虚拟仿真技术在中职电工电子技术教学中的应用初探

陈霞

摘要：在电子技术被广泛应用之后，专业级的电子技术人才缺口越来越大。而当前的中职电工的传统教学模式，对于专业技术应用型人才的培養存在很多的不足。尤其是占据绝大部分教学时间的理论性教学，难以让学生有效了解并掌握当前时代所需的电工电子技术。而虚拟仿真技术则不然，其对于传统教学模式是一个巨大的颠覆，有效增强了教学实验效果，让学生更加清晰直观地了解当前技术，并能够有效培养他们的应用能力。因此，有必要深入研究虚拟仿真技术的应用，以提高中职电工电子技术课程的教学质量，培养社会真正需要的技术应用型人才。

关键词：中职；电工电子技术；虚拟仿真技术

伴随着社会对于专业技术型人才的需求，中职专业教育改革也在如火如荼地进行当中。在虚拟仿真技术已经被社会其他领域广泛运用的基础上，仿真软件在中职教学中也迎来了突破，被应用于专业的电工电子技术教学。在电子电路教学中需要进行数据分析、电路性能测试、模拟电路运行状态时就可以采用Multisim这一软件。这种仿真软件的使用，有效地突破了传统教学中的时空限制，使学生能够更加清晰直观地了解电子电路的运行、性能等诸多内容。极大地激发学生的学习兴趣，促使学生更加积极主动地参与学习，同时直观形象的电路模拟大大降低了电工电子知识的学习难度，显著提升学生的学习效率。因此，应该积极探索中职电工电子技术教学中虚拟仿真技术、仿真软件工具的应用，提出相应的应用对策，以提高电工电子技术教学效果。

一、 虚拟技术下的教学情境构建

创建出有价值的教学情境对于当前中职教学来说是至关重要的，作为中职教师就可以有效地综合学生认知水平、教学内容以及建构主义这三个方面。利用虚拟技术的优势，为学生构建出符合他们学习水平的教学情境，通过对于实际案例的结合更好地阐述知识。教师可以利用虚拟仿真软件Multisim模仿真实的电路，为学生构建一个虚拟仿真电路的教学情景，使学生直接观察文字语言难以描述的电路变化。Multisim这一软件还可以为学生呈现出真实的电路工作状态，并且标注有每一项的参数变化。以三极管放大电路静态工作点的设置为例，输出波形与静态工作点的设置有直接关系，只有选择恰当的静态工作点才可以输出完整波形，避免失真。因此，在这一阶段的学习中需要学生将静态工作点的设置方法作为整个学习的重中之重，而且还需要掌握怎么样求解静态工作点。传统模式下，教师主要是对着课本进行理论讲述和公式推导，未免显得枯燥乏味，学生难以理解。为此，教师可以在教学中利用虚拟仿真软件进行电路仿真，基于虚拟仿真电路进行电工电子技术教学，有效提高学生的学习热情，帮助学生理解知识。首先，可以用虚拟仿真软件Multisim创建虚拟的“放大电路的直流通路”仿真电路教学情境。再指导学生运用万用表测量静态工作点，让学生认识万用表，掌握其使用方法，然后再测量放大电路的静态工作点，在测试结束后，学生就需要将理论和测试结果进行对比，我们就会发现，通过虚拟仿真技术所获得的测量值和计算结果十分接近。通过这种对比性的操作，学生对于静态工作点的求解方法和测量方法的理解程度会进一步加深。可见，对于基础较弱的中职学生而言，虚拟仿真软件可以提供非常直观的教学情境，降低电路知识的理解难度，从而提高他们的学习效率。

二、 虚拟技术引导下的学生探究

在教学活动中，教师不仅仅需要向学生传递知识，还需要传递学习知识的基本方法，引导并帮助学生进行知识建构。因为电子电工技术这门学科的操作性较强，教师就应该引导学生进行自主性的探究。因为大部分电工电子技术专业知识都需要通过实验来加以验证，如果不能进行实验，学生就无法实现对知识的探究。而利用虚拟仿真技术可以有效地解决这个问题，教师可以指导学生运用虚拟仿真软件开展仿真实验，对相关知识进行实验探究和验证。传统教学模式下，教师往往更偏重理论讲解，让学生对这三种电路进行比较分析，最后得出结论。但是这三种电路类型极其容易产生混淆，学生在单独学习的时候很容易理解，但是一旦综合起来，很多学生就会出现手足无措的情况。而利用虚拟仿真技术则不然，在借助虚拟仿真软件后可以对这三种电路进行虚拟仿真，如指导学生进行共发射极放大电路、共集电极放大电路的仿真实验，用虚拟示波器测量两种放大电路的输入、输出波形，让学生比较分析两种波形的相位、幅度有何差异。学生会发现，共集电极电路输入、输出波形的相位、幅度均相同。而共发射极电路的输入、输出波形的相位正好相反，输出波形的幅度大于输入波形的幅度。再让学生比较分析这两类放大电路在结构上的差异，使学生明白，共集电极电路信号来自于三极管发射级，而共发射极电路信号来自于三极管集电极。通过虚拟仿真电路，学生可以观察两类电路的特点，进行直观的比较分析。在教学过程中，教师利用虚拟仿真软件，以学生为主体，引导他们根据虚拟仿真电路进行探究学习，这样一来，可以帮助他们完成知识的自主建构，成功提高课堂教学效果。

三、 虚拟仿真软件下的实验教学

因为电子电工技术的实践性较强，所以实验教学是整体教学活动中不可或缺的一部分。但是，这种实验性的操作存在着很多不安全因素。虽然教师在学生进行实验操作之前不厌其烦地强调要注重实验安全，要求学生务必按照实验操作规程进行操作。但仍然无法完全杜绝实验安全事故，导致教师因为担心学生的安全，很多实验不让学生操作。此外，由于实验条件的限制，很多实验也无法让学生来完成，即使可以完成，其实验成本也很大。而在教学中利用虚拟仿真技术，通过计算机就可以组织学生开展各种各样的实验，不管电路多复杂，实验条件多苛刻都可以进行仿真实验，且无须担心学生的人身安全问题。尤其是一些用于验证理论的实验，运用虚拟仿真软件进行仿真实验很快就可以得到，相比真实的电路实验、效率高、成本低、安全性好。相较于必须在实验室当中进行的学习，虚拟仿真明显具备着更多的优势，只要学生拥有一台电脑，那就可以随时随地地进行各种仿真性的实验。在仿真性实验的过程中，学生的理论知识和实践操作得到了完美的结合，对于学生应用能力的提高，教学质量的提升都具备很好的效果。例如，在实际的数字电路教学活动中，虚拟仿真软件的意义就在于其能够使用逻辑转换仪，实现逻辑电路、表达式以及真值表三者之间的有效转换。又如，在开展整流滤波实验教学时，教师可以引导学生利用虚拟仿真技术开展仿真实验。首先是用虚拟仿真软件创建整流滤波电路，然后连通仿真电源，就可以用示波器显示整流滤波效果，调节仿真电路的电容参数，还可以直观地显示波形变化，电容量不同，波形不同，体现了电容的滤波效果。通过仿真电路实验，让学生深入了解实验方法、实验步骤、实验现象等，在进行真实的实验操作时，就能更加熟练，从而提高实验教学效果。尽管电路仿真实验的优点很多，但实验教学完全依靠虚拟仿真技术，而是要结合真实实验和仿真实验，有效发挥虚拟仿真技术在实验教学中的辅助作用，以提高学生的实验操作能力，促进学生实践创新力的发展。特别是针对非常复杂的实验，让学生进行真实的实验操作是不现实的，完成难度非常大。因此，在电工电子技术的实验教学中，教师可以运用虚拟仿真技术，让学生在计算机上进行仿真实验，完成真实环境下难以完成的复杂实验。例如，在开展示波器验证差动放大电路特性的实验教学时，考虑到恒流源式差动放大电路中包含了对称的两个放大电路和两个具两个输入、输出端，这个实验条件较高，实验过程比较复杂。因为实验中的电路需要完成对称，而在真实环境中很难找到安全对称的实验器材，以至于在真实的实验中测量得到的实验结果常常不理想，不准确。如果使用虚拟仿真技术进行仿真实验，就可以模拟完全对称的实验电路，因而得到的仿真实验结果也比较理想，有助于学生更好地理解和掌握恒流源式差动放大电路的特性，真正理解输入差模信号是放大、输入共模信号是抑制的规律。

四、 结语

在中职电子电工技术的教学过程中采用虚拟发展技术，是时代和社会发展的必然要求，也是符合中职教育特点和学生认知水平的。因其不受时空局限、直观性和安全性等条件，对于学生的电子电工的学习能力、实践能力以及应用能力都得到了有效的提升，为学生今后的发展奠定了坚实的基础。因此，在当前具体教学过程中，教师首先就须要彻底将虚拟仿真技术引入到教学活动当中，为学生构建合理的教学情境，引导学生采用这种技术进行操作，提高学生的实验水平及安全性。最大程度上培养学生的知识运用能力，使他们的创新思维能够进一步发展。

参考文献：

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