電子電氣類課程教學中專業仿真軟件的運用論文
1 教學改革的發展狀況
電子電氣類課程的傳統教學采用"先理論,后實踐"的教學方法,即先在教室進行理論教學,然后在實驗/實訓室進行實踐教學.這種教學模式的弊端是顯而易見的,枯燥的理論課程讓學生很快失去了學習興趣.由于學生前面的理論知識沒有掌握好,所以后面的實驗教學也難以收到好的效果.
近十年來,隨著經濟的發展以及國家對高等院校大力支持使得實驗室建設得到了很大的發展.在應用型本科院校和高職高專院校中,廣泛開展了理實一體化的教學改革.理論教學與實踐教學相互交叉進行,將理論知識應用于實踐,實踐的結果反過來又促進學生對理論知識的理解.這種教學模式確實激發了學生的學習興趣,鍛煉了學生的動手操作能力,收到了很好的教學效果[1,3].但這種理實一體化教學要求學校購買足夠的實驗設備以保證正常的教學.雖然國家給予一定的資金支持,但學校仍面臨巨大的財政壓力.因此實際中通常只有少數課程能夠開展這樣的一體化教學.再者,實驗過程中的耗材、實驗設備的維護等需要耗費大量的人力物力.所以這種理實一體化的教學改革投入成本高,難以全面普及,大部分課程仍繼續采用傳統的教學模式.
2 專業仿真軟件
近十多年來,電子電氣類的仿真軟件得到了快速發展.出現了許多能夠專業仿真軟件,極大地改變了許多相關課程的學習方式.以前需要在硬件實驗平臺上完成的實驗,現在可以在這些軟件中進行仿真進行模擬或實驗.因此仿真實驗不僅極大地節省了開支,還可以靈活地改變各種參數、模擬各種情況下的實驗.
3 教學案例
在多媒體教室內授課的情況,分別以電工基礎和單片機課程為例,來說明專業仿真軟件的應用.
3.1 電工基礎課程電工基礎課程是電氣類及機電類專業的專業基礎課,是學生學習其它專業課程的基礎,其特點是理論性和實踐性都非常強.學生不僅需要理解相關重要定律和定理,并能正確地完成相應計算,還需要在實際中能正確運用所學知識.這使得學生在學習本門課程時,感到難度很大,尤其是學生對初高中物理電學知識掌握欠缺的情況下,更是如此.
以基爾霍夫定律的講解為例.教師采用多媒體電腦,在 Protues軟件中設置如圖1所示的驗證電路.圖中三個支路上的電流表分別顯示各支路中的電流值,每個元器件上電壓也一目了然.引導學生來分析電路圖,先計算電流.如果按照流入電流為正,流出電流為負 (反之亦可),電流的代數和為零;然后再計算右邊回路各元器件的電壓代數和也為零.所以可以很容易得到節點電流定律.修改電源電壓和電阻的阻值,來驗證結論是否正確.這樣的仿真實驗,能夠有效彌補板書教學形式的不足,使學生更容易明白相應知識點,并激發學生的學習興趣.
3.2 單片機課程學生普遍感覺單片機課程的理論抽象難懂.我們開發了基于Pro-teus和Keil軟件聯合仿真的一系列單片機項目化教程,旨在幫助學生學好本門課程.圖2是80C51單片機控制一個LED的實驗電路.筆者的教學思路是:首先點亮該LED,然后讓其閃爍.在此過程中學習指令.再者,增加一個按鍵來點亮和熄滅該LED.陸續引出有關指令的學習,這樣的教學方法可以收到良好的教學效果.
4 對教師的要求
但采用仿真教學方法也對授課教師提出了較高的要求.除了對課程內容熟悉之外,教師還必須學習仿真軟件的使用以及設計仿真實驗,把課程內容融入到仿真實驗之中.上課內容以仿真實驗的形式出現,通過每個實驗的.學習,要求學生掌握哪些新的知識,教師必須提前做好規劃.還要注意分散課程的重點與難點.在每一個實驗中,引入的新知識點及重難點要適量.實驗講解完畢后,帶領學生進行歸納總結引導學生舉一反三,并鼓勵學生自行嘗試實驗.實驗系列的設計要注意前后的銜接性,后續的實驗則以在前面實驗中所學過的內容為基礎.實驗設計要遵循由簡單到復雜、由淺入深的原則.所以設計一系列仿真實驗并非易事,需要教師們反復討論與交流.另外,教師應引導學生熟練兩款軟件的使用,鼓勵學生自己去設計一些仿真實驗.
5 總結
本文以電工基礎和單片機課程為例,說明了專業仿真軟件在電子電氣類課程教學中的方便性和重要性,其目的是提醒教師要重視此類仿真軟件在教學過程中的應用,以提高教學效果.
參考文獻
[1] 張士磊,孟昕元.創新實踐型人才培養的實驗教學改革與探索[J].實驗科學與技術,2014.
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