探究電子仿真實驗在電子專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：二十一世紀的人類將面臨一個競爭更加激烈的時代。據(jù)統(tǒng)計：我省目前技能人才缺口超過300萬，大大制約了我省經(jīng)濟的發(fā)展。職業(yè)技術(shù)學(xué)校在培訓(xùn)的過程中,昂貴的各種設(shè)備實驗器材成為心頭之痛，多是欲購而不得，往往只能在課堂上講解各種技能,效果較差。仿真實驗具有“百聞不如一見”的功效，能啟發(fā)學(xué)生觀察，分析，研究，并自己作出結(jié)論，使教學(xué)直觀化，形象化,是培養(yǎng)學(xué)生技能的一種有效方法。仿真實驗?zāi)繕嗣鞔_，簡單可靠，經(jīng)濟安全，可創(chuàng)設(shè)學(xué)生主動參與的教育環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生掌握和運用知識的態(tài)度和能力，開發(fā)學(xué)生智力，加深對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解和記憶，提高學(xué)生的技能，從而培養(yǎng)出社會所急需的各種熟練技工和高級技工等實用型人才。

關(guān)鍵詞：仿真實驗；提高技能

一、仿真實驗開設(shè)的意義

1、技能人才的巨大缺口

當(dāng)前，企業(yè)熟練技工和高級技工等實用型人才十分缺乏，特別是入世后，企業(yè)急需大量的具有專門職業(yè)技能的人才。據(jù)統(tǒng)計，廣東省現(xiàn)有城鎮(zhèn)從業(yè)人員1260萬人，其中從事技術(shù)工種崗位的人員應(yīng)有530萬人，但實際上全省現(xiàn)有技能人才僅218萬人，也就是說，廣東省目前技能人才缺口超過300萬。其中最缺乏的是企業(yè)熟練技工和高級技工等實用型人才，這些人才都需要通過職業(yè)技術(shù)教育來培養(yǎng)。這很大程度上要依靠各種形式的中等職業(yè)技術(shù)教育去解決。多年來，雖然職業(yè)技術(shù)教育為廣東省培養(yǎng)訓(xùn)練了大批的專業(yè)技術(shù)人才，造就了大批合格的勞動力，為我省的科技振興和經(jīng)濟發(fā)展作了重要的貢獻，然而隨著全球經(jīng)濟一體化進程的加快，二十一世紀的人類將面臨一個競爭更加激烈的時代。未來的經(jīng)濟競爭，綜合國力的增強，既需要高層次的創(chuàng)新人才，更需要大批有文化、有知識、能夠?qū)⑾冗M科技轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力的高素質(zhì)的普通勞動者，因此，未來幾年我省技能人才將面臨更大的缺口。

2、職業(yè)技術(shù)學(xué)校面臨的難題

目前職業(yè)教學(xué)的辦學(xué)經(jīng)費主要來自國家財政撥款，經(jīng)費渠道有限，社會參與渠道不暢。教育總資源在職業(yè)教育與普通教育的分配，據(jù)統(tǒng)計六年中全國職業(yè)學(xué)校生均預(yù)算內(nèi)教育事業(yè)支出為1269.31元，職業(yè)學(xué)校比普通中學(xué)人均少支出80.08元，這對培養(yǎng)成本相對較高的職業(yè)學(xué)校來說，不能不說是一種怪現(xiàn)象。據(jù)近幾年中專、中技和職業(yè)中學(xué)評估中對學(xué)生培養(yǎng)成本使用經(jīng)費情況測算，生均經(jīng)費應(yīng)不低于2000元?？梢姮F(xiàn)有職教經(jīng)費與實踐需求有多大的差距。經(jīng)費的緊張使得一些必備的教學(xué)設(shè)備無力購買，基地?zé)o法開發(fā)，實驗無法進行。在現(xiàn)有的教學(xué)條件下，如何充分合理地利用現(xiàn)有的教學(xué)資源，為社會培養(yǎng)出更多、更優(yōu)秀的技能人才，成為所有職業(yè)技術(shù)學(xué)校面臨的一大難題。

3、仿真實驗

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，己成為我們的共識。課堂教學(xué)應(yīng)實施以學(xué)生主動參與、主動探究、主動合作等新型的學(xué)習(xí)方式,真正讓學(xué)生動起來，建立學(xué)生對課堂講授內(nèi)容的感性認識，加深對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解和記憶，以提高教學(xué)效果。利用機房及仿真軟件構(gòu)建仿真實驗室，所使用的儀器、測量的對象以及展現(xiàn)的電子現(xiàn)象和過程都是虛擬的，是計算機在輔助教學(xué)（CAI）方面的應(yīng)用。仿真實驗儀器并不能代替真實的實驗，它介于理論與真實實驗之間。在教學(xué)過程中，通過仿真實驗創(chuàng)設(shè)學(xué)生主動參與的教育環(huán)境是真實的，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生掌握和運用知識的態(tài)度和能力，使每個學(xué)生都得到充分的發(fā)展。通過仿真實驗，可開發(fā)學(xué)生智力，可培養(yǎng)學(xué)生獨立分析解決問題的能力，提高學(xué)生的專業(yè)技能。更主要的是，仿真實驗采用的是虛擬儀器，同學(xué)們可以大膽地嘗試各種操作，儀器的損壞不需要成本，但損壞的情景將深入到每個同學(xué)的腦海中。仿真實驗的成本低，必將成為一項重要的教學(xué)手段，解決培訓(xùn)實習(xí)所需的場地、器材問題。

二、內(nèi)容豐富的仿真實驗

仿真實驗在實驗過程中，能夠從多方面滿足了技能教學(xué)的要求，內(nèi)容非常豐富，主要體現(xiàn)在以下幾點：

1、通過實驗方法和實驗系統(tǒng)的設(shè)計與討論，以及對實驗誤差和實驗數(shù)據(jù)的處理與分析，可以增強學(xué)生對理論及技能知識的掌握。

2、通過儀器的使用和實驗技能的訓(xùn)練，可以提高學(xué)生解決問題的能力和知識綜合運用能力。

3、在實驗過程中對學(xué)生嚴格要求，使其遵守實驗規(guī)則、實事求是、認真負責(zé)，能夠培養(yǎng)他們的嚴謹?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和作風(fēng)。

4、在具體的實驗中，結(jié)合實際情況提出問題、分析問題、解決問題，可以增強對學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。

三、做一個成功的仿真實驗

做一個成功電子仿真實驗，能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并對所學(xué)的知識進行驗證，應(yīng)做到以下幾點：

1、明確的目的性。一個實驗要達到什么目的，有哪些具體要求，無論教師和學(xué)生都應(yīng)該明確。教師要明確某一實驗是為了解決什么問題，應(yīng)該突出哪些實驗現(xiàn)象，重點示范哪些操作要素，如何啟發(fā)學(xué)生積極觀察、思維，得出結(jié)論。學(xué)生也應(yīng)明確實驗的目的，以激發(fā)其觀察實驗、思考問題的積極性，抓住實驗的主要現(xiàn)象和本質(zhì)問題。只有目的明確，才能要求具體。

2、實驗的可靠性。仿真實驗的成敗，直接關(guān)系到學(xué)生正確掌握知識和概念的形成。仿真實驗失敗，將會嚴重影響教學(xué)效果，因此，教師應(yīng)在實驗前精心準確，反復(fù)預(yù)試，以保證在課堂上成功地仿真，即使是自己非常熟悉的或者是很簡單的實驗，也不能掉以輕心。對較難做的實驗，要多次重復(fù)，探索其最適宜的參數(shù)，掌握住成功的關(guān)鍵。如果預(yù)試中實驗失敗，要認真分析，找出失敗的原因，并設(shè)法解決。

3、仿真實驗須簡明。仿真實驗的裝置要簡單，操作要簡便。這樣要求是為了把學(xué)生的注意力引到實驗裝置的主要部位上來，以減少因儀器過多、裝置復(fù)雜而分散學(xué)生的注意力，同時使仿真實驗?zāi)茉谳^短的時間內(nèi)完成。

4、仿真實驗必須直觀。要充分發(fā)揮仿真實驗在自然教學(xué)中的作用，必須做到直觀。仿真實驗時，要保證讓全班學(xué)生都能看清實驗時發(fā)生的現(xiàn)象。實驗時，要處理好對象和背景的關(guān)系，使對象盡量突出。例如，在儀器的關(guān)鍵部位涂上鮮明的顏色；在實驗裝置后面配上適當(dāng)顏色的襯板，把被觀察的實驗現(xiàn)象襯托出來；使水或其他無色液體染色，以提高其可見度。

5、仿真實驗應(yīng)有啟發(fā)性，能激起學(xué)生的興趣。放手讓學(xué)生自己在仿真實驗中去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。學(xué)生由于受應(yīng)試教育的影響，在大腦中“聽教師講、被動學(xué)”的思維習(xí)慣還蒂固根深。以教師為中心設(shè)計問題、提出問題，學(xué)生被動地指向性地回答問題，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力得不到鍛煉，心理始終處于消極的等待中。也就是教師沒有提問時等待教師提問，回答了提問還要等待教師鑒別回答正確與否，致使學(xué)生的思維缺乏自主性和創(chuàng)造性。讓學(xué)生看書的基礎(chǔ)上，要滿足學(xué)生想提出問題、想解決問題的欲望。只有充分相信學(xué)生，把時間空間給學(xué)生，讓其有機會表現(xiàn)。這樣，知識的學(xué)習(xí)，科學(xué)探究方法的掌握，才是學(xué)生親自體驗的，影響才是最深刻的。即便是學(xué)生在仿真過程中做錯了或不成功，也不要大驚小怪，而應(yīng)師生共同來分析為什么錯了，原因在哪里。教師要充分肯定學(xué)生的積極表現(xiàn)，鼓勵其繼續(xù)努力。不要小看學(xué)生，如果師生互動的氣氛已形成，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力會令你滿意的。他們自己說出的正確答案比老師說出的答案還令他們記憶深刻，因為這是他們自己想出來，甚至是爭論出來的，更有意義。

四、在仿真軟件的基礎(chǔ)上，制作有特色的仿真課件

1、仿真課件應(yīng)具有明顯的立體層次性。應(yīng)以職業(yè)中學(xué)電子課程的基本理論知識為核心內(nèi)容構(gòu)成課件的主體結(jié)構(gòu)，首先將概念、規(guī)律展示給學(xué)生；在課件中根據(jù)內(nèi)容需要，又動態(tài)地增添動畫演示、三維圖像、音影錄象、注釋說明、相關(guān)介紹等內(nèi)容，以此作為輔助信息，這部分內(nèi)容是對課件主體知識的橫向拓展，幫助學(xué)生加深對操作技能所產(chǎn)生的各種現(xiàn)象、原理及規(guī)律的理解，同時又豐富了整個課件的內(nèi)涵，增加了課件生動性和靈活性。這樣的仿真課件，一方面體現(xiàn)了仿真教學(xué)信息量大的特點，一方面又不會使學(xué)生在大量的信息面前感覺茫然，而是始終保持著以基本理論知識為線索的清晰思路，通過不斷變換視角去學(xué)習(xí)更多的知識。例如：我們采用Delphi語言進行編程設(shè)計了“萬用表仿真”課件，它的基本功能：① 根據(jù)測量目的選取不同的功能及量程旋扭；②萬用表在測量前，對表針進行機械調(diào)零；③電阻在更換檔位后必須進行歐姆調(diào)零；④、能對錯誤的操作示警；⑤對數(shù)據(jù)窗口中輸入的數(shù)據(jù)進行判斷正誤。⑥對測試的項目進行評分等?！叭f用表仿真”課件可讓學(xué)生很快地掌握萬用表的使用方法，并學(xué)會讀數(shù)。

2、仿真課件具有很強的啟發(fā)性。職業(yè)中學(xué)“電子技術(shù)”課程使用了多媒體仿真教學(xué)后，在形式的靈活性、教學(xué)內(nèi)容的容量以及單位教學(xué)時間的使用效率等方面都具有十分明顯的優(yōu)勢；我們有效地利用這一特點，在課件中引入了一些電子學(xué)史的內(nèi)容和相關(guān)的電子前沿課題，開闊學(xué)生視野，拓寬學(xué)生知識面，把電子學(xué)的新動態(tài)和新發(fā)展介紹給學(xué)生，喚起學(xué)生對電子的愛好與向往，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)電子的興趣，使教與學(xué)取得了事半功倍的效果。因此，融入了電子技術(shù)和前沿課題的仿真課件，使職業(yè)中學(xué)“電子技能”課程的魅力得到更充分的體現(xiàn)。

五、仿真實驗教學(xué)效果顯著

仿真實驗教學(xué)質(zhì)量高、效果好，學(xué)生評教滿意。在過去的幾年中，我們一直在電子仿真實驗中探索方法，選擇適當(dāng)?shù)恼n題，開發(fā)和改善課件，并就仿真教學(xué)在同學(xué)當(dāng)中進行調(diào)研，得到的評價相當(dāng)高。2010年09電子班的電工基礎(chǔ)和技能課，李志強老師采用仿真軟件進行輔助教學(xué)，全班45個同學(xué)參加電工考評，通過率為95.5%，遠遠超過同類型學(xué)校約70%的電工考評通過率。特別是付軍平老師在2011年在高考班對口升學(xué)考試電子理論及技能的教學(xué)，采用了仿真軟件的輔助教學(xué)，最后，17名同學(xué)參加考試，共有14名同學(xué)順利被東莞職業(yè)學(xué)院錄取。

開發(fā)的電子仿真實驗且有高效率、低成本、趣味性強的特點。

電子仿真實驗?zāi)軐崿F(xiàn)元件的快速存取，在短時間內(nèi)能完成多個實驗，大大提高了實驗效率；

電子仿真實驗?zāi)鼙普娴仫@示違反操作規(guī)定帶來的后果，如右圖為萬用表仿真實驗過程中，違反操作規(guī)程后燒壞儀器的界面，學(xué)生在多次操作后，能有效減少失誤，嚴格按照科學(xué)的方法來做實驗。做實驗的同學(xué)技能水平得到提高，同時大大節(jié)約實驗成本。

電子仿真實驗的趣味性有時可等同于游戲，通過人機相互交流，實驗儀器的快速存取、組合，實驗結(jié)果的及時反饋等，學(xué)生在操作中能產(chǎn)生對困難征服的快感，讓學(xué)生在不知不覺中提高自己的技能水平。

參考文獻：

[1]未來五年高技能人才缺口有多大面，中國高職高專教育網(wǎng).

[2]路勇譯.電子電路實驗及仿真[M].清華大學(xué)出版社， 2004.1.

[3] 趙凱華，羅蔚茵.新概物理教程（電學(xué)…）[M].高等教育出版社，1986，2.

4]尹鴻鈞.基礎(chǔ)物理教程叢書（電學(xué)…）[M].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，1996，2.

[5]駱新全.電路仿真與PCB設(shè)計[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2004，8.

[6]吳治隆.電路分析基礎(chǔ)[M].重慶大學(xué)出版社，2004，5.

[7]林占江.電子測量技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社，2003，9.

（作者單位：廣東省東莞市東莞厚街專業(yè)技術(shù)學(xué)校）