Proteus在电工基础“探究性教学”中的应用

孙利芬　李存虎

摘 要：通过Proteus在电容充放电教学中的应用一例，阐述了Proteus在电工基础“探究教学”中的应用模式，揭示了“探究性教学”的意义。

关键词：创设情境；自主探究；合作交流；自我反思

电工基础是中等专业学校的电子电工、计算机、机电等专业的一门必修课，这使电工基础教学成为相关专业的教学重点。电工基础是一门概念多、题型变化多、计算量大的一门专业基础课。笔者在电工基础的教学中，引入Proteus仿真软件，进行探究性教学，取得了良好的教学效果。下面以电容充放电的教学内容为例，介绍Proteus软件在“探究性教学”中的应用。

Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它有着丰富的仿真元件库、多种虚拟仪器、生动的仿真显示功能以及良好的互动界面（交互式仿真及图表式仿真）。

“探究性教学”是学生在教师指导下，通过以“自主、探究、合作”为特征的学习方式，对当前教学内容中的主要知识点进行自主学习、深入探究并进行合作交流，从而很好地达到课程标准中关于认知目标、能力目标和情感目标要求的一种教学模式。

一、创设情境，激发兴趣

苏霍姆林斯基说：“人的内心深处都有一种根深蒂固的需要——总想感到自己是发现者、研究者、探寻者。在儿童的精神世界中，这种需求特别强烈。但如果不向这种需求提供养料，即不积极接触事实和现象，缺乏认识的乐趣，这种需求就会逐渐消失，求知兴趣也与之一道熄灭。”笔者在讲授“电容的充放电”这一内容时：

首先，让学生根据教学内容及相关问题构建电路、运行仿真；

其次，让学生观察电容极板上有何变化、电流表和电压读数有无变化；

最后，让学生结合直观的现象和简单问题做出相应的回答，如两极板上“+”“-”代表什么，它们的数量是如何变化；电流表和电压表上有无读数、读数的变化规律是否一致。

学生结合直观的现象比较容易回答上述三个问题。学生的神态明显地透露出兴趣的提升，同时课堂气氛也变得相对活泼，更为重要的是增强了学生我能学习的潜在意识，为下一步的自主探究提供了可能。

二、自主探究，构建新知

“探究性教学”要求学生始终处于主动探究、主动思考、主动建构意义的认知主体位置，而这又离不开教师事先所作的、精心的教学设计和在协作学习过程中画龙点睛的引导。因此，我再次让学生根据课前精心设计的要求进行仿真、观察，并做出必需的指导和解答。具体要求如下：

1.电容两极板上电荷数量的变化速度是（1）匀速变化；（2）先快后慢；（3）先慢后快，并画出电容两端电压与时间的曲线。

2.两表的读数变化速度是：（1）匀速变化；（2）先快后慢；（3）先慢后快。

3.画出电容充电时，电压和电流的变化曲线。

4.电阻值和电容值变化后对电容的充放电有无影响？如有，请找出电路参数对充放电的影响。

在此过程中，学生借助Proteus软件的虚拟仿真平台，认真探究、积极思考，真正成为学习的主体，提高了学生的探究能力，发展了学生的思维能力；教师在此过程中真正成了学生主动建构的帮助者、促进者，实现教与学的有机结合，保证了学生自主探究的顺利进行。

三、合作交流，升华认知

合作交流对学生个体有着外在强烈的刺激，并能引起个体的独立深刻的思考，促使认知的升华。全体学生的独立自主的探究并不能在有限的时间和空间中完成，教师的个性化指导也不能照顾到全体学生，为使学生认知得到升华，就得需要必要的合作交流。

学生在绘制电容充放电时的电压和电流曲线，就碰到了一些困难——不能很好地采集时间点对应的电压或电流，同学们经过交流后，决定采用逐点连线法，可绘出电压与电流的曲线图。学生利用网络平台上的Proteus软件的交互性，经过合作研究发现采用交互式的逐步仿真，可以方便地记录下每一时刻的电压和电流值，因为在Proteus软件的状态栏有一时间栏。大部分同学采用手工绘制，只有极少部分的同学想到了能不能采用计算机自动绘制，但对具体的操作有所遗忘。此时师生的互动就显得尤为重要，具体做法如下：

1.创建一个Excel文件，将时间、电压、电流列成一表格。

2.记录时间对应的电压或电流的数值。

3.选用时间与电流或时间与电压。

4.依次点击菜单栏中的图表—XY散点图—平滑线散点图—下一步—直至完成，从而生成电流的曲线图和电压曲线图。

在此合作交流中，表现出生生互动、师生互动，使学生的认知能力得到了进一步的提升，同时思维能力也得到了发展，对知识的理解得到了进一步的升华。

四、自我反思，深化认知

学生经过认真的自主探究、合作探究、交流，为自我小结、反思提供了可能。在小结和反思中，学生提到较多的是：

1.在交流中，我有话可说。

2.在交流中，我的语言表述能力和文字组织能力得到了锻炼和提升。

3.我学了一种新的学习方法，并有一种成功感。

4.我的计算机的使用能力还有待加强等心得。

反思使学生成了研究者，使学生的学习多出一维度审视自己的探究动机、探究过程、探究成果，以及合作交流中态度、表现等因素，使自己的认知得到了进一步的深化。

“探究性教学”通过创设情境、自主探究、合作交流、自我反思等环节，促成了学生成为课堂教学的主体，变成了信息加工的主体，知识意义的主动建构者；教师变成了组织者、协调者、引導者，变成了学生主动建构意义的帮助者、促进者，很好地实现了教与学的结合，是一种全新的教学方法。

编辑 杨兆东