應用ＥＷＢ軟件促進教學方法創新

摘要：教學方法包括教師教的方法和學生學的方法，好的教學方法能提高教學工作的效率和質量，促進學生素質的發展。文章闡述了教學中應用EWB軟件的幾種教學方法。

關鍵詞：EWB軟件；教學方法創新；仿真教學法；再實踐教學法

EWB（Electronics Workbench，電子工作平臺）軟件是加拿大Interactive Image Technologies公司于上世紀90年代初推出的電子工程師仿真工作室，又被稱為電子電路仿真的虛擬電子工作臺軟件。EWB軟件具有這樣一些特點：（1）可采用直觀的圖形界面創建電路。在計算機屏幕上模仿真實實驗室的工作臺，組成電路圖所需要的元器件、電路仿真需要的測試儀器均可直接從屏幕上選取。（2）軟件儀器的控制面板外形和操作方式都與實物相似，可以實時顯示測量結果。（3）EWB軟件帶有豐富的電路器件庫，它提供了示波器、信號發生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數字信號發生器、邏輯轉換器、萬用表等儀器、儀表工具。它的器件庫中還包含了許多晶體管元器件，集成電路和數字門電路芯片。提供多種電路分析方法。（4）作為教學工具，EWB還是一個優秀的電子技術學習訓練工具。它的仿真功能十分強大，能仿真出真實電路的結果。利用它提供的虛擬的元器件和儀器可以實驗室中更靈活地進行多媒體教學和電路實驗，仿真電路的實際運行情況，分析電路的工作原理，熟悉常用電子儀器測量方法。

高職教學方法必須創新

高職畢業生的知識技能必須與就業實現零距離接軌。要實現畢業和就業零距離接軌，高職教學必須創新，它包括教學計劃、教學大綱、教材、教學方法的創新，關鍵是提高畢業生的就業素質，而學生就業素質的關鍵問題是如何能使知識和技能成為學生的第二本能。這里所說的第二本能不是指先天性本能，而是后天形成的具有穩定性的條件反射式的技能。根據素質教育專家周蔭昌教授的理論，要形成第二本能，必須經過從培養認知層面素質發展到認識層面素質，再發展到自覺實踐層面素質后才能形成第二本能。高職教學創新正是面向高職學生實施大量的自覺再實踐，促使學生不但主動學習知識和技能，并且通過自身的自覺再實踐，使這種知識和技能成為自身的第二本能，也就是高職學生的就業素質。

教學方法是指為了完成一定的教學任務，師生在教學活動中采取的教學方式和手段的總稱。它既包括教師教的方法，也包括學生學的方法，是教授方法和學習方法的統一。現行的教學方法主要有講授法、談話法、討論法、讀書指導法、演示法、參觀法、練習法、實驗法、實習作業法、復習法、發現法、程序法等。職業教育的特點是強化理論聯系實際，它要求教學方法必須多樣化。在以往的教學中，由于傳遞信息的媒體單一和傳遞方法單調，教師不能集多種教學方法于一身或任意切換教學方法進行教學。演示法、參觀法、實習作業法等雖然能夠大大增強學生的感性認識，在很大程度上彌補了講授法的缺陷，但是它們仍受時空、教學組織形式、安全性等多種客觀條件的制約。因此，許多教師不得不把許多應“做”的學習變成“抽象”的學習，并采取講授法或圖示彌補的方法，但這很難收到理想的教學效果。隨著社會發展引起的教學內容、教學價值觀、教學技術手段的變化以及教學工作對效率和質量的追求，教學方法的改革成為必然。當前的教學方法改革要求重視發展學生的智能，培養自學能力和創造能力；重視發揮教師的主導作用，提高學生的主體地位；重視研究教法和學法的有機結合，突出情感在教學中的作用。特別在高職教學中突出學生的自覺再實踐，形成學生的第二本能。

應用EWB軟件實現教學方法的創新

EWB由于具有強大的仿真功能，它為教師教學方法的創新提供了廣闊的工作平臺。筆者根據幾年來使用EWB的實踐，總結出教學方法的幾種創新做法。

“抽象”逆轉教學法如前所述，在傳統教學中，由于受時空、教學手段、教學組織形式等多方面的限制，教師不得已將許多應“做”的知識變成“抽象”的內容，不少教學內容成了“看不見、摸不著”的神秘知識。如交流電路中，純電感電路中電壓uL導前電流i90°，純電容電路中電壓uC滯后電流i90°，它們的這種客觀存在的相位關系，教師只能利用正弦交流電量對時間的微分d/dt（U_mSinωt）或d/dt（I_mSinωt）的推導、分析得出。這種教學模式存在以下弊端：（1）當課程設置安排不當時，《電工》或《電路基礎》課教授到“交流電路”時，《高等數學》課教學若滯后，教師將無法用微分方法推導、分析不同參數交流電路中電壓電流的相位關系。（2）即使學生學過了微分，用此方法講授，學生仍然難以理解，造成接受知識的障礙。因此，該內容是教師教和學生學的共同難點。那么，如何將抽象內容變為生動形象的內容呢？我們可以借助EWB的仿真功能。通過圖1、圖2，學生能從示波器看到電壓、電流相位差的客觀存在，通過圖2中各電壓表顯示的電壓值，能觀察到RLC串聯電路中各電壓間的關系。在讓學生充分觀看、比較的基礎上，教師輔以必需的分析講解，教學目的也就達到了。

多角度仿真教學法以往在《數字電路》課講授“計數器”工作原理和應用時，都是通過分析狀態方程、列出狀態轉換表、畫出波形圖來講授。學生被動地接受，不能多角度地觀察到“計數器”工作原理“顯像”。利用EWB構成圖3所示的同步四位二進制（即一位十六進制）加法計數器，通過圖中的彩燈、數碼顯示器、邏輯分析儀，多角度、多種形式顯示出“計數器”的工作原理：（1）計數器工作特點，低位的各觸發器輸出全為“1”時，高位的觸發器才加“1”；（2）4位觸發器輸出狀態變換規則是：0000—0001—0010—0011—0100……1111—0000；（3）計數器具有分頻作用，高位觸發器輸出信號頻率f_i是相鄰低位觸發器輸出信號頻率f_i-1的1/2，即f_i=1/2f_i-1；（4）計數器的作用是累計輸入信號CP個數。應用EWB講授《數字電路》可使各元件、器件的工作原理變為多角度、多方式可視，使學生學得輕松、愉快，激發了學生的興趣，加深了他們的印象。

仿真探究式學習教學法探究式學習是一種積極的學習過程，主要是指讓學生在學習過程中自己去探索問題的學習方式，就是讓學生自己思考怎樣做？做什么？而不是讓學生被動地接受教師給出的現成結論。在運用探究式學習教學法時，首先必須向學生提供進行觀察、實驗、分析、交流、爭論、研討、歸納等活動空間。以往的教學法中，受時空、設備、環境等多種條件限制，難以實現真正意義上的“探究式學習”。EWB軟件的應用，可為學生提供進行探究式學習所需的仿真虛擬時空、設備環境諸多條件。以往在講授運算放大器構成的各種運算電路的工作原理時，都是從“虛斷”I₊=I_-=0和“虛短”V₊=V_-來進行分析。而學生往往對“虛斷”、“虛短”不理解，對教師應用“虛斷”、“虛短”分析運算電路工作原理感到乏味，對分析的結果表示懷疑和困惑。因此，教師往往感到事倍功半。將EWB應用于運算放大器教學中，可使教師和學生沖出以往的困境，讓學生進行探究式學習。通過圖4的仿真實驗，學生自己觀察到運算放大器“虛斷”、“虛短”的存在。進行圖5的仿真實驗，從三個電壓表觀察到當改變U_i1、U_i2和R_f的大小時輸出電壓U0的變化，再分析、比較三個電壓表的讀數，就比較容易地得出“當R₁=R₂=R時，U₀=-R_f/R（U_i1+U_i2）”，并得出圖5所示的電路是一個“反相加法運算電路”。

仿真再實踐教學法如前所述，要使高職院校學生實現畢業和就業零距離接軌，高職院校必須創造條件讓學生進行再實踐，使他們的知識和技能形成自身的第二本能。再實踐的方法、途徑多種多樣，應用EWB讓學生再實踐就是一種好的方法，它比一個真實的實驗室更具優越性：（1）它提供的元器件、儀器、儀表足夠多，而且它們的性能參數可根據需要設置；（2）應用EWB實驗不怕電路出錯，不怕儀器、儀表使用出錯，錯了只是電路不能正常工作或不能測試，絕不會損壞設備和儀器；（3）應用EWB可讓學生自己設計電路并進行試驗：（4）一次未完成的試驗、實驗，可將電路“保存”，下次“打開”再進行，不受時空的限制。以往教學中，在實驗室做實驗受時空、安全、經費的限制，教師在實驗前給學生提出很多約束條件。學生只能在教師指定的框框內完成實驗。如做圖6所示“整流電路”實驗時，學生為了避免燒壞整流二極管、整流變壓器等元器件時，只能被動地依葫蘆畫瓢去完成。應用EWB做實驗可讓學生放手去做，而且還可讓學生模擬現實去再實踐。

通過幾年來應用EWB軟件的教學實踐，筆者深刻體會到，應用EWB軟件，不僅增強了學生的學習興趣，提高了他們的素質，而且促進了教學方法的創新和課程教學質量的全面提高。