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基爾霍夫定律的驗證范文1
分別以電工及工業電子學課程中典型電路為設計實例，利用Multisim設計仿真實驗教學案例，通過仿真實驗提高學生對理論知識的理解能力以及學習積極性，使學生真正做到變被動學習為主動學習。
1.1基爾霍夫電流和電壓定律的仿真驗證基爾霍夫定律是電路理論中最基本的定律之一，也是最重要的定律之一，它闡明了電路整體結構的規律，應用極為廣泛，對該定律掌握的好壞直接影響后續電路知識的學習。該部分內容的仿真實驗以驗證為主，利用Multisim仿真基爾霍夫定律，繪制具體電路，驗證理論教學中的結論。在Multisim環境中設計的驗證基爾霍夫電流定律的電路如圖1所示。由圖1可知：I1＋I2＝I3，I3＋I4＝I2，從仿真實驗的角度驗證了基爾霍夫電流定律，幫助學生理解電路結點電流代數和等于零，以及電流的正負問題。學生在學習基爾霍夫電壓定律時，對回路方向和電位降以及電位升之間的關系問題容易理解錯誤。為此，通過Multisim仿真實驗可以直觀地觀察到測試結果（見圖2）。
1.2晶體三極管放大電路仿真分析晶體三極管放大電路的靜態工作點分析和動態性能分析是電子學課程中一個重點內容，尤其是小信號放大電路動態性能分析，在實際中應用十分廣泛。結合Multisim對共發射極分壓式偏置電路進行仿真，使學生能夠直觀地理解信號放大的原理，以及靜態工作點設置與信號失真的關系。在Multisim環境中設計的晶體三極管放大電路如圖3所示。為了使三極管能夠完成正常的信號放大，需要設置合理的靜態工作點。調節R7＝136kΩ，使Vb＝2．42V，Vc＝7．41V，Ve＝1．79V。此時，在輸入端輸入一個正弦信號，輸出端將輸出一個放大的信號（見圖4（a））。圖中，示波器上半部分顯示的為輸入信號波形，下半部分顯示的波形為輸出波形。調節R7＝13．6kΩ，輸出端信號將出現飽和失真（見圖4（b））；調節R7＝340kΩ，則由于靜態工作點過低，輸出端信號將出現截止失真（見圖4（c））。
1.3運算放大器的電路仿真驗證運算放大器在實際的電路設計中應用十分廣泛。運算放大器可以用來設計信號調理電路，完成比例、積分、微分、濾波以及信號發生器等功能［10］。掌握了運算放大器的使用，可以方便地設計各種控制電路。本文以LM324為例設計仿真實驗。
1.3.1反向比例放大器仿真分析反向比例放大器是基本的放大電路，通過仿真實驗可以更好地理解負反饋以及放大器的“虛短”和“虛斷”概念。利用Multisim繪制反相放大電路如圖5所示。為了驗證電路的性能，輸入頻率為500Hz、峰值為99．72mV的正弦信號，輸出信號峰峰值為1．98V，輸入和輸出相位差為π，信號幅度之比約為10。值得注意的是，運算放大器的開環增益有上萬倍，但由于引入了深度負反饋，放大器的增益只與外接的元件數有關。
1.3.2有源濾波電路仿真分析濾波器就是一種選頻電路，它能夠從含有各種頻率成分的信號中選出有用的信號。利用運算放大器可以設計各種濾波器，這里僅對有源低通濾波器進行驗證，通過Multisim仿真一種Sallen－Key電路結構的濾波器的原理（見圖6（a））。由圖6（b）可知，在增益達到－2．728dB時，fc＝10．879kHz。在0～10kHz范圍內的頻率對應增益約為0dB，并且增益穩定，符合理論設計要求。
1.3.3運算放大器構成信號發生器仿真分析運算放大器工作在開環或者是正反饋情況下，可以構成信號發生器。該電路采用維恩電橋振蕩電路，通過引入正反饋產生一個正弦信號，電路如圖7所示。運放反相端接反相差動放大電路，同相端接維恩電橋，電路振蕩時產生頻率為f＝1／（2πRC）的正弦信號。
1.4555定時器電路仿真分析555時基電路是一種模擬／數字混合集成電路，在外部配上適當阻容元件，可以方便地構成脈沖產生、整形和變換電路，如多諧振蕩器、單穩態觸發器、施密特觸發器、自動控制電路、頻率變換電路等。555定時器電路除了產生常見的正弦波、矩形波外，還可以產生三角波、鋸齒波等。矩形波是其他信號的基礎，例如，若矩形波信號加在積分運算電路的輸入端，則輸出可得三角波；改變積分電路正向積分和反向積分時間常數，使某一方向的積分常數趨于零，則可獲得鋸齒波。
2結束語
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【關鍵詞】Multisim；電工電子技術；教學
電工電子技術是工科院校非電類專業的基礎課程之一，其內容涵蓋電工技術基礎、模擬電子技術基礎和數字電子技術基礎等三部分內容。該課程教學內容主要是由理論和實驗兩部分組成，是一門理論和實踐高度契合的課程。但是在電工電子技術教學中，由于實驗設備種類較多，而且也不易攜帶，所以在教室授課的教師往往將授課重心放在理論講解和電路的分析計算上，課堂教學與實際電路的應用及操作結合不充分，使得教學內容呈現方式缺乏直觀性，非常抽象難懂，因而學生的學習積極性不高，導致該課程的授課效果較差。
隨著計算機技術的發展，多媒體教學已廣泛應用于高校課堂；另外，電子設計自動化EDA軟件Multisim不僅對電路具有良好的仿真分析能力，而且還能夠貼近實踐操作，完全能滿足電工電子技術理論教學中實例展示的需求。因此，通過多媒體技術，將Multisim軟件引入電工電子技術教學中，不僅為授課教師提供了一個便捷的電路分析展示平臺，而且也讓學生在抽象的理論教學中觀察到電路運行的真實過程，增加了學生的感性認識，這將大大激發學生的學習興趣，促進電工電子技術教學的向著更深層次的方向發展。
一、Multisim軟件簡介
Multisim是加拿大Interactive Image Technoligics公司推出的專門用于電子線路仿真與設計的EDA工具軟件。作為Windows下運行的個人桌面電子設計工具， Multisim是一個完整的集成化設計環境，其特點及功能如下：
① 人性化的圖形界面：Multisim軟件的整個操作界面就像一個電子實驗工作臺，繪制電路所需的元器件和仿真所需的測試儀器均可直接拖放到工作窗口內，用鼠標點擊相應的端口即可將其用導線連接。軟件中虛擬儀器的控制面板和操作方法都與實物相似，測量數據、波形和特性曲線如同在真實儀器上展示的一樣。
② 豐富的元器件庫：Multisim元器件庫包括基本元件、半導體器件、運算放大器、TTL和CMOS數字IC、DAC、ADC及其他各種電子元件，而且用戶可以自行創建或修改所需元件模型。
③ 多樣化的測試儀器：Multisim具有數字萬用表、函數信號發生器、雙通道示波器、掃頻儀、字信號發生器、邏輯分析儀和邏輯轉換儀等多種虛擬儀表，所有儀器均可多臺同時使用。
④ 完備的分析手段：Multisim具有直流工作點分析、交流分析、瞬態分析、噪聲分析、失真分析、等多種分析工具，基本能滿足一般電路的設計分析需要。
⑤ 強大的仿真能力：Multisim可以對模擬和數字電路進行單獨仿真或者混合仿真。
Multisim仿真與虛擬儀器技術可以彌補理論教學中因實驗設備不足而造成的理論教學與實際操作相脫節的這一問題。學生可以很方便地把學到的理論知識用Multisim仿真的方法真實的再現，加深學習印象。
二、Multisim在電路計算中的應用
在電工電子技術理論授課中，教師在講解電路的基本定律（定理）的時候，不僅要對定律進行闡述，而且也要對其進行推導證明，然后還要舉例驗證定律的正確性。雖然教師對知識點的闡述已經非常明晰了，但是在學生內心總覺得還缺少點什么，其原因在于學生沒有觀察到實際電路，對教師所傳授知識的正確性存在一絲懷疑――這樣分析計算對么？為了解決這一問題，讓學生在理論知識的學習中觀察到電路的工作過程，本人在電工電子技術的理論授課中，采用Multisim軟件來進行舉例展示，下面以基爾霍夫定律來展示教學過程。
① 對基爾霍夫電壓定律進行闡述，并講解其使用方法；
② 使用教材所給例子，檢驗該定律的正確性及相應的計算方法
③ 使用Multisim軟件繪制的教材所提供電路圖；
④ 在電路需要計算電壓的位置放置虛擬萬用表，并對萬用表的功能進行選擇；
⑤ 確認所有操作步驟無誤后，進行仿真，并記錄各個萬用表測得的數據；
⑥ 將測量的數據與理論計算的數據相比較，驗證理論的正確性，其結果如圖1所示。
圖1 基爾霍夫電壓定律驗證實驗電路圖
通過實驗發現，無論是對上述電路中的哪一條回路進行仿真計算，其電壓之和為總為零，這與基爾霍夫電壓定律完全一致。該仿真過程的優勢在于不用復雜計算，便可以得知所需的電路參數，省工省時，形象直觀。
三、Multisim在電路設計中的應用
在電工電子技術的授課目的之一是讓學生學會分析及設計電路。但是對于沒有任何設計經驗的學生來說，如何驗證自己設計電路的正確性呢？如果遇到復雜的電路如何快速讀懂電路的作用呢？Multisim仿真軟件可以輔助解決此類問題。此處以最為常見的線性電源電路設計為例來講解如何應用Multisim來進行電路設計及分析的，其具體步驟如下：
① 分析電路設計需求，劃分電路各部分的功能。該電路分為降壓、整流、穩壓和濾波等四部分；
② 在Multisim軟件中，按照功能劃分，選取各部分電路所需元件，并按照合理的位置進行布局；
③ 連接各元件，檢查并分析電路的可行性；
④ 根據電路所需測量信號的類型，在電路的關鍵部位放置所需的虛擬儀器，此處只需要虛擬示波器即可；
⑤ 進行仿真測試，并通過虛擬儀器輸出的信號驗證設計的正確性，并及時更改關鍵元件的參數，使得電路更為合理，其完整電路如圖2所示。
圖2 線性電源電路圖
通過圖2中的兩個示波器可以分別觀察電路輸出信號在各階段的波形，如圖3所示。
圖3 示波器輸出的各階段整流信號
通過觀察示波器輸出的信號波形，不僅可以看到線性電源電路的輸出波形，而且還可以根據設計要求，更改相應元件的參數，使得電路滿足設計要求。通過Multisim仿真的設計方法不僅降低了電路設計的難度，而且也驗證了所設計電路的可實現性；另外，教師還可以引導學生進行探索學習，課外讓學生利用軟件完成作業。這樣有利于培養學生的學習興趣，并且可以形成良好的學習氛圍。
結論電工電子技術教學改革是一個持續不斷的探索和改進的過程。通過將Multisim電路虛擬仿真平臺引入課堂教學，不但能夠幫助師生驗證理論，使抽象問題直觀化、生動化，還能夠給予學生更多觀察電路、設計電路的機會，同時也為實際電路的操作提供了演練機會。這對于激發學生的學習熱情，提高學生的動手能力都有很大的促進作用，能夠有效地提升課程的整體教學效果，達到良好的教學目標。Multisim的引入是電工電子技術課程教學改革的有效手段之一。
參考文獻：
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關鍵詞： CDIO 實踐教學 電路實驗
1.引言
2000年到2004年，美國和瑞典多所著名學府經過探索研究，創立了CDIO（構思conceive，設計design，實施implement，運行operate）工程教育理念[1][2]，并成立了CDIO國際合作組織。目的是對傳統工程教育模式進行改革，它的教育理念是以這個全過程為載體培養學生的工程能力，能力不僅包括學科知識，而且包括學生的終身學習能力、團隊交流能力和在企業和社會環境下的構思-設計-實施-運行能力。目前，該組織成員已超過80所院校，遍布全球五大洲的25個國家[3][4]。
在中國，CDIO蘊含的理念和做法已為很多工科高校借鑒和吸收，同時增進工科生的實踐動手能力、團隊協作意識及創新能力，提高工程人才培養質量。將CDIO理念帶入電路課程教學，有助于提高教學質量、學生的工程實踐能力、學生后續學習深造及就業適應能力?；谶@個工程教育理念，我校有針對性地進行電路實驗室改建工作。
2.傳統電路實驗室模式
傳統電路實驗室通常采用試驗臺或試驗箱，把常用的實驗電路在每個模塊上搭建好，學生做實驗的時候只需要接入電源或接入負載（通常是可變電阻箱或變阻器）。目前國內大部分教儀企業生產的都是該類產品，并且大部分高校都采用這種實驗設備。
這種模式的優點是實驗設備損壞率低，實驗電路簡單清晰，學生做實驗的難度低，安全性相對較高。缺點很明顯，傳統實驗臺能開設的實驗大多是驗證性實驗，難以開展綜合性、設計性和開放性實驗，對學生的動手能力鍛煉不夠，對提高高等教育教學質量幫助有限。因此，有必要對傳統電路實驗室模式進行改革。
3.基于CDIO工程教育理念的電路實驗室建設思路
針對原有電工實驗臺存在的缺陷，在本次電路實驗室改造過程中，我校充分參考CDIO工程教育理念，在實驗設備選擇、實驗項目設定及實驗室利用方面開展了一系列改革措施。
3.1實驗設備選擇
為了契合CDIO工程教育理念，提高學生的工程實踐能力，實驗設備分兩個部分進行選擇。直流部分采用分立元件，根據大綱要求，將每個實驗可能用到的元件按類型布置在不同實驗箱中。交流部分采用分立元件模式，但是從安全角度考慮，將大部分元件固定布置在實驗臺上。
每個實驗臺都裝設計算機，并預裝電路仿真軟件，學生可以利用電路仿真軟件，對要做的實驗預先進行仿真測試，從而發現電路設計存在的缺陷，并驗證電路設計是否能滿足實驗要求。在電路仿真軟件的選擇上，偏重選擇可以自主編輯元器件的軟件，增強學生在實驗設計過程中的自主性和靈活性。
采用這種設計方式，既可以保證實驗過程當中學生的安全，又可以充分鍛煉學生的實驗設計能力，并方便開展各種開放性實驗，很好地貫徹CDIO的工程教育理念。
3.2實驗項目的設計
依據我校2014版電氣工程及其自動化本科專業人才培養方案，并結合我校對綜合性、設計性實驗不得少于實驗總數的三分之二的要求，針對新的電路實驗臺的特點，在實驗項目設計上，盡可能刪除驗證性實驗，增加綜合性、設計性實驗。如在過去實驗設備上，直流部分所做的實驗項目為“基爾霍夫定律的驗證”、“戴維南定理的驗證”等，學生只是被動地在已搭建好的電路上試驗，整個過程缺乏主觀能動性，實驗結束后，沒有在學生腦中留下深刻的印象，沒有達到實驗原本的目的。而在新的實驗臺上，針對同樣的實驗項目，學生要根據實驗要求自主選擇電路元件，設計搭建實驗電路，并根據實驗數據對實驗要求的定理定律進行驗證。實驗指導書不像過去一樣面面俱到，而讓學生充分參與設計實驗的各個環節，從而達到鍛煉學生工程實踐能力的目的。
3.3實驗室的管理
為了提高實驗室及實驗設備的利用率，在實驗室管理方面，除了之前的管理制度、措施之外，學院擬開展預約實驗，即學生可根據需要，在實驗室正常上課時間之外，預約使用實驗室。
為了充分保證學生在實驗過程中的人身安全，要求學生預約時必須提供實驗項目、實驗需要的元件設備、實驗電路等實驗設計資料，經實驗老師審核通過后方可成功預約，實驗過程中必須有實驗老師在場指導。
該措施增加了實驗教師的工作量，但是對學生的益處是顯而易見的。采用實驗預約制度，一方面通過“課前實驗”，改變過去學生被動接受知識的教學模式，如在講授基爾霍夫定理之前，學生可通過預習，先設計實驗電路，通過預約實驗，在理論課之前對該定律進行實驗驗證，然后通過理論課講解，掌握該定律的內容及應用。這種教學模式能夠很好地激發學生的學習興趣。另一方面，預約實驗可以滿足一部分學有余力的學生開展第二課堂的需要，針對相關競賽，甚至學生個人的想法，自主設計實驗項目，進而充分鍛煉學生的團隊精神、協同合作能力及創新精神。對學生以后專業課程學習、設計性實踐教學環節的開展及畢業后的深造、就業都有很大的幫助，這一措施是與CDIO教學理念不謀而合的。
4.結語
《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》提到要全面提高高等教育質量，明確指出提高質量是高等教育發展的核心任務，是建設高等教育強國的基本要求，必須牢固確立人才培養在高校工作中的中心地位。在這個契機下，建設一個以CDIO工程教育理念為基礎的電路實驗室，將電路學習與工程案例分析、科研成果相結合，通過多種實驗類型的訓練，培養學生的工程實踐能力和創新能力，拓展學生的知識面，充分發揮學生的個性和創新性，調動學生學習積極性，有助于提高我校本科教學教育質量，有助于學生將來繼續深造及求職就業。
參考文獻：
[1]王剛，常小勇.KSR-CDIO工程教育模式的改革與實踐.中國高等教育評估，2011（1）.
[2]顧佩華，沈民奮，等.從CDIO到EIP-CDIO――汕頭大學工程教育與人才培養模式探索.高等工程教育研究，2008（1）.
[3]王天寶，陳衛東.基于CDIO的創新型工程人才培養模式研究與實踐――成都信息工程學院的工程教育改革實踐.高等工程教育研究，2010（1）.
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【關鍵詞】電工基礎；軟件仿真；虛擬實驗
一、引言
電工基礎及其相關課程是理工科院校應用電子技術、微電子技術、自動化控制技術及電子信息工程技術等專業的一門專業基礎必修課，是相關院校相關專業的教學重點。但這門課是大多數學生普遍反映難學、不好理解的一門課，那如何解決電工基礎教學中的教學難點，成為擺在每個教授電工基礎的老師面前的一個難題，本文引入Proteus仿真軟件，通過構建虛擬實驗室，彌補了傳統教學方法的不足，為理論和實踐教學提供很好的平臺，使學生不再感到電工基礎理論的抽象難學。
二、找出問題、認識不足
（1）學生現狀
電工基礎課程內容知識面廣，難度大，學生感到接受起來抽象難懂，對學生的抽象思維能力和邏輯思維能力要求很高，對現在的高職生來講，難度就更大了。
現在的問題是如何在課堂中把這些知識讓基礎并不是很好的高職生學會理解并會應用。以往傳統的教學方法，以教師講授為主，學生被動接受，對于高職生來講可能只能接受些皮毛，可能只是知道了一些定理的名稱，或者只知道曾學過些什么定理等等，但是如果讓他們來應用，可能大多數同學做不到，因為他們當時根本就沒學會、沒有理解。
高職生不僅是知識薄弱，理論接受能力弱，更重要的是他們自信心不足，在高中階段由于他們學習不是很好，很少聽到表揚，得到認可，大多數高職生對于學習并沒有足夠的信心。電工基礎課作為一門專業基礎課一般安排在第一學期上，如果現在把高深的電工理論直接去傳授給他們，他們一旦接受不了，很可能對三年的高職學習再一次失去信心，甚至破罐破摔，直接影響到他們三年的高職生活。
（2）就業現狀
現在社會上大量需要高技能人才，這就要求學生不僅有一定的理論知識，更重要的是具有很強的動手能力和創新能力。正是因為電工基礎課是一門實踐性很強的學科，如何在電工基礎教學中提高學生的動手能力、創新能力也變得尤為重要。
三、借助Proteus仿真，創設虛擬實驗環境
我院在電工基礎教學中從去年開始采用Proteus仿真軟件，創造了虛擬實驗環境條件，讓學生在仿真中獲得理論知識，在虛擬實驗中提高動手能力。
下面以幾個具體實例來說明一下如何借助Proteus仿真軟件來學習電工基礎。
（1）基爾霍夫定律的驗證舉例
先讓學生熟悉Proteus仿真軟件，然后讓學生在教師的指導下做圖1所示電路圖（一定要從最簡單的電路圖開始）：
利用Protues軟件在原理圖編輯窗口繪制基爾霍夫定律的驗證電路，如圖1所示，在以上電路圖中三個支路上的電流表分別顯示各支路中的電流值，每個元器件上電壓也一目了然，這時引導學生來分析電路圖，先計算電流，如果按照流入電流為正，流出電流為負（反之也可），電流的代數和為零；然后再計算右邊回路各元器件的電壓代數和也為零，所以可以得出結論：在任意時刻，流入流出一個節點的電流代數和等于零；在電路中任意閉合回路內各段電壓的代數和恒等于零。為了讓這個結論具有可靠性，可以讓同學們改變電阻和電壓源的數值，再讓學生觀察，學生會得出同樣的結果。
（2）設定故障，提高學生分析能力
當一個定理在讓學生基本理解的基礎上，可以人為的在電路圖上設定一些故障，比如：短路、開路，阻值增大、阻值減小等等，讓學生通過仿真測量的數據去分析、去計算，從而找出故障的原因。這樣做的好處是讓學生對所學知識有進一步的理解。
在課堂上，由老師和學生通過Protues軟件共同完成給定的教學任務，以學生為主，教師為輔，邊學邊做，邊做邊學，同學們通過自己的仿真得出結論，他感受到了成功的喜悅，對這門課產生了興趣，也增強了自信心，并且通過這種方式學生印象也比純粹由教師去講解來得深刻。帶著成功的喜悅去學習，這在這些高職生以前的學習生涯中是很少有的，這樣課堂真正變成寓教于樂的地方。
在這種教學方式下，教師不再是把現成知識傳遞給學生作為教育的唯一目標，或者說不是簡單地讓學生按照教師的安排和講授去得到一個結果，而是在教師的指導下，讓學生把看到的、聽到的與手上做的結合起來。這樣即達到了既定的學習目標，又鍛煉了動手能力和分析計算能力，并且不受時間和地點的限制，只要有臺電腦，學生隨時隨地的可以進行仿真。
四、作業習題驗證
在學生對課堂上得到的定理有了初步的理解后，再給出一定的作業習題來加以鞏固，在以前，學生在做完這些題目后不能自己檢查對錯，總是被動地等待老師的檢查結果，而現在，我們可以借助于Proteus仿真軟件，把所做的題目來進行仿真驗證，讓學生來自己檢查，這樣要比讓老師來做更有利于學生對所學知識的鞏固，也更有利于學生動手能力的提高。
五、評價教學效果，展望未來發展
Proteus仿真軟件還可以作為評價教學效果的一個手段，教師可以通過學生在做仿真的時候來觀察學生對知識點的理解，如果理解的透，那么學生在做仿真的過程中，不僅熟練，而且分析思路也會寫的比較準確；如果學生沒掌握好，那么當出現故障時就不知所措，找不到問題所在。經過一年多的改革實踐，以往學生反映電工基礎課程不好懂、不好學，自從將Proteus仿真演示教學引入課堂后，大部分學生反映比以往單純由教師講解書本知識更易于接受。Proteus使抽象變形象，重點容易理解了，難點容易破解了，并且學生想去主動學習，愿意學習，把學習當作了樂趣，教學質量明顯提高。
學生獲得了扎實的理論知識，提高了動手能力，并且通過Proteus仿真還可以對電路進行改進，提高了創新能力，這正是社會上所需要的高級技術人才，符合社會發展的需要。
六、結束語
Proteus仿真軟件不僅能仿真電工基礎的理論教學環節，也能對各個定理進行驗證，把電工基礎中抽象的，不好理解的東西通過軟件形象逼真的描繪出來，Proteus軟件在電工基礎的應用，有效地把理論中不好理解的東西通過相關的實踐環節變簡單，邊學邊做，把從理論到實踐的過程變短了。有利于提高教學質量，有利于提高學生學習興趣，對電工基礎教學具有指導意義，特別是對于這些基礎薄弱的高職生，讓他們體驗到了成功的樂趣，增強了自信心，對他們將來走上工作崗位起到了不可忽視的作用。
總之，Protues仿真軟件應用到電工基礎教學和實驗以及習題中都是可行的，可以起到比傳統教學方法更好的教學效果。它克服了電工基礎呆板枯燥，難于理解，以及實驗內容固定等教學方面的局限性，可以激發學生的學習興趣；開拓學生的思路；提高學生分析計算能力；鍛煉學生解決實踐問題的動手能力，值得在電工基礎教學中大力推廣。
參考文獻
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[2]辛允東.虛擬實驗和真實實驗的比較研究[J].中國科技信息.
[3]戴曰梅.電工基礎[M].機械工業出版社，2008.
[4]冼凱儀.虛擬電子仿真軟件Multisim與電子技術電路設計實驗教學[J].儀器儀表與分析監側.
基爾霍夫定律的驗證范文5
實驗操作演示的教師在課堂上作表演性的實驗，以幫助學生對某個知識點的理解。它有助于學生觀察能力、思維能力和理解能力的培養。主要用于闡述抽象概念，驗證定律。如：過渡過程。實驗演示：如圖所示，當K合上前，電流表一直顯示為零，說明電路中無電流，電路為一種穩定狀態。當K合上后（注意觀察K合上瞬間時電流表的變化），電流表顯示從零上升到一直后又慢慢下降為零（多次演示），如不改變電路，電流以后一直為零，這又是一種穩定狀態。電路從前一種穩定狀態變化到后一種穩定狀態中間需不需要時間或過程（引導學生回答）？我們把這個中間過程稱為過渡過程。通過演示，過渡過程這個抽象的概念就具體化了，學生理解起來容易，印象深刻，記得牢。在理論講授中此方法用得比較多。如極化、磁滯回線、產生過渡過程的原因、串并聯諧振、電阻元件（或電容元件與電感元件）上電壓與電流的相量關系?；鶢柣舴蚨傻尿炞C等。實驗操作演示應選用簡單、易作、易觀察、具有啟發性的實驗，實驗中的講解是必不可少，要邊演示，邊講解，邊啟發。在演示的過程中，要告訴學生，教師在做什么，學生應觀察什么，啟發學生從觀察中得出結果。演示中關鍵的地方，要增加演示的次數，讓學生看清楚。
2示范演示
示范演示是教師在課堂上作示范實驗表演，學生通過觀察教師正確的操作姿勢和步驟，掌握其規范化操作技能。它可培養學生的注意務、觀察力和辨別力，克服其盲目性。操作儀器、儀表的使用，在實驗室中各種操作要規范。如電流表、電壓表、功率表、電度表、毫伏表、示波器等儀器、儀表的正確使用，學生初作實驗時如何進行電路圖的連接？實驗中儀表儀器工具的正確放置，數據如何測取等都可使用示范演示。該方法可集中或分組或個別進行示范演示，也可邊示范演示邊讓學生做實驗。要求教師示范時要準確、規范化，要慢，讓學生看清楚操作動作，要熟練，做到胸有成竹；要邊示范邊講解，讓學生知道教師在做什么，為什么這樣做，該怎樣。
3電化演示
電化演化是教師在課堂上通過電視、幻燈、錄相及教學電影等教學手段，將所有講的知識展示出來，使學生獲取知識。該方法對于減輕教師的勞動、減少課堂時間、提高教學的準確性有其重要意義。在展示設備的內部結構、工作原理、操作方法和畫大量復雜電路圖時有其優越性。電化演示比實物、實驗操作和示范演示更方便、先進，更便于觀看，是現代化教學必不可少的手段。如講電工的發展史，可放有關的錄相。講習題課、復習課時，將復雜的、大量的電路圖或有關知識事先寫在幻燈片上，課堂上只放幻燈，這樣可節約時間，讓學生多練習。講儀器、儀表的結構或原理時，可利用電視錄相，讓學生清楚、仔細地觀察其內部結構、連接情況、工作時的動作狀態。電化演示教師事先要準備充分，選材要切合教學內容，要讓學生事先知道演示的目的，演示過程要作扼要的說明。
4計算機演示
計算機演示是教師利用微機進行輔助電工教學，主要是用來解決理論教學中不易解決或限于設備條件無法通過實驗解決的難題。適用于繪制電路圖，相量圖和各種波形圖，進行相量、波形的疊架、方程的求解。如正弦量、相量與旋轉相量的關系。這部分內容是難點，以往都是教師在黑板上一點一點地繪圖并講解，既費力又費時，學生也不易理解。如果采用微機演示，旋轉相量逆時針旋轉時在其虛輛上投影的變化規律就在直角坐標系內被同步畫出來，相量、旋轉相量、正弦量的關系一目了然，并且可以態顯示。各種常用非正弦周期波的合成、多個同頻率正弦量的加減運算、各種波形的繪制、二階電路的響應、節點電壓法、網孔電流的習題練算等都可采用此方法。演示過程中要講解操作的目的，對照熒屏啟發、引導學生觀察顯示結果。計算機演示操作簡單，計算機手繪圖精確、迅速，是先進的教學手段，計算機的神奇還可激發學生學習的興趣。
5結語
基爾霍夫定律的驗證范文6
關鍵詞：電工基礎;教學;素質教育
技工教育除了努力讓學生嫻熟掌握專業技能外還必須全面提升學生的綜合素質，提高學生綜合素質的載體有多種形式，如何在學科教學中推行素質教育，成為我們技工學校教師面前擺著的首要問題。作為一名專業基礎課程的教師，我就如何在《電工基礎》教學中滲透素質教育談談幾點體會。
1、強化學科作用，提高學生內在素質即理論知識水平
技工學校的學生從文化課程的學習直接進入到專業課程的學習，感性認識少，社會體驗缺乏，如果在教學內容和設計上偏重理論知識的灌輸，缺乏理論和實際應用橋梁間的意識，學生只有被動的接受知識，消極的存儲知識，甚至導致部分學生認為學習專業基礎課程沒用，只有進入實訓課程（到實訓場地）學習才是重要的思想。因此必須在重視理論教學的同時，加強理論和實際的聯系，只有這樣才能使學生懂得學習理論知識的使用價值，從而促使學生學好理論知識
1.1采用事例進行教學
課堂教學理應以課堂為起點來實施生活化的教學，加強課堂教學與生活的溝通，讓教學貼近生活，聯系實際，讓學生體驗到知識的實用性，這樣，才能幫助學生更好地理解課本內容，并真正受到啟迪；才能賦予課程以生命和活力，更好地揭示其全新的潛在意義； 比如上緒論課的時候，大量羅列日常生活中有關電的現象，提出一些電的問題，這些貼近學生生活的現象和問題，會引起學生的興趣，從而燎起了學生想掌握知識的欲望。又如在講解電磁感應產生條件時，用日光燈“點燃”原理進行講解，讓學生把教室的開關接通并觀察啟輝器和燈管變化，最后闡明啟輝器的瞬間斷開，在鎮流器上產生電磁感應。同時提出當日光燈點燃后把啟輝器拿掉燈會有什么變化嗎？然后演示。例如，在講授“安全用電常識”這節時，提出：“人們為什么會觸電呢?”然后列舉適當的事例，如：單線觸電、雙線觸電、跨步觸電、電火災等實際事例，說明若不具備應有的安全用電常識，將會給人們帶來嚴重的危害。這些實際應用的例子，更新了教學內容，賦予理論的實用價值，拓展了學生的視野，提高了學生學習興趣，增加了學生學習的動力，同時也培養了學生應用電工原理分析、解決實際問題的能力，促進知識和能力的綜合提高。
1.2重視電工實驗
《電工基礎》課程中許多實驗演示，既能幫助學生對概念和原理的理解，又能使學生行為能力得以提高。例如戴維南定律等規律的驗證，不僅可以加深學生課堂上所學的規律和定律的理解，鞏固記憶，同時學生看圖接線、測量操作、熟悉各種儀器的使用及動手能力得以加強。在實驗中得到和所學定律不一致的結論及存在著誤差時，學生會提出質疑，且認真思考。對實驗所存在誤差進行分析，查找問題所在，這樣學生分析問題，發現問題及解決問題的能力得到提高，同時學生學習本課程的興趣就得到了有效提升。
1.3結合專業進行教學
《電工基礎》教學應和專業特點緊密地結合起來，如果教師在教學過程中僅局限于知識點的講解，學生會感到枯燥無味，進而對這門學科失去了學習興趣，甚至排斥這門學科。因此有必要把學生所學的專業和電工基礎的知識相聯系進行教學，增強學生應用所學知識解決專業問題的意識和能力。比如在講解電容器應用時，對于機電專業的學生，著重講解電容器在電力系統中的補償作用；對于計算機專業的學生，介紹電容器在不間斷電源中的應用；對于電子專業的學生，重點講解電容器在整流、濾波電路中的應用。實踐證明，結合專業進行教學，可以讓學生體驗到課程的重要意義，感受到課程與專業的緊密性，也使學生熱愛專業的意識在課程中得到滲透。
2、重視綜合能力的培養
《電工基礎》教學中，如何在增強學生學習主動性，認真掌握專業基礎知識的同時，使學生綜合能力得到有效的提高是值得探討的問題。
2.1自學能力、獲取信息能力的培養
教學過程中，一些比較簡單學生容易理解的章節內容，可以用設疑式即以思考題的方式列出要點，布置相應的作業，提出更深的質疑題，要求學生通過自學后做答。例如：講授磁的基本知識一節時，列出：什么是磁性、什么是磁體、什么是磁場、什么是磁力線等思考題，同時提出如何判斷一個條形磁鐵的極性？指南針為什么會使迷路的人得到正確的方向？學生除了通過閱讀《電工基礎》書本外還得通過查閱其他書籍或者互聯網中才能得到答案。這樣學生自學能力和信息獲取能力得到了有效的培養。
2.2 創新意識和能力的培養
設計性實驗對學生創新意識和能力的培養凸顯其他方式無法取代的作用。讓學生應用所學的知識設計實驗過程，大膽應用所學的原理和知識提出各種創新設想，這樣可以培養學生創造性思維，大大開發了學生的智力水平。例如：基爾霍夫定律的驗證。讓同學們寫出各自的實驗方案，由指導教師審閱通過后，進行實驗。這種實驗學生是最感興趣的，若實驗成功，同學們會體會到創新勞動的喜悅，體會到思維創造所帶來的快樂，若實驗結果誤差太大，或者實驗失敗，同學們會去查找自己所設計的實驗方案中的不足，主動分析、探討實驗失敗的原因。這種設計性實驗方式，不僅給學生構建了一個寬松的探索平臺，同時使學生創新意識和能力得到培養，分析問題、解決問題能力的得到提高。
2.3 團隊精神、協作能力及競爭意識的培養
課堂組織教學中培養學生團隊精神、合作能力和競爭意識，也是促進學生團結協作、積極進取、敢于競爭的健全人格的一劑良藥。通過課堂練習、布置作業、實驗過程及單元小測這些教學環節中，應用團隊競爭合作的教學方法，為學生創設良好的合作氛圍，使他們在相互合作中發揮特長，在交流中培養感情，在競爭中凝聚團隊精神。例如：課堂練習中，事先根據每個學生學習情況分好幾個小組，布置簡單、中等、較難（或者填空、判斷、選擇、計算、簡答等不同類型）的作業，讓各小組去完成，以完成質量和時間作為考核小組完成作業任務的依據。于是每個小組的成員為了小組的利益，在小組長的帶領下，分工做題，互相幫助，共同完成任務。老師根據每小組完成的情況分別給每位同學加分和減分，作為學生平時的作業分數。學生為了取得高分，他們就會在平時加強學習。這種團隊競爭合作的意識引入課堂，不僅增強了人和人之間的友誼，而且培養學生的團隊精神和集體凝聚力，增強了集體榮譽感，同時刺激了學生學習的欲望。在布置作業、實驗過程及單元小測中同樣可以效此方法，同樣能達到相同的目的。
3、培養人文素質，促進全面發展
美國學者懷特赫在《教育目的》一文中指出：“沒有人文教育的技能教育是不完備的，而沒有技術的教育就沒有人文”。因此，培養學生人文素質也是技工教育中緊迫的事情。
3.1利用科學概念、定律的產生和發展提供人文導向
《電工基礎》課程中的許多定律都是重大的創舉，物理學家卓有成效的研究成果和符合人類認識規律的研究方法，才使得我們能夠認識自然探索自然，尊重和利用自然，他們的重大科學突破對人類認識和科技發展產生了巨大影響。例如從安培、法拉第等對電、磁現象的研究，到無線電技術在生產、生活和前沿科技領域的廣泛應用等。闡明重要的科學概念、定律和理論的產生和發展過程，無疑給學生提供一種正確的人文導向。設立一種理想的人格目標和典范，引導學生去思考人生的目的，價值的意義，使學生對過去懷有自豪感，對現在抱有責任感，對未來充滿信心，從而在確立正確的人生觀和價值觀。
3.2利用在實驗過程中實施人文教育
實驗活動，其基本的方案設計和操作規程，要遵從嚴格的科學法則。而實驗活動自身的系統性和多變量控制的復雜性，除了基本技能方面的要求之外，對學生的人文精神層面也提出了新的要求。如合作中協調性要求，實驗過程的意志力要求，實驗意外應急處理要求等。這些都為我們在實驗活動課上進行人文教育提供了有效的載體。
3.3利用教師的職業素養和道德風范影響學生的人文素質