互动式仿真

武达亮

摘要：《电路》课程是电类专业一门重要的专业基础课，但其实际教学效果一直不理想。笔者基于多年的教学实践总结出一套有效的辅助教学方式，即互动式仿真。在该模式中，教师和学生共同参与仿真的整个过程，教师设问，学生回答，促进学生深入理解；学生提问学生，并和教师进行互动解答，培养学生分析和解决问题的能力。实践表明，在课堂教学中辅以互动式仿真，教学效果提高明显。

关键词：互动式仿真；《电路》课程；教学效果

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）15-0253-02

《电路》课程是高校电类专业的一门重要专业基础课，是模拟电子技术、数字电子技术、自动控制原理、信号与系统等一系列重要课程的前期学习平台，因此该课程在整个大学学习中的重要性不言而喻。但由于该课程内容理论性较强且枯燥，又有一定难度，所以实际的教学效果一直不理想。其中，改变传统教学中存在的诟病，不断提高学生的学习自主性，充分让学生参与课堂教学，在诸多名师的教学改革探索中被提到，如文献[1-4]。并且随着计算机的发展，借助电路仿真软件使课堂教学和相关的实验教学更生动直观，也是大家公认可行的方式之一，如文献[4-7]。

这些文献中所采用的在课堂教学中利用仿真软件辅助教学的方法，都是在教学过程中教师利用仿真软件，将所需电路直接演示给学生看。这里称其为传统式仿真。这种仿真教学的本质依然是以教师为中心，学生处于被动观看者的位置，依然还是教师灌输、学生接受的传统模式。当然不可否认，仿真演示比起只利用幻灯片的讲解更加直观和生动，对学生的学习有一定的帮助，对教学效果的改善有一定的促进作用。但因其本质未变，实际的教学效果提高并不明显。

基于此，笔者在多年实际教学中逐步将传统式仿真向互动式转变，最终形成了一套互动式仿真教学模式，并在教学中取得了一定的效果。下面对这一教学方式的具体展开进行详细介绍。

一、什么是互动式仿真

调查研究发现互动式讲授法和让学生主动参与的教法让学生更加期待[1]。互动式教学法狭义上指师生双方在课堂教学中，就教学内容所展开的和谐对话与交流的一类教学方法[2]。这里，互动式仿真综合了互动式教学法和以学生为主体的教法，在仿真的整个过程中，教师和学生共同参与，但分工不同。具体来说，教师不断设立问题推动仿真的进行；反过来，学生解答问题，并根据仿真出现的种种现象反问问题，再由其他学生或者教师帮助解答。

在互动式仿真模式中，教师在仿真的时候要一个元件、一个元件的画起，重要的是要在学生的“指导”下。这样充分调动了学生的积极性，让他们能主动参与进来，更有利于学生对理论知识的认识理解。而且这样画出的电路图并不能保证都是正确的、合适的，所以运行结果会出现错误或与理论不一致的情况。有了问题才能更好地激发学生的学习兴趣，启发学生去探索思考。所以这正是互动式仿真的魅力所在：教学生从学习中“学会思想”，生成智慧，树立正确的人生观和价值观[3]。

二、互动式仿真教学的组织和具体实施

1.互动式仿真教学的课前组织。由于教学课时和课堂教学时间的限制，整个仿真过程最好控制在十分钟左右。所以设计的案例不宜太过复杂，需仿真的电路宜简单，但太过简单又意义不大。需经典的有代表性的内容，便于设计问题，又能囊括所需的知识点。所以选择怎样的内容作为仿真案例，想要得到怎样的预期，怎样设计问题效果更好。就如同设计一台好的相声一样，选怎样的点入手，设计怎样的包袱，什么时候兜着，什么时候抛出去。这些都需教师在课前认真准备，对教师提出了更高的要求。该仿真教学的实施效果一方面取决于教师，教师的知识承载力、案例设计能力、临场组织发挥能力都直接影响到教学的开展和效果；另一方面学生的配合也很重要。为了收到好的效果，案例所涉及内容的理论知识最好提前讲解，并要求学生课前复习此部分内容。这样师生合力融入其中才能真正发挥出该教学模式的魅力。

2.互动式仿真教学的具体实施。由于课堂环境的限制，一般都是教师操作软件。所以在第一次互动仿真时，先告知学生游戏规则，如：“下面的仿真主要由大家完成，我（指教师本人）只是一个操作者，成与败都是你们说了算。”让学生先从思想上摆脱对教师的依赖，调动他们的参与热情。

互动式仿真主要由如下四个环节组成：①作图环节：在简单和学生讨论了要仿真的内容之后，正式开始操作。首先，教师打开仿真软件，询问学生需要哪些元件，并由学生来设定元件参数。元件参数在原则上随意，但其实并不是天马行空都可以。所以教师正好借此介绍一些常用值、与工程实际相关的值或者仅仅是为了容易求解的值等。例如，在积分电路的参数设置上，若学生忽视了积分电路的重要参数特点，即方波信号的周期要远大于RC电路的时间常数，则仿真时将无法出现正确的积分波形锯齿波，可能是变形的，也可能根本没有正确波形。这个时候，教师先将错就错，待问题显现之后再来挖掘，这样更能增进学生对该知识点的理解。待到他们自己应用时，再出现同样错误的几率将会大大减少。元件设置好之后，根据任务要求询问学生所需的仪器和仪表。然后连线，连线过程中重点询问学生仪器仪表的位置和连法。在该环节中，尽可能在点滴之处与实际情况相联系，而不是为求解而求解。以学生为主体，在加深学生对理论知识的认识和理解的基础上，还增加了课堂的趣味性，更启发学生进行深入思考，引导学生自主行动起来。②运行环节：如果时间允许，在运行之前，教师先带领学生对所测的值、波形进行简单的理论上的回顾，使学生做到心中有数，对运行结果可期。理论复习完之运行仿真，仿真之后对仿真结果教师先保持沉默，留一分钟左右的时间让学生自行观察、检验，相互讨论。在这段时间里，教师可以对电路进行重复运行，加深学生的感受。

在该环节中，教师和学生一起带着期待，等待着仿真的结果，使得学生感觉是自己在操作，而不是观看，充分调动起学生的积极性。这时学生自然会自觉地运用理论知识，对结果进行演算、验证，并会相应产生一些问题。学生学习的兴趣和积极性就在这不经意间慢慢增长起来。③验证总结环节：该环节是互动式仿真最重要的一环。有两种不同的进行模式：第一种，仿真结果与理论完全相符。这种情况下，学生会觉得很有成就感和如释重负的感觉。教师趁机加以赞赏和鼓励，最后用直接提问或是启发学生发问的方式总结，如关于结论的进一步佐证或者结论中体现出的一些关键知识点的回顾等。例如，在动态电路的仿真中，动态电路的暂态过程多长时间可认为结束，暂态过程的长短与该电路中元件参数是否有关，在换路瞬间哪些物理量的值不能突变，为什么不能突变等。在学生小小的愉悦心情下，重要知识点会非常容易的就留在了他们的记忆中。第二种，仿真结果错误或与理论不一致，或者运行时出现错误提示。这时，教师要发动学生一起来寻找问题所在。通过一个一个相关知识点，不断引导启发，学生在积极参与讨论的同时，涉及的知识点，甚至是仿真软件的使用都会被一一梳理。在该环节中，不论是哪一种进行模式，都尽量以问题为中心，不论是教师提出的问题还是仿真结果体现出的问题。在教师的层层引导下，不断发动学生独立思考，进一步促进学生对所学知识的理解掌握，培养学生分析和解决问题的能力。④课外环节：前三个环节都是教师和学生一起在课内完成，这一环节以课后作业形式由学生在课外完成。其一，鼓励学生在课后将课堂仿真内容自己动手操作，并逐步将使用仿真模拟这一强大武器形成学习习惯，成为学习理论知识不可缺的一部分。其二，教师将课堂仿真内容的相关延展内容作为课后作业留给学生完成。其三，还可以和该课程的实验关联在一起，在实验之前先用仿真模拟实验过程得出实验结果。再通过实验过程的实际操作得到实际结果。仿真模拟既可指导实验操作的方向，又能通过二者对比得出实际和模拟的差异，发现问题并解决。总之，这一环节是课堂教学的有效补充，是对课堂内容的有效巩固和强化，易于培养学生的自学能力及独立思考能力。

三、结束语

在课堂教学中加入互动式仿真，虽只有短短的十分钟时间，但教学效果明显。通过对从2010年起三届学生的具体实践和跟踪调查，学生多数认为该教学方式生动有趣，能使他们更容易理解理论内容，平时也更愿意主动去接触该方面知识。互动式仿真教学犹如一点激发起了很多个面，学生的实际实验能力（分析、判断、解决问题能力）明显高于之前届的学生，随后的模电技术课程的学习兴趣和能力也有提高，参加电子设计大赛等实践活动的学生也都明显增多。所以在今后的教学中，笔者还将继续推广这一教学方式，并研究与其他教学方式的结合，为《电路》课程的良好教学效果继续努力探索。

参考文献：

[1]姚利民，段文彧.高校教学方法改革探讨[J].中国大学教学，2013，（8）：60-64.

[2]黄积虹.论互动式教学法在高校课堂教学中的应用[J].思想战线（2011年人文社会科学专辑），2011，（37）：361-365.

[3]赖绍聪，华洪.课程教学方式的创新性改革与探索[J].中国大学教学，2013，（1）：32-41.

[4]宋素萍.《电路基础》课程教学改革探索[J].教育与职业，2007，（11）：138-139.

[5]蒋军.《电路》课程教学改革探讨[J].中国成人教育，2007，（8）：155-156.

[6]王源.电路分析课程教学改革研究[J].陕西师范大学学报（自然科学版），2005，6（33）：263-265.

[7]肖冬萍，李新.仿真实验在“电路原理”理论教学中的应用[J].电气电子教学学报，2009，2（31）：97-98转10.endprint