1 教学改革的发展状况
电子电气类课程的传统教学采用"先理论,后实践"的教学方法,即先在教室进行理论教学,然后在实验/实训室进行实践教学.这种教学模式的弊端是显而易见的,枯燥的理论课程让学生很快失去了学习兴趣.由于学生前面的理论知识没有掌握好,所以后面的实验教学也难以收到好的效果.
近十年来,随着经济的发展以及国家对高等院校大力支持使得实验室建设得到了很大的发展.在应用型本科院校和高职高专院校中,广泛开展了理实一体化的教学改革.理论教学与实践教学相互交叉进行,将理论知识应用于实践,实践的结果反过来又促进学生对理论知识的理解.这种教学模式确实激发了学生的学习兴趣,锻炼了学生的动手操作能力,收到了很好的教学效果[1,3].但这种理实一体化教学要求学校购买足够的实验设备以保证正常的教学.虽然国家给予一定的资金支持,但学校仍面临巨大的财政压力.因此实际中通常只有少数课程能够开展这样的一体化教学.再者,实验过程中的耗材、实验设备的维护等需要耗费大量的人力物力.所以这种理实一体化的教学改革投入成本高,难以全面普及,大部分课程仍继续采用传统的教学模式.
2 专业仿真软件
近十多年来,电子电气类的仿真软件得到了快速发展.出现了许多能够专业仿真软件,极大地改变了许多相关课程的学习方式.以前需要在硬件实验平台上完成的实验,现在可以在这些软件中进行仿真进行模拟或实验.因此仿真实验不仅极大地节省了开支,还可以灵活地改变各种参数、模拟各种情况下的实验.
3 教学案例
在多媒体教室内授课的情况,分别以电工基础和单片机课程为例,来说明专业仿真软件的应用.
3.1 电工基础课程电工基础课程是电气类及机电类专业的专业基础课,是学生学习其它专业课程的基础,其特点是理论性和实践性都非常强.学生不仅需要理解相关重要定律和定理,并能正确地完成相应计算,还需要在实际中能正确运用所学知识.这使得学生在学习本门课程时,感到难度很大,尤其是学生对初高中物理电学知识掌握欠缺的情况下,更是如此.
以基尔霍夫定律的讲解为例.教师采用多媒体电脑,在 Protues软件中设置如图1所示的验证电路.图中三个支路上的电流表分别显示各支路中的电流值,每个元器件上电压也一目了然.引导学生来分析电路图,先计算电流.如果按照流入电流为正,流出电流为负 (反之亦可),电流的代数和为零;然后再计算右边回路各元器件的电压代数和也为零.所以可以很容易得到节点电流定律.修改电源电压和电阻的阻值,来验证结论是否正确.这样的仿真实验,能够有效弥补板书教学形式的不足,使学生更容易明白相应知识点,并激发学生的学习兴趣.
3.2 单片机课程学生普遍感觉单片机课程的理论抽象难懂.我们开发了基于Pro-teus和Keil软件联合仿真的一系列单片机项目化教程,旨在帮助学生学好本门课程.图2是80C51单片机控制一个LED的实验电路.笔者的教学思路是:首先点亮该LED,然后让其闪烁.在此过程中学习指令.再者,增加一个按键来点亮和熄灭该LED.陆续引出有关指令的学习,这样的教学方法可以收到良好的教学效果.
4 对教师的要求
但采用仿真教学方法也对授课教师提出了较高的要求.除了对课程内容熟悉之外,教师还必须学习仿真软件的使用以及设计仿真实验,把课程内容融入到仿真实验之中.上课内容以仿真实验的形式出现,通过每个实验的学习,要求学生掌握哪些新的知识,教师必须提前做好规划.还要注意分散课程的重点与难点.在每一个实验中,引入的新知识点及重难点要适量.实验讲解完毕后,带领学生进行归纳总结引导学生举一反三,并鼓励学生自行尝试实验.实验系列的设计要注意前后的衔接性,后续的实验则以在前面实验中所学过的内容为基础.实验设计要遵循由简单到复杂、由浅入深的原则.所以设计一系列仿真实验并非易事,需要教师们反复讨论与交流.另外,教师应引导学生熟练两款软件的使用,鼓励学生自己去设计一些仿真实验.
5 总结
本文以电工基础和单片机课程为例,说明了专业仿真软件在电子电气类课程教学中的方便性和重要性,其目的是提醒教师要重视此类仿真软件在教学过程中的应用,以提高教学效果.
参考文献
[1] 张士磊,孟昕元.创新实践型人才培养的实验教学改革与探索[J].实验科学与技术,2014.
[2] 成凤敏.电工电子课程的理实一体化教学模式[J]. 黑龙江科技信息,2010.
[3] 戴建法. 《电子线路》 一体化教学模式的实践与探索[J].中国科技信息,2006.
