以仿真實(shí)驗(yàn)為中心開(kāi)展《電工學(xué)》教學(xué)

蘭州理工大學(xué)電氣工程與信息工程學(xué)院 余 萍

以仿真實(shí)驗(yàn)為中心開(kāi)展《電工學(xué)》教學(xué)

蘭州理工大學(xué)電氣工程與信息工程學(xué)院 余 萍

本文通過(guò)對(duì)高等學(xué)校非電類專業(yè)《電工學(xué)》課程特點(diǎn)、教學(xué)現(xiàn)狀以及存在問(wèn)題的分析，對(duì)電工學(xué)課程體系的優(yōu)化進(jìn)行了思考和探索，創(chuàng)新性的提出了以仿真實(shí)驗(yàn)為中心的電工學(xué)教學(xué)方案，經(jīng)過(guò)在授課班級(jí)的實(shí)驗(yàn)論證，此方法能夠有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和效果，對(duì)今后電工學(xué)課堂教學(xué)水平的提高有一定的指導(dǎo)意義。

仿真實(shí)驗(yàn)；電工學(xué)；教學(xué)

電工學(xué)是針對(duì)高校工科非電類專業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)技術(shù)應(yīng)用性必修課，內(nèi)容涉及電路分析、磁路分析、常用的電氣設(shè)備及其控制方法等方面[1,2]。課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握電科學(xué)的基本理論、知識(shí)和技能以及分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。該課程具有學(xué)時(shí)少、內(nèi)容多且抽象、理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的特點(diǎn)，因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中往往表現(xiàn)出學(xué)習(xí)困難、課堂參與度不高,對(duì)概念和原理理解不清，動(dòng)手能力差等特點(diǎn)，教學(xué)效果不甚理想[3]。鑒于這種教學(xué)現(xiàn)狀，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已不能滿足需要，必須大膽改革，豐富課堂教學(xué)形式，多種教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合，開(kāi)展以仿真實(shí)驗(yàn)為中心的電工學(xué)教學(xué)，力求直觀、生動(dòng)的展示教學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生最大程度理解內(nèi)容，力爭(zhēng)良好教學(xué)效果。

表1 傳統(tǒng)教學(xué)方法與以Multisim為中心的教學(xué)方法的對(duì)比展示

表2

1 課堂教學(xué)與Multisim有機(jī)結(jié)合

Multisim13又稱“虛擬電子工作臺(tái)”，是美國(guó)國(guó)家儀器有限公司開(kāi)發(fā)的一款強(qiáng)大的電路模擬軟件。它擁有超過(guò)26,000個(gè)元件的元器件庫(kù)且參數(shù)修改方便，為各類電路的搭建提供了有利保障；擁有萬(wàn)用表、雙蹤示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、波特圖儀、頻譜分析儀等種類齊全的虛擬測(cè)試儀器，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)果、波形的直觀顯示和儲(chǔ)存；且提供了直流分析、暫態(tài)分析、交流分析、失真分析、時(shí)域分析等近20種電路分析方法，從而實(shí)現(xiàn)了故障查找、電路工作狀態(tài)觀測(cè)、提高電路分析效率等功能。Multisim軟件能夠快速、簡(jiǎn)潔、有效地實(shí)現(xiàn)各類電路的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)仿真。

Multisim作為一款擁有強(qiáng)大功能的仿真軟件，正在被廣泛應(yīng)用于電工電子教學(xué)中[4,5]。以它為中心開(kāi)展電工學(xué)教學(xué)活動(dòng)，能夠更加直觀而生動(dòng)地展示教學(xué)內(nèi)容，極大地增加了學(xué)生的參與度和滿足感，使其在輕松愉快的學(xué)習(xí)過(guò)程中更加直觀地感受相關(guān)概念和原理，更加深刻地理解和掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容，更加主動(dòng)地分析和解決問(wèn)題，此舉既展示了電科學(xué)發(fā)展的魅力又提高了教學(xué)效果。

2 傳統(tǒng)教學(xué)方法與以Multisim為中心的教學(xué)方法的對(duì)比展示

就疊加定理中重要知識(shí)點(diǎn)的講解進(jìn)行兩種教法的對(duì)比，說(shuō)明新方法的優(yōu)勢(shì)和作用。

疊加定理：對(duì)于線性電路，任何一條支路的電流(或電壓)，都可以看作是由電路中的各個(gè)電源（電壓源或電流源）單獨(dú)作用時(shí)在此支路上所產(chǎn)生的電流（或電壓）的代數(shù)和[6]。

通過(guò)對(duì)比，顯見(jiàn)以仿真實(shí)驗(yàn)為中心的教學(xué)方法對(duì)內(nèi)容的展現(xiàn)更加直觀、生動(dòng)；在仿真過(guò)程中，可以讓學(xué)生參與到電路的設(shè)計(jì)、分析中來(lái)，以主動(dòng)思考代替被動(dòng)接受，避免了教師灌輸式的教學(xué)模式，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解更透徹，記憶更深刻（見(jiàn)表1）。

3 開(kāi)展以仿真實(shí)驗(yàn)為中心的《電工學(xué)》教學(xué)活動(dòng)

面對(duì)新形勢(shì)下的電工學(xué)教學(xué)新要求，大膽改革，加大Multisim在電工學(xué)教學(xué)中的參與比重，充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，提高教學(xué)效果。如表2所示，將列表展示部分將Multisim引入電工學(xué)知識(shí)點(diǎn)教學(xué)中教學(xué)步驟。

4 結(jié)束語(yǔ)

開(kāi)展以仿真實(shí)驗(yàn)為中心的電工學(xué)教學(xué)，避免了傳統(tǒng)教學(xué)模式中重教輕導(dǎo)，以教師為中心的誤區(qū)，不僅提高了教學(xué)形式的多樣性，體現(xiàn)了電科學(xué)的先進(jìn)性，給學(xué)生以新鮮感；還從教學(xué)內(nèi)容上將抽象問(wèn)題形象化、復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，最大限度的提高了學(xué)生的課堂參與度，提高了學(xué)習(xí)電工學(xué)的自信心。經(jīng)在筆者所在授課班級(jí)進(jìn)行為期一學(xué)期的教學(xué)改革試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)及格率提高了10.7%，平均分提高了2.8分，90分以上的比例明顯提高，進(jìn)一步證明此方法切實(shí)可行，且大大提高了教學(xué)效果，對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

[1]張贊,李小寧．Multisim在電工學(xué)理論教學(xué)中的應(yīng)用[J]．中國(guó)科技信息,2011(24):216．

[2]張建紅．計(jì)算機(jī)仿真軟件在電工學(xué)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的輔助應(yīng)用[J]．科技資訊,2014(22):175．

[3]郭惠玲,張麗．利用仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)電工學(xué)研究型教學(xué)法的探討[J]．實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2009,26(11):83-85．

[4]孫向文,孫立功．Multisim在“電工學(xué)”課堂教學(xué)中的應(yīng)用研究[J]．中國(guó)電力教育,2014,11(4):73-74．

[5]廖輝．仿真軟件在電工學(xué)中輔助教學(xué)探討[J]．實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2014,31(4):102-105．

[6]秦曾煌．《電工學(xué)》(上冊(cè))——電工技術(shù)(第6版)[M]．北京:高等教育出版社,2004．

余萍（1979—），女，甘肅蘭州人，碩士，講師，主要從事電路與系統(tǒng)、模式識(shí)別等方向的教學(xué)與研究工作。

甘肅省自然科學(xué)基金（1506RJZA104）；蘭州理工大學(xué)教學(xué)研究項(xiàng)目（JY2013014）。