首页 -> 2007年第11期

现代教育技术与模拟电子技术教学的整合

作者:陈 军




  EWB是加拿大Interactive Image Technologies公司推出专门用于电子线路仿真和设计的“虚拟电子工作台(即Electronics Workbench 英文缩写EWB)”软件。它只有十几兆,体积小巧玲珑,是进行模拟电路仿真的优秀软件;它几乎100%地仿真出真实电路的结果;提高了符合设计要求电路的效率又降低了产品的成本;克服了因受工作场所、仪器设备等因素的限制而使许多试验不能进行的矛盾。利用EWB这个软件对所设计的电路进行仿真和调试。一方面可以验证所设计的电路是否能达到设计要求的技术指标,另一方面,又可以通过灵活改变电路中元器件的参数,使整个电路性能达到最佳。
  目前,世界上已有许多大学将EWB作为介绍EDA技术的主要内容,并纳入电子类课程的教学中。由于EWB仿真技术是利用多媒体技术让课堂更加生动丰富、内容呈现更加多元化和直观;既能创设情境又能让学生主动参与,故能有效地激发学生的学习兴趣,使抽象、枯燥的概念变得直观、形象,使学生从害怕、厌恶拟电子技术变成对其喜爱并乐意学。让学生借助于计算机做“模拟电子技术实验”去主动发现、主动探索,有效地培养学生的发散思维和直觉思维。同时弥补实验场地窄小、仪器缺乏等的限制。它作为一种认知工具与学习理论、传播理论的有机结合,提供了新的手段和技术支持。本文结合笔者的在模拟电子技术教学实践,谈几点做法:
  1.“EWB仿真技术”与模拟电子技术教学设计的整合。“EWB仿真技术”的应用,一改传统的“口语+粉笔+黑板”的“封闭——单一”传道授业模式,使教学情境“开放─多样”,给受教育者带来全新的视听效应,使教学效果更显著。但为什么仍有不少教师在教学实践中,没有利用现代技术突破陈旧的传递式的教学设计呢?或只为了彰显现代技术的优势而“为用而用”?主要原因有两个:其一是没有充分考虑把教育技术和模拟电子技术教学的学科特质结合起来,其二是在强调教育技术的同时没有充分考虑教师的主导作用和学生主体性。这样就难以把计算机技术和模拟电子技术教学完美地结合起来,从而使计算机辅助教学的本意偏离“正轨”。
  如对大专《模拟电子技术》教材中“RC低通滤波器电路”一节的EDA仿真辅助教学软件。大量的CAI教学设计仍遵循老路:通过R(电阻)、C(电容)分别取不同值,让学生观察波特图仪、示波器和电压表显示情况,这实际上是迫使学生接受该RC低通滤波器电路的波形、电压等图象、数值随R、C分别取不同值的变化而变化的事实,这样的学习过程仍是将学生推向被动接受学习的处境,其立足点在于操练学生的知识技能。而笔者利用“EWB仿真技术”制作的“RC低通滤波器电路的仿真”一节课的教学软件,可以演示其变化规律的过程,能十分方便地改变各有关参数,清楚地再现R、C的变化而对电路的幅度频率特性和相位频率特性曲线和观测电路的滤波效果的影响,还可以利用EWB仿真技术的运算功能,显示动画过程中,物理参量变化时的即时数据等。
  具体作法:首先让学生自己观察,摸索R、C不同的变化对输出的影响,让学生主动地去思考、寻找规律,由学生自已设计一套解决问题的方案,并在实际中操作,同学间相互交流合作、探索、发现规律,教师仅仅是提出一些建议,这样将学生置身于一项真实的“任务”之中,变“学”为“做”,力图通过学生“做”的主动探究过程以达到培养他们的创新精神、动手能力和解决问题的能力,充分地发挥了“EWB仿真技术”功效,产生一个以学习者为主体的媒体学习环境,提高了学生的学习积极性和参与性,同时也解决因受实验仪器缺乏的困境。真正体现教学观念向“知识与技能的统一”和“教会学生学习”的转变。“EWB仿真技术”与模拟电子技术教学设计的整合是教师主导地位与学生主体地位的辩证均衡,充分发挥“主体—主导”教学思想,强调讲授式教学与探究式教学方式相结合,自主学习与合作学习方式相结合,使学生的智能得到开发,创新潜能得以挖掘,人格得以和谐发展。
  2.“EWB仿真技术”与师、生之间“人文”沟通的整合。情绪心理学认为,人的情绪和情感能促进或阻止人的认知过程。在现代教育技术媒体环境下,师—生关系、师—机关系和生—机关系三个方面中,人与人之间的交流,是教学的主题。现代教育技术媒体是加深师、生之间“人文”沟通的工具,是教师充分地表述知识和表演人性的载体,是学生高效地吸取知识和了解世界的工具,其不可能成为教师的当然替代。由于物理学科是以注重理智的、动态的美,讲究以理服人,而非以情动人,但这绝非是一个忽视情感交流的理由。而要求我们恰当利用情感迁移的作用促进本学科的学习。计算机本身缺乏情感交流这一弊端。但是“EWB仿真技术”把以计算机及网络为核心的信息技术作为促进学生自主学习的认知工具与情感激励工具、丰富教学环境的创设工具,并将这些工具全面地应用到各学科教学过程中,使用各种教学资源、各个教学要素和教学环节相互融合,在整体优化之基础上产生聚集效应,创造一个趣味盎然的教学情景,激发学生的学习情绪。故在利用“EWB仿真技术”辅助模拟电子技术教学课上,必须关注“EWB仿真技术”与教师、学生、计算机的高度交融;遵循主体感知特点的前提下,科学地运用媒体,增进师生之情感,协调学生知识、智力、兴趣、情感、意志等各方面因素,使其在合作中建构物理知识,提高学生的科学和人文素养。
  总之,要求广大教师运用先进的教育技术充分考虑学生、教师、媒体、教学内容几个基本要素的相互关系,利用整体、优化的方法将各要素有机地结合起来,在模拟电子技术教学中科学合理地使用“EWB仿真技术”辅助物理学科教学 ,促进传统教思想的根本变革,从而达到培养学生的创新精神与实践能力的目标。