職?！半娮蛹夹g(shù)基礎(chǔ)”課程虛擬仿真實驗教學(xué)設(shè)計

張 莉

(徐州經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)工業(yè)學(xué)校,江蘇 徐州 221121)

0 引言

近幾年,我國職業(yè)教育取得了顯著進步,但仍不能滿足社會經(jīng)濟發(fā)展對高端職業(yè)人才的需求。因此,各地職校都在積極進行職業(yè)教育的現(xiàn)代化改革,期望通過現(xiàn)代教育理念的融入和新型教育教學(xué)技術(shù)方法的應(yīng)用,實現(xiàn)職業(yè)教育的高質(zhì)量發(fā)展。因此,有必要進一步深化職業(yè)教育的現(xiàn)代化改革,積極應(yīng)用如虛擬仿真實驗教學(xué)等新型教學(xué)模式,構(gòu)建與之配套的課程體系,依據(jù)現(xiàn)代化的教育理念規(guī)范虛擬仿真實驗教學(xué)流程,實現(xiàn)實訓(xùn)教學(xué)效益的全面提升[1]。

1 職?！半娮蛹夹g(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)中虛擬仿真實驗的應(yīng)用策略

依據(jù)構(gòu)建主義理論,設(shè)計以學(xué)生為主體的虛擬仿真實驗教學(xué)流程如下:

(1)課前準(zhǔn)備工作。教師需要完成仿真實驗程序開發(fā)、教學(xué)方案設(shè)計。學(xué)生需要依據(jù)教師發(fā)布的理論知識預(yù)習(xí)材料,提前預(yù)習(xí)實驗相關(guān)“電子技術(shù)基礎(chǔ)”知識。

(2)新課導(dǎo)入。教師可以通過問答互動、線上生產(chǎn)生活相關(guān)應(yīng)用實例視頻等方式導(dǎo)入實驗內(nèi)容,引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生盡快進入電工電子專業(yè)邏輯思維狀態(tài)。

(3)仿真探討。教師演示并講解實驗流程和操作技巧,指導(dǎo)學(xué)生自主完成實驗任務(wù),歸納實驗過程中學(xué)生普遍出現(xiàn)的實操問題,集中通過分組討論、教師實驗演示鞏固講解的方式解決這些問題。

(4)重難點答疑。根據(jù)仿真實驗教學(xué)目標(biāo),考查學(xué)生的教學(xué)任務(wù)重難點掌握情況,解決學(xué)生在實驗過程中積累的疑惑。

(5)課堂小結(jié)?？偨Y(jié)課堂實驗成果,結(jié)合具體的實驗情境,樹立對應(yīng)的電子技術(shù)理論知識,歸納電子技術(shù)實踐應(yīng)用技巧[3]。

2 職?！半娮蛹夹g(shù)基礎(chǔ)”課程虛擬仿真實驗教學(xué)實例分析

以“共射級基本放大電路”課時為例,根據(jù)上文分析根據(jù)教學(xué)設(shè)計,按部就班地將教學(xué)實施過程分為5個步驟。

2.1 課前準(zhǔn)備工作

教師提前設(shè)計準(zhǔn)備好“晶體管共射級單管放大電路”仿真實驗LabVIEW程序。同時提前向?qū)W生發(fā)布晶體管共射級單管放大電路簡圖(見圖1),布置自學(xué)任務(wù),讓學(xué)生進行課前預(yù)習(xí)。

圖1 晶體管共射級單管放大電路

2.2 導(dǎo)入新課

通過問答互動的形式導(dǎo)入課程內(nèi)容,明確教學(xué)目標(biāo)。

(1)通過總結(jié)學(xué)生的課前預(yù)習(xí)成果,進一步向?qū)W生歸納總結(jié)放大電路的工作原理,梳理該理論知識點牽涉的電信號、電壓、電流以及功率等關(guān)鍵詞的邏輯關(guān)系。

(2)問題1:基本放大電路的工作狀態(tài)有哪些?

答案:靜態(tài)和動態(tài)兩種。當(dāng)電路中沒有信號輸入時,電流呈現(xiàn)直流狀態(tài),這時的電路為靜態(tài)電路。而當(dāng)電路匯總有輸入信號時,放大電路進入動態(tài)工作狀態(tài)。

(3)問題2:靜態(tài)工作點的設(shè)置有什么意義?

答案:在放大電路中設(shè)計靜態(tài)工作點,主要是為了保證放大電路的輸入信號不失真。

2.3 仿真實驗

首先,教師演示仿真實驗,在演示過程中向?qū)W生簡單介紹仿真實驗流程。通過邊演示邊介紹仿真實驗操作界面的各個按鍵、滑塊以及結(jié)果顯示窗口的功能和操作方法。讓學(xué)生了解放大電路仿真實驗的基本操作步驟。如圖2所示,電路簡圖中的IO1和IO2分別由操作界面的US輸入和RW值來調(diào)節(jié),而剩余的IO3,IO4,IO5則分別對應(yīng)操作界面的電壓Vb、電壓Vc、輸出UO。然后引導(dǎo)學(xué)生進行調(diào)節(jié)實驗。晶體管共射級單管放大仿真實驗操作界面,如圖1所示。

圖2 晶體管共射級單管放大仿真實驗操作界面

(1)調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點。將US輸入滑塊值歸0,根據(jù)實驗界面顯示窗口的參數(shù)值,調(diào)節(jié)RW值以找到合適的靜態(tài)工作點。

(2)進行輸入信號放大實驗。在保持RW值不變的情況下,輸入US信號,調(diào)節(jié)US輸入滑塊到0.08 V,可以看到對應(yīng)的輸入US、輸入UO波形信號顯示結(jié)果。

(3)仿真分析。以NPN型半導(dǎo)體三極管為實例,Vcc為電路直流電源,RB為偏置電阻,Rc為負(fù)載電阻。將該實驗實例投入上述靜態(tài)動態(tài)放大電路實驗流程,分別對其進行靜態(tài)、動態(tài)分析。

(4)組織學(xué)生分組自主進行仿真實驗。在引導(dǎo)學(xué)生進行一次完整的仿真實驗流程以后,再重新尋找一個類似的NPN半導(dǎo)體三極管實例,組織學(xué)生分組按照上述實驗步驟自主協(xié)作完成實驗,得出電子元器件的放大電路靜態(tài)、動態(tài)分析結(jié)果。教師統(tǒng)計實驗過程學(xué)生普遍遇到的問題,在自主實驗結(jié)束以后,集中解決這些問題。

3 結(jié)語

職校“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)是電工電子專業(yè)的重點基礎(chǔ)課程,教師可以利用LabVIEW,Multisim等軟件,設(shè)計更多的虛擬仿真實驗教學(xué)材料,按照電子技術(shù)課程特點,構(gòu)建囊括模擬電路、數(shù)字電路兩類電路實驗的仿真實驗課程體系,并依據(jù)構(gòu)建主義理論,設(shè)計更加符合“理實一體化”教學(xué)理念的實驗教學(xué)流程,切實提高學(xué)生在仿真實驗實施過程中的參與度和思維活躍度,調(diào)動學(xué)生的主觀能動性,培養(yǎng)學(xué)生的電子技術(shù)實踐能力和創(chuàng)新思維。