淺談電力電子課程的多媒體課件制作心得

孫書芳 焦玉成

摘要：針對傳統(tǒng)授課方式和課件存在的問題，筆者采用合理的歸納總結(jié)和科學(xué)的配色方法，將Flash動畫演示和Simulink仿真軟件結(jié)合使用，從而達(dá)到提高課堂效率，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)主動性的目的。

關(guān)鍵詞：電力電子；Flash;Simulink；多媒體課件

● 課件使用現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的電力電子課程教學(xué)常采用以教師為主導(dǎo)的授課方式進(jìn)行。教師在課堂上以講解、畫圖、分析、計算等方式授課。但課堂氣氛沉悶，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，課堂效率較低，傳授的知識量有限。而教師采用多媒體課件輔助教學(xué)以后，雖然課堂容量大增，但很多課件只是將教科書中的內(nèi)容和圖片等簡單地復(fù)制到演示文稿及其他形式的文件中，學(xué)生在課堂上被動接受，沒有主動學(xué)習(xí)的積極性。

為達(dá)到最佳的課堂使用效果，教師在課件的制作過程中不但要合理地對課程內(nèi)容進(jìn)行整合，也需利用課件實現(xiàn)教學(xué)過程的人機(jī)交流，師生互動。在課件的制作過程中，筆者根據(jù)電力電子課程的特點，使用了Flash動畫演示和Simulink仿真對電路及元器件的工作狀態(tài)和工作過程進(jìn)行講解和分析，取得了不錯的教學(xué)效果。

● 合理整合課件內(nèi)容，提高課堂效率

多媒體課件的特點是直觀和生動，還可以在比較短的時間內(nèi)向?qū)W生傳遞更多、更豐富的信息。但是，如果不考慮學(xué)生的接受能力，盲目追求課堂教學(xué)的大容量和畫面的精美，就容易造成學(xué)生的消化不良，結(jié)果是事倍功半，欲速不達(dá)。

例如，多媒體課件必須采用比較與分類、歸納和演繹、分解與綜合、演示與實驗等科學(xué)的方法來表達(dá)豐富的教學(xué)內(nèi)容。通過比較與分類，可以使那些無序的內(nèi)容條理化、系統(tǒng)化，從而有利于學(xué)生記憶和掌握知識；合理地應(yīng)用歸納和演繹，可以高效率地凝聚和表達(dá)知識，明確重點、突破難點；通過分解與綜合，可以使復(fù)雜的問題得到簡化，便于揭示事物的本質(zhì)，同時可以找出事物內(nèi)部的、本質(zhì)的、必然的聯(lián)系，從而幫助學(xué)生全面地觀察事物、解決問題；通過演示與實驗，可以引導(dǎo)學(xué)生積極思維，激發(fā)其創(chuàng)造性，增強(qiáng)教學(xué)效果。

因此，在制作多媒體課件時，教師首先應(yīng)對教材和大綱進(jìn)行深入研究，把握住課堂教學(xué)內(nèi)容中真正的難點和重點，明確所使用媒體的性能與教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)目的的關(guān)系，之后再借助先進(jìn)的教學(xué)手段，將一些抽象的、用傳統(tǒng)教學(xué)手段不易表現(xiàn)的、學(xué)生難以理解和掌握的知識點，以形象、直觀、簡潔、易懂的方式展現(xiàn)出來。其次，教師在信息資源的利用上，無論是收集和整理材料，還是編輯和播放圖像和音像，都應(yīng)該緊扣學(xué)習(xí)主題和研究課題，圍繞重點內(nèi)容和重點問題進(jìn)行闡釋，真正做到變抽象為形象、變遠(yuǎn)為近、變靜為動、突出重點、突破難點、拓寬視野、啟迪思維的作用，這樣才能提高多媒體課件在教學(xué)中的效果。

● 合理設(shè)計課件交互，體現(xiàn)學(xué)生的主體性

交互性是多媒體的一大特性和優(yōu)勢。教師在使用多媒體課件進(jìn)行輔助教學(xué)時，不僅要注意發(fā)揮自己的主導(dǎo)作用，還要注重學(xué)生的主體作用，講解時一定要讓學(xué)生跟上自己的思路。因此，設(shè)計多媒體課件時就要以學(xué)生為中心，注意多媒體課件中交互性的設(shè)計，在增加交互的同時教師還要加強(qiáng)多種教學(xué)手段的組合，才能真正發(fā)揮學(xué)生自身的交互性和創(chuàng)造性。

多媒體課件的交互性主要表現(xiàn)在三個方面：①檢索方便。無論需要哪一個課件，哪一部分內(nèi)容，只要點按鼠標(biāo)，計算機(jī)就會把相關(guān)內(nèi)容檢索出來，同時將課程中知識內(nèi)容的關(guān)系展現(xiàn)給學(xué)生，使學(xué)生能夠更好地掌握課程內(nèi)容的體系結(jié)構(gòu)。②控制速度。實際過程發(fā)生在瞬間，然而為了講清原理，教師有時必須將動作分解，多媒體能夠完全受控地滿足不同的教學(xué)需求，可以放慢運(yùn)動速度，也可以加快，可以分解動作，也可連續(xù)運(yùn)作。③分步提示。學(xué)生采用多媒體課件自學(xué)或解答某些問題時，計算機(jī)能分步提示學(xué)生，按照不同學(xué)生的不同學(xué)習(xí)進(jìn)度，循序漸進(jìn)，引導(dǎo)和指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。教師在使用多媒體課件演示教學(xué)內(nèi)容時，有些內(nèi)容只能在屏幕上做短暫停留，這樣非常不利于學(xué)生的知識體系的形成。如果有一個系統(tǒng)的板書，再加上教師系統(tǒng)的講解，知識體系就很容易在學(xué)生腦中形成知識網(wǎng)絡(luò)。這些都是學(xué)生頭腦中進(jìn)行認(rèn)識活動的外部支撐點，同時也是學(xué)生把感性知識上升為理性知識的橋梁。因此，教師在用多媒體課件輔助教學(xué)時，應(yīng)該注意與傳統(tǒng)教學(xué)中的板書密切配合，這樣才能取得多媒體課件輔助教學(xué)的最佳效果。

1.使用Flash，增強(qiáng)課堂吸引力

在課堂教學(xué)過程中，引入Flash動畫，可以使教學(xué)內(nèi)容更加生動有趣，但如果教師在課堂中大量使用圖像、影像、動畫或音效等，則往往達(dá)不到吸引學(xué)生注意力的目的，相反的還可能會喧賓奪主，所以在課件制作過程中要適時適量使用Flash。筆者在每一堂課中以演示文稿課件為主，中間穿插使用了Flash動畫，改善了課堂氣氛，調(diào)整了學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)。實質(zhì)上在很多時候，F(xiàn)lash是作為一種輔助方式在課堂中使用的。例如，在電力電子元器件一章中，教師可使用Flash制作完成器件的工作狀態(tài)演示，而器件的參數(shù)特性等要在PPT中進(jìn)行講解和說明。圖1是在此知識點處使用的Flash軟件制作的截圖，該文件演示的是晶閘管單向可控導(dǎo)電性，演示電路中包含簡單的驅(qū)動電路和主電路，演示過程中通過使用兩個開關(guān)，對于晶閘管在開關(guān)控制下的各個工作狀態(tài)進(jìn)行演示，直觀生動易于理解。

2.使用Simulink，提高學(xué)生分析力

Flash動畫可以使用動態(tài)的方式對電路的工作過程進(jìn)行演示，但缺點是不能方便地修改電路中的各種參數(shù)，不能對系統(tǒng)的內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行修改，也不能從內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)參數(shù)變換的角度對電路的工作情況進(jìn)行深入的理解。在一些教學(xué)環(huán)節(jié)中很難達(dá)到理想的教學(xué)效果。如果用電力電子模擬軟件既能模擬電路的真實工作情況，又能方便地修改各種參數(shù)，觀察任何需要的工作狀態(tài)都非常方便實用。MATLAB軟件中的Simulink工具包是電力電子課程中很好用的軟件仿真工具。

Simulink是在MATLAB環(huán)境中用于動態(tài)仿真的軟件包，支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)的仿真。集成在Simulink中的電力系統(tǒng)模塊PSB(Power System Blockset)在電力電子仿真中具有很多優(yōu)越性。PSB采用變步長積分算法，可以對非線性、剛性和非連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，既保持了MATLAB的同一風(fēng)格，又突出了電力電子的學(xué)科特點。

在課堂中適量地使用Simulink仿真，可以很好地輔助學(xué)生對一些重、難點內(nèi)容的理解。如圖2所示，在有源逆變這個知識點時就可以使用Simulink對電路的工作過程進(jìn)行仿真。首先，教師可設(shè)定參數(shù)完成電路的基本工作狀態(tài)，實現(xiàn)整流的功能、波形等；隨后可重新修改設(shè)置參數(shù)達(dá)到逆變狀態(tài)。

Simulink仿真的具體過程是：教師首先要選定使用的模塊，并完成各個模塊的系統(tǒng)連接，在連接仿真電路圖中對各個模塊的參數(shù)進(jìn)行正確的設(shè)定。對于一個電路的仿真過程，需要一定時間才能完成，如果每一次使用電路仿真都從電路模塊連接開始就會花費(fèi)很多課堂時間，所以在使用Simulink時要適時適量并且要講究使用的方法。筆者最初介紹Simulink仿真軟件時，將以上所有過程演示給學(xué)生，學(xué)生通過該過程學(xué)習(xí)如何使用Simulink。在學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了該軟件之后就可以開始制作課件了，在制作過程中教師將Simulink的仿真過程以兩種形式呈現(xiàn)給學(xué)生。一種是對課前準(zhǔn)備好的仿真圖直接進(jìn)行仿真，并展示仿真結(jié)果；另外一種是以視頻文件形式呈現(xiàn)給學(xué)生，同時在使用仿真圖像和仿真結(jié)果展示過程中可以對視頻內(nèi)容進(jìn)行編輯，如加入音效和其他互動過程等。兩種方式可根據(jù)實際的課堂情況和課程內(nèi)容在課堂中穿插使用，完成課程內(nèi)容的講授。對于仿真中出現(xiàn)的較難的地方使用課前做好的圖，課堂上教師可對圖中難點的設(shè)置進(jìn)行介紹，并運(yùn)行仿真電路，演示仿真結(jié)果；對于熟悉的仿真模塊和仿真電路則可以直接制作視頻圖片等方式對仿真結(jié)果進(jìn)行展示。教師通過使用Simulink不僅能提高課堂效率，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時也使學(xué)生掌握了一個很重要的仿真工具。

● 結(jié)論

目前，該課件的開發(fā)已經(jīng)完成，并且經(jīng)過幾輪的教學(xué)實踐，確實提高了課堂教學(xué)效率，有效增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得了很好的教學(xué)效果。通過該課程中的演示環(huán)節(jié)，學(xué)生對仿真軟件的使用有了一定了解。值得一提的是，專業(yè)課程課件的開發(fā)過程是隨著課程內(nèi)容的更新而更新的，并且要根據(jù)學(xué)生的具體情況和學(xué)時更改等實際情況不斷更新、改進(jìn)。