現代教育技術在電類教學中的應用與研究

摘要：實踐教學是電學科教學的重要組成部分，對培養學生的觀察和實驗能力、實事求是的科學態度、學習興趣，都具有不可替代的作用。將現代化教育技術與傳統模式相結合，建立一個軟件模擬型實踐教學平臺，并應用于電類實踐教學中，可以取得良好的教學效果

關鍵詞：實踐教學；模擬；教學效果

目前，在我國高職高專電類專業教育中，實踐教學是非常重要的一環，它對培養學生的觀察和實驗能力、實事求是的科學態度、學習興趣，都具有不可替代的作用。實踐教學正是通過讓學生親自動手操作和親身感受，直觀、方便地觀察事物發展及變化，來加深他們對理論知識的理解和認識，從而使他們的觀察能力、思維能力、分析能力和創新能力得到提高。實踐教學目前已受到教育界的廣泛重視，它在教學計劃中的比重也大大增加。但從全局看，實踐教學一直還是教學的一個薄弱環節。現在在電類課程實踐教學建設上存在許多問題，如建設方向不夠明確、設備價格昂貴、經費投入不足、條件設備簡陋、科技含量不高等。

筆者運用理論與實踐教學相結合的方法，圍繞高職教育理論教學與實踐教學軟件應用與改革這一關系學科教育發展的重大問題進行理論與實踐研究，并通過建立一種以與電類專業相關的應用軟件為基礎，以培養學生技術應用能力為主的模塊化、程序化、組合型的高效實用軟件模擬型實踐教學平臺，更好地解決理論教學與實踐環節聯系不足的問題。利用軟件模擬型實踐教學平臺進行教學，可以解決傳統實驗教學方式在時間和空間上的限制問題，大大節約實驗成本和經費，更好地培養學生的自學能力及創新能力。

一、軟件模擬型實踐教學平臺的建立

軟件模擬型實踐教學平臺的設計主要遵循教學性、層次性、功能性、直觀性、易操作性和實用性的原則。

1．平臺工作流程

首先進入平臺，選擇模擬實踐課程，選擇模擬實踐項目，選擇模擬軟件，然后進行電路原理設計，進行模擬環境設定，對原理圖進行模擬運行，最后輸出模擬結果。此流程中可供模擬的課程為電類專業的核心課程，包括電路、模電、數點、電機與拖動、自控原理、供配電、電力電子、單片機等。其主要特點是課程內容涵蓋面廣、實踐性強、相互聯系密切，而且都需要進行大量的實踐教學，理論與實踐密切相關，是培養應用型人才的重要環節。模擬層次模塊分為初級、中級和高級，其中初級主要是驗證性簡單型實驗，中級以設計型實驗為主，高級主要注重綜合性應用實驗。模擬軟件主要選用電類專業的常用模擬仿真軟件，主要有EWB、PSPICE、PROTEL99SE、MAX+PLUSⅡ和MATLAB等，它們最明顯的特點就是都能進行模擬仿真，仿真手段切合實際，選用的元器件、儀器等都能模擬其實際功能，可提供多種元器件的理想值和特殊值，還能方便地得到直觀的仿真結果輸出，而且提供了較為豐富的分析手段，如直流分析、教練分析、暫態分析、參數分析、噪聲分析、失真分析等，可以輔助學生分析處理各種故障問題。

2．平臺工作特點

軟件模擬型實踐教學平臺是現代教育技術中模擬仿真技術與電類實踐教學的完美結合，對于改革電類實踐教學，提高學生的實際動手能力、創新能力和軟件應用能力有著十分重要的作用。

（1）使用該平臺能充分發揮學生學習的主觀能動性，培養并有效提高學生的綜合分析能力和創新能力，改變傳統的實踐教學模式，充分體現以學生為主體的開放型實驗模式的特征，推進實踐教學向科學化、現代化方向發展。

（2）該平臺具有高效率、高精度、高直觀度和操作方便的特點。使用它可以使學生設計的電路僅通過簡單方便的鍵盤、鼠標操作，就能進行模擬調試，還能得到波形、圖形、數據等形式生動直觀的輸出表現，幫助學生更好地理解所學知識。此外，模擬電路一經調試成功即可組裝，既節約了設計及實驗時間，又避免了傳統方式可能帶來的元件損耗，極具經濟性。

（3）該平臺豐富的資源配置彌補了學校實驗儀器及元件缺乏帶來的不足。儀器設備的先進性對于電子實訓教學來說非常重要，但先進的儀器設備價格往往十分昂貴，許多學校因為經費原因儀器不全或數量較少，不能做到人均一套。而該平臺是軟件模擬型工作平臺，只要計算機數量足夠，就可以為學生提供人手一套各種先進的儀器設備；又因為是利用計算機模擬實驗，就可以避免真實實驗中因為操作失誤而造成的儀器損壞。該平臺所用模擬軟件都擁有的4000~6000個元件的元件庫也為學生進行課程設計和畢業設計等提供了更多的選擇。

二、軟件模擬型實踐教學平臺的應用

1．EWB模擬軟件實例

以設計一個應用集成運算放大器LM124J組成的帶深度負反饋的兩極交流放大器，模擬分析其輸入、輸出波形關系和幅頻特性為例，進入平臺后選擇模擬電子課程，再選擇中級層次，激活EWB軟件，設定其模擬指標，開始設計電路原理圖，并按照所設計的原理圖，在EWB軟件中調用相應元件庫，按圖連線，其各項操作只需點擊鼠標即可完成，操作極為簡單。然后進行模擬環境設定，按要求分析輸入、輸出波形關系，可選擇雙通道的一個模擬示波器，連接示波器的方法與繪制原理圖連線方法是同樣的，只需從輸入、輸出端各取一點與示波器相連，觀測波形只需雙擊示波器圖標即可。其所得輸入、輸出兩組波形分別用兩個顏色加以區分，從圖中可以很直觀地得出輸入、輸出波形相位差為1800的結論；進行幅頻特性分析時，只需從編輯菜單中找到交流頻率分析子菜單，單擊打開即可進入頻率設置對話框，設置起止頻率為1Hz和1MHz等，再單擊仿真按鈕，啟動模擬分析即可等到分析結果，可直觀地等待其通頻帶約為90KHz。

2．PROTEL99SE模擬軟件實例

設計一個簡單的整流電路，并對電路進行瞬態分析和交流小信號分析。先定義電路為幅值為220V 50Hz的電源輸入，經10：1的變壓器變壓、全橋整流以及濾波等一系列變化后，得到一個非常平穩的低壓直流信號輸出。再進入平臺后選擇模擬電子課程，再選擇初級層次，激活PROTEL99SE軟件，設定其模擬指標，開始設計電路原理圖。

按照所設計的原理圖，在PROTEL99SE軟件中調用sim元件庫，按圖連線，其各項操作只需點擊鼠標或敲擊鍵盤即可完成，操作極為簡單。然后進行仿真分析環境設定，設定模擬觀測點，按照電路定義設置電源參數為220V 50Hz，再進行仿真器參數設置，并選擇進行瞬態分析和交流小信號分析。

設置完以后，單擊Run Analyses按鈕開始仿真，即可輸出模擬結果，即生成“.sdf”文件。“.sdf”文件包含了瞬態分析和交流小信號分析，想要輸出哪種分析波形，只需選擇相應的按鈕即可。

由以上實例可以看出，軟件模擬型實踐教學平臺可以方便地建立各種電路，并能快捷準確地對電路性能進行一系列的模擬分析，省時省力省錢，極大地提高了實踐教學的效果。

三、結束語

軟件模擬型實踐教學平臺在實踐教學中具有傳統模式所不具備的優勢，但其并不能替代傳統的實驗手段。我們在教學中將現代化教育技術與傳統模式相結合，就可以幫助學生更快更好地掌握知識，進一步培養和提高學生的綜合實驗能力和創新能力。

實踐證明，軟件模擬型實踐教學平臺在實際教學中效果良好，具有良好的穩定可靠性，并能節約大量的實踐教學資金，因此可廣泛應用于學校的實踐教學中。

參考文獻：

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責編：一 木

收稿日期：2007-12-17

作者簡介：許春香（1967- ），女，中州大學副教授，研究方向為電學科教學和研究；雷鋼（1979- ），男，中州大學教師，研究方向為電學科教學。