職校“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

張 莉

(徐州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)工業(yè)學(xué)校,江蘇 徐州 221121)

0 引言

近幾年,我國職業(yè)教育取得了顯著進(jìn)步,但仍不能滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對高端職業(yè)人才的需求。因此,各地職校都在積極進(jìn)行職業(yè)教育的現(xiàn)代化改革,期望通過現(xiàn)代教育理念的融入和新型教育教學(xué)技術(shù)方法的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)職業(yè)教育的高質(zhì)量發(fā)展。因此,有必要進(jìn)一步深化職業(yè)教育的現(xiàn)代化改革,積極應(yīng)用如虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)等新型教學(xué)模式,構(gòu)建與之配套的課程體系,依據(jù)現(xiàn)代化的教育理念規(guī)范虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程,實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)效益的全面提升[1]。

1 職校“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)中虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用策略

依據(jù)構(gòu)建主義理論,設(shè)計(jì)以學(xué)生為主體的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程如下:

(1)課前準(zhǔn)備工作。教師需要完成仿真實(shí)驗(yàn)程序開發(fā)、教學(xué)方案設(shè)計(jì)。學(xué)生需要依據(jù)教師發(fā)布的理論知識(shí)預(yù)習(xí)材料,提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)相關(guān)“電子技術(shù)基礎(chǔ)”知識(shí)。

(2)新課導(dǎo)入。教師可以通過問答互動(dòng)、線上生產(chǎn)生活相關(guān)應(yīng)用實(shí)例視頻等方式導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生盡快進(jìn)入電工電子專業(yè)邏輯思維狀態(tài)。

(3)仿真探討。教師演示并講解實(shí)驗(yàn)流程和操作技巧,指導(dǎo)學(xué)生自主完成實(shí)驗(yàn)任務(wù),歸納實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生普遍出現(xiàn)的實(shí)操問題,集中通過分組討論、教師實(shí)驗(yàn)演示鞏固講解的方式解決這些問題。

(4)重難點(diǎn)答疑。根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo),考查學(xué)生的教學(xué)任務(wù)重難點(diǎn)掌握情況,解決學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中積累的疑惑。

(5)課堂小結(jié)。總結(jié)課堂實(shí)驗(yàn)成果,結(jié)合具體的實(shí)驗(yàn)情境,樹立對應(yīng)的電子技術(shù)理論知識(shí),歸納電子技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用技巧[3]。

2 職校“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)例分析

以“共射級基本放大電路”課時(shí)為例,根據(jù)上文分析根據(jù)教學(xué)設(shè)計(jì),按部就班地將教學(xué)實(shí)施過程分為5個(gè)步驟。

2.1 課前準(zhǔn)備工作

教師提前設(shè)計(jì)準(zhǔn)備好“晶體管共射級單管放大電路”仿真實(shí)驗(yàn)LabVIEW程序。同時(shí)提前向?qū)W生發(fā)布晶體管共射級單管放大電路簡圖(見圖1),布置自學(xué)任務(wù),讓學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)。

圖1 晶體管共射級單管放大電路

2.2 導(dǎo)入新課

通過問答互動(dòng)的形式導(dǎo)入課程內(nèi)容,明確教學(xué)目標(biāo)。

(1)通過總結(jié)學(xué)生的課前預(yù)習(xí)成果,進(jìn)一步向?qū)W生歸納總結(jié)放大電路的工作原理,梳理該理論知識(shí)點(diǎn)牽涉的電信號、電壓、電流以及功率等關(guān)鍵詞的邏輯關(guān)系。

(2)問題1:基本放大電路的工作狀態(tài)有哪些?

答案:靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。當(dāng)電路中沒有信號輸入時(shí),電流呈現(xiàn)直流狀態(tài),這時(shí)的電路為靜態(tài)電路。而當(dāng)電路匯總有輸入信號時(shí),放大電路進(jìn)入動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)。

(3)問題2:靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置有什么意義?

答案:在放大電路中設(shè)計(jì)靜態(tài)工作點(diǎn),主要是為了保證放大電路的輸入信號不失真。

2.3 仿真實(shí)驗(yàn)

首先,教師演示仿真實(shí)驗(yàn),在演示過程中向?qū)W生簡單介紹仿真實(shí)驗(yàn)流程。通過邊演示邊介紹仿真實(shí)驗(yàn)操作界面的各個(gè)按鍵、滑塊以及結(jié)果顯示窗口的功能和操作方法。讓學(xué)生了解放大電路仿真實(shí)驗(yàn)的基本操作步驟。如圖2所示,電路簡圖中的IO1和IO2分別由操作界面的US輸入和RW值來調(diào)節(jié),而剩余的IO3,IO4,IO5則分別對應(yīng)操作界面的電壓Vb、電壓Vc、輸出UO。然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)。晶體管共射級單管放大仿真實(shí)驗(yàn)操作界面,如圖1所示。

圖2 晶體管共射級單管放大仿真實(shí)驗(yàn)操作界面

(1)調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)。將US輸入滑塊值歸0,根據(jù)實(shí)驗(yàn)界面顯示窗口的參數(shù)值,調(diào)節(jié)RW值以找到合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。

(2)進(jìn)行輸入信號放大實(shí)驗(yàn)。在保持RW值不變的情況下,輸入U(xiǎn)S信號,調(diào)節(jié)US輸入滑塊到0.08 V,可以看到對應(yīng)的輸入U(xiǎn)S、輸入U(xiǎn)O波形信號顯示結(jié)果。

(3)仿真分析。以NPN型半導(dǎo)體三極管為實(shí)例,Vcc為電路直流電源,RB為偏置電阻,Rc為負(fù)載電阻。將該實(shí)驗(yàn)實(shí)例投入上述靜態(tài)動(dòng)態(tài)放大電路實(shí)驗(yàn)流程,分別對其進(jìn)行靜態(tài)、動(dòng)態(tài)分析。

(4)組織學(xué)生分組自主進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行一次完整的仿真實(shí)驗(yàn)流程以后,再重新尋找一個(gè)類似的NPN半導(dǎo)體三極管實(shí)例,組織學(xué)生分組按照上述實(shí)驗(yàn)步驟自主協(xié)作完成實(shí)驗(yàn),得出電子元器件的放大電路靜態(tài)、動(dòng)態(tài)分析結(jié)果。教師統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程學(xué)生普遍遇到的問題,在自主實(shí)驗(yàn)結(jié)束以后,集中解決這些問題。

3 結(jié)語

職校“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)是電工電子專業(yè)的重點(diǎn)基礎(chǔ)課程,教師可以利用LabVIEW,Multisim等軟件,設(shè)計(jì)更多的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)材料,按照電子技術(shù)課程特點(diǎn),構(gòu)建囊括模擬電路、數(shù)字電路兩類電路實(shí)驗(yàn)的仿真實(shí)驗(yàn)課程體系,并依據(jù)構(gòu)建主義理論,設(shè)計(jì)更加符合“理實(shí)一體化”教學(xué)理念的實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程,切實(shí)提高學(xué)生在仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中的參與度和思維活躍度,調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生的電子技術(shù)實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。