电子技术理论教学中的虚拟仿真技术应用

电子技术理论教学中的虚拟仿真技术应用

刘刚

刘刚烟台职业学院电子系山东烟台264670

摘要：虚拟仿真技术应用到电子技术理论课程中是很有必要的。目前高职院校的很多学生的文化基础差,学习缺乏主动性,但动手能力和可塑性较强,对新鲜事物兴趣高。那么,怎样最大限度地发挥他们的学习积极性,成长为有个性和创新能力的人才?这就要求我们要不断地更新教学手段,来满足市场和社会的需求。因此,要改进教学方法和教学模式,将电路仿真引入到教学中,将抽象的知识形象化,开展学做一体化虚拟教学，从而提高学生学习的兴趣和热情。

关键词：电子技术理论教学；虚拟仿真技术

随着我院骨干校建设的深入进行，为教学改革配置的电化教学设备无论从数量上和质量上都有了很大提高，为虚拟仿真技术的教学使用提供了方便的条件。因电路仿真软件使用起来很方便,它具有功能强、范围广,界面直观易懂、学习简单容易、使用方便等优点，同时在用计算机创建电路时,元器件和测试仪器仪表可直接从界面上或者元器件库中选取,测试仪器仪表的操作面板与实验室的仪器相差无几,故选择电路仿真具有可行性。

一，传统的电子技术理论课教学存在的不足

高等职业教育要求培养学生的理论、技能、研究、应用四种能力。在过去的电子技术教学中，主要是以教师的理论讲授和学生的实训为主，教学中主要存在以下两个方面的问题:

(1)学习情景难以创设。电子技术是一门实践性很强的课程，要创设一个恰到好处的学习情景，是相当困难的。在以往的教学中，我一般是用生活中的例子和演示实验的方法来创设“情景”。但是，生活中的例子往往只会呈现结果，对于过程我们也无法知晓。对于演示实验，由于实验经费的有限，实验仪器设备的购买往往不齐全，致使无法进行部分演示实验。就算能进行演示实验，由于电子电路受环境因素影响较大，如:温度、湿度、时间等，都会给我们的演示实验带来较为大的干扰，容易使演示实验的效果出现较大的偏差。实训教学虽能提高动手能力，但由于实训材料消耗、实训器材、经费、时间、场地、用电安全等等的限制，许多知识点不能及时地强化，无法达到我们预期的目标。

(2)学生的学习是强识、强记，不能进行主动探索。学生在学习知识的过程中是被动的，就算对知识有自己的见解，由于实验室开放的时间有限，也就无法用实验进行验证，更谈不上主动探索知识。

针对上述两个问题，将虚拟仿真技术引入到电子课程教学中，学生可以自主的选择时间、地点进行和课程紧密联系的虚拟实验，借助PROTEUSEDUPROTEL2006等虚拟电子仿真软件，不仅可以及时地巩固学生的理论知识和实验技能，增加实验数量，减少材料的消耗，还有效地提高了学生的研究和应用能力。

二，虚拟仿真技术应用到电子技术理论课中的优势

1，利用虚拟仿真技术创设学习情景

在电子技术教学中我们利用虚拟仿真技术,在模拟实训机房、在多媒体教室都可以给学生创设一个虚拟仿真电路的学习情景,利用计算机在屏幕上模仿真实的实验室操作台,可以将图形、表格和曲线一些用文字和语言难以表达或不易理解的变化过程都表示出来。同时,我们可以让仿真电路呈现的是真实电路的工作状态,展示电路参数变化,电路的输出结果也变化的一个动态的过程,给学生一个真实电路工作的学习情景。

如静态工作点对输出信号的影响。为了输出不失真的信号,我们要对静态工作点进行设置,静态工作点设置过高,容易产生饱和失真；设置过低,容易产生截止失真。具体什么样的静态工作点是合适的,学生是无法理解的,教师也无法用语言形容的。如果将虚拟仿真技术引入到教学中,我们就可以用它来仿真三极管放大电路。通过仿真,学生“亲眼”感受到不同的静态工作点,对输出结果会造成什么样的影响,这样就可以加深学生对设置合理静态工作点的理解。在我们对静态工作点设置是否合理的分析过程中,学生可以清楚地看出基极电阻的改变,会影响输出波形的结果,这样就把抽象的知识形象化了,给学生创设了一个很直观的学习情景,更有利于对知识的意义建构,提高学生的学习兴趣。

2，利用虚拟仿真技术开展主动探索教学

根据建构主义学习理论,教师不仅仅是给学生传授知识,而应引导学生用自己的头脑来建构知识。所以,在虚拟教学过程中,教师就很容易引导学生自己去主动探索知识。对于高职电子技术课程,大多数知识是要用实验进行验证的,学生是无法对知识进行主动探索的。如果将虚拟仿真技术引入到电子技术理论课教学中,学生就可以利用仿真软件对知识点进行验证,能够主动探索知识。

如基本放大电路的三种组态。基本放大电路的三种组态是:共基极放大电路、共集电极放大电路和共发射极放大电路。在这三种放大电路中,学生会对共发射极放大电路相对熟悉。在传统的教学中,我们一般将三种组态电路的特点进行理论分析,学生进行比较得出结论。这样的教学模式在课堂上学生基本上知道了,但是课后学生可能就忘记了,在今后的应用就更加模糊不清,难以分辨。

将虚拟仿真技术引入进来,学生利用仿真软件将三种组态的电路进行仿真。在仿真实验屮,是用虚拟示波器测量输入波形和输出波形,比较两种波形在相位和幅度上有什么不同。得出共发射极电路的输入波形和输出波形相位相反,幅度比输入波形要大,而共集电极电路的输出波形在相位和幅度上与输入波形相同。从输出波形的不同,再要学生从电路结构上去发现两种电路有什么不同之处,学生就会发现:共发射极电路的信号是从三极管的集电极输出的,而共集电极电路的信号是从三极管的发射极输出的。这样,学生通过电路仿真,学生很快就找到两种电路的特点。对于共基极电路,学生同样可以利用仿真软件进行电路仿真,得出输出波形和输入波形的差异。在整个教学过程中,主要以学生的学习为中心,学生利用虚拟仿真技术卞动地去探索知识。更加有利于知识的掌握,更能提高学生的学习积极性。

结术语

本文利用虚拟仿真技术创设学习情景和开展主动探索教学。通过与传统的教学手段相比较,从三极管放大电路静态工作点的设置和基本放大电路的三种组态教学案例进行比较与分析,可见虚拟仿真技术在电子技术教学中,能充分调动学生的积极性,使学生从被动的学习转变为主动探索的学习,虚拟仿真技术在整个理论课教学中都能起到比较积极的作用,教学效果明显提高。

参考文献

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【2】罗倩等，仿真技术在电子类课程教学中的实践和研究[J]，中国现代教育装备，2010(13)