【论文】基于Multisim10的电子电工专业实训教学设计初探
时间:2014-03-27 来源:浙江职成教网
◎泰顺县职业教育中心 林允筑
一.合理定位做好职业教育
1.职业教育学生的特点
进职业技术学校的常常是留守儿童多、单亲家庭多、问题学生多、逆反情绪多的“四多型”学生。他们在这样那样的环境中成长,容易成为缺爱、缺勇、缺信、缺敬、缺情的“五缺型”无力感动的特殊学生群体。
学电子电工专业的学生大部分是农村儿童,我班有七个属于单亲家庭,一个孩子的家长还经常吵架。他们当中有些甚至出现自暴自弃、破罐子破摔的现象,要么上课“特困生”,下课闹翻天;要么好讲义气,平时为了芝麻蒜皮的事情就能拳脚相加;要么“刀枪不入”,对你苦口婆心的教育是“水来土掩,兵来将挡”。
2.职业教育的应对良策
教学中我们应坚持以能力为本位,重视学生实践动手能力的培养,重点突出职业技术教育的特点。根据科学技术的发展,将学科前言知识充实到实验教学过程中,力求让实验实训具有鲜明的时代气息,更重要的是培养出来的职业技术学生能更好、更快的胜任企业的一线的高级技术人才岗位上的工作,做到与时俱进、开拓创新,能与企业接轨、与社会接轨。
近几年来新型的集成电子元件和他们的应用电路不断涌现,使得电子技术已经从以往分立元件电路的调试、设计转成新型器件的使用和应用电路的选择上来。另一方面,现代教育理念要求学校教育应从知识灌输转向能力培养上来,特别是应加强对自学能力、分析能力、实践动手能力、创新应用能力的培养。
而这些关键能力的培养,实验实训教学是在电子技术教学中非常重要的手段,可是这样的教学需要一定的实验实训室、分析仪器仪表、实验耗材。目前我校还处于发展阶段的关键时期,采用Multisim10电子仿真软件进行实验实训是非常可行的办法,即可以使学生体验到实训教学的效果,又可以节约耗材,确实是学生前期实训的一种有效的方法。
二.Multisim10软件简介
Multisim10是美国NI(national Instruments)公司开发EWB仿真软件,是目前广泛应用于教育教学的EDA软件之一。它的高仿真性、实用性、直观性、可自定义性,非常适合我校目前实训的设备相对缺乏的发展阶段推广实训的项目教学。在实验实训的教学中,我们可以利用多媒体展示平台,让学生上来演示电路制作的整个过程,良好的实现课堂互动,如果遇到电路没有实现预期的功能,或者是在教学中预设故障点,下面的同学可以集思广益展开积极的讨论,分析问题,提出可行性解决方案,最后实现电路预期的功能,可以很好的将实验室“搬”到教室里进行有效教学。
Multisim10主要以培养学生的动手能力、工程综合能力、创新能力为目的,强调工程设计和实践,注重方法与思想的讨论,能很好的安排设计一些科目的仿真实验,更难得的是能展示电子设计的全过程,可以根据我们的教学需要,设计选择不同的电路。随着电子技术的高速发展,仿真软件已经成为电子课程教学环节中不可或缺的一种先进的工具和手段。
三.立足行业背景,学好电子技术基础
机械电子工程专业是目前就业比较热门的专业,它对应的有一个专业群,比如说电子工程、机电一体化技术、机械自动化等等。而电子电工技术基础是这些中职学生中必修的专业课,里面涵盖了电工基础中的“三理六路”,这些理论知识的理解,对一些学生很难,更谈不上对电路的计算等产生兴趣了,而实验实训的介入,通过玩仿真可以很直观体现出电路的某些关系,从而使学生感到新鲜好奇,从而产生浓厚的专业兴趣!
就拿生活中的短路现象吧!很多学生都没有接触过短路现象,它能造成整栋楼短路保护器跳闸、严重时候冒火甚至火灾的严重事故。因此他们很难理解短路现象能造成的后果,如果发生这样的危险状态,我们在电路中就应该尽量避免。
学生都不知道为什么,而在这个软件中他具有防止短路的设计,如果出现短路,就会弹出报警对话框并强制结束实验,直到你检查出短路故障点,修改后重新调试。这个过程如果是现实生活中,不可能反复短路,这样会给元件的寿命带来很大的损害。学生便不知道为什么,而这个软件你可以尝试着多次制造短路故障,虚拟元件你可以无限次使用。这为初学者的学习大大降低了教学成本,同时也能很好的提高专业兴趣。
四.巧用Multisim10电子仿真软件和学生一起做模拟实验
Multisim10电子仿真软件它具有很强的实验仿真功能,在我们学校目前电子实验器材等硬件设施相对缺乏的情况下非常适合的一款实验仿真软件。这是它成为有效工具和手段的必要性和可行性。比如说在共射极基本放大电路的教授过程中需要搭建共射极基本放大电路、如果需要检测它的性能的时候就需要原件UI特性测试仪、双踪示波器、万用表、直流稳压电源以及搭建电路时候所需要的大量耗材。这些在目前电子电工专业在我校还处于发展阶段而言,在没有专项基金的扶持状况下,长期大量的投入这方面的资源,会给学校带来负担,又加这些专业我们学校只有开一两个班级,还是以就业为导向的,这样显得机会成本会比较大。在这样的综合情况下,选择 Multisim10电子仿真软件进行实验教学能很好的弥补传统教学带来的不足。
教学实例一:电工基础自感现象电路的应用

        电工基础自感现象电路的应用
这个电路是电工基础自感现象电路中的应用,合上开关的瞬间,LED1比LED2亮的慢。传统的实验电路因为L1基本上是固定的产品,所以LED1和LED2无法灵活的调节慢的具体量,感观上不能很好的察觉。然而这个电路你可以按照自己的意愿修改电感器的数值,灵活的调节LED1和LED2滞后点亮多长时间,从而体现直观的目的。
教学实例二:共射极基本放大电路输入输出波形的比较电路
共射极基本放大电路输入输出波形的比较电路
这个是三极管共射极基本放大电路的实验,本实验能结合教材对电路进行直流静态工作点的状态分析、交流状态分析、同时有效运用数字式模拟仪表直观的知道具体数值,另外在交流分析的时候能很好的运用双踪示波器观察输出/输出波形的实时变化情况,至于整个放大电路的放大倍数也能通过示波器检测读数。这个电路从元器件的选择到搭建电路,再到设置静态工作点,乃至到最后的调试成功的整个过程都是在仿真软件上运行。如果学生在现场实训前多做几次仿真实验,那么给电子电工专业的实验实训教学大大的降低了耗材成本。因为该软件凭借与现场实验实训的接近性,深受电子爱好者的喜爱,它很大程度上推动了实验实训项目教学的顺利开展。
教学例三:中级维修电子电工装调循环灯电路
中级维修电子电工装调循环灯电路
职业教育的学生在实验实训课程的时候有很强的积极性,平时对枯燥乏味的理论知识存在畏难情绪,而到了实训室就各管各的,根本就不听实训指导师指导。在这种情况下,我们教学中建议先在教室上一节理论课,给学生下发相应的任务书。然后结合多媒体教学、老师备课做好的实物电路以及实验准备的器材一套给予学生直观的视觉刺激,从而激发学生的实践动手的积极性,进而觉得自己学这些理论是为了做这个电路要马上用到了,这样就能揭开学生的求知欲。在理论教学的过程中,我可以结合这个仿真电路,对电路进行分析。在实训中学生容易出错的地方设置故障点,引导学生去分析电路,提出故障点的可能性,然后一一排查,最终落实教学的三维目标。
教学实例四:双色电子胸花电路
双色电子胸花电路
这个是双色电子胸花电路,采用两只不同颜色的发光二极管,通电后周期性的闪烁,十分好看。用它也可以进一步拓展制作成电子彩灯链。它的工作原理主要是有两个三极管Q1、Q2组成多谐振荡器,两个三极管轮流导通,两个发光二极管轮流导通发光。谐振电路是维修电工考试必修的知识点,一般的电路都是综合应用的相对复杂电路,很少能运用单一电路来演示它的效果,而这个双色电子胸花电路就仅仅运用单一的多谐振荡器实现这一功能。
教学实例五:数字电路中的应用与非门电路模拟

数字电路中的应用与非门电路模拟
前面所讲的关于仿真软件的运用都是在模拟电子电路、电气电路中的运用,而这个与非门电路就是在数字电路中的有效运用。该电路能很好的验证与非门电路的真值表和逻辑函数表达式,更难得是这个仿真软件还有可以多次运用的逻辑笔。能同时判断输入输出的状态,这个是现实的实训中无法实现的,因为一般的电子爱好者即使有逻辑笔,也一般就一两只。在逻辑电路中它不仅能仿真这些简单的逻辑门电路,还能仿真复杂的符合逻辑门电路,此外对一些触发器电路也能很好的仿真。
职业学校的课堂教学若要努力做到学得会、有价值、有活力,那么基于Multisim10仿真软件在电子电工课程中和学生一起做虚拟实验也是一个可取的办法。教学过程中学生可以根据教师设定的任务书对实际产品项目的综合应用电路的仿真,能很好的做一些电路分析基础的仿真实验、模拟电子技术仿真实验、数字电子技术仿真实验,实验过程中可以通过调整元件参数来对电路的状态分析,比如说静态分析、动态分析等等;另外通过仿真软件中强大的仪器仪表对实验数据可以全程跟踪检查,同时能通过数字直观的显示在显示屏幕上,大大增加了实验实训的直观性。它能很好的融合项目教学、实验教学、任务驱动等富有职业教育特色的新颖教学方法。