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仿真软件在高职《城市轨道交通电工电子技术》教学中的应用

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  摘 要:本文介绍了在《城市轨道交通电工电子技术》课程教学中引入Multisim 14.0仿真软件的新型教学模式及其应用实例。实践表明,仿真软件的应用能帮助学生理解所学知识点,激发了学生的学习兴趣和动手创新能力,达到了较好的教学效果。
  关键词:仿真软件;城市轨道交通电工电子技术;教学应用
  随着我国城市轨道交通业的快速发展,市场对城市轨道交通车辆技术专业的人才需求急剧增加。而《城市轨道交通电工电子技术》是城市轨道交通车辆技术专业的一门专业基础课程,旨在培养学生掌握相关的基本理论知识和实际应用能力,为后续专业课程的学习储备电学基础知识。
  1 高职《城市軌道交通电工电子技术》教学现状
  《城市轨道交通电工电子技术》是一门理论性和实践性很强、很抽象的专业基础课程[1]。在传统的教学过程中存在的问题有:(1)大量的理论内容在这么少的课时(56)内很难讲解清楚、完整,而实训课时由于学生人数多,设备少所采用的分组实验教学平摊每个学生的实训课时减少;(2)学生对大量的理论公式及枯燥的理论分析失去学习的兴趣,从而实训操作存在不敢、不愿动手的现象,很难达到预期的教学效果。
  2 仿真软件在教学中的应用方案实施
  2.1 引入相关仿真软件教学的必要性
  由于在传统教学中存在以上问题,所以在理论教学过程中引入软件辅助教学,增加了学生对新生事物的感性认知,提高了学生的学习积极性并帮助他们理解较抽象的理论知识点;在实训教学中先引入相关仿真软件再使用传统实训设备实训,一方面,学生没有安全上的后顾之忧,动手积极性大增,学生还可以自己设计电路,增加了学生的创新能力;另一方面减少安全隐患和管理难度。
  2.2 仿真软件应用于教学中的方案实施
  为了克服传统教学中存在的一些问题,激发学生的学习兴趣,培养学生的动手操作及创新能力,在理论教学中辅以软件教学,来验证一些基本理论或动态演示控制过程。这种教学模式较为直观,能很好的调动学生的学习积极性,从而能更好的让学生理解所学知识点;在实训教学中,让学生先用仿真软件做,再在传统的实训设备中动手操作,进行实验甚至自己设计电路,做到举一反三。这种教学模式极大地激发了学生的学习积极性,能真正地做到“学中做,做中学”,教学效果良好。
  3 Multisim 14.0仿真软件的教学应用实例
  以基尔霍夫定律为例,说明Multisim 14.0仿真软件在电路教学中的应用。Multisim 14.0是一款具有丰富的电路元件库和强大的仿真分析能力的软件[2]。
  基尔霍夫定律是求解复杂电路的基本定律,它反应了在任何时刻,流入节点的各支路的电流关系和回路中的各电压之间的关系,不仅适用于直流电路和交流电路,还适用于含有电子元件的非线性电路。
  绘制基尔霍夫定律仿真电路图,仿真运行后,如图1所示:
  电路中A是节点,电流表I1、I2、I3分别测量支路ABCD、AFED、AD的电流。根据基尔霍夫电流定律的表述,在任何时刻流进节点的电流之和(I1+I2)恒等于流出节点的电流之和(I3)。
  仿真结果较为直观的表明,在节点A处,I1+I2=I3,从而验证了基尔霍夫电流定律的正确性;通过直流工作点的仿真分析,能很好的解释什么是支路及一条支路中流经同一个电流,即支路ABCD中流经R1和R4中的电流相同,支路AFED中流经R2和R5中的电流相同。
  用电压表U1、U2、U3和U4分别并联在BA、BC、AD和DC的两端,来验证基尔霍夫电压定律。运行仿真后的结果如图2所示:
  基尔霍夫电压定律表明在任何时刻,沿着回路(以BADCB回路为例)按图3.2的方向绕行一周,各元件上的电位升高的和(U2)恒等于电位降低的和(U1+U3+U4)。仿真结果较为直观的表明,在BADCB回路中,U1+U3+U4=U2,从而验证了基尔霍夫电压定律,加深学生对定律的理解。
  4 总结
  将仿真软件应用于《城市轨道交通电工电子技术》的教学中,不仅帮助学生更好的理解抽象的理论知识,提高了学生的学习兴趣;还激发了学生动手动脑的学习习惯,提高了学生的创新能力,达到了较好的教学效果。
  参考文献:
  [1]于涛.城市轨道交通电工电子[M].北京:机械工业出版社,2018.
  [2]代雪会,郭明.Multisim仿真软件在《汽车电工与电子技术》中的应用[J].教育教学论坛,2019.08.
  项目:项目名称:基于新能源汽车车身覆盖件生产线气动机器人智能优化研究与应用,项目编号:KJ2019A1193;基金项目:安徽省质量工程教学研究项目(项目编号:2018jyxm0645,项目主持人:夏燕玲
  作者简介:王淑芳,安庆职业技术学院助教。
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