從而突破教學(xué)難點(diǎn)。例如電工電子線(xiàn)路教學(xué)中有關(guān)求解電容電量C的關(guān)系公式教學(xué)推導，學(xué)生往往感到公式抽象，也不會(huì )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(jìn)入原理圖形設計環(huán)境的工作界面；第二步，執行菜單設置圖紙大小、顏色、字體、連線(xiàn)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域，放置好元件后，再給元件連線(xiàn)；第四步，先用手動(dòng)連線(xiàn)，然后由Multisim2001自動(dòng)完成連線(xiàn)；第五步，對元件進(jìn)行參數調整，先選定元件，然后雙擊鼠標左鍵，改變對話(huà)框中的各項內容，達到改變元件參數的目的。經(jīng)過(guò)上面幾個(gè)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(shí)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(dòng)電路仿真開(kāi)關(guān)，示波器屏幕上出現輸入和輸出兩個(gè)波形。這時(shí)可以通過(guò)啟動(dòng)仿真開(kāi)關(guān)，不斷改變電容容量C的大小，觀(guān)察示波器的波形變化。通過(guò)波形圖的比較就可以直觀(guān)地看出脈動(dòng)系數與電容容量C之間的關(guān)系：當容量C增大到一定數值后，輸出的直流電壓基本是平滑的；繼續增大C，直流電壓的變化不明顯。經(jīng)過(guò)這樣的仿真演示，同學(xué)們就較好地理解了這一問(wèn)題，從而有效地突破了教學(xué)的難點(diǎn)。
3.應用仿真技術(shù)進(jìn)行一體化教學(xué)。以往進(jìn)行理實(shí)一體化教學(xué)，教師需要帶學(xué)生到實(shí)驗室上課，或將實(shí)驗儀器設備搬到普通課堂，十分不便。為達到省時(shí)高效，教師可將EWB的仿真實(shí)驗功能引入課堂，進(jìn)行一體化教學(xué)，開(kāi)展師生之間、生生之間的互動(dòng)交流，教學(xué)效果顯著(zhù)。例如我在講解橋式整流濾波電路時(shí)就應用EWB進(jìn)行電路仿真，其電路圖和仿真波形如圖1和圖2所示：
同學(xué)們通過(guò)連接電路進(jìn)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(guò)橋式整流后的波形是什么樣的；再通過(guò)兩個(gè)電壓表的數值比較，很容易得到UO=0.9UE2。
在此基礎上進(jìn)一步分析電容濾波電路的波形和電壓，如圖3和圖4，通過(guò)選擇開(kāi)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(jìn)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(xué)生對EWB操作水平熟悉后，學(xué)習能力提高了，很樂(lè )意做實(shí)驗，而且實(shí)驗總結能力明顯增強。學(xué)習能力在學(xué)習過(guò)程中起決定性作用，是改變學(xué)生自身精神和知識結構狀態(tài)、促進(jìn)學(xué)生自身素質(zhì)發(fā)展的力量。
4.應用仿真技術(shù)開(kāi)展模擬實(shí)訓。過(guò)去，因受場(chǎng)地、經(jīng)費、器材等硬件條件限制，電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的實(shí)習課題和時(shí)間安排往往達不到規定的要求，不利于學(xué)生實(shí)踐能力的提高。隨著(zhù)仿真技術(shù)的應用，在教學(xué)中，教師可以選取有代表性的課題，開(kāi)設一定比例的模擬實(shí)訓，實(shí)行實(shí)物實(shí)訓與模擬實(shí)訓相結合，發(fā)揮模擬實(shí)訓省時(shí)、高效、安全、經(jīng)濟的長(cháng)處，解決了過(guò)去實(shí)訓課完全依賴(lài)實(shí)驗儀器，且電子元器件損耗大和實(shí)驗儀器損壞后維修不及時(shí)的問(wèn)題。通過(guò)仿真訓練，學(xué)生們充分了解自己所學(xué)知識的應用領(lǐng)域和前景等，將理論與實(shí)踐相結合，增強了對專(zhuān)業(yè)技術(shù)的認識，從而激發(fā)出敬業(yè)精神。而傳統教學(xué)中，學(xué)生們掌握了一大堆知識，卻不知道如何應用，往往會(huì )對本專(zhuān)業(yè)有一種挫敗感，喪失從事專(zhuān)業(yè)工作的積極性。同時(shí)，仿真訓練也有助于增強學(xué)生的安全意識。通過(guò)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(xué)生的警覺(jué)和分析排除故障的能力。
三、實(shí)施效果
近年來(lái)，筆者在所教班級的《電工技術(shù)》、《電力拖動(dòng)》、《電子線(xiàn)路》等課程教學(xué)中進(jìn)行仿真教學(xué)試驗，均取得了良好的效果，顯著(zhù)提高了教學(xué)效率，充分調動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習積極性，提高了教學(xué)效果，節約了教學(xué)成本，受到同學(xué)們的歡迎和好評。通過(guò)班級的問(wèn)卷調查表明，學(xué)生們普遍認為，仿真教學(xué)在課堂氣氛、吸引力、學(xué)習興趣、理解知識、記憶程度、學(xué)習效果等各個(gè)方面都明顯優(yōu)于傳統的知識講授，值得推廣。這一項教改試驗的成功實(shí)踐表明，仿真技術(shù)作為一種高新技術(shù)，可以通過(guò)計算機及多種輸入輸出設備創(chuàng )建一種虛擬的情況，讓學(xué)生產(chǎn)生與現實(shí)生活一樣的感覺(jué)，使學(xué)生學(xué)習興趣和學(xué)習積極性大大提高，變被動(dòng)學(xué)習為主動(dòng)學(xué)習，提高學(xué)習效果。
四、結語(yǔ)
教學(xué)實(shí)踐證明，仿真教學(xué)是具有綜合作用的輔助教學(xué)手段，學(xué)生置身于仿真環(huán)境中，可以充分調動(dòng)感官與思維，激發(fā)出學(xué)生學(xué)習電類(lèi)知識的興趣，極大地提高學(xué)習效率。在教學(xué)中，筆者體會(huì )到仿真教學(xué)也不能完全取代真實(shí)的教學(xué)和實(shí)驗實(shí)訓，如果完全用虛擬實(shí)驗取代實(shí)物實(shí)驗，學(xué)生對真實(shí)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(shí)際電子產(chǎn)品設計的布局能力、布線(xiàn)能力、安裝調試能力。為了避免其弊端，我們應采用虛實(shí)結合的方法，相輔相成。只要我們充分發(fā)揮仿真技術(shù)的特點(diǎn)，使仿真教學(xué)與傳統知識講授有機結合，就一定能有效地減少教師無(wú)效的工作時(shí)間，提高工作效率，節約教學(xué)資源，充分調動(dòng)學(xué)生的學(xué)習積極性，提高課堂教學(xué)效果，而且對于培養學(xué)生的創(chuàng )新能力、分析和解決問(wèn)題的能力都能起到潛移默化的作用。
參考文獻
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