【摘要】应用型本科教育主要为地方经济发展培养应用型人才。在电类、非电类应用型人才的培养中，电工电子技术课程具有重要地位。针对电工电子技术课程传统教学中存在的理论与实践脱节、教学方法单一，导致学生对知识点的理解不够深入、实践能力无法提高等问题，本文提出，利用现代化教学手段，将计算机仿真实验融入教学实践，形成线上线下相结合的教学和管理模式，丰富教学内容，革新教学方法。结果表明，将计算机仿真技术运用到电工电子技术课程教学中，将抽象概念用动画、仿真演示及图片等形式展示出来，使得教学过程更加生动、形象，能够加深学生对抽象概念的理解，大大提高学生的学习兴趣，提升其创新应用能力，使教学效果得到明显提升。
【关键词】电工电子技术；计算机仿真技术；应用型本科教育
一、研究背景
随着科学技术的飞速发展，各个学科领域之间不断交叉、渗透。对应用型本科院校非电类专业来说，电工电子技术已成为一门重要的专业基础必修课程[1]。学习该课程能够让学生掌握电学方面必备的基本理论、基本概念和基本技能，为后续的专业课学习及未来的专业技术工作打下良好的基础。随着“应用型本科教育教学质量与教学革新工程”的实施与不断深入，学生学习课程的总学时数有所压缩，但在教学内容的深度与广度、教学质量的提升及学生工程应用能力的培养方面提出了更高要求。对电工电子技术课程来说，虽然传统的教学方式能基本满足人才培养的需要，但是对提高大学生创新能力，使其适应社会的高速发展来说还显得不足。本文构建了模块化的教学内容，充分运用现代化教学手段，利用计算机仿真实验软件，形成线上线下相结合的教学和管理模式。
二、电工电子技术课程教学问题分析
本课题组对机电类专业2019级216名学生的学习情况进行的问卷调查结果显示：大约61%的学生对教学中一些比较抽象的概念表示听不太懂，难以理解，学生缺乏学习的积极主动性；大约50%的学生认为教师的教学方法、教学手段比较单一，“满堂灌”的形式让学生的动手能力难以得到锻炼；大约26%的学生认为教材枯燥、呆板，内容多且叙述抽象，学生不愿意看。概括而言，该课程教学目前存在的主要问题有：1.教学中的概念多而抽象、枯燥，特别是模拟电子技术及其应用部分，非电类专业的学生既不喜欢听，听了也不易理解。2.传统的教学方法和教学手段比较单一，“满堂灌”较多，学生的动手能力难以提高，教学效果不突出。3.教学中理论与实践脱节。电工电子技术课程主要包括基本电路、模拟电路、数字电路和电动机控制技术等内容。由于该课程学时数有限，教学内容多，且其中理论知识学时数占大部分，实验学时数很少，多数电路理论、电子理论知识无法获得实验验证。理论与实验实践脱节，课程内容就显得比较枯燥、难以理解。如果不能通过仿真实验将所学理论知识更加生动、形象地演示出来，学生对部分教学内容就难以及时消化。久而久之，学生将缺乏学习的兴趣，其动手能力和创新能力也得不到提高，教学效果不突出[2]。
三、基于计算机仿真技术的电工电子技术课程教学改革与实践
电工电子技术课程的教学内容多而繁杂，而且理论性较强，非常抽象。受实验条件所限，该课程在实际教学中常以理论课形式呈现。教学过程中，教师以讲授为主，学生被动接受。部分学生电学基础较弱，学习积极性不高，在授课过程中需要教师耐心讲解，不断地复习以前讲过的相关知识，教学效果不突出。采用Multisim、Proteus等仿真软件进行辅助教学，可以使抽象变具体，提高学生的学习兴趣，学生的动手能力和创新能力也能得到一定提升[3]。
（一）基于Multisim仿真软件验证基尔霍夫电流定律的正确性
基尔霍夫电流定律是基础电路部分的重要内容之一，定律表述为：在集总电路中，任何时刻，对任一节点，所有经过该节点的支路电流代数和恒等于0。搭建如图1所示的电路，将流过电阻R1的电流命名为I1、流过电阻R2的电流命名为I2、流过电阻R3的电流命名为I3，运用Multisim仿真软件验证基尔霍夫电流定律的正确性。基于Multisim的电路仿真结果如图2所示，仿真结果中安培电流计的读数分别为I1=0.017A，I2=-0.005A，I3=0.022A。由此得到：-I1+I2+I3=0.通过仿真实验，可以使学生对基尔霍夫电流定律有更加直观的认识，还可以通过调节参数的大小进一步验证基尔霍夫电流定律的正确性，使学生更容易理解[4]。
（二）基于Proteus仿真软件的组合逻辑电路分析与设计应用
组合逻辑电路分析与设计是数字电路部分的重要内容之一，其内容理论性较强，非常抽象，学习难度大，传统“满堂灌”的教学方式无法激发学生的学习兴趣，教学效果不佳。在理论知识讲授中，利用Proteus仿真软件将抽象的概念变成生动的仿真演示，可以使学生更容易理解并掌握。最后通过课程设计和实训环节的实践，可以让学生加深对理论知识的理解，教学效果明显，也提升了学生的动手能力和创新应用能力。例如，可以结合组合逻辑电路分析与设计这一知识点设计一个六路抢答器电路。该电路可实现选手六路抢答，主要功能是：①识别选手按键的先后顺序并锁存先按键的编号，然后通过译码电路显示；②在有按键按下时禁止其他选手按键。抢答器具有60秒定时功能，在预设时间内选手抢答有效，定时器开始工作，数码管显示电路显示选手编号及抢答所用时间，直到主持人按下结束键（END），系统清零。设计步骤：根据给定的逻辑要求进行组合逻辑电路设计，然后在Proteus软件里创建一个工程，搭建电路原理图，并进行仿真实验验证。六路抢答器电路的仿真实验结果如图3所示。图中为主持人按下开始抢答按键（START）后，倒计时10秒开始，选手抢答，5号选手抢答成功，并从倒计时60秒开始回答问题。该课程的实训环节要求学生构建电路原理图，测量有关参数，并与仿真实验的数据进行比对。经仿真实验验证，该设计能够满足逻辑要求。通过这样的方式教学，可以提高学生的学习兴趣，同时也有助于学生对知识点的深入理解。此外，仿真软件弥补了实验条件受限的缺陷，学生可以根据逻辑电路分析设计出相应电路并进行仿真验证，达到理论与实践的结合。尤其是对电工电子技术感兴趣的学生，能够综合应用所学的知识，通过仿真软件对自己的一些小发明、小创造进行仿真验证，这样不仅能够加深其对电路理论、电路原理的理解，而且可以提高其动手能力和创新能力[5]。“授人以鱼不如授人以渔。”学生在掌握理论知识的同时，通过构建电路原理图并利用仿真软件进行复杂电路的设计及仿真实验，可以为日后的工作打下良好基础。
四、结语
针对传统电工电子技术课程教学过程中出现的学生学习兴趣不高、缺乏学习热情和创造能力等问题，本文提出利用计算机仿真实验等多样化的教学方式，形成线上线下相结合的教学模式，丰富了教学内容，取得了较好的教学效果，进一步提升了学生的动手能力和创新应用能力。
作者:赵娟娟 明尧 单位:兰州工业学院 水利水电部级实验教学示范中心（西安理工大学）