電子電氣類課程教學(xué)中專業(yè)仿真軟件的運用論文
1 教學(xué)改革的發(fā)展?fàn)顩r
電子電氣類課程的傳統(tǒng)教學(xué)采用"先理論,后實踐"的教學(xué)方法,即先在教室進(jìn)行理論教學(xué),然后在實驗/實訓(xùn)室進(jìn)行實踐教學(xué).這種教學(xué)模式的弊端是顯而易見的,枯燥的理論課程讓學(xué)生很快失去了學(xué)習(xí)興趣.由于學(xué)生前面的理論知識沒有掌握好,所以后面的實驗教學(xué)也難以收到好的效果.
近十年來,隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及國家對高等院校大力支持使得實驗室建設(shè)得到了很大的發(fā)展.在應(yīng)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(xué)改革.理論教學(xué)與實踐教學(xué)相互交叉進(jìn)行,將理論知識應(yīng)用于實踐,實踐的結(jié)果反過來又促進(jìn)學(xué)生對理論知識的理解.這種教學(xué)模式確實激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,鍛煉了學(xué)生的動手操作能力,收到了很好的教學(xué)效果[1,3].但這種理實一體化教學(xué)要求學(xué)校購買足夠的實驗設(shè)備以保證正常的教學(xué).雖然國家給予一定的資金支持,但學(xué)校仍面臨巨大的財政壓力.因此實際中通常只有少數(shù)課程能夠開展這樣的一體化教學(xué).再者,實驗過程中的耗材、實驗設(shè)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(xué)改革投入成本高,難以全面普及,大部分課程仍繼續(xù)采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式.
2 專業(yè)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(fā)展.出現(xiàn)了許多能夠?qū)I(yè)仿真軟件,極大地改變了許多相關(guān)課程的學(xué)習(xí)方式.以前需要在硬件實驗平臺上完成的實驗,現(xiàn)在可以在這些軟件中進(jìn)行仿真進(jìn)行模擬或?qū)嶒?因此仿真實驗不僅極大地節(jié)省了開支,還可以靈活地改變各種參數(shù)、模擬各種情況下的實驗.
3 教學(xué)案例
在多媒體教室內(nèi)授課的情況,分別以電工基礎(chǔ)和單片機課程為例,來說明專業(yè)仿真軟件的應(yīng)用.
3.1 電工基礎(chǔ)課程電工基礎(chǔ)課程是電氣類及機電類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,是學(xué)生學(xué)習(xí)其它專業(yè)課程的基礎(chǔ),其特點是理論性和實踐性都非常強.學(xué)生不僅需要理解相關(guān)重要定律和定理,并能正確地完成相應(yīng)計算,還需要在實際中能正確運用所學(xué)知識.這使得學(xué)生在學(xué)習(xí)本門課程時,感到難度很大,尤其是學(xué)生對初高中物理電學(xué)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(shè)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(dǎo)學(xué)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(fù) (反之亦可),電流的代數(shù)和為零;然后再計算右邊回路各元器件的電壓代數(shù)和也為零.所以可以很容易得到節(jié)點電流定律.修改電源電壓和電阻的阻值,來驗證結(jié)論是否正確.這樣的仿真實驗,能夠有效彌補板書教學(xué)形式的不足,使學(xué)生更容易明白相應(yīng)知識點,并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.
3.2 單片機課程學(xué)生普遍感覺單片機課程的理論抽象難懂.我們開發(fā)了基于Pro-teus和Keil軟件聯(lián)合仿真的一系列單片機項目化教程,旨在幫助學(xué)生學(xué)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(xué)思路是:首先點亮該LED,然后讓其閃爍.在此過程中學(xué)習(xí)指令.再者,增加一個按鍵來點亮和熄滅該LED.陸續(xù)引出有關(guān)指令的學(xué)習(xí),這樣的教學(xué)方法可以收到良好的教學(xué)效果.
4 對教師的要求
但采用仿真教學(xué)方法也對授課教師提出了較高的要求.除了對課程內(nèi)容熟悉之外,教師還必須學(xué)習(xí)仿真軟件的使用以及設(shè)計仿真實驗,把課程內(nèi)容融入到仿真實驗之中.上課內(nèi)容以仿真實驗的形式出現(xiàn),通過每個實驗的.學(xué)習(xí),要求學(xué)生掌握哪些新的知識,教師必須提前做好規(guī)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(lǐng)學(xué)生進(jìn)行歸納總結(jié)引導(dǎo)學(xué)生舉一反三,并鼓勵學(xué)生自行嘗試實驗.實驗系列的設(shè)計要注意前后的銜接性,后續(xù)的實驗則以在前面實驗中所學(xué)過的內(nèi)容為基礎(chǔ).實驗設(shè)計要遵循由簡單到復(fù)雜、由淺入深的原則.所以設(shè)計一系列仿真實驗并非易事,需要教師們反復(fù)討論與交流.另外,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生熟練兩款軟件的使用,鼓勵學(xué)生自己去設(shè)計一些仿真實驗.
5 總結(jié)
本文以電工基礎(chǔ)和單片機課程為例,說明了專業(yè)仿真軟件在電子電氣類課程教學(xué)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(xué)過程中的應(yīng)用,以提高教學(xué)效果.
參考文獻(xiàn)
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