仲崇祥+韓淑麗

摘要：針對(duì)中職生電子與信息技術(shù)專業(yè)學(xué)習(xí)中存在的困難，提出了使用仿真技術(shù)來完成教學(xué)的方法。通過實(shí)例，介紹了如何在電子信息技術(shù)專業(yè)教學(xué)中進(jìn)行電路仿真。詳細(xì)地從橋式整流電路的教學(xué)過程中，巧妙引入仿真的具體操作步驟，對(duì)比了傳統(tǒng)教學(xué)模式與引入仿真技術(shù)后教學(xué)法的不同。

關(guān)鍵詞：仿真技術(shù) 電路仿真 橋式整流電路 職教改革

在過去的一百年，發(fā)展最迅速，對(duì)人類世界影響最為深遠(yuǎn)的技術(shù)就是電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，如今人類社會(huì)步入了信息時(shí)代，人們的工作、生活、學(xué)習(xí)、娛樂等活動(dòng)都發(fā)生了翻天覆地的變化。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)就是以多種學(xué)科和理論為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)及其相應(yīng)的軟件為工具，通過虛擬試驗(yàn)的方法來分析和解決問題的一門綜合性技術(shù)，它是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)。

早期的仿真技術(shù)是作為對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)的輔助工具而應(yīng)用的，而后又用于訓(xùn)練目的，現(xiàn)在仿真系統(tǒng)的應(yīng)用包括：系統(tǒng)的可行性研究、系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)、系統(tǒng)測試與評(píng)估、系統(tǒng)操作人員的培訓(xùn)、系統(tǒng)預(yù)測、系統(tǒng)的使用與維護(hù)等各個(gè)方面。從具體的應(yīng)用領(lǐng)域來說，在機(jī)械制造、航空航天、交通運(yùn)輸、經(jīng)濟(jì)管理、軍事模擬以及醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域，仿真技術(shù)都已得到了廣泛的應(yīng)用。例如，在制造業(yè)方面，在仿真技術(shù)技術(shù)的支撐下，“虛擬制造”得以發(fā)展與應(yīng)用，根據(jù)虛擬制造的概念，整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造首先在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，這樣可以發(fā)現(xiàn)并解決該產(chǎn)品在制造之前可能出現(xiàn)的各種問題。

職業(yè)教育是直接服務(wù)于社會(huì)生產(chǎn)，擔(dān)負(fù)著為社會(huì)培養(yǎng)高素質(zhì)技能人才的使命，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，更好地服務(wù)于社會(huì)是每一個(gè)職業(yè)教育工作者最大的心愿。我多年的教學(xué)實(shí)踐證實(shí)，在職業(yè)教育教學(xué)過程中引入仿真技術(shù)、廣泛地應(yīng)用仿真技術(shù)，是提高教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)事半功倍的方法。

如今我們身處信息化時(shí)代，人們接受信息的渠道是多樣的，信息量是巨大的，信息的形式也是五花八門，這些信息無論是內(nèi)容上，還是從形式上，對(duì)人的聽覺、視覺、乃致心理的沖擊是巨大的，如今單一的聲音信號(hào)、色彩不夠豐富的視覺信號(hào)對(duì)人的吸引力大副下降，特別是對(duì)于從小就在這種環(huán)境下成長起來的“00后”更是如此?，F(xiàn)在，職業(yè)學(xué)校的學(xué)生大多是“00后”，而且還是多多少少存在一些學(xué)習(xí)障礙的“00后”，他們中的大多數(shù)邏輯分析、抽象思維能力欠缺，但多數(shù)好動(dòng)，喜歡動(dòng)手實(shí)踐。傳統(tǒng)的一支粉筆，一塊黑板，一張嘴從頭講到尾的教學(xué)模式是很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，我們需要一種形式多樣、色彩豐富、能滿足學(xué)生動(dòng)手欲望的教學(xué)方式，在教學(xué)中引入仿真技術(shù)就是一個(gè)很有效的途徑。

在職業(yè)教育眾多專業(yè)的眾多課程中，電子線路教學(xué)中的困難有一定代表性，現(xiàn)在就以電子線路課程的教學(xué)為例，來探討一下在教學(xué)過程中引入仿真技術(shù)，給教學(xué)帶來的變化。目前能夠?qū)崿F(xiàn)電子線路仿真的軟件很多，但在教學(xué)中應(yīng)用最多的還是Protel 99 SE和Multisim 10，我就以NI公司推出的Multisim 10為例，談一談我是如何做的？

NI Multisim 10是美國NI公司推出的軟件中一個(gè)重要組成部分，它可以實(shí)現(xiàn)原理圖的捕獲、電路分析、交互式仿真、電路板設(shè)計(jì)、仿真測試等高級(jí)應(yīng)用。它有著直觀的操作界面、豐富的元器件庫、豐富的測試儀器儀表、完備的分析手段、強(qiáng)大的仿真能力、完美的兼容能力，將虛擬儀器技術(shù)的靈活性擴(kuò)展到了電子設(shè)計(jì)者的工作平臺(tái)，彌補(bǔ)了測試與設(shè)計(jì)功能之間的缺口，縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期，強(qiáng)化了電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

現(xiàn)在假設(shè)要完成電子線路中的橋式整流及電容濾波線路的教學(xué)工作，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教學(xué)的過程一般是這樣進(jìn)行的，首先由教師先將原理圖畫在黑板上，或用投影儀投射在屏幕上，再由教師口頭分析講解，然后學(xué)生做一點(diǎn)習(xí)題加深一下理解，有條件的組織學(xué)生做做實(shí)驗(yàn)。這種教學(xué)方式多數(shù)情況下會(huì)出現(xiàn)下列一些問題：

1.電路的特性、工作曲線等十分抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)這些內(nèi)容時(shí)，感到十分困難，很難培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.在實(shí)驗(yàn)過程中，通常的方法是將電路圖接成面包板、萬用板或PC板，然后使用電源、信號(hào)發(fā)生器、示波器等電子儀器來進(jìn)行測試。首先，制作電路板的過程既耗時(shí)、費(fèi)力又浪費(fèi)材料。其次，學(xué)生實(shí)在實(shí)驗(yàn)過程中，由于都是第一次做，因此出問題的占大多數(shù)，如果出現(xiàn)問題，就得花費(fèi)相當(dāng)長的時(shí)間，才能弄清是器件本身有誤還是制作過程有誤，教師常常為解決一些和教學(xué)過程無關(guān)的困擾而大傷腦筋。最后，往往由于上課時(shí)間有限，在學(xué)生很多問題都還沒有得到很好的解決的情況下，就不得不草草結(jié)束，很難達(dá)到預(yù)期的效果。

3.對(duì)于一些原理比較復(fù)雜的課題，實(shí)物器件成本很高，學(xué)生操作過程中元件損壞率非常的高，這對(duì)于經(jīng)濟(jì)相對(duì)較落后的地區(qū)的學(xué)校來講，這是一筆難以承受的巨大成本支出，在這部分內(nèi)容的教學(xué)過程中要做實(shí)驗(yàn)都是不太現(xiàn)實(shí)的，最后就只能是教師嘴上講講就完了，其教學(xué)效果可想而知。

現(xiàn)在我們引入仿真技術(shù)，首先要求教學(xué)場地必須具備多媒體教學(xué)設(shè)備和學(xué)生實(shí)驗(yàn)（實(shí)習(xí)）設(shè)備，具體的操作步驟是：

教學(xué)的第一步：教師在教師機(jī)上操作，通過投影儀將操作過程投射在屏幕上，學(xué)生在學(xué)生機(jī)上跟著教師操作。開啟軟件，先將所需要的元件從元件庫中拖到軟件的工作界面上，然后就像畫圖一樣按照原理圖接好連線，再將要用到的儀表也從元件庫中拖到軟件的工作界面，接好線，總共用時(shí)不會(huì)超過5分鐘。

教學(xué)的第二步：讓學(xué)生自己動(dòng)手，分別在不同的條件下啟動(dòng)仿真，讀取萬用表、電壓表和電流表的數(shù)值，并計(jì)算表中相關(guān)的值。同時(shí)觀察不同狀態(tài)下示波器的顯示波形，并比較各狀態(tài)下波形的差異。

教學(xué)的第三步：讓學(xué)生自己分析討論所得數(shù)據(jù)和波形圖，回答下面幾個(gè)問題。

（1）交流電經(jīng)過橋式整流電路后發(fā)生了什么變化，變化的原因是什么？

（2）橋式整流電路加上濾波電容后，對(duì)線路的功能有什么影響，為什么？

（3）改變負(fù)載電阻的大小，對(duì)線路的功能有什么影響，為什么？

（4）在不同狀態(tài)下，輸出電壓與輸入電壓的比值大致在什么范圍內(nèi)變化？

教學(xué)的第四步：由老師歸納總結(jié)，給學(xué)生們分析線路的工作原理，把需要學(xué)生掌握的知識(shí)要點(diǎn)給學(xué)生強(qiáng)調(diào)和梳理。

教學(xué)的第五步：調(diào)試軟件，原理圖中所有的元件都已經(jīng)放在工作窗口中下方的工作臺(tái)上，將元件拖到虛擬面包板上，就可以進(jìn)行虛擬接線練習(xí)。

第六步：如果有條件的可以用實(shí)物將上述操作過程重新做一次，用真實(shí)元件做成真實(shí)電路，再用真實(shí)儀表去測試相關(guān)的數(shù)據(jù)。然后可以比對(duì)仿真結(jié)果與實(shí)際操作所得結(jié)果之間的差異。

從上述教學(xué)流程可以看出，引入仿真技術(shù)進(jìn)行教學(xué)之后，課堂不再是以教師的傳聲筒，而是真正的把課堂還給了學(xué)生，學(xué)生成了學(xué)習(xí)的主人，整個(gè)教學(xué)活動(dòng)主要是以學(xué)生在教師引導(dǎo)下的實(shí)踐、總結(jié)、分析、討論。抽象的電路特性和工作曲線變得具體形象，沉悶的課堂變得生動(dòng)，學(xué)生的動(dòng)手欲望得到滿足，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情被充分的調(diào)動(dòng)起來了。有了這樣的課堂教學(xué)，我相信教學(xué)的效果必然煥然一新。要敢于把新的技術(shù)手段應(yīng)用到實(shí)際的教學(xué)活動(dòng)中，仿真技術(shù)就是一項(xiàng)非常值得在實(shí)踐教學(xué)工作中推廣的新技術(shù)，對(duì)于提高學(xué)生的技能水平具有立竿見影的效果，同時(shí)也是當(dāng)前理實(shí)一體化課堂中必不可少的一筆。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜德昌.電工電子應(yīng)用技術(shù).高等教育出版社，2001.286.

[2]李國民.電路分析基礎(chǔ).河北教育出版社，2005.270.

[3]秦曾邊.電工學(xué)（上冊(cè)、第六版）.漓江出版社，1993.345.

[4]陳聯(lián).電子技術(shù)（第一版）.中國科學(xué)技術(shù)出版社，2005.249.

[5]秦軍.電工學(xué)（下冊(cè)）.中央廣播電視大學(xué)出版社，2003.430.