仿真軟件在高職《城市軌道交通電工電子技術(shù)》教學(xué)中的應(yīng)用

王淑芳 李陶勝

摘?要：本文介紹了在《城市軌道交通電工電子技術(shù)》課程教學(xué)中引入Multisim 14.0仿真軟件的新型教學(xué)模式及其應(yīng)用實(shí)例。實(shí)踐表明，仿真軟件的應(yīng)用能幫助學(xué)生理解所學(xué)知識(shí)點(diǎn)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手創(chuàng)新能力，達(dá)到了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：仿真軟件;城市軌道交通電工電子技術(shù);教學(xué)應(yīng)用

隨著我國城市軌道交通業(yè)的快速發(fā)展，市場對(duì)城市軌道交通車輛技術(shù)專業(yè)的人才需求急劇增加。而《城市軌道交通電工電子技術(shù)》是城市軌道交通車輛技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握相關(guān)的基本理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用能力，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)儲(chǔ)備電學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。

1 高職《城市軌道交通電工電子技術(shù)》教學(xué)現(xiàn)狀

《城市軌道交通電工電子技術(shù)》是一門理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)、很抽象的專業(yè)基礎(chǔ)課程[1]。在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中存在的問題有：（1）大量的理論內(nèi)容在這么少的課時(shí)（56）內(nèi)很難講解清楚、完整，而實(shí)訓(xùn)課時(shí)由于學(xué)生人數(shù)多，設(shè)備少所采用的分組實(shí)驗(yàn)教學(xué)平攤每個(gè)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)課時(shí)減少;（2）學(xué)生對(duì)大量的理論公式及枯燥的理論分析失去學(xué)習(xí)的興趣，從而實(shí)訓(xùn)操作存在不敢、不愿動(dòng)手的現(xiàn)象，很難達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

2 仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用方案實(shí)施

2.1 引入相關(guān)仿真軟件教學(xué)的必要性

由于在傳統(tǒng)教學(xué)中存在以上問題，所以在理論教學(xué)過程中引入軟件輔助教學(xué)，增加了學(xué)生對(duì)新生事物的感性認(rèn)知，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性并幫助他們理解較抽象的理論知識(shí)點(diǎn);在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中先引入相關(guān)仿真軟件再使用傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備實(shí)訓(xùn)，一方面，學(xué)生沒有安全上的后顧之憂，動(dòng)手積極性大增，學(xué)生還可以自己設(shè)計(jì)電路，增加了學(xué)生的創(chuàng)新能力;另一方面減少安全隱患和管理難度。

2.2 仿真軟件應(yīng)用于教學(xué)中的方案實(shí)施

為了克服傳統(tǒng)教學(xué)中存在的一些問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作及創(chuàng)新能力，在理論教學(xué)中輔以軟件教學(xué)，來驗(yàn)證一些基本理論或動(dòng)態(tài)演示控制過程。這種教學(xué)模式較為直觀，能很好的調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而能更好的讓學(xué)生理解所學(xué)知識(shí)點(diǎn);在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，讓學(xué)生先用仿真軟件做，再在傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備中動(dòng)手操作，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)甚至自己設(shè)計(jì)電路，做到舉一反三。這種教學(xué)模式極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，能真正地做到“學(xué)中做，做中學(xué)”，教學(xué)效果良好。

3 Multisim 14.0仿真軟件的教學(xué)應(yīng)用實(shí)例

以基爾霍夫定律為例，說明Multisim 14.0仿真軟件在電路教學(xué)中的應(yīng)用。Multisim 14.0是一款具有豐富的電路元件庫和強(qiáng)大的仿真分析能力的軟件[2]。

基爾霍夫定律是求解復(fù)雜電路的基本定律，它反應(yīng)了在任何時(shí)刻，流入節(jié)點(diǎn)的各支路的電流關(guān)系和回路中的各電壓之間的關(guān)系，不僅適用于直流電路和交流電路，還適用于含有電子元件的非線性電路。

繪制基爾霍夫定律仿真電路圖，仿真運(yùn)行后，如圖1所示：

電路中A是節(jié)點(diǎn)，電流表I1、I2、I3分別測量支路ABCD、AFED、AD的電流。根據(jù)基爾霍夫電流定律的表述，在任何時(shí)刻流進(jìn)節(jié)點(diǎn)的電流之和（I1+I2）恒等于流出節(jié)點(diǎn)的電流之和（I3）。

仿真結(jié)果較為直觀的表明，在節(jié)點(diǎn)A處，I1+I2=I3，從而驗(yàn)證了基爾霍夫電流定律的正確性;通過直流工作點(diǎn)的仿真分析，能很好的解釋什么是支路及一條支路中流經(jīng)同一個(gè)電流，即支路ABCD中流經(jīng)R1和R4中的電流相同，支路AFED中流經(jīng)R2和R5中的電流相同。

用電壓表U1、U2、U3和U4分別并聯(lián)在BA、BC、AD和DC的兩端，來驗(yàn)證基爾霍夫電壓定律。運(yùn)行仿真后的結(jié)果如圖2所示：

基爾霍夫電壓定律表明在任何時(shí)刻，沿著回路（以BADCB回路為例）按圖3.2的方向繞行一周，各元件上的電位升高的和（U2）恒等于電位降低的和（U1+U3+U4）。仿真結(jié)果較為直觀的表明，在BADCB回路中，U1+U3+U4=U2，從而驗(yàn)證了基爾霍夫電壓定律，加深學(xué)生對(duì)定律的理解。

4 總結(jié)

將仿真軟件應(yīng)用于《城市軌道交通電工電子技術(shù)》的教學(xué)中，不僅幫助學(xué)生更好的理解抽象的理論知識(shí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;還激發(fā)了學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力，達(dá)到了較好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]于濤.城市軌道交通電工電子[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2018.

[2]代雪會(huì)，郭明.Multisim仿真軟件在《汽車電工與電子技術(shù)》中的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇，2019.08.

項(xiàng)目：項(xiàng)目名稱：基于新能源汽車車身覆蓋件生產(chǎn)線氣動(dòng)機(jī)器人智能優(yōu)化研究與應(yīng)用，項(xiàng)目編號(hào)：KJ2019A1193;基金項(xiàng)目：安徽省質(zhì)量工程教學(xué)研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2018jyxm0645，項(xiàng)目主持人：夏燕玲

作者簡介：王淑芳，安慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院助教。