電工電子實驗中的仿真實驗作用和定位分析

彭銳

（江蘇省淮陰中等專業(yè)學校 江蘇省淮安市 223300）

在電工電子課程教學過程中，最為核心的環(huán)節(jié)便是電子電工實驗教學，筆者認為，實驗教學的核心功能是強化學生對于所學理論知識的認識與掌握熟練度，并由此培養(yǎng)學生在現實生活和工作中解決實際問題的能力，優(yōu)秀的電子電工實驗教學設計不但能夠對學生的技能素養(yǎng)進行有效訓練，同時也能夠訓練學生的動手操作能力和創(chuàng)新意識。但值得注意的是，在傳統的電子電工實驗教學模式當中，存在有實驗成本高導致的實驗元器件和儀器數量短缺的問題，因此，致力于解決該問題的仿真實驗便派上了用場，伴隨著我國的科學技術不斷進步，此項技術也趨于成熟，成為了電子電工教學中一種不可或缺的有效試驗方法，因此，充分了解仿真實驗相關理論，正確對電工電子實驗教學中仿真實驗進行定位，將仿真實驗的作用給予最大化體現，是相關從業(yè)人員必須要探究的重要問題。

1 仿真實驗相關內容簡介

1.1 仿真實驗的起源

伴隨著計算機技術、互聯網技術等先進科學技術在我國的快速發(fā)展，電工電子課程不可避免的朝著信息化、數字化的方向邁進，再加上計算機技術的使用已經非常普及，仿真實驗開始得到了絕大多數人的認同。由于傳統硬件試驗在實踐過程中已經表現出了非常大的局限性，因此仿真實驗在電工電子試驗教學中的地位正在不斷提升，并且其應用途徑正在逐漸拓展，為培養(yǎng)優(yōu)秀技術人才做出更大的貢獻，

1.2 仿真實驗的特征分析

作為Windows 系統下使用的個人桌面電子設計工具，Multisim軟件是一種專業(yè)的，開展電子電路仿真實驗和設計的電子設計自動化（EDA）軟件工具。Multisim 軟件的原理是構建一個完整的電子電路集成化設計環(huán)境。因此在該技術模式下，可以非常輕松的破解電工電子課程原本抽象的理論和動手實踐操作相背離的尷尬處境。高校學生可以十分輕松的將書本上的原本抽象的理論依靠仿真實驗進行直觀清晰的復現，同時可以憑借虛擬儀器設備和相關技術構建出符合自身要求的儀表。因此，從宏觀角度上來說，該仿真實驗軟件成為了全國范圍內各大職業(yè)院校開展電工電子實驗教學的必要軟件工具。

首先，在仿真實驗背景下，電工電子實驗所使用的元器件和儀器儀表數量非常充足，能夠完成原本受限環(huán)境下不能實現的傳統硬件實驗以及相關電子電路的設計工作；其次，同傳統實驗相比，仿真實驗成本極低，同時幾乎不會造成損耗，任課教師在采用仿真實驗模式開展教學活動時，所涉及到的所欲偶元器件和儀器不用購買便能夠擁有，同時還不會受到數量與種類的限制，在傳統電工電子實驗教學模式下，若開展實體實驗，用于設備、儀表等的采購價格往往非常高，并且在實驗過程中也會出現不可避免的損耗，使用復雜等問題，導致學生實際動手操作的機會減少，但是在虛擬實驗背景下，學生完全可以隨意使用各類電子元器件設備和儀表，打破了原有電工電子實驗教學模式下，成本高、損耗大、學生無法逐個開展實驗等方面的問題；最后，在仿真實驗模式下，實驗的整體效率得到了顯著提升，教師在令學生開展實驗設計的過程中，不必在擔心實驗中的設備、道具等出現損壞、損耗等問題，這便很好的處理了理論教學和實驗教學相脫鉤的問題，學生可以通過仿真實驗，將自身所掌握的技術理論在實驗中進行大膽驗證，極大程度上提升了學生們的學習積極性，讓學生在實驗教學中具有更大的熱情。

1.3 仿真實驗的缺陷分析

盡管在仿真實驗背景下，設備、儀表等非常齊全且數量充足，電工電子實驗教學效率較高，但是因為仿真實驗自身特征，導致其存在有一些不可避免的缺陷，大體可以總結為如下幾個方面。

（1）仿真實驗的使用會不可避免的讓學生了解電工電子元器件和儀表的機會降低。實際上，在仿真實驗當中所涉及到的電子元器件和現實生活中真正使用的電子元器件之間是存在有比較大的差異的，因此過度使用仿真實驗將會讓學生對于真實電子元器件、儀表等設備的認識敏感度降低，讓學生在今后工作中接觸這些設備時缺乏“實物感”，學生在開展仿真實驗的過程中，只能通過鼠標和鍵盤進行操作。

（2）在仿真實驗當中，學生的動手能力將無法得到有效保障，盡管在仿真實驗當中，學生可以開展理論性實驗，但是針對各類電子元器件的運行原理是很難進行有效了解的，導致學生今后在實際工作當中，解決突發(fā)狀況的能力很難得到有效的培養(yǎng)。

（3）在仿真實驗背景下，將會降低學生對實驗的真實體驗。如在傳統電工電子實驗教學模式下，學生將會不可避免的遇見各類故障，老師在教學過程中，也會輔助學生對這些故障進行處理，由此強化學生對故障的辨析能力和處理能力，由此強化學生今后在生活和工作中對這些故障的應對能力。但是在仿真實驗背景下，是不可能完全模擬出實驗中潛在的各類故障的，軟件只會基于學生的實驗設計效果，達到預定內容，并不會對現實實驗中的潛在故障進行顯示。

2 仿真實驗在電工電子實驗教學中的作用分析

筆者從自身教學經驗中發(fā)現，傳統的電工電子實驗被劃分成兩大不同類型的實驗。

第一是基礎性實驗，整體來講，基礎性實具有較強的基礎性理論，教師在教學工作中，通過基礎性實驗，讓學生接觸到直觀且簡單的知識理論，幫助學生對于初級電工電子理論知識有較為直觀的認識。因此，基礎性實驗無論是在操作難度還是涉及理論難度上，都比較簡單，實驗的整體耗時也相對較短。所以基礎性實驗的涉及內容較為廣泛，但是學生理解較為容易，學生在操作的過程中一般都比較順利，基本上不會遇見比較困難或無法解決的問題。長期施行基礎性實驗的教師在教學過程中不難發(fā)現，因為基礎性實驗擁有一定簡便性和直觀性，學生在學習過程中自身的主觀能動性很難得到有效的培養(yǎng)，同時因為基礎性實驗對于學生操作能力要求較低，所以無法就學生的設計能力進行訓練。但需要注意的是，在電工電子教學中，基礎性實驗仍然是實驗過程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，它對于學生基礎理論知識的構建具有十分重要的作用，時至今日，大量專業(yè)性實驗仍然建立在基礎性實驗之上。因此，在基礎性實驗教學過程當中，仿真實驗的應用，具有十分重要的價值，教師通過讓學生開展仿真實驗設計和操作，能夠有效降低動手操作的時間，幫助學生盡快的直觀了解相關的理論知識，讓教師能夠在最短的時間內，完成相關的教學任務。

第二是綜合性實驗，所謂綜合性實驗，指的是學生在進行實驗設計的過程中，必須要考量對電工電子理論知識點額綜合使用，即通過自身現有的知識儲備，對實驗內容開展優(yōu)化設計，實現實驗設計內容的最優(yōu)化、最簡化、直觀化、準確化。因此，在綜合性實驗過程中，往往有學生使用設備、儀表數量多，實驗改進次數多、實驗整體耗時較長、實驗損耗較大等諸多特點，教師在教學過程中，針對學生的實驗設計，還會耗費大量時間進行分析，嚴重阻礙了教學進度，并增加了學校的教學成本。基于這一現狀，在綜合性教學活動中，靈活使用仿真實驗技術，便能夠有效解決上述問題。例如：在電工電子實驗中，使用信號發(fā)射器、晶體管等設備時，學生在操作中便很有可能出現設備的損耗問題，并且因為學生對于設備的不熟悉，很容易在操作中出現錯誤操作，最終導致實驗的整體效果不夠理想，但是在使用仿真技術之后，學生可以通過仿真實驗軟件，來對自身的設計進行驗證，若在仿真軟件演示當中存在問題，學生便能夠有效了解自身在實驗設計中所存在的漏洞，并通過仿真設計來對實驗設計方案進行改進，從而大大提升學生在現實操作中實驗的成功率，并降低實驗過程中對各類原材料的損耗。通過這一案例不難發(fā)現，在電工電子實驗綜合性實驗教學工作當中，仿真實驗技術的使用意義重大，它不僅能夠讓學生對基礎性理論知識有更加深刻的掌握，同時也能夠給予學生更大的容錯率，讓學生在動手實際操作的過程中，成功率更高，提升學生在電工電子實驗課程中的信心。

總體來說，在電工電子課程當中，無論是基礎性實驗還是綜合性實驗，仿真實驗的應用都有其獨到價值，該技術的使用，不僅能夠讓學生在實驗設計環(huán)節(jié)做到最大限度的優(yōu)化，同時也能夠提升動手實際操作環(huán)節(jié)的實驗成功率，讓學生們對實驗具有更高的興趣和信心，這對于培養(yǎng)學生對該課程的主觀能動性，具有十分重要的意義。

3 仿真實驗的定位分析

因為仿真實驗技術的本質是電工電子教學中的一種輔助教學軟件工具，因此，學生在正式接觸電工電子課程相關理論時，如果盲目使用仿真實驗軟件開展教學工作，是無法幫助學生進行基礎性理論知識的掌握和學習的。筆者認為，電工電子課程理論的學習應當是一個循序漸進的過程，所以，任課教師在正式開展教學過程的過程中，需要正確對仿真實驗的作用進行定位，并在教學過程中按照對應環(huán)節(jié)來使用仿真實驗技術。上文論述到，在電工電子實驗中，可以劃分為基礎性實驗和綜合性實驗兩種類型。因此，教師在實驗教學工作當中，應當按照理論掌握、實驗設計、實驗操作三個順序來開展教學工作，只有這樣才能培養(yǎng)學生的綜合素質。筆者在教學實踐的過程中發(fā)現，按照這一教學順序開展仿真實驗整體效果良好，已經有大量電工電子專業(yè)課程教師采用此種方法。

理論掌握環(huán)節(jié)的目的在于，學生可以通過學習電工電子實驗中儀表設備的科學使用，數據信息的科學記錄，讓學生具備數據的正確處理能力，由此獲取最為準確的實驗結果，所以，理論掌握是電工電子課程實驗的一大重要部分，一般情況下，電子電路課程的設計會把數據誤差融入其中；實驗設計環(huán)節(jié)的功能是讓學生對學習的理論知識具有良好的綜合使用能力，因此，仿真實驗在這一環(huán)節(jié)的使用便是終點，學生開展設計，仿真實驗對實驗設計的合理性進行驗證，學生分析實驗環(huán)節(jié)所存在的問題，對設計方案進行優(yōu)化調整，讓學生在不斷嘗試摸索的過程中得出最為客觀的結果；在動手實操環(huán)節(jié)，將會基于仿真實驗過程中的設計方案開展動手操作，若學生在操作的過程中出現問題，便可以與仿真實驗設計方案進行一一對照，分析在動手環(huán)節(jié)所存在的問題，并及時進行修正，幫助學生正確進行操作，提升實驗的成功率。

整體來講，在電工電子課程當中，仿真實驗的定位并不是對傳統電工電子實驗的替代者，而是一名優(yōu)秀的輔助者，學生和教師通過仿真實驗的驗證，能夠得出實驗的最優(yōu)設計方案，并在動手環(huán)節(jié)，嚴格基于這一設計方案開展操作，極大程度上提升了實驗課程學生學習的效率和主觀能動性，這對于國家培養(yǎng)綜合性專業(yè)技術人才，具有十分重要的意義。

4 結束語

整體來講，在電工電子課程當中，實驗作為一大重要板塊，現代化技術的使用成為了提升實驗課程教學效果的重要途徑，而在此之中，仿真實驗便成為了其中的焦點，任課教師必須要對仿真實驗的理論，并對電工電子課程中的作用、定位等有全面的認識，只有這樣，才能讓仿真實驗在該課程教學的過程中發(fā)揮自身應有的價值，為培養(yǎng)更多綜合性專業(yè)技術人才，做出應有的貢獻。