探究式模擬仿真在《電工電子技術(shù)》 互動(dòng)式教學(xué)中的應(yīng)用研究

龔英姬

摘 要：《電工電子技術(shù)》課程是高校非電類學(xué)生的基礎(chǔ)學(xué)科之一；模擬仿真是在實(shí)驗(yàn)條件限制下實(shí)現(xiàn)可以精確地模仿實(shí)際的一種方式。在教學(xué)改革不斷深入發(fā)展的前提下，本文針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式下《電工電子技術(shù)》課程存在滿堂灌，不利于學(xué)生發(fā)揮自主能動(dòng)性的情況，提出通過multisim軟件在課堂上引入探究式模擬仿真助力互動(dòng)式教學(xué)，以達(dá)到提高課堂效率，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性目的。

關(guān)鍵詞：探究式模擬仿真 互動(dòng)式教學(xué) 電工電子技術(shù)

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）09（b）-0155-02

通過課后的調(diào)查，非電類學(xué)生在學(xué)習(xí)電工電子課程時(shí)，覺得本課程內(nèi)容的抽象，計(jì)算復(fù)雜難懂占大多數(shù)，因此，采用計(jì)算機(jī)仿真軟件把抽象變具體，把無形變數(shù)據(jù)將極大地幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)電工電子課程。學(xué)生通過觀察電路仿真結(jié)果可以直觀地得到具體答案，通過教師的引導(dǎo)，從而使得他們從感性認(rèn)識(shí)變成理性認(rèn)識(shí)，對(duì)抽象的電路概念和公式能夠通過形象的仿真，改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)電工電子課程的興趣，形成學(xué)習(xí)的自覺能動(dòng)性。

1 探究式模擬仿真互動(dòng)教學(xué)模式的成因

探究式模擬仿真屬于探究式教學(xué)的一種。探究式教學(xué)倡導(dǎo)學(xué)生的主動(dòng)參與是一種積極的學(xué)習(xí)過程，主要指的是學(xué)生在學(xué)習(xí)中自己探索問題的學(xué)習(xí)方式[1]。

互動(dòng)式教學(xué)是已被實(shí)踐證明是一種行之有效的教學(xué)模式[2]，目前高校教育改革中，各門學(xué)科都在不斷探索各種合適本學(xué)科的互動(dòng)教學(xué)形式，比如利用微課視頻或翻轉(zhuǎn)課堂[3]等。

對(duì)于抽象的概念與公式，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程當(dāng)中，無論教師如何強(qiáng)調(diào)其重要性，學(xué)生對(duì)其使用還是不能得心應(yīng)手，不能理解其實(shí)際的應(yīng)用效果。由于實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和儀器的限制，仿真實(shí)驗(yàn)顯示了其便捷性。驗(yàn)證式仿真可以加深學(xué)生多概念公式的理解，但是對(duì)于人類的學(xué)習(xí)過程，“做比說更重要”。因此，針對(duì)難懂的知識(shí)點(diǎn)，能夠讓學(xué)生動(dòng)手參與其中互動(dòng)，效果遠(yuǎn)比教師唱“獨(dú)角戲”要好得多。經(jīng)過實(shí)踐，筆者對(duì)該門課的理論和實(shí)踐都曾嘗試了各種互動(dòng)方式，對(duì)于理論課，深切體會(huì)到模擬仿真軟件multisim在教學(xué)中的重要作用。本文從已有的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，探索了探究式模擬仿真在電工電子技術(shù)課程互動(dòng)式教學(xué)中的應(yīng)用。

2 探究式模擬仿真互動(dòng)教學(xué)實(shí)例

下面以單一元件的阻抗一節(jié)的阻抗概念學(xué)習(xí)為例，探索采用multisim軟件設(shè)計(jì)探究式模擬仿真實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生更好地掌握阻抗的概念。

首先，教師給出3種元件在正弦交流電作用下的狀況仿真情況（見圖1），以學(xué)生熟悉的電阻電路為例，讓學(xué)生通過直流電路對(duì)電阻電路的理解把燈點(diǎn)亮。期間學(xué)生分組討論得到合適的方案，方案不唯一，但是前提是電源必須是交流電，燈泡的參數(shù)不可以修改。

學(xué)生們通過分組討論后，探索得到不同的方案：（1）可以改變電阻值；（2）可以通過改變電源電壓值參數(shù)。多少值合適由出這個(gè)方案的小組派同學(xué)到講臺(tái)進(jìn)行軟件操作，修改相應(yīng)的電阻的阻值參數(shù)和電壓值參數(shù)。學(xué)生代表上來自己動(dòng)手修改電路參數(shù)，直到把燈點(diǎn)亮。

在修改電路參數(shù)過程中，學(xué)生把探索的方案實(shí)施完畢，達(dá)到點(diǎn)亮燈泡的目的后，由書本的理論知識(shí)做支撐，總結(jié)出這些方案是由哪些理論支撐的，并與全班同學(xué)分享。

電阻電路完成后，進(jìn)入電感與電容電路，在交流電作用下，探究如何讓燈泡亮起來。由于有了對(duì)電阻電路的探究，引導(dǎo)學(xué)生也從電感與電容的阻抗值出發(fā)考慮改變它們的阻抗值去實(shí)現(xiàn)點(diǎn)亮燈泡。學(xué)生探究過程中，對(duì)于電感，先把電感的值變大，發(fā)現(xiàn)燈亮不起來；然后把電感的值變小，在變小過程中，由1H變?yōu)?.5H再變?yōu)?.1H，在阻抗逐漸變小的過程中燈泡慢慢地亮了起來。對(duì)于電容，受電感與電阻影響，學(xué)生采取先把電容的值變小，發(fā)現(xiàn)燈亮不起來；然后把電感的值變大，在變大過程中，由10MF變?yōu)?MF再變?yōu)?F，在阻抗逐漸變大的過程中燈泡慢慢的亮了起來，具體見圖2。

因?yàn)槭墙涣麟娫矗嵝褜W(xué)生探索交流電源的頻率進(jìn)行相應(yīng)的變化來觀察頻率對(duì)三種元件的阻抗的影響。學(xué)生通過動(dòng)手修改電源的頻率，發(fā)現(xiàn)：對(duì)于電阻而言，電阻10Ω不變，電源的頻率改變，燈泡的亮度一直沒有受到影響；對(duì)于電感而言，保持電感值1mH不變，隨著頻率的改變，燈泡的亮度受到影響，頻率變小直至為0，燈泡一直亮著，隨著頻率變大燈泡的亮度越來越暗，直至熄滅；而電容的值1F不變的情況下，燈泡亮度是隨著頻率改變，頻率越小燈越暗，當(dāng)變成直流電的時(shí)候，燈滅了，頻率不斷變大，燈泡保持點(diǎn)亮。

通過以上探究式的仿真，學(xué)生最后總結(jié)出單一元件對(duì)交流電的阻礙作用的各種因素與單阻抗公式，更好地掌握了阻抗的概念。

通過這樣探究式的仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性大幅度提高。學(xué)生通過討論實(shí)現(xiàn)了生生互動(dòng)，而學(xué)生動(dòng)手參與仿真參數(shù)修改，實(shí)現(xiàn)教師要求的仿真結(jié)果，并通過自學(xué)的方式總結(jié)出阻抗與哪些參數(shù)有關(guān)，實(shí)現(xiàn)了師生互動(dòng)。

3 結(jié)語

互動(dòng)式教學(xué)形式多樣，每門課在實(shí)現(xiàn)互動(dòng)教學(xué)時(shí)，都要根據(jù)本門課的特點(diǎn)尋找合適的互動(dòng)方式。《電工電子技術(shù)》這門課程，如果采用一般的討論式互動(dòng)，學(xué)生對(duì)電路的內(nèi)涵會(huì)掌握不夠，而采取探討式互動(dòng)，尤其是通過探究式模擬仿真的加入，學(xué)生在仿真情景中獲得與實(shí)際相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，再進(jìn)行理論總結(jié)，這無疑對(duì)抽象難懂的電學(xué)理論更能從本質(zhì)上理解掌握，進(jìn)而運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 龔德孟.淺談電工基礎(chǔ)探究性教學(xué)策略[J].新西部，2012（22）：236.

[2] 韓思奇，趙瑞駒.《電工電子技術(shù)》課程應(yīng)用互動(dòng)式教學(xué)模式的應(yīng)用研究[J].電子世界，2017（7）：63.

[3] 趙燕云，黃向慧.高校《電工電子技術(shù)》課程翻轉(zhuǎn)式課堂教學(xué)的應(yīng)用和研究[J].教育現(xiàn)代化，2018（5）：232-233.