探究电子仿真实验在电子专业教学中的应用

摘要：二十一世纪的人类将面临一个竞争更加激烈的时代。据统计：我省目前技能人才缺口超过300万，大大制约了我省经济的发展。职业技术学校在培训的过程中,昂贵的各种设备实验器材成为心头之痛，多是欲购而不得，往往只能在课堂上讲解各种技能,效果较差。仿真实验具有“百闻不如一见”的功效，能启发学生观察，分析，研究，并自己作出结论，使教学直观化，形象化,是培养学生技能的一种有效方法。仿真实验目标明确，简单可靠，经济安全，可创设学生主动参与的教育环境，激发学生的学习积极性，培养学生掌握和运用知识的态度和能力，开发学生智力，加深对学习内容的理解和记忆，提高学生的技能，从而培养出社会所急需的各种熟练技工和高级技工等实用型人才。

关键词：仿真实验；提高技能

一、仿真实验开设的意义

1、技能人才的巨大缺口

当前，企业熟练技工和高级技工等实用型人才十分缺乏，特别是入世后，企业急需大量的具有专门职业技能的人才。据统计，广东省现有城镇从业人员1260万人，其中从事技术工种岗位的人员应有530万人，但实际上全省现有技能人才仅218万人，也就是说，广东省目前技能人才缺口超过300万。其中最缺乏的是企业熟练技工和高级技工等实用型人才，这些人才都需要通过职业技术教育来培养。这很大程度上要依靠各种形式的中等职业技术教育去解决。多年来，虽然职业技术教育为广东省培养训练了大批的专业技术人才，造就了大批合格的劳动力，为我省的科技振兴和经济发展作了重要的贡献，然而随着全球经济一体化进程的加快，二十一世纪的人类将面临一个竞争更加激烈的时代。未来的经济竞争，综合国力的增强，既需要高层次的创新人才，更需要大批有文化、有知识、能够将先进科技转化为现实生产力的高素质的普通劳动者，因此，未来几年我省技能人才将面临更大的缺口。

2、职业技术学校面临的难题

目前职业教学的办学经费主要来自国家财政拨款，经费渠道有限，社会参与渠道不畅。教育总资源在职业教育与普通教育的分配，据统计六年中全国职业学校生均预算内教育事业支出为1269.31元，职业学校比普通中学人均少支出80.08元，这对培养成本相对较高的职业学校来说，不能不说是一种怪现象。据近几年中专、中技和职业中学评估中对学生培养成本使用经费情况测算，生均经费应不低于2000元。可见现有职教经费与实践需求有多大的差距。经费的紧张使得一些必备的教学设备无力购买，基地无法开发，实验无法进行。在现有的教学条件下，如何充分合理地利用现有的教学资源，为社会培养出更多、更优秀的技能人才，成为所有职业技术学校面临的一大难题。

3、仿真实验

学生是学习的主体，己成为我们的共识。课堂教学应实施以学生主动参与、主动探究、主动合作等新型的学习方式,真正让学生动起来，建立学生对课堂讲授内容的感性认识，加深对学习内容的理解和记忆，以提高教学效果。利用机房及仿真软件构建仿真实验室，所使用的仪器、测量的对象以及展现的电子现象和过程都是虚拟的，是计算机在辅助教学（CAI）方面的应用。仿真实验仪器并不能代替真实的实验，它介于理论与真实实验之间。在教学过程中，通过仿真实验创设学生主动参与的教育环境是真实的，激发学生的学习积极性，培养学生掌握和运用知识的态度和能力，使每个学生都得到充分的发展。通过仿真实验，可开发学生智力，可培养学生独立分析解决问题的能力，提高学生的专业技能。更主要的是，仿真实验采用的是虚拟仪器，同学们可以大胆地尝试各种操作，仪器的损坏不需要成本，但损坏的情景将深入到每个同学的脑海中。仿真实验的成本低，必将成为一项重要的教学手段，解决培训实习所需的场地、器材问题。

二、内容丰富的仿真实验

仿真实验在实验过程中，能够从多方面满足了技能教学的要求，内容非常丰富，主要体现在以下几点：

1、通过实验方法和实验系统的设计与讨论，以及对实验误差和实验数据的处理与分析，可以增强学生对理论及技能知识的掌握。

2、通过仪器的使用和实验技能的训练，可以提高学生解决问题的能力和知识综合运用能力。

3、在实验过程中对学生严格要求，使其遵守实验规则、实事求是、认真负责，能够培养他们的严谨的学习态度和作风。

4、在具体的实验中，结合实际情况提出问题、分析问题、解决问题，可以增强对学生的创新思维和创造能力的培养。

三、做一个成功的仿真实验

做一个成功电子仿真实验，能调动学生的学习积极性，并对所学的知识进行验证，应做到以下几点：

1、明确的目的性。一个实验要达到什么目的，有哪些具体要求，无论教师和学生都应该明确。教师要明确某一实验是为了解决什么问题，应该突出哪些实验现象，重点示范哪些操作要素，如何启发学生积极观察、思维，得出结论。学生也应明确实验的目的，以激发其观察实验、思考问题的积极性，抓住实验的主要现象和本质问题。只有目的明确，才能要求具体。

2、实验的可靠性。仿真实验的成败，直接关系到学生正确掌握知识和概念的形成。仿真实验失败，将会严重影响教学效果，因此，教师应在实验前精心准确，反复预试，以保证在课堂上成功地仿真，即使是自己非常熟悉的或者是很简单的实验，也不能掉以轻心。对较难做的实验，要多次重复，探索其最适宜的参数，掌握住成功的关键。如果预试中实验失败，要认真分析，找出失败的原因，并设法解决。

3、仿真实验须简明。仿真实验的装置要简单，操作要简便。这样要求是为了把学生的注意力引到实验装置的主要部位上来，以减少因仪器过多、装置复杂而分散学生的注意力，同时使仿真实验能在较短的时间内完成。

4、仿真实验必须直观。要充分发挥仿真实验在自然教学中的作用，必须做到直观。仿真实验时，要保证让全班学生都能看清实验时发生的现象。实验时，要处理好对象和背景的关系，使对象尽量突出。例如，在仪器的关键部位涂上鲜明的颜色；在实验装置后面配上适当颜色的衬板，把被观察的实验现象衬托出来；使水或其他无色液体染色，以提高其可见度。

5、仿真实验应有启发性，能激起学生的兴趣。放手让学生自己在仿真实验中去发现问题、解决问题。学生由于受应试教育的影响，在大脑中“听教师讲、被动学”的思维习惯还蒂固根深。以教师为中心设计问题、提出问题，学生被动地指向性地回答问题，学生的学习能力得不到锻炼，心理始终处于消极的等待中。也就是教师没有提问时等待教师提问，回答了提问还要等待教师鉴别回答正确与否，致使学生的思维缺乏自主性和创造性。让学生看书的基础上，要满足学生想提出问题、想解决问题的欲望。只有充分相信学生，把时间空间给学生，让其有机会表现。这样，知识的学习，科学探究方法的掌握，才是学生亲自体验的，影响才是最深刻的。即便是学生在仿真过程中做错了或不成功，也不要大惊小怪，而应师生共同来分析为什么错了，原因在哪里。教师要充分肯定学生的积极表现，鼓励其继续努力。不要小看学生，如果师生互动的气氛已形成，学生发现问题和解决问题的能力会令你满意的。他们自己说出的正确答案比老师说出的答案还令他们记忆深刻，因为这是他们自己想出来，甚至是争论出来的，更有意义。

四、在仿真软件的基础上，制作有特色的仿真课件

1、仿真课件应具有明显的立体层次性。应以职业中学电子课程的基本理论知识为核心内容构成课件的主体结构，首先将概念、规律展示给学生；在课件中根据内容需要，又动态地增添动画演示、三维图像、音影录象、注释说明、相关介绍等内容，以此作为辅助信息，这部分内容是对课件主体知识的横向拓展，帮助学生加深对操作技能所产生的各种现象、原理及规律的理解，同时又丰富了整个课件的内涵，增加了课件生动性和灵活性。这样的仿真课件，一方面体现了仿真教学信息量大的特点，一方面又不会使学生在大量的信息面前感觉茫然，而是始终保持着以基本理论知识为线索的清晰思路，通过不断变换视角去学习更多的知识。例如：我们采用Delphi语言进行编程设计了“万用表仿真”课件，它的基本功能：① 根据测量目的选取不同的功能及量程旋扭；②万用表在测量前，对表针进行机械调零；③电阻在更换档位后必须进行欧姆调零；④、能对错误的操作示警；⑤对数据窗口中输入的数据进行判断正误。⑥对测试的项目进行评分等。“万用表仿真”课件可让学生很快地掌握万用表的使用方法，并学会读数。

2、仿真课件具有很强的启发性。职业中学“电子技术”课程使用了多媒体仿真教学后，在形式的灵活性、教学内容的容量以及单位教学时间的使用效率等方面都具有十分明显的优势；我们有效地利用这一特点，在课件中引入了一些电子学史的内容和相关的电子前沿课题，开阔学生视野，拓宽学生知识面，把电子学的新动态和新发展介绍给学生，唤起学生对电子的爱好与向往，激发学生学习电子的兴趣，使教与学取得了事半功倍的效果。因此，融入了电子技术和前沿课题的仿真课件，使职业中学“电子技能”课程的魅力得到更充分的体现。

五、仿真实验教学效果显著

仿真实验教学质量高、效果好，学生评教满意。在过去的几年中，我们一直在电子仿真实验中探索方法，选择适当的课题，开发和改善课件，并就仿真教学在同学当中进行调研，得到的评价相当高。2010年09电子班的电工基础和技能课，李志强老师采用仿真软件进行辅助教学，全班45个同学参加电工考评，通过率为95.5%，远远超过同类型学校约70%的电工考评通过率。特别是付军平老师在2011年在高考班对口升学考试电子理论及技能的教学，采用了仿真软件的辅助教学，最后，17名同学参加考试，共有14名同学顺利被东莞职业学院录取。

开发的电子仿真实验且有高效率、低成本、趣味性强的特点。

电子仿真实验能实现元件的快速存取，在短时间内能完成多个实验，大大提高了实验效率；

电子仿真实验能逼真地显示违反操作规定带来的后果，如右图为万用表仿真实验过程中，违反操作规程后烧坏仪器的界面，学生在多次操作后，能有效减少失误，严格按照科学的方法来做实验。做实验的同学技能水平得到提高，同时大大节约实验成本。

电子仿真实验的趣味性有时可等同于游戏，通过人机相互交流，实验仪器的快速存取、组合，实验结果的及时反馈等，学生在操作中能产生对困难征服的快感，让学生在不知不觉中提高自己的技能水平。

参考文献：

[1]未来五年高技能人才缺口有多大面，中国高职高专教育网.

[2]路勇译.电子电路实验及仿真[M].清华大学出版社， 2004.1.

[3] 赵凯华，罗蔚茵.新概物理教程（电学…）[M].高等教育出版社，1986，2.

4]尹鸿钧.基础物理教程丛书（电学…）[M].中国科学技术大学出版社，1996，2.

[5]骆新全.电路仿真与PCB设计[M].北京航空航天大学出版社，2004，8.

[6]吴治隆.电路分析基础[M].重庆大学出版社，2004，5.

[7]林占江.电子测量技术[M].电子工业出版社，2003，9.

（作者单位：广东省东莞市东莞厚街专业技术学校）