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[摘 要]仿真软件方便灵活的特点使得它在教学中应用越来越广泛。分析了教学过程中结合仿真软件讲解的优点，讨论了利用仿真软件进行教学的经验，提出了利用仿真软件给学生授课时需要避免的问题和策略。
[关键词]仿真软件；教学实践；应用
中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）31-0122-01
科学技术的迅速发展使得仿真软件的应用越来越广泛，在教学过程中仿真软件的作用更加重要。对电气工程专业的学生来说，在课堂上所学到的知识普遍非常抽象，比如虽然教师画出了相关电路图，分析了其工作原理，并且根据工作原理进行了公式推导，但是学生缺乏直观印象，从而造成学生难于理解，教学效果往往有限。为了解决这方面的难题，在教学过程中采用仿真软件得到了重视，仿真软件使得电路工作原理具体化，及时检验理论学习，从而提高了教学效果。
一.仿真软件简介
虽然在教学过程中所用到的仿真软件种类很多，但它们都有一些共同特点，正是由于这些特点使得它们在教学中得到了广泛应用。
首先仿真软件很方便。由于仿真软件都是经过业内技术工作者经过很多检验才使用，所以它们的输出结果大部分都正确。这样使得学生离开实物也可以得到具体的波形。对于空间和时间有限的教学过程来说，这个特点非常重要。电子实验需要学生掌握各种电子元器件的使用方法，需要学生正确地进行连接，需要学生准确的测量，这些都对教学提出了空间和时间的限制。学生进行实验需要很多仪器设备，场地和时间的保障。而仿真软件的要求则很少，当学生在电脑上正确安装仿真软件后显示软件界面时，他们就可以进行仿真实验了。这对于缺少焊接经验的学生来说激发了他们进行主动学习。
其次仿真软件非常灵活。在实验中很多情况下需要改变元器件数值，改变接线，改变测量值，在传统的实物实验中这个过程耗费时间，而仿真软件则只需更改模型的数值或者接线从而灵活地处理上述问题，这样就能够有效地促进教学。
再次仿真软件很直观。对于大型的电子线路来说，它们分布的空间可能很大，学生很难对它们有一个直观认识，有的输电线路长达几百公里，学生要直观认识它们有难度。而仿真软件则提供了便利的条件。
二. 教学过程中使用仿真软件的场合和特点
在教学过程中使用仿真软件的场合可分为演示性和讲解性场合。在讲解原理时给学生把原理讲清楚，再用几个仿真例子说明这个原理，这种演示性场合在教学中非常常见。另一方面有时一个或者几个学时都在讲某个具体的电路，而把这个电路当成一个整体采用仿真软件进行讲解，这种场合更多出现在把基本原理讲了之后讲解真个系统的作用情况下。对于演示性和讲解性场合分别有不同的教学要求。
演示性场合的目的在于向学生演示讲授过的原理，这些原理是从很多应用实例中提取出来的抽象概念。由于这些原理大部分都抽象所以需要用实例来具体化，而仿真软件的特点有利于这种具体化过程。仿真软件的方便使用使得教师无需搭建电路，仿真软件的灵活使得教师无需更换实物就可以再次进行实验。仿真软件加速了学生把抽象概念进行具体化的过程。为了使学生深刻理解原理，教师一般都使用多个例子进行说明，当更换实例的时候，只需更换模型就能给学生演示，这种在短时间内通过不同电路输出波形说明同一个原理的教学加深了学生对原理的印象，提高了教学效果。在有的时候，教师还可更换不同种类的仿真软件，来对同一个实例进行仿真，比如对同一个运放电路，分别采用Saber，OrCAD等软件进行仿真，只要过程正确，那么得到的波形就几乎一致，这也向学生演示了即使采用不同的仿真软件，也可得到相同的结果，从而使学生认识到，原因在于虽然仿真软件不同，但是电路运行的原理都一致。这样也就加深了学生对原理的理解。
讲解性场合常见于对一个设备系统的教学，此时一般很少涉及新的原理，而更多的是把已经讲解过的多个电路和原理综合起来分析一个系统。这就对教师提出了更高要求，教师必须把各个单元和他们的运行原理分别讲清楚，还要把他们之间的联系讲清楚，一个系统运行时，有哪些单元起决定性作用，他们的运行原理在系统运行中是否也起决定性作用，而在分析整个系统的时候，哪些单元的运行原理可以只从侧面理解，这些都需要教师进行教学任务分解时有效进行思考。
三. 仿真软件教学中的难点
在使用仿真软件时学生比较难掌握的有几点：正确模型的使用，初始值的确定，算法的选择，步长的确定。教师一定要把这几个方面给学生讲解清楚，而且让学生多练习才能让他们掌握具体方法。
正确使用模型的难点在于学生往往对模型里面的参数无法准确进行设置，因此教师应当把这些参数讲透彻，这样学生才能理解。由于正确设定初始值能加快仿真过程，所以教师应当让学生知道初始值的设置方法，在电路中经常设置的初始值有电容电压和电感电流等初始值，如果这些值设置不当，仿真过程就要经历很长的暂态。算法的选择在仿真中很重要，由于要根据电路来选择算法，所以要让学生知道自己的模型是连续模型还是离散模型，从而正确选择模型的算法。确定步长时要结合电脑的配置和对输出精度的要求共同确定。
四. 结论
在教学过程中有效使用仿真软件能让学生对原理有直观理解，加深学生的原理的认识。教师采用仿真软件方便了教学，提高了教学效果。仿真软件虽然有很多优点，但对于工科学生来说，这种方法只是对理解原理有益处，更多的实践经验还要在实际电路分析和运行中掌握。
作者简介
马伟 （1975），男，博士，重庆市，教师，现就职于重庆科技学院，从事电气工程方面的教研工作。
[关键词]仿真软件；教学实践；应用
中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）31-0122-01
科学技术的迅速发展使得仿真软件的应用越来越广泛，在教学过程中仿真软件的作用更加重要。对电气工程专业的学生来说，在课堂上所学到的知识普遍非常抽象，比如虽然教师画出了相关电路图，分析了其工作原理，并且根据工作原理进行了公式推导，但是学生缺乏直观印象，从而造成学生难于理解，教学效果往往有限。为了解决这方面的难题，在教学过程中采用仿真软件得到了重视，仿真软件使得电路工作原理具体化，及时检验理论学习，从而提高了教学效果。
一.仿真软件简介
虽然在教学过程中所用到的仿真软件种类很多，但它们都有一些共同特点，正是由于这些特点使得它们在教学中得到了广泛应用。
首先仿真软件很方便。由于仿真软件都是经过业内技术工作者经过很多检验才使用，所以它们的输出结果大部分都正确。这样使得学生离开实物也可以得到具体的波形。对于空间和时间有限的教学过程来说，这个特点非常重要。电子实验需要学生掌握各种电子元器件的使用方法，需要学生正确地进行连接，需要学生准确的测量，这些都对教学提出了空间和时间的限制。学生进行实验需要很多仪器设备，场地和时间的保障。而仿真软件的要求则很少，当学生在电脑上正确安装仿真软件后显示软件界面时，他们就可以进行仿真实验了。这对于缺少焊接经验的学生来说激发了他们进行主动学习。
其次仿真软件非常灵活。在实验中很多情况下需要改变元器件数值，改变接线，改变测量值，在传统的实物实验中这个过程耗费时间，而仿真软件则只需更改模型的数值或者接线从而灵活地处理上述问题，这样就能够有效地促进教学。
再次仿真软件很直观。对于大型的电子线路来说，它们分布的空间可能很大，学生很难对它们有一个直观认识，有的输电线路长达几百公里，学生要直观认识它们有难度。而仿真软件则提供了便利的条件。
二. 教学过程中使用仿真软件的场合和特点
在教学过程中使用仿真软件的场合可分为演示性和讲解性场合。在讲解原理时给学生把原理讲清楚，再用几个仿真例子说明这个原理，这种演示性场合在教学中非常常见。另一方面有时一个或者几个学时都在讲某个具体的电路，而把这个电路当成一个整体采用仿真软件进行讲解，这种场合更多出现在把基本原理讲了之后讲解真个系统的作用情况下。对于演示性和讲解性场合分别有不同的教学要求。
演示性场合的目的在于向学生演示讲授过的原理，这些原理是从很多应用实例中提取出来的抽象概念。由于这些原理大部分都抽象所以需要用实例来具体化，而仿真软件的特点有利于这种具体化过程。仿真软件的方便使用使得教师无需搭建电路，仿真软件的灵活使得教师无需更换实物就可以再次进行实验。仿真软件加速了学生把抽象概念进行具体化的过程。为了使学生深刻理解原理，教师一般都使用多个例子进行说明，当更换实例的时候，只需更换模型就能给学生演示，这种在短时间内通过不同电路输出波形说明同一个原理的教学加深了学生对原理的印象，提高了教学效果。在有的时候，教师还可更换不同种类的仿真软件，来对同一个实例进行仿真，比如对同一个运放电路，分别采用Saber，OrCAD等软件进行仿真，只要过程正确，那么得到的波形就几乎一致，这也向学生演示了即使采用不同的仿真软件，也可得到相同的结果，从而使学生认识到，原因在于虽然仿真软件不同，但是电路运行的原理都一致。这样也就加深了学生对原理的理解。
讲解性场合常见于对一个设备系统的教学，此时一般很少涉及新的原理，而更多的是把已经讲解过的多个电路和原理综合起来分析一个系统。这就对教师提出了更高要求，教师必须把各个单元和他们的运行原理分别讲清楚，还要把他们之间的联系讲清楚，一个系统运行时，有哪些单元起决定性作用，他们的运行原理在系统运行中是否也起决定性作用，而在分析整个系统的时候，哪些单元的运行原理可以只从侧面理解，这些都需要教师进行教学任务分解时有效进行思考。
三. 仿真软件教学中的难点
在使用仿真软件时学生比较难掌握的有几点：正确模型的使用，初始值的确定，算法的选择，步长的确定。教师一定要把这几个方面给学生讲解清楚，而且让学生多练习才能让他们掌握具体方法。
正确使用模型的难点在于学生往往对模型里面的参数无法准确进行设置，因此教师应当把这些参数讲透彻，这样学生才能理解。由于正确设定初始值能加快仿真过程，所以教师应当让学生知道初始值的设置方法，在电路中经常设置的初始值有电容电压和电感电流等初始值，如果这些值设置不当，仿真过程就要经历很长的暂态。算法的选择在仿真中很重要，由于要根据电路来选择算法，所以要让学生知道自己的模型是连续模型还是离散模型，从而正确选择模型的算法。确定步长时要结合电脑的配置和对输出精度的要求共同确定。
四. 结论
在教学过程中有效使用仿真软件能让学生对原理有直观理解，加深学生的原理的认识。教师采用仿真软件方便了教学，提高了教学效果。仿真软件虽然有很多优点，但对于工科学生来说，这种方法只是对理解原理有益处，更多的实践经验还要在实际电路分析和运行中掌握。
作者简介
马伟 （1975），男，博士，重庆市，教师，现就职于重庆科技学院，从事电气工程方面的教研工作。