中職電工技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)探討
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摘要通過分析中職電工技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中存在的問題，提出在該教學(xué)中采用Proteus仿真軟件的解決方法，并分析應(yīng)用效果。
關(guān)鍵詞Proteus仿真軟件；電工技術(shù)；中職
1引言
電工技術(shù)基礎(chǔ)課程是中職院校中電氣、機(jī)電類專業(yè)尤為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程可為后續(xù)深入學(xué)習(xí)電子技術(shù)等課程打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。由于電工技術(shù)基礎(chǔ)課程具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，但中職學(xué)生通常素質(zhì)較差，因此，該課程教學(xué)效果欠佳，不僅教師教得費(fèi)勁，學(xué)生也不能良好地吸收知識，嚴(yán)重影響了后續(xù)課程的學(xué)習(xí)效果。中職院校教師需深入探究該課程，以提高教學(xué)質(zhì)量[1]。為了使學(xué)生能更好地掌握電工技術(shù)基礎(chǔ)課程的知識，增強(qiáng)教學(xué)效果，本文主要探討Proteus仿真軟件的課堂教學(xué)效果，以促使學(xué)生能更直觀地進(jìn)行仿真訓(xùn)練，從而有效理解難懂的理論教學(xué)，并融會貫通，以增強(qiáng)電工技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)效果。
2中職院校學(xué)生、就業(yè)現(xiàn)狀分析學(xué)生現(xiàn)狀
電工技術(shù)基礎(chǔ)課程涉及的知識面較廣且難度較高，教學(xué)內(nèi)容通常抽象、難懂，要求學(xué)生具有較高的邏輯思維以及抽象思維能力，因此，學(xué)生學(xué)習(xí)該課程較為困難，不易掌握，如何讓中職學(xué)生更輕松地理解這門課程就成為現(xiàn)在教學(xué)的難題。傳統(tǒng)的教學(xué)方法通常是以“教師主講，學(xué)生聽”的方式進(jìn)行，讓學(xué)生被動(dòng)接受晦澀難懂的知識，學(xué)生在不能理解該課程時(shí)，僅學(xué)習(xí)皮毛，如定義、名稱之類，不能將該課程在實(shí)踐中運(yùn)用自如。就業(yè)現(xiàn)狀由于社會快速向信息化、科技化發(fā)展，因此大量需求各方面的高技能人才，這要求學(xué)生不僅具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，還需具備較強(qiáng)的創(chuàng)新、動(dòng)手能力。電工技術(shù)基礎(chǔ)同樣是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時(shí)，不僅可以提高動(dòng)手能力，也能培養(yǎng)創(chuàng)新能力，是一門尤為重要的基礎(chǔ)課程。
3Proteus仿真軟件在中職電工技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值
目前常用的電路仿真軟件較多，如早期的EWB系列、Multisim系列以及Proteus系列等。EWB系列具有占用系統(tǒng)資源較小、簡單方便的優(yōu)點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行升級后就是Multisim系列。EWB系列、Multisim系列在目前的電路、電工技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用較廣，但也存在一些缺點(diǎn)，如仿真功能弱、互動(dòng)性差等。Proteus系列在教學(xué)中通常用以實(shí)現(xiàn)微控制器系統(tǒng)軟件及硬件仿真，雖然功能更強(qiáng)大，但初學(xué)者較難上手，不過在初學(xué)者加強(qiáng)對Proteus的練習(xí)后，自然可以得到解決。Proteus系列具有實(shí)現(xiàn)電子電路交互式仿真的巨大優(yōu)點(diǎn)，且交互性更強(qiáng)，電路的運(yùn)行也可更直觀、形象地展示于學(xué)生面前[2]。在教學(xué)時(shí)，教師可帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入Proteus實(shí)驗(yàn)室，每位學(xué)生平均分配一臺電腦。教師可在課堂上對學(xué)生使用Proteus仿真軟件的連接、調(diào)試等進(jìn)行指導(dǎo)，并激發(fā)學(xué)生利用該軟件學(xué)習(xí)電工技術(shù)基礎(chǔ)課程的興趣，加深對課程的理解。
4Proteus仿真軟件概述
Proteus仿真軟件是一個(gè)將實(shí)物仿真與電路分析相結(jié)合的平臺，具有強(qiáng)大的仿真、分析功能，將多種功能集于一身。該軟件具有較多的性能特點(diǎn)，主要有：1）具備＞27000個(gè)仿真元器件；2）不僅具備多樣激勵(lì)源，還支持信號以文件形式輸入其中；3）具備多種虛擬儀器，且軟件的面板操作更加逼真；4）具備更加生動(dòng)的仿真顯示；5）具備高級圖形仿真功能；6）具備單片機(jī)協(xié)同仿真功能。
5Proteus仿真軟件在中職電工技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中的應(yīng)用
在對學(xué)生進(jìn)行電工技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)過程中會用到較多基礎(chǔ)元器件知識，如電阻器、電容器、電感器等，也會用到較多基礎(chǔ)理論知識，如直流電路、單相交流電路、三相交流電路等。僅靠教師進(jìn)行枯燥乏味的講解，學(xué)生很難對這些知識進(jìn)行深刻理解，但通過使用Proteus仿真軟件則可較好地解決這些問題[3]。下面將舉部分實(shí)例來說明在中職電工技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中應(yīng)用Proteus仿真軟件的情況。在基爾霍夫定律教學(xué)中的應(yīng)用上課時(shí)先指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會對Proteus仿真軟件的基本操作，然后讓學(xué)生根據(jù)教材上的電路圖開始操作：將基爾霍夫定律的驗(yàn)證電路繪制于Proteus仿真軟件的原理圖編輯窗口上，并顯示出各支路中的電流值，通過在Proteus仿真軟件電路圖中三個(gè)支路上的電流，使每個(gè)元器件上的電壓能一目了然地呈現(xiàn)于學(xué)生面前，再指導(dǎo)學(xué)生對電路圖進(jìn)行分析。首先計(jì)算電流，可根據(jù)電流流入為正、流出為負(fù)來計(jì)算，也可以電流流入為負(fù)、流出為正計(jì)算，得出電流的代數(shù)和為0；然后對右回路各元器件的電壓代數(shù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果顯示其和依然為0。因此，通過運(yùn)用Proteus仿真軟件可得出結(jié)論：流入流出一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和在任意時(shí)刻均等于0，將回路內(nèi)各段電壓閉合的代數(shù)和也恒等于0。為鞏固該結(jié)果的可信度，可讓學(xué)生再次使用Proteus仿真軟件對電阻、電壓源的數(shù)值進(jìn)行改變，并再次觀察，得出同樣的結(jié)果。當(dāng)學(xué)生基本理解定理后，可在電路圖上人為設(shè)置障礙，如阻值增大、短路、開路等，并讓學(xué)生采用Proteus仿真軟件對其數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算，自行找出故障原因，以對該課程進(jìn)一步理解。電容的充放電及電感的電磁效應(yīng)電路仿真1）電容的充放電電路仿真。與課本上的電容充放電仿真電路圖像對照，運(yùn)行Proteus仿真軟件，閉合課本圖中的SW2，保持?jǐn)嚅_SW1，可看到正在對電容充電的電池，AM1上出現(xiàn)逐漸減小的電流讀數(shù)，而VM1上則出現(xiàn)逐漸增大的電壓讀數(shù)，同時(shí)可于C1上查看到正負(fù)端電荷累積。將SW2斷開，并閉合SW1，可觀察到電容的放電情況，發(fā)現(xiàn)AM2上流過的電流以及被點(diǎn)亮的燈泡，且AM2的讀數(shù)在逐步減小，燈泡也逐漸變暗，直至放完電荷，燈泡完全熄滅。通過在Proteus仿真軟件中觀察這一充放電過程，可更靈活、深刻地理解該知識點(diǎn)。2）電感的電磁效應(yīng)電路仿真。與課本上的電感的電磁效應(yīng)仿真電路圖相對應(yīng)，并運(yùn)行Proteus仿真軟件，可發(fā)現(xiàn)電流變的讀數(shù)快速增加，增加至某一值后點(diǎn)亮燈泡，同時(shí)電流表的讀數(shù)繼續(xù)增加。隨后讀數(shù)的增加幅度逐漸變緩，直至穩(wěn)定下來，燈泡則被持續(xù)點(diǎn)亮。如電感值為1000H時(shí)，則可長時(shí)間達(dá)到穩(wěn)定值，且穩(wěn)定值與燈泡的電池內(nèi)阻、電阻均存在一定關(guān)聯(lián)。Proteus仿真軟件可幫助學(xué)生更好地理解電感器的特性。作業(yè)鞏固當(dāng)學(xué)生對課堂上所學(xué)的電工技術(shù)基礎(chǔ)知識有初步理解后，則可給予他們作業(yè)習(xí)題對其基礎(chǔ)知識進(jìn)行鞏固。但既往學(xué)生完成習(xí)題后，不能自行檢查對錯(cuò)，僅能在交給教師后由教師來檢查。有Proteus仿真軟件后，學(xué)生可將題目在Proteus仿真軟件中進(jìn)行檢測，自行檢查，這種方法比讓教師來檢查更能鞏固知識，并進(jìn)一步提高動(dòng)手能力。教學(xué)效果評價(jià)教師可在學(xué)生進(jìn)行仿真操作時(shí)觀察其熟練度以及對知識點(diǎn)的理解度，根據(jù)學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)進(jìn)行量化評分。同時(shí)，教師可根據(jù)學(xué)生對Proteus仿真軟件的運(yùn)用熟練程度進(jìn)行評價(jià)。Proteus仿真軟件使抽象的概念、理論知識變得形象、具體，學(xué)生也更易接受，理解難點(diǎn)。當(dāng)學(xué)生能夠順利理解難點(diǎn)后，會更愿意去主動(dòng)學(xué)習(xí)，把學(xué)習(xí)過程當(dāng)作有趣的游戲，從而顯著提高教學(xué)質(zhì)量。另外，學(xué)生通過Proteus仿真軟件獲得更加扎實(shí)的理論基礎(chǔ)與動(dòng)手能力，也進(jìn)一步提高了自身創(chuàng)新能力，成長為符合社會發(fā)展需求的技術(shù)型人才。
6結(jié)語
Proteus仿真軟件能對電工技術(shù)基礎(chǔ)的理論環(huán)節(jié)進(jìn)行仿真，將難以理解的知識通過實(shí)踐變得更易吸收，同時(shí)也縮短了從理論到實(shí)踐的過程，有效提高了教學(xué)質(zhì)量以及學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生能從學(xué)習(xí)實(shí)踐中體驗(yàn)到學(xué)習(xí)的樂趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)自信心。另外，在電工技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中應(yīng)用Proteus仿真軟件時(shí)需注意以下幾點(diǎn)。1）教師需在進(jìn)行演示教學(xué)前就畫好相關(guān)電路，并進(jìn)行完整演示，使學(xué)生在課堂中能看到教師熟練講解、操作，并以教師為榜樣進(jìn)行實(shí)踐操作，避免讓學(xué)生看到不完美的操作效果，打擊其學(xué)習(xí)積極性。2）在Proteus仿真軟件的電路仿真實(shí)驗(yàn)中，需注意指導(dǎo)學(xué)生首先學(xué)會如何在軟件中快速查找實(shí)驗(yàn)電路圖所需元器件，以加快學(xué)生繪制實(shí)驗(yàn)電路圖的速度，節(jié)省學(xué)習(xí)時(shí)間，并快速連接虛擬儀器，進(jìn)入仿真實(shí)驗(yàn)，體會由仿真實(shí)驗(yàn)帶給學(xué)生的成就感、自信心，從而進(jìn)一步激發(fā)學(xué)習(xí)積極性。綜上所述，在中職電工技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中應(yīng)用Proteus仿真軟件，具有較大的教學(xué)意義，其教學(xué)效果較傳統(tǒng)教學(xué)方法更好，并能克服傳統(tǒng)教學(xué)帶來的課堂枯燥無味、難于理解的弊端，讓學(xué)生親自實(shí)踐，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，開拓思路，提高學(xué)習(xí)分析能力及動(dòng)手能力。
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作者：鄭玉瓊