現(xiàn)代教育技術(shù)在電類(lèi)教學(xué)中的應(yīng)用與研究

摘要：實(shí)踐教學(xué)是電學(xué)科教學(xué)的重要組成部分，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、?shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、學(xué)習(xí)興趣，都具有不可替代的作用。將現(xiàn)代化教育技術(shù)與傳統(tǒng)模式相結(jié)合，建立一個(gè)軟件模擬型實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，并應(yīng)用于電類(lèi)實(shí)踐教學(xué)中，可以取得良好的教學(xué)效果

關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué)；模擬；教學(xué)效果

目前，在我國(guó)高職高專(zhuān)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)教育中，實(shí)踐教學(xué)是非常重要的一環(huán)，它對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、學(xué)習(xí)興趣，都具有不可替代的作用。實(shí)踐教學(xué)正是通過(guò)讓學(xué)生親自動(dòng)手操作和親身感受，直觀、方便地觀察事物發(fā)展及變化，來(lái)加深他們對(duì)理論知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)，從而使他們的觀察能力、思維能力、分析能力和創(chuàng)新能力得到提高。實(shí)踐教學(xué)目前已受到教育界的廣泛重視，它在教學(xué)計(jì)劃中的比重也大大增加。但從全局看，實(shí)踐教學(xué)一直還是教學(xué)的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)?，F(xiàn)在在電類(lèi)課程實(shí)踐教學(xué)建設(shè)上存在許多問(wèn)題，如建設(shè)方向不夠明確、設(shè)備價(jià)格昂貴、經(jīng)費(fèi)投入不足、條件設(shè)備簡(jiǎn)陋、科技含量不高等。

筆者運(yùn)用理論與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的方法，圍繞高職教育理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)軟件應(yīng)用與改革這一關(guān)系學(xué)科教育發(fā)展的重大問(wèn)題進(jìn)行理論與實(shí)踐研究，并通過(guò)建立一種以與電類(lèi)專(zhuān)業(yè)相關(guān)的應(yīng)用軟件為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)應(yīng)用能力為主的模塊化、程序化、組合型的高效實(shí)用軟件模擬型實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，更好地解決理論教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)聯(lián)系不足的問(wèn)題。利用軟件模擬型實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)，可以解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式在時(shí)間和空間上的限制問(wèn)題，大大節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本和經(jīng)費(fèi)，更好地培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力及創(chuàng)新能力。

一、軟件模擬型實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的建立

軟件模擬型實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的設(shè)計(jì)主要遵循教學(xué)性、層次性、功能性、直觀性、易操作性和實(shí)用性的原則。

1．平臺(tái)工作流程

首先進(jìn)入平臺(tái)，選擇模擬實(shí)踐課程，選擇模擬實(shí)踐項(xiàng)目，選擇模擬軟件，然后進(jìn)行電路原理設(shè)計(jì)，進(jìn)行模擬環(huán)境設(shè)定，對(duì)原理圖進(jìn)行模擬運(yùn)行，最后輸出模擬結(jié)果。此流程中可供模擬的課程為電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的核心課程，包括電路、模電、數(shù)點(diǎn)、電機(jī)與拖動(dòng)、自控原理、供配電、電力電子、單片機(jī)等。其主要特點(diǎn)是課程內(nèi)容涵蓋面廣、實(shí)踐性強(qiáng)、相互聯(lián)系密切，而且都需要進(jìn)行大量的實(shí)踐教學(xué)，理論與實(shí)踐密切相關(guān)，是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的重要環(huán)節(jié)。模擬層次模塊分為初級(jí)、中級(jí)和高級(jí)，其中初級(jí)主要是驗(yàn)證性簡(jiǎn)單型實(shí)驗(yàn)，中級(jí)以設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)為主，高級(jí)主要注重綜合性應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。模擬軟件主要選用電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的常用模擬仿真軟件，主要有EWB、PSPICE、PROTEL99SE、MAX+PLUSⅡ和MATLAB等，它們最明顯的特點(diǎn)就是都能進(jìn)行模擬仿真，仿真手段切合實(shí)際，選用的元器件、儀器等都能模擬其實(shí)際功能，可提供多種元器件的理想值和特殊值，還能方便地得到直觀的仿真結(jié)果輸出，而且提供了較為豐富的分析手段，如直流分析、教練分析、暫態(tài)分析、參數(shù)分析、噪聲分析、失真分析等，可以輔助學(xué)生分析處理各種故障問(wèn)題。

2．平臺(tái)工作特點(diǎn)

軟件模擬型實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)是現(xiàn)代教育技術(shù)中模擬仿真技術(shù)與電類(lèi)實(shí)踐教學(xué)的完美結(jié)合，對(duì)于改革電類(lèi)實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和軟件應(yīng)用能力有著十分重要的作用。

（1）使用該平臺(tái)能充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)并有效提高學(xué)生的綜合分析能力和創(chuàng)新能力，改變傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)模式，充分體現(xiàn)以學(xué)生為主體的開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降奶卣鳎七M(jìn)實(shí)踐教學(xué)向科學(xué)化、現(xiàn)代化方向發(fā)展。

（2）該平臺(tái)具有高效率、高精度、高直觀度和操作方便的特點(diǎn)。使用它可以使學(xué)生設(shè)計(jì)的電路僅通過(guò)簡(jiǎn)單方便的鍵盤(pán)、鼠標(biāo)操作，就能進(jìn)行模擬調(diào)試，還能得到波形、圖形、數(shù)據(jù)等形式生動(dòng)直觀的輸出表現(xiàn)，幫助學(xué)生更好地理解所學(xué)知識(shí)。此外，模擬電路一經(jīng)調(diào)試成功即可組裝，既節(jié)約了設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)時(shí)間，又避免了傳統(tǒng)方式可能帶來(lái)的元件損耗，極具經(jīng)濟(jì)性。

（3）該平臺(tái)豐富的資源配置彌補(bǔ)了學(xué)校實(shí)驗(yàn)儀器及元件缺乏帶來(lái)的不足。儀器設(shè)備的先進(jìn)性對(duì)于電子實(shí)訓(xùn)教學(xué)來(lái)說(shuō)非常重要，但先進(jìn)的儀器設(shè)備價(jià)格往往十分昂貴，許多學(xué)校因?yàn)榻?jīng)費(fèi)原因儀器不全或數(shù)量較少，不能做到人均一套。而該平臺(tái)是軟件模擬型工作平臺(tái)，只要計(jì)算機(jī)數(shù)量足夠，就可以為學(xué)生提供人手一套各種先進(jìn)的儀器設(shè)備；又因?yàn)槭抢糜?jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)，就可以避免真實(shí)實(shí)驗(yàn)中因?yàn)椴僮魇д`而造成的儀器損壞。該平臺(tái)所用模擬軟件都擁有的4000~6000個(gè)元件的元件庫(kù)也為學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等提供了更多的選擇。

二、軟件模擬型實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用

1．EWB模擬軟件實(shí)例

以設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)用集成運(yùn)算放大器LM124J組成的帶深度負(fù)反饋的兩極交流放大器，模擬分析其輸入、輸出波形關(guān)系和幅頻特性為例，進(jìn)入平臺(tái)后選擇模擬電子課程，再選擇中級(jí)層次，激活EWB軟件，設(shè)定其模擬指標(biāo)，開(kāi)始設(shè)計(jì)電路原理圖，并按照所設(shè)計(jì)的原理圖，在EWB軟件中調(diào)用相應(yīng)元件庫(kù)，按圖連線，其各項(xiàng)操作只需點(diǎn)擊鼠標(biāo)即可完成，操作極為簡(jiǎn)單。然后進(jìn)行模擬環(huán)境設(shè)定，按要求分析輸入、輸出波形關(guān)系，可選擇雙通道的一個(gè)模擬示波器，連接示波器的方法與繪制原理圖連線方法是同樣的，只需從輸入、輸出端各取一點(diǎn)與示波器相連，觀測(cè)波形只需雙擊示波器圖標(biāo)即可。其所得輸入、輸出兩組波形分別用兩個(gè)顏色加以區(qū)分，從圖中可以很直觀地得出輸入、輸出波形相位差為1800的結(jié)論；進(jìn)行幅頻特性分析時(shí)，只需從編輯菜單中找到交流頻率分析子菜單，單擊打開(kāi)即可進(jìn)入頻率設(shè)置對(duì)話框，設(shè)置起止頻率為1Hz和1MHz等，再單擊仿真按鈕，啟動(dòng)模擬分析即可等到分析結(jié)果，可直觀地等待其通頻帶約為90KHz。

2．PROTEL99SE模擬軟件實(shí)例

設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的整流電路，并對(duì)電路進(jìn)行瞬態(tài)分析和交流小信號(hào)分析。先定義電路為幅值為220V 50Hz的電源輸入，經(jīng)10：1的變壓器變壓、全橋整流以及濾波等一系列變化后，得到一個(gè)非常平穩(wěn)的低壓直流信號(hào)輸出。再進(jìn)入平臺(tái)后選擇模擬電子課程，再選擇初級(jí)層次，激活PROTEL99SE軟件，設(shè)定其模擬指標(biāo)，開(kāi)始設(shè)計(jì)電路原理圖。

按照所設(shè)計(jì)的原理圖，在PROTEL99SE軟件中調(diào)用sim元件庫(kù)，按圖連線，其各項(xiàng)操作只需點(diǎn)擊鼠標(biāo)或敲擊鍵盤(pán)即可完成，操作極為簡(jiǎn)單。然后進(jìn)行仿真分析環(huán)境設(shè)定，設(shè)定模擬觀測(cè)點(diǎn)，按照電路定義設(shè)置電源參數(shù)為220V 50Hz，再進(jìn)行仿真器參數(shù)設(shè)置，并選擇進(jìn)行瞬態(tài)分析和交流小信號(hào)分析。

設(shè)置完以后，單擊Run Analyses按鈕開(kāi)始仿真，即可輸出模擬結(jié)果，即生成“.sdf”文件?！?sdf”文件包含了瞬態(tài)分析和交流小信號(hào)分析，想要輸出哪種分析波形，只需選擇相應(yīng)的按鈕即可。

由以上實(shí)例可以看出，軟件模擬型實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)可以方便地建立各種電路，并能快捷準(zhǔn)確地對(duì)電路性能進(jìn)行一系列的模擬分析，省時(shí)省力省錢(qián)，極大地提高了實(shí)踐教學(xué)的效果。

三、結(jié)束語(yǔ)

軟件模擬型實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)在實(shí)踐教學(xué)中具有傳統(tǒng)模式所不具備的優(yōu)勢(shì)，但其并不能替代傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)手段。我們?cè)诮虒W(xué)中將現(xiàn)代化教育技術(shù)與傳統(tǒng)模式相結(jié)合，就可以幫助學(xué)生更快更好地掌握知識(shí)，進(jìn)一步培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新能力。

實(shí)踐證明，軟件模擬型實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)在實(shí)際教學(xué)中效果良好，具有良好的穩(wěn)定可靠性，并能節(jié)約大量的實(shí)踐教學(xué)資金，因此可廣泛應(yīng)用于學(xué)校的實(shí)踐教學(xué)中。

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責(zé)編：一 木

收稿日期：2007-12-17

作者簡(jiǎn)介：許春香（1967- ），女，中州大學(xué)副教授，研究方向?yàn)殡妼W(xué)科教學(xué)和研究；雷鋼（1979- ），男，中州大學(xué)教師，研究方向?yàn)殡妼W(xué)科教學(xué)。