以仿真實驗為中心開展《電工學》教學

蘭州理工大學電氣工程與信息工程學院 余 萍

以仿真實驗為中心開展《電工學》教學

蘭州理工大學電氣工程與信息工程學院 余 萍

本文通過對高等學校非電類專業(yè)《電工學》課程特點、教學現(xiàn)狀以及存在問題的分析，對電工學課程體系的優(yōu)化進行了思考和探索，創(chuàng)新性的提出了以仿真實驗為中心的電工學教學方案，經(jīng)過在授課班級的實驗論證，此方法能夠有效提高學生學習興趣和效果，對今后電工學課堂教學水平的提高有一定的指導意義。

仿真實驗；電工學；教學

電工學是針對高校工科非電類專業(yè)開設(shè)的一門技術(shù)應(yīng)用性必修課，內(nèi)容涉及電路分析、磁路分析、常用的電氣設(shè)備及其控制方法等方面[1,2]。課程的任務(wù)是使學生掌握電科學的基本理論、知識和技能以及分析和解決實際問題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。該課程具有學時少、內(nèi)容多且抽象、理論性和實踐性都很強的特點，因此，學生在學習過程中往往表現(xiàn)出學習困難、課堂參與度不高,對概念和原理理解不清，動手能力差等特點，教學效果不甚理想[3]。鑒于這種教學現(xiàn)狀，傳統(tǒng)的教學模式已不能滿足需要，必須大膽改革，豐富課堂教學形式，多種教學手段有機結(jié)合，開展以仿真實驗為中心的電工學教學，力求直觀、生動的展示教學內(nèi)容，幫助學生最大程度理解內(nèi)容，力爭良好教學效果。

表1 傳統(tǒng)教學方法與以Multisim為中心的教學方法的對比展示

表2

1 課堂教學與Multisim有機結(jié)合

Multisim13又稱“虛擬電子工作臺”，是美國國家儀器有限公司開發(fā)的一款強大的電路模擬軟件。它擁有超過26,000個元件的元器件庫且參數(shù)修改方便，為各類電路的搭建提供了有利保障；擁有萬用表、雙蹤示波器、函數(shù)信號發(fā)生器、波特圖儀、頻譜分析儀等種類齊全的虛擬測試儀器，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)果、波形的直觀顯示和儲存；且提供了直流分析、暫態(tài)分析、交流分析、失真分析、時域分析等近20種電路分析方法，從而實現(xiàn)了故障查找、電路工作狀態(tài)觀測、提高電路分析效率等功能。Multisim軟件能夠快速、簡潔、有效地實現(xiàn)各類電路的設(shè)計和實驗仿真。

Multisim作為一款擁有強大功能的仿真軟件，正在被廣泛應(yīng)用于電工電子教學中[4,5]。以它為中心開展電工學教學活動，能夠更加直觀而生動地展示教學內(nèi)容，極大地增加了學生的參與度和滿足感，使其在輕松愉快的學習過程中更加直觀地感受相關(guān)概念和原理，更加深刻地理解和掌握學習內(nèi)容，更加主動地分析和解決問題，此舉既展示了電科學發(fā)展的魅力又提高了教學效果。

2 傳統(tǒng)教學方法與以Multisim為中心的教學方法的對比展示

就疊加定理中重要知識點的講解進行兩種教法的對比，說明新方法的優(yōu)勢和作用。

疊加定理：對于線性電路，任何一條支路的電流(或電壓)，都可以看作是由電路中的各個電源（電壓源或電流源）單獨作用時在此支路上所產(chǎn)生的電流（或電壓）的代數(shù)和[6]。

通過對比，顯見以仿真實驗為中心的教學方法對內(nèi)容的展現(xiàn)更加直觀、生動；在仿真過程中，可以讓學生參與到電路的設(shè)計、分析中來，以主動思考代替被動接受，避免了教師灌輸式的教學模式，極大地激發(fā)了學生的學習興趣，是學生對相關(guān)知識的理解更透徹，記憶更深刻（見表1）。

3 開展以仿真實驗為中心的《電工學》教學活動

面對新形勢下的電工學教學新要求，大膽改革，加大Multisim在電工學教學中的參與比重，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，提高教學效果。如表2所示，將列表展示部分將Multisim引入電工學知識點教學中教學步驟。

4 結(jié)束語

開展以仿真實驗為中心的電工學教學，避免了傳統(tǒng)教學模式中重教輕導，以教師為中心的誤區(qū)，不僅提高了教學形式的多樣性，體現(xiàn)了電科學的先進性，給學生以新鮮感；還從教學內(nèi)容上將抽象問題形象化、復雜問題簡單化，最大限度的提高了學生的課堂參與度，提高了學習電工學的自信心。經(jīng)在筆者所在授課班級進行為期一學期的教學改革試驗后發(fā)現(xiàn)及格率提高了10.7%，平均分提高了2.8分，90分以上的比例明顯提高，進一步證明此方法切實可行，且大大提高了教學效果，對學生的動手能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重大的現(xiàn)實意義。

[1]張贊,李小寧．Multisim在電工學理論教學中的應(yīng)用[J]．中國科技信息,2011(24):216．

[2]張建紅．計算機仿真軟件在電工學課程實驗教學中的輔助應(yīng)用[J]．科技資訊,2014(22):175．

[3]郭惠玲,張麗．利用仿真技術(shù)實現(xiàn)電工學研究型教學法的探討[J]．實驗技術(shù)與管理,2009,26(11):83-85．

[4]孫向文,孫立功．Multisim在“電工學”課堂教學中的應(yīng)用研究[J]．中國電力教育,2014,11(4):73-74．

[5]廖輝．仿真軟件在電工學中輔助教學探討[J]．實驗技術(shù)與管理,2014,31(4):102-105．

[6]秦曾煌．《電工學》(上冊)——電工技術(shù)(第6版)[M]．北京:高等教育出版社,2004．

余萍（1979—），女，甘肅蘭州人，碩士，講師，主要從事電路與系統(tǒng)、模式識別等方向的教學與研究工作。

甘肅省自然科學基金（1506RJZA104）；蘭州理工大學教學研究項目（JY2013014）。