仿真與實(shí)驗(yàn)完美結(jié)合創(chuàng)教學(xué)最優(yōu)化

江蘇省惠山中等專業(yè)學(xué)校 汪 婷

仿真與實(shí)驗(yàn)完美結(jié)合創(chuàng)教學(xué)最優(yōu)化

江蘇省惠山中等專業(yè)學(xué)校 汪 婷

本人對(duì)比了自己所開的兩節(jié)的公開課，教學(xué)內(nèi)容都是《電工基礎(chǔ)》中《RLC串聯(lián)諧振電路》，而且都選擇了演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法來授課，但在選擇實(shí)驗(yàn)方式上有所不同，而且在教學(xué)效果上也有不同，從而引發(fā)了關(guān)于仿真軟件實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)物實(shí)驗(yàn)儀器演示教學(xué)兩種不同實(shí)驗(yàn)方式的思考。并進(jìn)一步對(duì)兩種實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行了比較分析，想探討出一種創(chuàng)新、創(chuàng)優(yōu)的教學(xué)模式。

電類專業(yè)；教學(xué)電路仿真實(shí)驗(yàn)；實(shí)物實(shí)驗(yàn)

一、當(dāng)今中職學(xué)校電類專業(yè)課的特點(diǎn)

在中等職業(yè)學(xué)校一般會(huì)設(shè)置電子、通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用等專業(yè)，而類似于《電工基礎(chǔ)》這樣的電類課程都是電子、通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用等許多學(xué)科專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課程。課程具有定量計(jì)算多、概念公式多、圖形及現(xiàn)象的分析多和實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，教與學(xué)難度較大。電類課程一般由理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)構(gòu)成。但其中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于實(shí)驗(yàn)儀器的設(shè)備及條件要求較高，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)效果直接影響學(xué)生對(duì)后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。

如果實(shí)驗(yàn)儀器與元器件符合要求，老師準(zhǔn)備工作充分，場(chǎng)地及其它教學(xué)資源都允許的情況下，進(jìn)行實(shí)物實(shí)驗(yàn)對(duì)教學(xué)是有很大幫助的。但在現(xiàn)實(shí)教學(xué)中經(jīng)常會(huì)到各方面因素的限制，電學(xué)的實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)效果往往不能令人滿意。而電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件有強(qiáng)大的電路仿真功能，將其用于電子線路教學(xué)的演示實(shí)驗(yàn)或分組實(shí)驗(yàn)，也是行之有效的方法之一。了解中職學(xué)校電類專業(yè)課的特點(diǎn)后，為了有一個(gè)好的教學(xué)效果，所以到底是利用仿真軟件實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果好，還是實(shí)物實(shí)驗(yàn)更容易鞏固教學(xué)內(nèi)容呢？這就要針對(duì)中職類學(xué)校學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)做比較。

二、實(shí)物實(shí)驗(yàn)與仿真軟件實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果的直接比較

比較仿真軟件實(shí)驗(yàn)與實(shí)物實(shí)驗(yàn)兩者教學(xué)效果之前，教師必須先了解學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)。中職類學(xué)校學(xué)生大多學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)不明確、缺乏自主學(xué)習(xí)的意識(shí)，特征是上課分心，下課活躍，平時(shí)上網(wǎng)，考試作弊。要使這樣的學(xué)生有自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力，關(guān)鍵所在就是激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。下面本人就所教授的兩節(jié)公開課做對(duì)比。

新授課內(nèi)容均為《電工基礎(chǔ)》中RLC串聯(lián)諧振電路，兩班為一年級(jí)同專業(yè)的平行班。

第一次公開課本人采取了實(shí)物實(shí)驗(yàn)的方式，并發(fā)給學(xué)生實(shí)驗(yàn)任務(wù)書，要求觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)過程如下：

用示波器的一個(gè)通道測(cè)量電源電壓U，另一個(gè)通道測(cè)量電阻R兩端電壓Ur時(shí)，觀察U和Ur的波形。

任務(wù)書的內(nèi)容是：1.保持電源電壓大小不變，增大電源頻率時(shí)，觀察示波器的電源電壓和電阻R兩端電壓的相位關(guān)系并寫出它們的相位角；2.保持電源電壓大小不變，增大電源頻率時(shí)，觀察示波器電阻R兩端電壓的幅值變化；3.總結(jié)出RLC串聯(lián)諧振的內(nèi)容。

課堂中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)教師所使用的示波器非常感興趣，對(duì)任務(wù)書中的要求也能專心地按照教師要求完成，且完成率較高。于是原本內(nèi)容枯燥公式多的一堂課就被實(shí)物實(shí)驗(yàn)演示充分調(diào)動(dòng)起了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。

第二次公開課上本人采用了仿真軟件實(shí)驗(yàn)的方式，利用多媒體與EDA仿真軟件相結(jié)合直接將電路圖連接并用幻燈片演示出來。演示過程中也跟之前任務(wù)書的內(nèi)容一樣，要求學(xué)生觀察電源電壓U，與電阻R兩端電壓的波形并進(jìn)行比較。

課堂中學(xué)生對(duì)多媒體中顯示的波形圖興趣不大，但是實(shí)驗(yàn)結(jié)論學(xué)生還是可以從仿真實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出來的。雖然達(dá)到了教學(xué)預(yù)期的目的，但在調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣上尚有不足。

三、通過比較，總結(jié)實(shí)物實(shí)驗(yàn)與仿真軟件實(shí)驗(yàn)各自的優(yōu)缺點(diǎn)

1.實(shí)物實(shí)驗(yàn)的主要優(yōu)點(diǎn)是：真實(shí)的反映實(shí)際問題；在實(shí)驗(yàn)中隨機(jī)出現(xiàn)的問題，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的分析和解決實(shí)際問題的能力，對(duì)于學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)肅認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的學(xué)習(xí)和鉆研態(tài)度有著不可替代的作用。缺點(diǎn)是：教學(xué)方法及形式內(nèi)容的固定。由于受課時(shí)、場(chǎng)地、設(shè)備、元器件等教學(xué)資源的限制，實(shí)物實(shí)驗(yàn)通常有四定：定時(shí)間、定地點(diǎn)、定內(nèi)容、定人員。學(xué)生無論能力大小都按同一個(gè)步調(diào)做著相同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，很少有獨(dú)立思考的時(shí)間。教師對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)也多表現(xiàn)為幫助完成實(shí)驗(yàn)。無法體現(xiàn)個(gè)體差異，不能因材施教；教學(xué)準(zhǔn)備工作量大。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，器材的準(zhǔn)備工作量很大，實(shí)驗(yàn)中對(duì)元器件的消耗大，儀器設(shè)備更新?lián)Q代周期長(zhǎng)。這些也是影響設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)開設(shè)的主要原因。

2.仿真軟件實(shí)驗(yàn)方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：仿真元器件、實(shí)驗(yàn)儀器種類多，實(shí)驗(yàn)精確度高、效率高，能夠最大限度地發(fā)揮學(xué)生自主探索學(xué)習(xí)的潛力，尤其是對(duì)基本理論和實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)。缺點(diǎn)是：實(shí)驗(yàn)的動(dòng)手真實(shí)感缺乏，實(shí)驗(yàn)結(jié)果看似理想，而實(shí)物實(shí)驗(yàn)會(huì)遇到許多意想不到的情況，存在思維的盲點(diǎn)；而且對(duì)教師的專業(yè)水平要求較高。由此可見，仿真軟件實(shí)驗(yàn)不能替代實(shí)物實(shí)驗(yàn)。

四、尋求一種創(chuàng)新、創(chuàng)優(yōu)的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

實(shí)驗(yàn)是電類專業(yè)課教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于幫助教師說明電學(xué)原理、使學(xué)生深入理解電學(xué)規(guī)律有重要作用。但在只有傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的情況下，教師只能一成不變的受制于其它因素的影響來進(jìn)行實(shí)物實(shí)驗(yàn)教學(xué)，顯然是不符合創(chuàng)新、創(chuàng)優(yōu)的教學(xué)新思路。

而仿真軟件實(shí)驗(yàn)最大的特點(diǎn)就是采用圖形操作界面模擬一個(gè)電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)，且仿真實(shí)驗(yàn)儀器操作界面與實(shí)物儀器相差無幾，所有仿真儀器都是數(shù)字化、智能化的。這就相當(dāng)于擁有一個(gè)功能強(qiáng)大、設(shè)備齊全、元器件豐富的小型“電子電路實(shí)驗(yàn)室”。它的操作與使用是一種教學(xué)模式上的創(chuàng)新，促使教師提高專業(yè)能力，可以為學(xué)生提供更多的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練。

所以最好能用實(shí)物實(shí)驗(yàn)與仿真軟件實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行教學(xué)，以此來提高課堂效率及學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。實(shí)物實(shí)驗(yàn)與仿真軟件實(shí)驗(yàn)二者的結(jié)合，既可以給予學(xué)生很好練習(xí)的自由探索學(xué)習(xí)的環(huán)境，又保證了學(xué)生對(duì)實(shí)物實(shí)驗(yàn)的感知能力。既發(fā)揮實(shí)物實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)驗(yàn)二者的優(yōu)勢(shì)，又克服了二者的不足，是一種提高電路課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量更有效的實(shí)驗(yàn)方式。

五、新型實(shí)驗(yàn)方式在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何運(yùn)用

1.先仿真再實(shí)物。實(shí)物實(shí)驗(yàn)之前，先進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)，如：基本原理、主要步驟及關(guān)鍵環(huán)節(jié)。要特別創(chuàng)設(shè)故障，即讓學(xué)生在實(shí)物實(shí)驗(yàn)中遇到類似故障，可更有效提高實(shí)驗(yàn)效率，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

2.實(shí)物為主，仿真為輔。整個(gè)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)物實(shí)驗(yàn)應(yīng)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要部分，仿真實(shí)驗(yàn)僅作為實(shí)物實(shí)驗(yàn)的知識(shí)鋪墊和模擬訓(xùn)練的輔助過程，最終目的是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)物實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

3.實(shí)驗(yàn)方式優(yōu)化配置。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上，仿真實(shí)驗(yàn)做哪些，實(shí)物實(shí)驗(yàn)做哪些，課時(shí)如何分配等，教師都應(yīng)將兩者資源實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置，來實(shí)現(xiàn)教學(xué)最優(yōu)化。

六、結(jié)語(yǔ)

在計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，實(shí)物實(shí)驗(yàn)與仿真軟件實(shí)驗(yàn)的有機(jī)結(jié)合，為電類專業(yè)課中實(shí)驗(yàn)教學(xué)描繪了一片藍(lán)天。如何做到實(shí)物實(shí)驗(yàn)與仿真軟件實(shí)驗(yàn)兩者的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，來提高課堂教學(xué)質(zhì)量，是值得不斷探索研究的內(nèi)容。

[1]陳躍華,謝利東.電子電路計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)與其仿真教學(xué)的比較研究[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)論叢,2004(6).

[2]張克明.EWB仿真系統(tǒng)對(duì)電子技術(shù)課程教學(xué)改革的探討[J].中國(guó)科技創(chuàng)新導(dǎo)刊,2007(總467期).

[3]潘海鵬,雷美珍,夏永明,顧敏明.“電力電子技術(shù)”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2010(2).

汪婷（1983—），女，江蘇無錫人，江蘇省惠山中等專業(yè)學(xué)校助理講師。