虚拟仪器在中职电工电子中的教学探索

梅林林

摘要：本文分析了中職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。