1、虚拟仪器在中职电工电子中的教学探索 梅林林 江苏省启东中等专业学校 摘 要： 本文分析了中职电工电子专业教学的现状, 提出虚拟仪器在教学中的作用, 并以 Proteus 仿真平台举例说明虚拟仪器在“电容充放电特性”课题中的应用。关键词： 虚拟仪器; 中职电工电子; 教学探索; 一、中职电工电子专业教学现状中职电工电子专业知识面广, 理论性及实践性强, 课程内容比较抽象, 但学生基础差, 导致课堂教学生态不容乐观。基于这样的课程及学生特点, 探索新的教学手段显得尤为迫切。通过“做”, 学生才能对所学知识加深印象, 因此我们只有让学生动手做, 让学生亲身体验并探讨其规律, 使抽象的知识形象化, 学
2、生也就更容易掌握知识。强有力的实训设备是实现其亲身体验的首要保障, 但实训设备依旧存在诸多问题:大部分的中职学校没有物理实验室, 因此电容的充放电, 电磁感应等实验都无法真正实施。传统实验室一般以常规的实验箱为载体, 设备陈旧, 更新困难, 无法满足信息时代学生对知识的渴求。假如虚拟仪器被引入到教学中, 学生既可以通过使用虚拟万用表、虚拟示波器等掌握仪器的使用方法, 也可以通过观察数据来分析电路原理, 这无形中提高了教学质量, 也实现了教学的现代化。二、虚拟仪器简介所谓的虚拟仪器也就是一个虚拟电子实验台, 是一种利用计算机进行电路仿真的实验平台软件。它可以逼真地模拟各种电子元件的属性以及各种仪
3、器仪表的操作过程。现在比较常用的虚拟软件有 Multisim、Proteus 等仿真软件, 学生在仿真软件的平台上轻松地搭建实验电路, 清晰地观察实验现象, 有效地提高了教学的质量。Multisim 软件和 Proteus 软件都具备仿真功能, 前者侧重分析模拟电路, 后者侧重数字电路分析, 支持软件的植入。笔者 Proteus 仿真软件使用得比较多, 因此, 笔者就基于该软件举例说明其合理使用对教学所起的积极作用。三、虚拟仪器应用举例电工基础的“电容的充放电特性”课题中, 电容的充放电、充放电时间因素等知识点比较抽象, 学生很难理解。假如教师能用动画呈现其动态变化过程就比较直观, 但动画的制
4、作对一线教师是个极大挑战, 我们借助仿真软件平台就能轻而易举地实现其直观展现。1. 电路图的搭建与运行在典型的充放电电路图中, 常用的元器件存在于软件的元件库中, 电压表和电流表由软件自带, 在仿真运行时能实时显示电压和电流。实验中我们要展现电容内部电荷的变化情况, 因此在元器件的挑选时要选择具有仿真功能的元件, 如开关 (SW-SPDT) 、灯泡 (LAMP) 、电源 (BATTERY) 都应该选择 (ACTIVE) 属性, 而电容 (CAPACITOR) 应该选择 (ASIMMDLS) 属性。电路搭建后, 点击 (运行) 按钮, 把 SW1 开关拨在“1”位置, 我们可清晰地看到电容的充电
5、过程, L1 的亮度变化, 电路中电流的变化。在充电完毕后, 再把 SW1 开关拨在“2”位置, 我们又可清晰地观察到实验现象, 电流表中的符号表明了电流的方向。在传统实验中, 由于电路中的充放电过程比较快, 电流的变化很微弱, 很难观察清楚, 至于两极板上电荷的变化就更不可能观察到。因此虚拟实验的引入使我们观察到了器件内部的变化, 现象更直观, 也更方便学生理解实验现象。2. 虚拟仪器平台上的实验分析电容充放电时间因素的确定, 是我们研究电容特性的又一个重要内容。在传统实验下通过改变充放电回路中元件的参数来观察时间的变化, 其存在问题是现象不明显, 而时间长短的观察也比较难把握。而在虚拟实验中, 双击电路图中的元件, 可以很方便地编辑元件属性, 一旦修改, 电路运行时就按照修改的属性进行工作。我们可以比较清楚地观察到电阻和电容大小对充放电时间的影响。四、小结虚拟仪器和传统仪器相比, 电路的搭建更安全、更快捷, 电路的展现形式也更直观形象。虚拟仪器的使用不仅培养学生的创造性, 也丰富了教学手段, 实现了教学的现代化, 对教师的专业成长也提出了更高的要求, 有利于教学质量的提高。参考文献1周培琴.浅谈虚拟仪器在中职电工电子教学中的应用J.通讯世界, 2016 (9) . 2李溪冰.基于虚拟仪器技术的项目教学法-在电子测量与仪器实验教学中的应用J.电子制作, 2016 (12) .
