Proteus在電工基礎“探究性教學”中的應用

孫利芬　李存虎

摘 要：通過Proteus在電容充放電教學中的應用一例，闡述了Proteus在電工基礎“探究教學”中的應用模式，揭示了“探究性教學”的意義。

關鍵詞：創設情境；自主探究；合作交流；自我反思

電工基礎是中等專業學校的電子電工、計算機、機電等專業的一門必修課，這使電工基礎教學成為相關專業的教學重點。電工基礎是一門概念多、題型變化多、計算量大的一門專業基礎課。筆者在電工基礎的教學中，引入Proteus仿真軟件，進行探究性教學，取得了良好的教學效果。下面以電容充放電的教學內容為例，介紹Proteus軟件在“探究性教學”中的應用。

Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它有著豐富的仿真元件庫、多種虛擬儀器、生動的仿真顯示功能以及良好的互動界面（交互式仿真及圖表式仿真）。

“探究性教學”是學生在教師指導下，通過以“自主、探究、合作”為特征的學習方式，對當前教學內容中的主要知識點進行自主學習、深入探究并進行合作交流，從而很好地達到課程標準中關于認知目標、能力目標和情感目標要求的一種教學模式。

一、創設情境，激發興趣

蘇霍姆林斯基說：“人的內心深處都有一種根深蒂固的需要——總想感到自己是發現者、研究者、探尋者。在兒童的精神世界中，這種需求特別強烈。但如果不向這種需求提供養料，即不積極接觸事實和現象，缺乏認識的樂趣，這種需求就會逐漸消失，求知興趣也與之一道熄滅。”筆者在講授“電容的充放電”這一內容時：

首先，讓學生根據教學內容及相關問題構建電路、運行仿真；

其次，讓學生觀察電容極板上有何變化、電流表和電壓讀數有無變化；

最后，讓學生結合直觀的現象和簡單問題做出相應的回答，如兩極板上“+”“-”代表什么，它們的數量是如何變化；電流表和電壓表上有無讀數、讀數的變化規律是否一致。

學生結合直觀的現象比較容易回答上述三個問題。學生的神態明顯地透露出興趣的提升，同時課堂氣氛也變得相對活潑，更為重要的是增強了學生我能學習的潛在意識，為下一步的自主探究提供了可能。

二、自主探究，構建新知

“探究性教學”要求學生始終處于主動探究、主動思考、主動建構意義的認知主體位置，而這又離不開教師事先所作的、精心的教學設計和在協作學習過程中畫龍點睛的引導。因此，我再次讓學生根據課前精心設計的要求進行仿真、觀察，并做出必需的指導和解答。具體要求如下：

1.電容兩極板上電荷數量的變化速度是（1）勻速變化；（2）先快后慢；（3）先慢后快，并畫出電容兩端電壓與時間的曲線。

2.兩表的讀數變化速度是：（1）勻速變化；（2）先快后慢；（3）先慢后快。

3.畫出電容充電時，電壓和電流的變化曲線。

4.電阻值和電容值變化后對電容的充放電有無影響？如有，請找出電路參數對充放電的影響。

在此過程中，學生借助Proteus軟件的虛擬仿真平臺，認真探究、積極思考，真正成為學習的主體，提高了學生的探究能力，發展了學生的思維能力；教師在此過程中真正成了學生主動建構的幫助者、促進者，實現教與學的有機結合，保證了學生自主探究的順利進行。

三、合作交流，升華認知

合作交流對學生個體有著外在強烈的刺激，并能引起個體的獨立深刻的思考，促使認知的升華。全體學生的獨立自主的探究并不能在有限的時間和空間中完成，教師的個性化指導也不能照顧到全體學生，為使學生認知得到升華，就得需要必要的合作交流。

學生在繪制電容充放電時的電壓和電流曲線，就碰到了一些困難——不能很好地采集時間點對應的電壓或電流，同學們經過交流后，決定采用逐點連線法，可繪出電壓與電流的曲線圖。學生利用網絡平臺上的Proteus軟件的交互性，經過合作研究發現采用交互式的逐步仿真，可以方便地記錄下每一時刻的電壓和電流值，因為在Proteus軟件的狀態欄有一時間欄。大部分同學采用手工繪制，只有極少部分的同學想到了能不能采用計算機自動繪制，但對具體的操作有所遺忘。此時師生的互動就顯得尤為重要，具體做法如下：

1.創建一個Excel文件，將時間、電壓、電流列成一表格。

2.記錄時間對應的電壓或電流的數值。

3.選用時間與電流或時間與電壓。

4.依次點擊菜單欄中的圖表—XY散點圖—平滑線散點圖—下一步—直至完成，從而生成電流的曲線圖和電壓曲線圖。

在此合作交流中，表現出生生互動、師生互動，使學生的認知能力得到了進一步的提升，同時思維能力也得到了發展，對知識的理解得到了進一步的升華。

四、自我反思，深化認知

學生經過認真的自主探究、合作探究、交流，為自我小結、反思提供了可能。在小結和反思中，學生提到較多的是：

1.在交流中，我有話可說。

2.在交流中，我的語言表述能力和文字組織能力得到了鍛煉和提升。

3.我學了一種新的學習方法，并有一種成功感。

4.我的計算機的使用能力還有待加強等心得。

反思使學生成了研究者，使學生的學習多出一維度審視自己的探究動機、探究過程、探究成果，以及合作交流中態度、表現等因素，使自己的認知得到了進一步的深化。

“探究性教學”通過創設情境、自主探究、合作交流、自我反思等環節，促成了學生成為課堂教學的主體，變成了信息加工的主體，知識意義的主動建構者；教師變成了組織者、協調者、引導者，變成了學生主動建構意義的幫助者、促進者，很好地實現了教與學的結合，是一種全新的教學方法。

編輯 楊兆東