《電工基礎》教學中嵌入EWB分析電路初探

　　摘要：《電工基礎》是電子電工專業學生必須掌握的一門專業基礎課，其內容多，理論性強，公式多計算量大，實踐性強。在教學中嵌入EWB分析電路可以彌補實驗的不足，使學生擺脫深奧數學推導的壓力及抽象思維，激發學習興趣，提高教學質量。
　　關鍵詞：嵌入；EWB；仿真電路；分析電路；教學
　　
　　《電工基礎》是電子電工專業學生必須掌握的一門專業基礎課，它主要研究電路的組成及對電路的分析。本課程具有包含的內容廣、理論性強，概念、原理、公式多又計算量大，實踐性也強的特點。但中職一年級學生年齡小，生活經驗少、抽象思維能力差，學習主動性差，學習這門課程時感覺很難。在以前的教學中，筆者采用過多媒體課件、演示實驗、到實驗室做實驗等措施，但總覺得教學方法還是欠缺什么、實驗還跟不上理論，教學也達不到較好效果。通過在教學中嵌入EWB分析電路，彌補了實驗的不足，取得了較好的效果。
　　一、EWB介紹
　　電子工作平臺Electronics Workbench（EWB）（現稱為MultiSim）軟件是加拿大Interactive Image Technologies公司于20世紀80年代末、90年代初推出的電子電路仿真的虛擬電子工作臺軟件，它具有這樣一些特點：
　?。?）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，繪制電路圖需要的元器件、電路仿真需要的測試儀器均可直接從屏幕上選??；（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元件庫，提供多種電路分析方法；（4）作為設計工具，它可以同其它流行的電路分析、設計和制板軟件交換數據；（5）EWB還是一個優秀的電子技術訓練工具，利用它提供的虛擬儀器可以用比實驗室中更靈活的方式進行電路實驗，仿真電路的實際運行情況，熟悉常用電子儀器測量方法。
　　二、教學中嵌入EWB分析電路案例
　　案例一，電阻的串聯電路：電路中的總電阻與各電阻的關系
　　1.題目：如圖1所示，求RAB
　　3.引導學生根據結果來分析串聯電路中總電阻與各電阻阻值間的關系。這個過程是課堂上最熱烈、最活躍的時候，大家通過各自的思路來猜測結果是如何得來的。
　　最后得出RAB=R1+R2+R3，應用EWB再仿真別的電阻串聯電路，測量出結果。反復多次，從而得出串聯電路的一般規律。
　　案例二，電阻的并聯電路：電路中總電阻與各分支電阻的關系
　　1.題目：如圖3所示，求RAB
　　3.引導學生分析結果的得來。作為中職一年級的學生，如果不看書，是不可能猜測到計算方法的，因此，筆者直接告訴他們方法是：，要求學生用該方法去驗證。接著再應用EWB去仿真別的電阻并聯電路（如圖5示），并測量出并聯總電阻，再引導學生用同樣的方法去驗證，從而得出并聯電路計算總電阻的一般規律。
　　三、教學中嵌入EWB分析電路的體會
　　1.EWB軟件界面簡單，操作簡單易學、易掌握，且關于該軟件的學習資料易通過多種渠道獲得。EWB軟件中還有關于多種儀表的使用及參數設置，這些內容都是學生在后續課程中需要掌握的。因此，在教學中要注意以下幾點：第一，對該軟件界面進行介紹，元件庫中元件進行認識。第二，對EWB軟件的操作進行講解，如元件間的連接方法。第三，常用儀表的參數設置及儀表與電路的串并聯連接原則。當然，這些講解可穿插在電路仿真分析中去。
　　通過嵌入EWB分析電路，可以使學生在仿真過程中隨意改變感興趣的參數，實時觀察系統行為的變化，交互性好。同時，EWB的仿真環境更能使學生擺脫深奧數學推演的壓力，容易激發學生對新知識產生濃厚的探索興趣，也為后續電類相關課程的仿真學習作了很好的鋪墊，很適合中職生學生特點。
　　2.教學中僅是嵌入EWB仿真教學，對于多媒體課件、動畫的插入、必要的演示實驗、到實驗室做實驗等措施也是不可缺少的。
　　第一，多媒體課件、動畫可以表達出EWB仿真電路中無法看到的現象。電工基礎的許多概念和原理是比較抽象的，有些現象在電路中是無法展示的，所以僅靠形象、表象和想象對初學者來說是不容易理解和掌握的。但是，利用多媒體課件可以較好地解決這一難點。
　　例如，在講解電壓這節內容時，其教學難點就是“電壓是電路中形成電流的原因”。教材是把水流比作電流，水壓比作電壓，以抽水機比作電源進行描述的。這種比擬方法，可以說是符合職高生形象思維的特點，但有的學生缺乏想象力，有的學生還未見過實物抽水機，無法在頭腦中把水流、水壓、抽水機和電流、電壓、電源相匹配聯系，使其從形象思維上升到抽象思維。而利用多媒體課件可以在屏幕上觀看模擬水流的形成過程的同時，看到正電荷從正極向負極運動，這樣將電流轉換成電荷的流動，將課本中不動的圖形變為電荷不斷流動的動畫，遵循學生的思維由淺入深、由表及里，從具體到抽象、由現象到本質的循序漸進的思維過程，可以比較容易地解決這一教學難點。
　　第二，演示實驗、到實驗室做實驗有EWB無法仿真的效果。例如，在進行“動磁生電”這節內容時，其所要呈現的是一種物理現象。因此，EWB是無法仿真出該物理現象的。因此，必須通過演示或到實驗室實驗來使學生“看見”這種現象。器材：螺線管、磁鐵、導線若干、電流表就可。通過將磁鐵來回插入螺線管這個過程，電流表指針的搖擺現象來解決這一教學難點。
　　EWB軟件仿真分析電路嵌入電工基礎課堂教學，為我們改進、完善、發展和創新教學方法創造了新的條件。它不但使教師的教學更加具有直觀性、形象性和生動性，而且使學生的學習更加具有主動性和發展性。既克服了傳統教學過于抽象和枯燥及教學內容難以擴展的缺點，又彌補了實驗、實習環節的不足，能夠開發學生的智力，激發學習興趣，提高教學質量，是一種良好的輔助教學手段。
　　參考文獻：
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　　注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文