仿真与实验完美结合创教学最优化

仿真与实验完美结合创教学最优化

【摘要】本人对比了自己所开的两节的公开课，教学内容都是《电工基础》中《RLC串联谐振电路》，而且都选择了演示实验的教学方法来授课，但在选择实验方式上有所不同，而且在教学效果上也有不同，从而引发了关于仿真软件实验教学与实物实验仪器演示教学两种不同实验方式的思考。并进一步对两种实验方式进行了比较分析，想探讨出一种创新、创优的教学模式。

【关键词】电类专业；教学电路仿真实验；实物实验

一、当今中职学校电类专业课的特点

在中等职业学校一般会设置电子、通信、计算机技术与应用等专业，而类似于《电工基础》这样的电类课程都是电子、通信、计算机技术与应用等许多学科专业的技术基础课程。课程具有定量计算多、概念公式多、图形及现象的分析多和实践性强等特点，教与学难度较大。电类课程一般由理论教学、实验教学和课程设计等环节构成。但其中的实验教学对于实验仪器的设备及条件要求较高，实验教学的教学效果直接影响学生对后续相关专业课程的学习。

如果实验仪器与元器件符合要求，老师准备工作充分，场地及其它教学资源都允许的情况下，进行实物实验对教学是有很大帮助的。但在现实教学中经常会到各方面因素的限制，电学的实物演示实验效果往往不能令人满意。而电子设计自动化软件有强大的电路仿真功能，将其用于电子线路教学的演示实验或分组实验，也是行之有效的方法之一。了解中职学校电类专业课的特点后，为了有一个好的教学效果，所以到底是利用仿真软件实验的教学效果好，还是实物实验更容易巩固教学内容呢？这就要针对中职类学校学生的学习特点做比较。

二、实物实验与仿真软件实验的教学效果的直接比较

比较仿真软件实验与实物实验两者教学效果之前，教师必须先了解学生的学习特点。中职类学校学生大多学习动机不明确、缺乏自主学习的意识，特征是上课分心，下课活跃，平时上网，考试作弊。要使这样的学生有自主学习的动力，关键所在就是激发他们的学习兴趣。下面本人就所教授的两节公开课做对比。

新授课内容均为《电工基础》中RLC串联谐振电路，两班为一年级同专业的平行班。

第一次公开课本人采取了实物实验的方式，并发给学生实验任务书，要求观察实验现象后进行分析。实验过程如下：

用示波器的一个通道测量电源电压U，另一个通道测量电阻R两端电压Ur 时，观察U和Ur的波形。

任务书的内容是：1.保持电源电压大小不变，增大电源频率时，观察示波器的电源电压和电阻R两端电压的相位关系并写出它们的相位角；2.保持电源电压大小不变，增大电源频率时，观察示波器电阻R两端电压的幅值变化；3.总结出RLC串联谐振的内容。

课堂中发现学生对教师所使用的示波器非常感兴趣，对任务书中的要求也能专心地按照教师要求完成，且完成率较高。于是原本内容枯燥公式多的一堂课就被实物实验演示充分调动起了学生自主学习的积极性。

第二次公开课上本人采用了仿真软件实验的方式，利用多媒体与EDA仿真软件相结合直接将电路图连接并用幻灯片演示出来。演示过程中也跟之前任务书的内容一样，要求学生观察电源电压U，与电阻R两端电压的波形并进行比较。

课堂中学生对多媒体中显示的波形图兴趣不大，但是实验结论学生还是可以从仿真实验中总结出来的。虽然达到了教学预期的目的，但在调动学生学习兴趣上尚有不足。

三、通过比较，总结实物实验与仿真软件实验各自的优缺点

1.实物实验的主要优点是：真实的反映实际问题；在实验中随机出现的问题，对于培养学生的分析和解决实际问题的能力，对于学生养成严肃认真、严谨求实的学习和钻研态度有着不可替代的作用。缺点是：教学方法及形式内容的固定。由于受课时、场地、设备、元器件等教学资源的限制，实物实验通常有四定：定时间、定地点、定内容、定人员。学生无论能力大小都按同一个步调做着相同的实验内容，很少有独立思考的时间。教师对学生的指导也多表现为帮助完成实验。无法体现个体差异，不能因材施教；教学准备工作量大。实验教学中，器材的准备工作量很大，实验中对元器件的消耗大，仪器设备更新换代周期长。这些也是影响设计性实验开设的主要原因。

2.仿真软件实验方式的主要优点是：仿真元器件、实验仪器种类多，实验精确度高、效率高，能够最大限度地发挥学生自主探索学习的潜力，尤其是对基本理论和实验原理的学习。缺点是：实验的动手真实感缺乏，实验结果看似理想，而实物实验会遇到许多意想不到的情况，存在思维的盲点；而且对教师的专业水平要求较高。由此可见，仿真软件实验不能替代实物实验。

四、寻求一种创新、创优的新型实验教学模式

实验是电类专业课教学中的重要环节，对于帮助教师说明电学原理、使学生深入理解电学规律有重要作用。但在只有传统的实验设备的情况下，教师只能一成不变的受制于其它因素的影响来进行实物实验教学，显然是不符合创新、创优的教学新思路。

而仿真软件实验最大的特点就是采用图形操作界面模拟一个电子实验台，且仿真实验仪器操作界面与实物仪器相差无几，所有仿真仪器都是数字化、智能化的。这就相当于拥有一个功能强大、设备齐全、元器件丰富的小型“电子电路实验室”。它的操作与使用是一种教学模式上的创新，促使教师提高专业能力，可以为学生提供更多的实验训练。

所以最好能用实物实验与仿真软件实验相结合的实验方式进行教学，以此来提高课堂效率及学生的学习兴趣。实物实验与仿真软件实验二者的结合，既可以给予学生很好练习的自由探索学习的环境，又保证了学生对实物实验的感知能力。既发挥实物实验和仿真实验二者的优势，又克服了二者的不足，是一种提高电路课程实验教学质量更有效的实验方式。

五、新型实验方式在实验教学中如何运用

1.先仿真再实物。实物实验之前，先进行仿真实验，让学生掌握实验要点，如：基本原理、主要步骤及关键环节。要特别创设故障，即让学生在实物实验中遇到类似故障，可更有效提高实验效率，从而提高教学质量。

2.实物为主，仿真为辅。整个实验中，实物实验应是实验教学的主要部分，仿真实验仅作为实物实验的知识铺垫和模拟训练的辅助过程，最终目的是培养学生的实物实验能力。

3.实验方式优化配置。在实验内容上，仿真实验做哪些，实物实验做哪些，课时如何分配等，教师都应将两者资源实现优化配置，来实现教学最优化。

六、结语

在计算机技术迅猛发展的今天，实物实验与仿真软件实验的有机结合，为电