探究電子仿真實驗在電子專業教學中的應用

摘要：二十一世紀的人類將面臨一個競爭更加激烈的時代。據統計：我省目前技能人才缺口超過300萬，大大制約了我省經濟的發展。職業技術學校在培訓的過程中,昂貴的各種設備實驗器材成為心頭之痛，多是欲購而不得，往往只能在課堂上講解各種技能,效果較差。仿真實驗具有“百聞不如一見”的功效，能啟發學生觀察，分析，研究，并自己作出結論，使教學直觀化，形象化,是培養學生技能的一種有效方法。仿真實驗目標明確，簡單可靠，經濟安全，可創設學生主動參與的教育環境，激發學生的學習積極性，培養學生掌握和運用知識的態度和能力，開發學生智力，加深對學習內容的理解和記憶，提高學生的技能，從而培養出社會所急需的各種熟練技工和高級技工等實用型人才。

關鍵詞：仿真實驗；提高技能

一、仿真實驗開設的意義

1、技能人才的巨大缺口

當前，企業熟練技工和高級技工等實用型人才十分缺乏，特別是入世后，企業急需大量的具有專門職業技能的人才。據統計，廣東省現有城鎮從業人員1260萬人，其中從事技術工種崗位的人員應有530萬人，但實際上全省現有技能人才僅218萬人，也就是說，廣東省目前技能人才缺口超過300萬。其中最缺乏的是企業熟練技工和高級技工等實用型人才，這些人才都需要通過職業技術教育來培養。這很大程度上要依靠各種形式的中等職業技術教育去解決。多年來，雖然職業技術教育為廣東省培養訓練了大批的專業技術人才，造就了大批合格的勞動力，為我省的科技振興和經濟發展作了重要的貢獻，然而隨著全球經濟一體化進程的加快，二十一世紀的人類將面臨一個競爭更加激烈的時代。未來的經濟競爭，綜合國力的增強，既需要高層次的創新人才，更需要大批有文化、有知識、能夠將先進科技轉化為現實生產力的高素質的普通勞動者，因此，未來幾年我省技能人才將面臨更大的缺口。

2、職業技術學校面臨的難題

目前職業教學的辦學經費主要來自國家財政撥款，經費渠道有限，社會參與渠道不暢。教育總資源在職業教育與普通教育的分配，據統計六年中全國職業學校生均預算內教育事業支出為1269.31元，職業學校比普通中學人均少支出80.08元，這對培養成本相對較高的職業學校來說，不能不說是一種怪現象。據近幾年中專、中技和職業中學評估中對學生培養成本使用經費情況測算，生均經費應不低于2000元。可見現有職教經費與實踐需求有多大的差距。經費的緊張使得一些必備的教學設備無力購買，基地無法開發，實驗無法進行。在現有的教學條件下，如何充分合理地利用現有的教學資源，為社會培養出更多、更優秀的技能人才，成為所有職業技術學校面臨的一大難題。

3、仿真實驗

學生是學習的主體，己成為我們的共識。課堂教學應實施以學生主動參與、主動探究、主動合作等新型的學習方式,真正讓學生動起來，建立學生對課堂講授內容的感性認識，加深對學習內容的理解和記憶，以提高教學效果。利用機房及仿真軟件構建仿真實驗室，所使用的儀器、測量的對象以及展現的電子現象和過程都是虛擬的，是計算機在輔助教學（CAI）方面的應用。仿真實驗儀器并不能代替真實的實驗，它介于理論與真實實驗之間。在教學過程中，通過仿真實驗創設學生主動參與的教育環境是真實的，激發學生的學習積極性，培養學生掌握和運用知識的態度和能力，使每個學生都得到充分的發展。通過仿真實驗，可開發學生智力，可培養學生獨立分析解決問題的能力，提高學生的專業技能。更主要的是，仿真實驗采用的是虛擬儀器，同學們可以大膽地嘗試各種操作，儀器的損壞不需要成本，但損壞的情景將深入到每個同學的腦海中。仿真實驗的成本低，必將成為一項重要的教學手段，解決培訓實習所需的場地、器材問題。

二、內容豐富的仿真實驗

仿真實驗在實驗過程中，能夠從多方面滿足了技能教學的要求，內容非常豐富，主要體現在以下幾點：

1、通過實驗方法和實驗系統的設計與討論，以及對實驗誤差和實驗數據的處理與分析，可以增強學生對理論及技能知識的掌握。

2、通過儀器的使用和實驗技能的訓練，可以提高學生解決問題的能力和知識綜合運用能力。

3、在實驗過程中對學生嚴格要求，使其遵守實驗規則、實事求是、認真負責，能夠培養他們的嚴謹的學習態度和作風。

4、在具體的實驗中，結合實際情況提出問題、分析問題、解決問題，可以增強對學生的創新思維和創造能力的培養。

三、做一個成功的仿真實驗

做一個成功電子仿真實驗，能調動學生的學習積極性，并對所學的知識進行驗證，應做到以下幾點：

1、明確的目的性。一個實驗要達到什么目的，有哪些具體要求，無論教師和學生都應該明確。教師要明確某一實驗是為了解決什么問題，應該突出哪些實驗現象，重點示范哪些操作要素，如何啟發學生積極觀察、思維，得出結論。學生也應明確實驗的目的，以激發其觀察實驗、思考問題的積極性，抓住實驗的主要現象和本質問題。只有目的明確，才能要求具體。

2、實驗的可靠性。仿真實驗的成敗，直接關系到學生正確掌握知識和概念的形成。仿真實驗失敗，將會嚴重影響教學效果，因此，教師應在實驗前精心準確，反復預試，以保證在課堂上成功地仿真，即使是自己非常熟悉的或者是很簡單的實驗，也不能掉以輕心。對較難做的實驗，要多次重復，探索其最適宜的參數，掌握住成功的關鍵。如果預試中實驗失敗，要認真分析，找出失敗的原因，并設法解決。

3、仿真實驗須簡明。仿真實驗的裝置要簡單，操作要簡便。這樣要求是為了把學生的注意力引到實驗裝置的主要部位上來，以減少因儀器過多、裝置復雜而分散學生的注意力，同時使仿真實驗能在較短的時間內完成。

4、仿真實驗必須直觀。要充分發揮仿真實驗在自然教學中的作用，必須做到直觀。仿真實驗時，要保證讓全班學生都能看清實驗時發生的現象。實驗時，要處理好對象和背景的關系，使對象盡量突出。例如，在儀器的關鍵部位涂上鮮明的顏色；在實驗裝置后面配上適當顏色的襯板，把被觀察的實驗現象襯托出來；使水或其他無色液體染色，以提高其可見度。

5、仿真實驗應有啟發性，能激起學生的興趣。放手讓學生自己在仿真實驗中去發現問題、解決問題。學生由于受應試教育的影響，在大腦中“聽教師講、被動學”的思維習慣還蒂固根深。以教師為中心設計問題、提出問題，學生被動地指向性地回答問題，學生的學習能力得不到鍛煉，心理始終處于消極的等待中。也就是教師沒有提問時等待教師提問，回答了提問還要等待教師鑒別回答正確與否，致使學生的思維缺乏自主性和創造性。讓學生看書的基礎上，要滿足學生想提出問題、想解決問題的欲望。只有充分相信學生，把時間空間給學生，讓其有機會表現。這樣，知識的學習，科學探究方法的掌握，才是學生親自體驗的，影響才是最深刻的。即便是學生在仿真過程中做錯了或不成功，也不要大驚小怪，而應師生共同來分析為什么錯了，原因在哪里。教師要充分肯定學生的積極表現，鼓勵其繼續努力。不要小看學生，如果師生互動的氣氛已形成，學生發現問題和解決問題的能力會令你滿意的。他們自己說出的正確答案比老師說出的答案還令他們記憶深刻，因為這是他們自己想出來，甚至是爭論出來的，更有意義。

四、在仿真軟件的基礎上，制作有特色的仿真課件

1、仿真課件應具有明顯的立體層次性。應以職業中學電子課程的基本理論知識為核心內容構成課件的主體結構，首先將概念、規律展示給學生；在課件中根據內容需要，又動態地增添動畫演示、三維圖像、音影錄象、注釋說明、相關介紹等內容，以此作為輔助信息，這部分內容是對課件主體知識的橫向拓展，幫助學生加深對操作技能所產生的各種現象、原理及規律的理解，同時又豐富了整個課件的內涵，增加了課件生動性和靈活性。這樣的仿真課件，一方面體現了仿真教學信息量大的特點，一方面又不會使學生在大量的信息面前感覺茫然，而是始終保持著以基本理論知識為線索的清晰思路，通過不斷變換視角去學習更多的知識。例如：我們采用Delphi語言進行編程設計了“萬用表仿真”課件，它的基本功能：① 根據測量目的選取不同的功能及量程旋扭；②萬用表在測量前，對表針進行機械調零；③電阻在更換檔位后必須進行歐姆調零；④、能對錯誤的操作示警；⑤對數據窗口中輸入的數據進行判斷正誤。⑥對測試的項目進行評分等。“萬用表仿真”課件可讓學生很快地掌握萬用表的使用方法，并學會讀數。

2、仿真課件具有很強的啟發性。職業中學“電子技術”課程使用了多媒體仿真教學后，在形式的靈活性、教學內容的容量以及單位教學時間的使用效率等方面都具有十分明顯的優勢；我們有效地利用這一特點，在課件中引入了一些電子學史的內容和相關的電子前沿課題，開闊學生視野，拓寬學生知識面，把電子學的新動態和新發展介紹給學生，喚起學生對電子的愛好與向往，激發學生學習電子的興趣，使教與學取得了事半功倍的效果。因此，融入了電子技術和前沿課題的仿真課件，使職業中學“電子技能”課程的魅力得到更充分的體現。

五、仿真實驗教學效果顯著

仿真實驗教學質量高、效果好，學生評教滿意。在過去的幾年中，我們一直在電子仿真實驗中探索方法，選擇適當的課題，開發和改善課件，并就仿真教學在同學當中進行調研，得到的評價相當高。2010年09電子班的電工基礎和技能課，李志強老師采用仿真軟件進行輔助教學，全班45個同學參加電工考評，通過率為95.5%，遠遠超過同類型學校約70%的電工考評通過率。特別是付軍平老師在2011年在高考班對口升學考試電子理論及技能的教學，采用了仿真軟件的輔助教學，最后，17名同學參加考試，共有14名同學順利被東莞職業學院錄取。

開發的電子仿真實驗且有高效率、低成本、趣味性強的特點。

電子仿真實驗能實現元件的快速存取，在短時間內能完成多個實驗，大大提高了實驗效率；

電子仿真實驗能逼真地顯示違反操作規定帶來的后果，如右圖為萬用表仿真實驗過程中，違反操作規程后燒壞儀器的界面，學生在多次操作后，能有效減少失誤，嚴格按照科學的方法來做實驗。做實驗的同學技能水平得到提高，同時大大節約實驗成本。

電子仿真實驗的趣味性有時可等同于游戲，通過人機相互交流，實驗儀器的快速存取、組合，實驗結果的及時反饋等，學生在操作中能產生對困難征服的快感，讓學生在不知不覺中提高自己的技能水平。

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（作者單位：廣東省東莞市東莞厚街專業技術學校）