（教育技术学专业论文）ewb虚拟电子工作平台应用于中专低频电子线路课程教学的研究.pdf

e w b 虚拟电子工作平台成用于中专低频电予线路课程教学的 讲究 摘要 e l e c t r o n i c s w o r k b e n c h ( 虚拟电子工作平台，简称e w b ) 软件是由加拿大i n t e r a c t i v e i m a g e t e c h n o l o g i e s 公司开发的一种基于s p i c e 工业标准，可以在w i n d o w s 9 5 、9 8 和 w i n d o w s n t 操作系统上运行的电路设计仿真工具。目前在各类中等职业学校中已有 较普遍的使用。 本文从信息技术与学科教学整合，电子类课程的综合化以及符合职教特点的研究 性学习的角度阐述了e w b 软件应用于中专低频电子线路课程教学的目的和意义，简 要介绍了e w b 软件的主要功能并深研究了该软件的主要特点。 本研究从“建构主义理论”、“发现学习理论”和“信息技术与课程整合”等视角 探讨了e w b 软件应用于中专。低频电子线路课程教学的理论基础，较为详细的研究了 教学设计思路，研究设计了e w b 软件应用于中专低频电子线路课程教学的教学模式， 即“研究式”教学模式，并给出了相应的教学设计范例。 为更好她研究e w b 软件应用于中专低频电子线路课程教学，本研究采用了问卷 调查的方法对北京市各类中等职业学校使用e w b 软件辅助电子类课程教学的实际情 况进行了研究，采用准实验方法进行教学实验，同时采用干亍动研究法对研究甲约问题 进行反思并采取措施加以解决，对研究结果从定量和定性两个方面进行了分析和阐 述，文章最后针对e w b 软件与中专电类课程的整合问题在教学上提出一些建设性 意见，并简述了本研究尚待深入探讨的一些闳题。 关键词：e w b 软件教学模式课程整合职业教育 e w b 虚拟电子工作平台应用于中专低频电子线路瀑程教学的研究 a b s t r a c t e l e c t r o n i c sw o r k b e n c h ( e w b ) d e v e l o p e d b yc a n a d ai n t e r a c t i v ei m a g et e c h n o l o g i e s c o m p a n y i sae l e c t r o n i cc i r c u i ts i m u l a t i o ns o f t w a r eb a s e do ns p i c ei n d u s t r ys t a n d a r d ， w h i c hi sr u no nw i n d o w s 9 5 ，9 8o rw i n d o w sn t a t p r e s e n t ，i th a sb e e nu s e dp r e v a l e n t l yi n m a n ys e c o n d a r y v o c a t i o n a ls c h o o l s t h i s p a p e re x p o u n d st h ep u r p o s ea n d m e a n i n g o fe w bw h i c hi s a p p l i e d t ot h e t e a c h i n go fl o w - f r e q u e n c ye l e c t r o n i cc i r c u i tc 0 1 3 x s ei nt e c h n i c a ls e c o n d a r ys c h o o li n t e r m so fi n t e g r a t i o no fi n f o r m a t i o nt e c h n i q u ea n ds u b j e c t t e a c h i n g ，e l e c t r o n i c c i r c u i t i n t e g r a t i o na n dr e s e a r c hs t u d yw h i c hi su pt o v o c a t i o n a le d u c a t i o nc h a r a c t e r i s t i c ，a n d i n t r o d u c e st h em a i nf u n c t i o ni nb f i e a n dl u c u b r a t e sm a i nc h a r a c t e r i s t i co fe w b t h i sr e s e a r c hi sf r o m ”c o n s t r u c t i v i s m t h e o r y ”1d i s c o v e r yl e a r n i n gt h e o r y 。a n d ” i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n dc o u r s ec o m b i n e 。v i s u a la n g l ep r o b ei n t oe w bs o f t w a r e a p p l ys p e c i a ls e c o n d a r ys c h o o ll o wf r e q u e n c ye l e c t r o n i cc i r c u i tt h e o r e t i c a lf o u n d a t i o n ， c o u r s eo ft e a c h i n g ，a n dm a k e sad e t a i l e ds t u d yo ft e a c h i n gd e s i g ni d e aa n dd e s i g n sa t e a c h i n gp a u e r nw h i c hi sa p p l i e dt ot h et e a c h i n go fl o w f r e q u e n c ye l e c t r o n i cc i r c u i t c o u r s ei nt e c h n i c a ls e c o n d a r ys c h o o l ，n a m e l y “s t u d y ”t e a c h i n gp a a e r n ，a n dg i v e sa n r e l e v a n tt e a c h i n gd e s i g ne x a m p l e f o rs t u d y i n gt h e t e a c h i n g w i t he w bb e t t e r ，t h er e s e a r c h a d o p t sq u e s t i o n n a i r e i n v e s t i g a t i o nt os t u d yt h ef a c t so fe w b a i d e di n s t r u c t i o nw h i c hi su s e di n t oe l e c t r o n i c c i r c u i tc 0 1 n 苫ei nb e i j i n gs e c o n d a r yv o c a t i o n a ls c h 0 0 1 w em a k e t e a c h i n ge x p e r i m e n t sb y t h em e a n so fp r e e x p e r i m e n t ，a n dm a k eu s eo fa c t i o nr e s e a r c hm e t h o dt oc o n s i d e rt h e a r i s e np r o b l e m si ns t u d ya n dt a k em e a s u r e st or e s o l v et h e m ，a n da n a l y z ea n de x p o u n dt h e s t u d yr e s u l t sf r o mq u a n t i t a t i v ea n dq u a l i t a t i v ea n a l y s i s i nt h ee n d ，t h i sp a p e rp u t sf o r w a r d s o m ec o n s t r u c t i v es u g g e s t i o n st ot h ei n t e g r a t i o nq u e s t i o no fe w ba n de l e c t r o n i cc i r c u i t c o u r s ei nt e c h n i c a ls e c o n d a r ys c h o o la n ds o m e p r o b l e m sw h i c h w i l lb ed i s c u s s e df u r t h e r j nt h er e s e a r c h k e y w o r d s ：e w b ，t e a c h i n gp a t t e r n ，c o u r s ei n t e g r a t i o n ，v o c a t i o n a le d u c a t i o n e w b 虚拟电子工作平台应用于中专低频电于线路课程教学的训究 1 1 课题的来源 第1 章导论 根据教育部教职成 2 0 0 0 1 l 号和2 号文件精神，北京市教育委员会决定在我市中 等职业学校中开展课程体系整体改革试点工作。我校电子与信息技术专业作为试点校 和试点专业，承担了“电子与信息技术专业课程体系糇体改革方案及实施”的研究。 本课题来自于该研究项目中的子课题，即“应职能力目标教学体系”课程改革方 案的研究，主要任务是对e w b 虚拟电子工作平台与电子类课程的整合问题作比较系 统的实践研究和理论思考。 1 。2 研究的目的和主要内容 在国外，e w b 虚拟电子工作平台已经大量应用于各级各类学校的电子类相关瀑 程的教学之中，各种教学资源十分丰富，但是由于东西方教育制度和教学模式的不嘲j 在教学方式上西方国家与我国有着很大的差异，不能生搬硬套。在国内，e w b 虚拟 电子工作平台在教育教学领域已经得到了应用上的重视，但是还没有获得充分的发 展，目前在这方面的探索大都只是理论研究和技术使用，而对于课程教学整合方面的 实践研究还比较少。因此，本课题以中等职业学校“低频电子线路”课程教学为切入 点，从教学模式、教学方法的角度对e w b 虚拟电子工作平台与电子类课程教学整合 问题进行实践探讨，研究的主要内容如下： 1 研究目前北京市中等职业学校电子类课程教学中e w b 软件的应用现状 2 ，研究e w b 软 孛辅助教学促进学生主动建构并提高综合职业能力的理论基础 3 构建e w b 软件辅助课堂教学的“研究式”教学模式和教学设计思路 4 探讨“研究式”教学模式的教学原则和教学策略 1 。3 研究的意义 1 3 1 在e w b 虚拟电子工作平台与电子类课程的整合问题上具有实践意义 信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势，以多媒体和网络技术为核心的信惠 技术已成为拓展人类能力的创造性工具。信患技术与课程整合是我国面向2 1 世纪教 e w b 虚拟电子工作平台应用于中专低频电于线路课程教学的研究 育教学改革的新视点，对它的研究与实施将对发展学生主体性、创造性和培养学生创 新精神和实践能力具有重要意义。e w b 虚拟电子工作平台与电路课程进行整合是一 个值得研究的实际问题。 本课题以“低频电子线路”课程教学为切入点，在教学活动中探索具体可行的教 学方法，并在教学手段上进行适当调整，将e w b 虚拟电子工作平台与传统仪器设备 综合利用，为e w b 虚拟电子工作平台与电子类课程教学的整合提供实际案例。 1 3 2 在迸一步完善电子类课程的综合化方面具有实践意义 自2 0 世纪7 0 年代以来，我国相继引进了国外各种教学模式，引发了我国9 0 年 代职教课程改革的热潮。无论是哪一种课程模式，无论名称有何不同，其基本特点都 体现为课程的综合化和模块化。教育部若于全面推进素质教育深化中等职业教育教 学改革的意见强调：“要深化中等职业教育课程改革，积极开展现代课程模式，特 别是适应于学分制的模块化课程和综合化课程的探索和实验。”目前各中等职业学校 都在大力开展综合化课程的研究与实践。 就“应职能力日标教学体系”课程改革方案而言，其熏要指导思想就是融知识、 技能和素质培养于一体的综合化课程建设，同时将理论教师和实践教师合二为一，保 证综合化课程的顺利实施。但是在实际教学过程中，还存在很多问题，例如：如何将 现代教育技术合理应用于综合化课程中，培养学生运用知识和技能解决实际问题的能 力。本课题的研究芷是在教学实践中进行的，研究过程可以作为电子类综含化课程的 教学实践案例。研究成果可以对课程综合化的进一步完善提供一定参考。 1 3 ，3 在符合职教特点的研究性学习方面进行实践探索 目前我国高校和中小学中进行的探究学习、协作学习的实践研究开展得轰轰烈 烈，各种研究成果层出不穷，但是在中等职业学校中，对于符合职教特点的研究性学 习的研究还非常匮乏。随着课程综合化、模块化的转变，在中等职业学校中尝试- 丌展 研究性学习的教学方法势在必行。 在职业教育中，专业教学内容来自职业实践，非常适合丌展以问题为中心的研究 性学习。e w b 虚拟电予工作平台为职教特点的研究性学习提供了有效工具，本课题 在“低频电子线路”教学实践中运用e w b 虚拟电子工作平台引导学生进行研究性学 习，为开展符合职教特点的研究性学习做一些实践探索。 e w b 虚拟电子工作平台应用于中专低频电子线路课程教学的研究 1 4 研究的基本方法和整体构思 为了更好地作好e w b 软件应用于电子类课程教学的研究工作，采用的主要研究 方法有：文献研究法，理论分析法，问卷调查法，观察访谈法，行动研究法和准实验 研究法。 就研究的整体构思而言，研究进程分为四个阶段逐步展刀：。 首先，运用文献研究法对目前国内外在该领域研究的情况进行查阅和总结，试图 找出硬究中尚来涉及的问题和研究中的不足之处；与此同时，采用问卷调查法对j e 京 市的2 5 所中等职业学校的教师进行问卷调查，了解目前在教学中应用e w b 软件的 史辱情况这些必要的前艘工佧将为进一步的石耳窆和探讨剑造条件= 第二，对e w b 软件的主要功能和特点进行分析研究，构建以e w b 软件为教学 平台的教学设计思路和“研究式”教学模式，并采用理论分析法对“研究式”教学模 式进行理论上的探讨寻求其理论依据，使研究的基础更加牢固。 第三，将“研究式”教学模式应用于实际教学中，采用准实验研究法对学生的学 习成绩、安全工作意识、电路连接能力、电路测试及分析能力和故障检测排除能力进 行量的研究和质的分析：采用行动研究法，通过观察、访谈和反思不断发现教学过程 中存在的实际问题，并采取措施加以解决，这当中也包括对e w b 虚拟实验与真实实验 的结合途径问题进行探索和反思。在行动研究中，作为任课教师在教学过程中注意观 察学生的各种行为和表现，课下进行访谈，做好相关记录，全面细致的收集第一手资 料。另外，注意倾听其他教师的反馈和建议，并与相关教师一起合作探讨。 第四，运用s p s s 统计软件对研究数据做全面统计，并进行定量分析和定性分析。 提出比较完善的“研究式”教学模式、教学原则、教学策略和教学设计思路。最后， 针对e w b 软件与中职电类课程的整合问题在教学上提出一些建设性意见。 1 5 相关概念的阐述 1 5 。l 应职能力酲标教学体系 “应职能力目标教学体系”实质上是一种以能力为基础的教育体系。它是以加拿 大的“c b e 理论”、“联合国教科文组织倡导的国际t v e t ( 联台国教科文组织把技术 和职业教育与培训定义为t v e t ) 的就业导向趋势”、联合国教科文组织第二届国际 e w b 虚拟电子工作平台戊用于中专低频电子线路课程教学的研究 披术与职业教育大会的精神、我国的“就业准入制度”以及“宽基础、活模块”为理 论依据的一种教育教学模式。它是以职业能力作为进行教育的基础，作为培养目标和 评价标准；以通过职业资格比较分析确定的综合职业能力作为学习的目标，以职业能 力分析表所列专项能力( 专项能力包括：“知识、态度、技能、评价”四个方面) 从 易到难的顺序安排教学和学习计划，并适时增加新知识、新工艺、新技术的学习与运 用，将全面的素质教育渗透到教学环节中的一种教育教学模式。即以素质教育为基础， 以综合职业能力为本位的教学模式。并采用学分制的教学管理办法实施弹性学制。强 调个性化发展，个性化器学习方式与群体教学方式的有机融合。实现各层次职业教育 的相互衔接，体现终身教育的理念，努力发展与国际职业教育的合作与交流。 “左职能力昌标教学斧系，2 0 0 ：竿三经通兰了学业专象篓鉴定，：2 9 c , 3 彳董 得北京市教育教学成果一等奖。 “应职能力目标教学体系”的主要特点是： 1 职j j p 道德、职业知识和职、技能是构成这一教学体系的三大要素，教学过程 中要将三者有机地融为一体。妥以职业知识传授为基础，以职业能力培养为本位，将 职业道德和素质教育贯穿于教学始终。 2 教学方法和教学手段要充分体现以素质教育为基础、以能力为本位的教育思 想，努力发挥以学生为主体、教师为主导的作用，逐步给学生创造自己动脑，自己动 手的条件，做到学习职业知识和职业技能相结合，群体教育与个性化教育相结合，导 与学相结合，达到学生提高素质、全面掌握职业能力的目的。将各种现代化教学仪器、 教学设备和教学软件充分合理的运用到教学实际的全过程中，实现信息技术与课程的 有机整合。 3 理论教学与实践教学合二为一，以专项职业能力作为教学目标，实行综合化 教学模式。 1 5 2e w b 虚拟电子工作平台 e l e c t r o n i c s w o r k b e n c h ( 虚拟电子工作平台，简称e w b ) 软件是由加拿大i n t e r a c t i v e i m a g et e c h n o l o g i e s 公司开发的一种基于s p i c e 工业标准，可以在w i n d o w s 9 5 、9 8 和 w i n d o w s n t 操作系统上运行的电路设计仿真工具。它与目前流行的其他电路设计自 动化( e d a ) 软件相比，具有功能强大，价格相对低廉的特点。 该软件容易掌握，元器件种类丰富齐全、界面直观、分析方法多，操作方便。使 用时，用户就如同拥有了一个元器件种类齐全、仪器先进的电子实验室，可以方便的 e w b 虚拟电子工作平台应用于中专低频电子线路课程教学的研究 进行模拟电路、数字电路和各种通信电子线路的仿真实验，还可以通过设置各种元件 故障进行电路仿真实验，如开路、短路和不同程度的漏电等。在整个仿真过程中可以 随时存储测试点的所有数据、测试仪器的工作状态等数据和图表，以供仿真后分析使 用，提高了电子设计工作的效率。i i t 公司从e w b 6 0 版本开始，将专用于电路仿真 与设计模块更名为m u l t i s i m ，在保留了e w b 形象直观等优点的基础上，增强了软件 的仿真测试和分析功能，大大扩充了元件库中的仿真元件数量，使仿真设计更精确、 更可靠。 1 5 3 “低频电子线路”课程教学 “低频电子线路”是“电路基础”课程的后续课程，属于专业基础课，是电子与 浩思技术专业学主6 j：皇一笛课，孩漂程学习质量会直接影：一学生专盐景a ：学习蓉 果，因此该课程的教学在各个中等职业学校电类专业中都是非常重视的。 随着课程综合化的进行，我校已将该课程进行了综合设置，将理论教学与实践教 学合二为一，以专项职业能力作为教学目标，实行理论与实践综合统一的整体化教学 方式。 e w b 虚拟电子工作平台应用于中专低频电子线路课程教学的耕究 第2 章文献综述 2 1 国内外该领域的研究现状 2 1 1 国外该领域的研究现状 1 e w b 软件在国外教学领域应用广泛，资源丰富 对于电子类课程的教学来说，应用c a d 进行分析和设计是非常重要的，在国外 的很多学校，自动设计应用得相当广泛。根据m a r t i np m i n t c h e v 和b r e n tj m a u n d y i 4 的研究，大约有7 0 以上的中低年级的学生非常乐于使用e w b 软件进行电路的分析 和设计，他们对此有着浓厚的兴趣。在i d a h o 高中1 4 ”，学生们利用e w b 学习电路知 识，进行探索创造，解决实际问题。另外e l e c t r o n i c sw o r k b e n c h 网站1 5 0 1 向人们提供 实际需要的各种教育教学资源。这里有许多教材和电路设置实例，还有很多培训课程 可供学生选择，作为教师也可查阅课程案例作为教学参考，大量相关资料可以轻松获 得，e l e c t r o n i c sw o r k b e n c h 网站资源如图2 i 所示。 图2 ie l e c t r o n i c sw o r k b e n c h 网站资源 2 教学方法灵活多样，教学效果比较好 在国外，电子类课程的教学很多采用e w b 软件进行，教学方法也灵活多样。在 6 e w l 3 虚拟电子工作平台应用于中专低频电子线路课程教学的研究 i d a h o 高中”1 ，同一教师在同一时间同一地点对不同等级水平的学生同时进行指导， 这样有利于学生之间兴趣的相互影响，并且可以形成良好的协作学习氛围。在 r o s e h u l m a n 工学院 3 2 】，课内教师利用e w b 软件引出课程问题，激发学生新的话题， 引导学生进行讨论，课外让学生利用e w b 软件完成家庭作业，解决实际问题。 就教学效果而言，e d w a r dr d o e r i n 9 1 3 2 1 做了相关研究，基本情况如图2 ，2 所示。 a - 同意n 一无所谓d 一不同意 图2 2e d w a r d r d o e r i n g 关于教学效果的相关研究结果 通过研究发现，e w b 可以培养学生对电路的初步感觉，激发学生的学习兴趣， 而且增强了学生探索电路和设计电路的自信心。 2 1 2 国内该领域的研究现状 近年来，e w b 虚拟电子工作平台在我国的课堂教学中引起了广泛重视。备种相 关教材大量涌现；一些高等院校和各级各类职业学校相继建立起了自己的e d a 仿真 教学实验室，确立了实际操作与计算机模拟仿真结合的实验教学方式1 2 ：许多一线教 师开始尝试将e w b 虚拟电子工作平台引入传统理论教学中；各级各类职业技术教育 杂志上可以看到许多经验总结和实际应用等方面的文章，相关研究成果越来越多，主 要集中在以下几个方面： e w b 虚拟电子工作平台应用十中专低频电子线路课程教学的研究 1 e w b 虚拟电子工作平台的使用可以激发学习兴趣，提高教学质量 首先，e w b 虚拟电子工作平台具有很强的直观性和可操作性，在学习过程中， 学生很容易对所学专业涉及的实际技术产生浓厚的兴趣，他们非常乐于观察，乐于动 手操作，他们被千变万化的各种电子线路的新奇性所深深吸引，课堂教学生动活泼， 学生兴趣浓。实践证明，e w b 虚拟电子工作平台的使用对于一些基础较差的学生， 也非常容易集中他们的注意力，激发他们的求知欲。 2 1 1 第二，在教学过程中e w b 虚拟电子工作平台能够随时提供实验、演示和电路分 析，可以立即展示实验现象，使课程中抽象不易理解的内容和现象变得一目了然。教 学效果好，教学效率高。 2 e w b 虚拟电子工作平台的使用可以节约实验经费，保证实验安全 在教学过程中，实验是一个不可缺少的环节，学生只有通过足够的验证性实验和 一定数量的综合性实验，才能真正理解和掌握所学知识。但是，在许多实际情况中， 往往会因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的原因，使一些应该开没的教学实 验无法进行，利用e w b 虚拟电子工作平台建立虚拟实验室，可以弥补这方面的不足。 f 2 1 11 2 2 1 另外，在教学中还应注意培养学生对故障产生原因进行分析及排除的能力，因此 故障实验的开设是必要的，也是必须的，然而这些实验中有些具有一定的危| 硷】陡，给 教学的具体实施带来很大困难，而虚拟实验技术很好的解决了这个问题1 23 1 。在e w b 虚拟电子工作平台上，学生可以设置故障，观察现象，放心大胆的去做各种危险实验， 而不必担心设备和人身安全问题。 3 利用e w b 软件制作c a i 课件 目前，电子类课程的课件相对较少，其主要原因有电路结构复杂，元件符号特殊， 实验波形难以描绘等等，而e w b 虚拟电子工作平台是一个专业的电子设计自动化软 件，如果将e w b 软件应用于课件制作中，将是一个很好的解决方法，在这方面，很 多人做了有益的尝试。例如：将e w b 软件与p o w e r p o i n t 结合，制作半波整流电路 c a i 课件1 17 和数字电路c a i 课件m ；将e w b 软件与p r o t e l 软件结合，制作印刷线路 板吲；用e w b 软件设计电容充放电过程演示器等。 4 e w b 虚拟电子工作平台在远程教育方面发挥了很好的作用 远程教育中的一个重要问题是实验教学与远程教学模式不相适应，长期以来，实 验教学很难在远程教育中得以有效进行，目前虚拟技术的发展使这一问题在技术上得 到了解决。e w b 软件作为教学平台已经在我国远程教育中有所应用，相关网站有： e w b 虚拟电子工作平台应用于中专低频电子线路课程救学的研究 模拟电子技术助学网、模拟电子技术教学网m 、e d a 教学与研究等，另外电子 电工虚拟化实验室的研究与设计也已在北京航空航天大学展丌f ”1 。 2 1 3 对国内外该领域研究现状的认识 从国外来看，e w b 在电子类课程的教学中使用普遍，课程教学模式灵活多样， 教学资源非常丰富，e w b 软件作为教学手段和探索工具在教学中发挥了很好的功效。 从教学方法上看，国外与我国有着很多不同之处。在国外，教学活动大多以协作学习 为主，教师一般不直接告诉学生知识内容，而是给学生相关资源，引导学生在发现中 学习和探索。另外，同一教师可以给不同等级水平的学生同时指导，注意学生之删的 相互学习和相互感染的作用。这些都是值得我们借鉴的教学思想和经验，但是考虑到 东西方教育制度自；j f 同，我：i ：不能主搬硬套喾夕 的教学模式和敦学；了法。 从国内来看，e w b 虚拟电子工作平台应用于教学实践还处于初级阶段，人们对 它有了一定的认识，体会到了它给教学带来的种种好处。但目前的研究还存在一些不 足之处或尚未涉及的问题，丰要有： 1 对e w b 软件应用于电子类课程教学的理论依据缺乏整体性和系统性的研究 2 对e w b 软件应用于电子类课程教学的教学模式、教学策略等问题缺乏研究 3 如何发挥e w b 软件的自身优势，培养学生综合职业能力方面缺乏研究 4 对于教师如何使用e w b 软件进行教学研究的较多，而对于学生如何使用该 软件进行自主学习和协作学习以及探索问题和提高能力方面研究的较少。 从e w b 软件的功能和特点来看，其最大优势在于可以将教师的教学活动与学生 的学习活动有机的结合以来，为开展研究式教学提供了实用工具和有效手段。因此， 在课程教学中，如何利用e w b 虚拟电子工作平台进行研究式教学是一个值得探讨的 实际问题。 2 。2e w b 软件的特点和主要功能 随着电子技术和计算机技术的发展，电子产品已与计算机紧密相连，电子产品的 智能化日益完善，电路的集成度越来越高，而产品的更新周期却越来越短。电子设计 自动化( e d a ) 技术，使得电子线路的设计人员能在计算机上完成电路的功能设计、 逻辑设计、性能分析、时序测试直至印刷电路板的自动设计。e d a 是在计算机辅助 设计( c a d ) 技术的基础上发展起来的计算机设计软件系统。与早期的c a d 软件相 e w b 虚拟电子工作平台应用于中专低频电予线路课程教学的研究 比，e d a 软件的自动化程度更高、功能更完善、运行速度更快，而且操作界面友善， 有良好的数据开放性和互换性。e w b 软件是e d a 技术中的一种实用软件。 2 2 1e w b 软件的特点 电子工作平台e l e c t r o n i c sw o r k b e n c h 软件是加拿大i n t e r a c t i v ei m a g et e c h n o l o g i e s 公司于推出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件，其主界面如图2 3 所示，元件库 如图2 4 所示。 图2 3e w b 软件主界面 图2 4e w b 软件元件库 e w b 虚拟电子工作平台应用于中专低频电子线路课程教学的研究 e l e c t r o n i c sw o r k b e n c h 软件具有这样一些特点： 1 容易掌握。具有一般电子技术基础知识的人，经过一段时间的学习很快就可 以掌握e w b 的基本操作方法。 2 采用直观的图形界面创建电路。在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台， 绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取。 3 ，软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。 4 e w b 软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。 5 可以设置各种元器件故障进行仿真。如丌路、短路和不同程度的漏电等，从 而观察不同故障情况下的电路工作状况。 6 可以存储各种数据供苗宾石分析。一c 。i ，。- ，。：r a 。r l 试点芑所。南数据、测试泌器器二 作状态、显示波形和具体数据等。 7 作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。 电路文件可以直接输出至常见的印制电路板排版软件，如p r o t e l 、o r c a d 和 t a n g o 等软件，自动排出印制电路板。 8 e w b 还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实 验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测 量方法。因此非常适合电子类课程的教学和实验。 2 2 2e w b 软件的主要功能 e w - b 软件的重要功能体现在电路分析方面，e w b 提供了1 3 种分析功能，使用 者可根据仿真电路、仿真目的和要求选择。下面介绍主要的几种分析功能。 1 直流工作点分析( d co p e r a t i n gp o i n t ) 所谓直流工作点分析就是求解电路仅受电路中直流电压源或电流源作用时，每个 节点上的电压及流过电源的电流，直流工作点分析是其它性能分析的基础。进行肖流 工作点分析时，电路中的交流电源置零，电容开路，电感短路，数字器件视为高阻接 地。 2 交流频率分析( a cf r e q u e n c y ) 交流频率分析即频率特性分析。进行交流频率分析时直流电源自动景零，输入信 号被自动设定为正弦波形式。对某节点的分析，e w b 自动产生该节点电压为频率函数 的曲线( 幅频特性曲线) 和相位为频率函数的曲线( 相频特性曲线) ，结果与波特图 仪仿真相同。 e w b 虚拟电子工作平台应用于中专低频电子线路课程教学的研究 3 瞬态分析( t r a n s i e n t a n a l y s i s ) 瞬态分析是对选定节点的时域分析，即观察该节点在整个显示周期中每一时刻的 电压波形，分析结果与示波器仿真相同。在瞬态分析时，直流电源保持常数，交流信 号源幅值随时间而变，电路中的电容、电感都以储能模式出现。 4 参数扫描分析( p a r a m e t e rs w e e p ) 参数扫描分析是检测电路中某个元件的参数，在一定取值范围内变化时对电路直 流工作点、瞬态特性、交流频率特性的影响。在实际电路设计中，通过参数扫描分析， 可以针对电路某一技术指标，对电路的某些参数、性能指标进行优选。 5 温度扫描分析( t e m p e r a t u r es w e e p ) 温度扫描分析主要用于研究不同温度条件下的电路特性。 e w b 虚拟电子工作平台应用于中专低频电子线路课程教学的研究 第3 章研究设计与实施 3 1e w b 软件应用于中职低频电子线路课程教学的理论研究 3 1 1 e w b 软件应用于中职低频电子线路课程教学的理论基础 1 建构主义学习理论 建构主义理论的主要代表人物有：皮亚杰( j p i a g e o 、科恩伯格( 0 k e r n b e r g ) 、斯 滕伯格( r j s t e r n b e r g ) 、卡茨( d k a t z ) 和维果斯基( v o g o t s g y ) 。 建构主义理论的内容很丰富，但其核心可以概括为：以学生为中心，强调学生对 知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构，而不是像传统教学那样， 只是把知识从教师头脑中传送到学生的笔记本上。由于建构主义所要求的学习环境得 到了当代最新信息技术成果的强有力支持，这就使建构主义理论日益与广大教师的教 学实践普遍地结合起来，从而成为国内外学校深化教学改革的理论基础。 建构主义学习理论的基本思想是： ( 1 )知识不仅仅是通过教师传授获得的，而是学习者在一定的情景即社会文 化背景下，借助于其他人( 包括教师和学习伙伴) 的帮助，利用必要的学习资源，通 过意义建构的方式获得的。 ( 2 )m 情境、协作、会话和意义建构是学习环境中的四大要素”。 ( 3 )学习者是信息加工的主体，是意义的主动建构者，而不是外部刺激的被 接受者和被灌输的对象。 建构主义学习理论对教育思想影响深远，引起了教育教学的一系列改革运动。但 是这一理论也受到一些批评，主要是两个方面：一是过分强调“以学生为中心”，而 忽视了教师的主导作用。二是过分强调知识结构的重要性，忽视知识内容的学习。 从我国来看，“我们在引进西方建构主义的时候，在以学生为中心的这个问题上 并没有盲目照搬，而是结合我国的国情加以创造性的发展与应用”。我们所说的建构 主义“既不是以教师为中心，也不是以学生为中心，而是既要充分发挥教师的 主导作用，又要突现学生在学习过程中的主体地位，即要主导一主体相结合( 可 见，这是一种b l e n d i n g ) 。” 。何克抗：从b l e n d i n gl e a r n i n g 看教育技术理论的新发展 1 3 e w b 虚捌屯子工作平台应用于中专低频电子线路课程教学的研究 从e w b 软件的特点及其在教学中的使用情况来看，有许多地方都表现出与建构 主义学习理论的致性。 r ”学生对知识的掌握不是简单的由教师讲授，而是通过实践探索自己建构 的过程。例如在讲授集成稳压器正常工作条件时，教师不直接给出答案，而是提供给 学生实验电路和测试方法，学生利用e w b 软件自主虚拟实验，得到不同输入情况下 输出电压的数值，并参照教材相关内容对测试数据进行分析和解释，得出正确结论。 ( 2 )学习意义的获得，是每个学习者以自己原有的知识经验为基础，对新信 息重新认识和编码，建构自己的理解。在这一过程中，学习者原有的知识经验因为新 知识经验的进入而发生调整和改变。例如学生可以通过节点电流概念建构三极管电流 分配关系，从而对节点电流概念丰j j “点”形成新b j 认识，既占“点”主j “面“。 ( 3 )学习过程不是简单的信息输入、存储和提取，是新旧知识经验之间的双 向的相互作用过程，也就是学习者与学习环境之间互动的过程。e w b 软件引入课堂 教学，为学生创建了建构知识的学习环境。 ( 4 )学习不是被动接收信息刺激，而是主动地建构意义。学生利用e w b 软件 发现问题、研究问题并解决问题，在不断探索中主动建构知识。 2 信息技术与课程整合理论 目前关于“信息技术与课程整合”问题，国际上还没有真正研究出一套比较科学、 系统的理论来加以阐述。但是我们可以从何克抗对这一问题的研究中得到一些有益的 启示。他指出：“所谓信息技术与学科课程的整合，就是通过将信息技术有效地融合 于各学科的教学过程来营造一种理想的教学环境，以实现种能充分体现学生主体地 位的以自主、探究、合作为特征的新型学习方式”。“信息技术与课程整合， 不是把信息技术仅仅作为辅助教或辅助学的工具，而是强调要利用信息技术营造一种 理想教学环境，以实现能支持自主探索、多重交互、情境创设、合作学习、资源共享 等多方面要求的新型学习方式，从而把学生的主动性、积极性充分调动起来，使课常 的教学结构发生根本变革，使学生的创新精神与实践能力培养落到实处。这f 是我们 素质教育的重点目标( 即创新人才培养) 所需要的。”他还指出：“长期以来，国内外 教育界对于信息技术的教育应用，关注更多的是教育管理、第二课堂和信息技术课本 身，而对i t 在各学科课堂教学中的应用却未能给予足够的重视”“认识到教育 信息化要面向课堂教学这个主阵地，要把创新能力的培养与系统科学知识的传授与掌 握这二者结合起来，这是表明国际教育技术界教育思想观念在提高、在转变的一个重 e w b 虚拟电子工作平台应用于中专低频电子线路课程教学的研究 要方面。但是要想让这种认识落到实处，还须通过信息技术与各学科课程实施有效的 整合才有可能。”。 可以看出，关于“整合”问题不能简单的理解为传统教学方式的电子化，真f 意 义上的“整合”应该是教学结构和教学方式的根本改变，它强调的是从教学整体出发 融入信息技术，实现全新的学习方式。e w b 软件引入电路课堂教学，为信息技术与 学科教学整合提供了探索平台。 3 发现学习理论 发现学习法是美国著名心理学家布鲁纳所倡导的种学习方法。一节鲁纳认为：“学 习者自己发现的东西才是最重要的和最富于独特的个人特色的知识。”所谓发现学习 就是以培养探究恙维& 0 方法为昌标，以基车- “7 材为内害，通过再发现韵步骠柬进学前 学习。在教学过程中，学生是一个积极的探究者，教师的作用是要形成一种学生能够 独立探究的情境，而不是提供现成的知识。 发现学习法的眼点不仅在于帮助学生深刻地掌握知识，而且在于通过学生展示论 证的思维过程，体验发现的乐趣，帮助学生形成积极探索的精神，培养创新思维方法 和科学精神。 一般来说。探究过程包括三方面活动：一是引起学习兴趣；二是积极思维，选择 最佳解决问题的途径；三是实践操作，验证假说，并由假说转换为法则。 e w b 软件可以创设学生自我探究的学习情境，是实现发现学习的有效手段。 3 。1 。2e w b 软件应用于中职低频电子线路课程教学的目的 1 牢固掌握低频电子线路基础知识和基本技能 低频电子线路课程的最大特点是理论与实践联系紧密，而且学习难度较大。采用 传统的教学方法，学生不仅入门困难，而且在学习过程中对概念不易理解，对知识的 掌握不够深刻，即使理论成绩分数较高的学生，大多也不能很好的完成实践操作。另 外，实验内容更多的是简单验证理论结果，很少能引发学生对理论本身更深层的思考。 因此，传统的教学模式很难激发学生的学习兴趣，教学效果欠佳，教学效率不高。e w b 虚拟电子工作平台的出现在很大程度上能够帮助解决这个问题，它可以实时提供虚拟 仿真，帮助学生理解概念和原理，为学生提供探索和设计的平台，使学生的感知、理 解、巩固、运用融为一体，有助于学生牢固掌握知识和技能。 何克抗：从b l e n d i n gl e a r n i n g 舌教育技术理论的新发展，h t t p ：2 0 2 1 1 28 8 3 2 a c a d e m i s t h k k b i e n d i n gh t m 。蒋宗尧：学法指导艺术，第3 l 页，北京，中圆林业出版社，2 0 0 0 年， t 5 一一一曼! 璺皇型皇至! ：堡兰堂窒旦主! 主! 垦塑皇王璧竖堡堡墼兰堕婴塞 2 培养学生综合职业能力 在“应职能力目标教学体系”中，突出强调要培养并提高学生综合职业能力，要 加强理论和实践的有机结合，因此我校实施了课程的综合化。就低频电子线路课程来 说，课程的综合化不是简单的“理论+ 实验”，而是将实验改为“实训”，理论与实训 完全融合于单元教学模块中，e w b 软件的引入成为“理论”与“实训”相结合的桥 梁和纽带。e w b 软件在课堂教学中作为教师教学和学生探究的工具，不仅有助于学 生深刻理解基本概念，掌握基本原理，而且还提供给每一个学生更多的实时动手操作 机会。在实训教学中，e w b 的虚拟练习为学生的实际训练提供定的帮助和指导。 在实际设计制作中，e w b 软件又成为学生设计和改进电路的有效工具。可见，e w b 款件应用予躲频电子线路课程中，：恪育平lr 理论与实践紧密结台稆， 目互渗透，帮置 学生提高综合职业能力。 3 培养学生创新意识和创新精神 传统的电路实验多为验证性实验，对于学生巩固和掌握书本知识很有帮助，f b 在 培养学生的主动精神和创意意识方面显得比较薄弱。而探索性实验是先进行实验，从 而得出结论，发现某一规律，它是和科学研究的基本方法和进程相一致的，它可以激 发学牛创新的欲望，可以引导学生在实验中，探求新知，激发潜能，亲身体验到科学 家探索自然规律的乐趣，锻炼和培养自己的创造性思维。现在将e w b 软件引入课堂， 引导学生发现并提出一些问题，让学生围绕问题的解决进行探究性实验，寻求解决问 题的方法，同学之间互相交流，教师予以点评和指导，激发学生创新思维的火花，引 导学生进行科技创造。 3 1 3e w b 软件应用于中职低频电子线路课程教学的原则 1 科学性原则 科学性原则包括教学内容的科学性和教学方法的科学性。 教学内容的科学性体现在四个方面：一是知识技能与实际应用相结合，做到概念 原理准确，电路真实可用；二是教学内容新颖，摒弃那些已经陈旧的东西，尽可能反 映现代电子技术发展现状；三是不能为了追求仿真效果而人为增加一些与事实相反的 处理，既要保证教给学生的知识不出现科学性错误，更要杜绝那些伪科学的内容；四 是要有利于学生形成