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摘 要 本文基于以学员为中心的教学理念，培养学生自主学习能力，提高实践能力，实现教学资源共享，利用ELVIS 多功能教学实验平台，提出了虚实互动的实验模式，设计了教学案例，验证了其可行性，在节约教育投资、共享教育资源等方面具有重要的意义。
关键词 教学改革 虚实结合 口袋实验 理实一体
中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2020.05.015
Abstract Based on the concept of student-centered teaching， this paper cultivates students' ability of independent learning， improves their practical ability， and realizes the sharing of teaching resources. Using Elvis multi-functional teaching experiment platform， this paper puts forward the experiment mode of virtual reality interaction， designs teaching cases， and verifies its feasibility， which is of great significance in saving educational investment and sharing educational resources.
Keywords teaching reform; selective focus; pocket experiment; integration of theory and Practice
0 引言
近年来，伴随着科技的突飞猛进，社会对于人才的要求不再是单纯知识型，而是从知识、技能、素质三个方面提出要求，不仅要强调学生的理论基础，更加强学生动手能力和创新能力的培养。关于大学课堂教学方法和模式的研究已成为现代教育教学改革的核心问题，传统的教学模式已不能满足现在信息化时代的要求，现阶段高教工作模式正进入一个数字化、信息化的时代。
电子技术系列课程作为学科基础必修课，是一类实践性很强的课程，倡导学生在掌握基础理论知识的同时，在课下开展实验，培养发现问题，解决问题的能力，而传统的电子技术实验需要实验设备的配合，在实验室进行，如果开课班级较多，则实验室的容纳人数有限，使得实验课程的开展受到时间和地点的限制，不利于学员随时随地开展自主探索，影响学员对知识的理解程度，导致理论和实践脱节 。
本课题针对这一问题，提出了一种“虚实结合的实验教学模式”，其核心是基于NI ELVIS多功能教学实验平台构建，通过在面板上搭建电路，利用ELlVIS II 上的数据采集卡采集实验平台上的测试信号，通过平台上集成的虚拟仪器分析处理，通过计算机处理并显示输出。对于教师，能够及时展示实验结果，辅助知识的迁移，对于学生可以利用该便携的实验平台在任何时间、任何地点进行自主实验，极大地提高学生的学习热情。
1实验平台
1.1 硬件环境
ELVIS II是NI公司推出的教学平台，实现了教学仪器、数据采集和实验设计一体化的功能。该教学平台插入一块原型实验面板，并集成了包括万用表、示波器、信号源、直流电压源、波特仪等12种实验室常用仪器。ELVIS非常适合教学实验和电子电路原型设计与测试，为电子技术类课程提供了动手实践的实验室体验。
1.2 软件环境
ELVIS II是基于图形化编程语言LabVIEW与原型创建环境，该平台嵌入Multisim 仿真软件，采用虚实结合的方式，通过先仿真后实现的工程设计思路，所见即所得，进一步培养了学生工程实践能力，提升了电路设计的效率，教学效果明显提高。具体在有个电路设计中，先进行Multisim电路仿真，利用虚拟仿真环境搭建3D电路，并尝试不同布线，以便实物连接时选择最优方案;用LabVIEW 软件通过计算机与NI ELVIS II 教学平台联接，通过软件编程测试环境，在LabVIEW 软件中以图像形式显示，便于学生可视化理解频带、频谱、I-V曲线等各种电路特性。
2虚实结合教学模式
“模拟电子技术”课程普遍被学生反映较难学习，被称为“魔电”，其魔性主要因为其知识点较多、内容比较抽象、工程实践性强，通过与学生的调查和交往发现，他们的厌学情绪主要来源于理论教学过程中的理论授课模式，各种理论知识抽象，学习成绩一般的学生难以快速理解，进而越来越难跟上课程的进度。
虚实结合的教学模式极大活跃了课堂气氛，教师在课上根据相关知识点，通过NI ELVIS II教学实验平台上，为学生创设了模拟实际的环境模型，采用虚实结合的形式使学生加深对基本概念和基础原理的理解，较快建立起模拟电子技术的基本理论构架，在课下，通过布置课堂DIY实验，使學生了解到本节课程知识的应用，激发了学生的学习兴趣，提高教与学之间的交互性。
2.1课堂教学设计
“滤波器的设计和应用”是工程上常用的电路，同样也是模拟电路课程教学中的难点。传统的教学方式是通过多媒体课件展示直流滤波电路的原理和结构，对于电路性能指标、幅频响应等工程实际应用却无法在课堂中即学即现地展示出来。利用NI ELVIS II 教学平台和各种基本半导体元器件，我们设计实现了“低通滤波器电路”，实验包括硬件电路和软件仿真两个部分。
（1）按照图1、图2对滤波电路的信号源和电源电压进行设置。经过Multisim仿真，观察输出信号，发现输出信号与输入信号反相。进一步调整信号源的输入信号频率，电源的电压值，观察电路输出有无变化，与理论结果是否一致。
（2）进入3D ELVIS II，学生可尝试不同的布局布线，比如图3所示。
2.2课下实验探究
为帮助学员能够即时观察复杂理论知识的实验展示效果，并且亲自动手实践，巩固理论知识学习，设计实现了滤波电路测试系统，可变电源输出电压12V～0V，通过实际调整输入信号频率、电路参数，观察滤波电路输出信号波形，FFT频谱，巩固和理解滤波器截止频率、带宽和波形失真等理论知识，实验测试界面如图4所示。
3结语
本文采用的虚实结合的教学模式，将理论与实践相结合，大大改善传统的纯理论传授教学模式的弊端， 让学生所见即所学，另一方面，基于虚实结合硬件环境的高集成性，易测量性，不仅可以缓解实验室资源的紧张情况，以便学生课下随时随地自主实践，从而使学生较快的将知识的理解内化迁移为技能的掌握，使学员被动学习逐渐转变为主动学习， 将句号课堂逐渐转变为问号课堂，大大提高教与学之间的交互性。
参考文献
[1] 汪源，王连胜，梁志勇.NI ELVIS在电工电子技术教学中的应用[J].实验科学与技术，2013（4）：35-37.
[2] 柳征，姜文利.电子工程本科专业课教学方法改革探讨[J].电气电子教学学报，2010（6）：80-81.
[3] 李悦丽，张汉华.电路课程教学中的实例教学法探讨[J].中国电子教育，2013（2）：54-56.
[4] 荣海林，姚福安.基于MyDAQ 的“电子技术基础”口袋实验室开发[J].电气电子教学学报，2017（12）：133-136.
关键词 教学改革 虚实结合 口袋实验 理实一体
中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2020.05.015
Abstract Based on the concept of student-centered teaching， this paper cultivates students' ability of independent learning， improves their practical ability， and realizes the sharing of teaching resources. Using Elvis multi-functional teaching experiment platform， this paper puts forward the experiment mode of virtual reality interaction， designs teaching cases， and verifies its feasibility， which is of great significance in saving educational investment and sharing educational resources.
Keywords teaching reform; selective focus; pocket experiment; integration of theory and Practice
0 引言
近年来，伴随着科技的突飞猛进，社会对于人才的要求不再是单纯知识型，而是从知识、技能、素质三个方面提出要求，不仅要强调学生的理论基础，更加强学生动手能力和创新能力的培养。关于大学课堂教学方法和模式的研究已成为现代教育教学改革的核心问题，传统的教学模式已不能满足现在信息化时代的要求，现阶段高教工作模式正进入一个数字化、信息化的时代。
电子技术系列课程作为学科基础必修课，是一类实践性很强的课程，倡导学生在掌握基础理论知识的同时，在课下开展实验，培养发现问题，解决问题的能力，而传统的电子技术实验需要实验设备的配合，在实验室进行，如果开课班级较多，则实验室的容纳人数有限，使得实验课程的开展受到时间和地点的限制，不利于学员随时随地开展自主探索，影响学员对知识的理解程度，导致理论和实践脱节 。
本课题针对这一问题，提出了一种“虚实结合的实验教学模式”，其核心是基于NI ELVIS多功能教学实验平台构建，通过在面板上搭建电路，利用ELlVIS II 上的数据采集卡采集实验平台上的测试信号，通过平台上集成的虚拟仪器分析处理，通过计算机处理并显示输出。对于教师，能够及时展示实验结果，辅助知识的迁移，对于学生可以利用该便携的实验平台在任何时间、任何地点进行自主实验，极大地提高学生的学习热情。
1实验平台
1.1 硬件环境
ELVIS II是NI公司推出的教学平台，实现了教学仪器、数据采集和实验设计一体化的功能。该教学平台插入一块原型实验面板，并集成了包括万用表、示波器、信号源、直流电压源、波特仪等12种实验室常用仪器。ELVIS非常适合教学实验和电子电路原型设计与测试，为电子技术类课程提供了动手实践的实验室体验。
1.2 软件环境
ELVIS II是基于图形化编程语言LabVIEW与原型创建环境，该平台嵌入Multisim 仿真软件，采用虚实结合的方式，通过先仿真后实现的工程设计思路，所见即所得，进一步培养了学生工程实践能力，提升了电路设计的效率，教学效果明显提高。具体在有个电路设计中，先进行Multisim电路仿真，利用虚拟仿真环境搭建3D电路，并尝试不同布线，以便实物连接时选择最优方案;用LabVIEW 软件通过计算机与NI ELVIS II 教学平台联接，通过软件编程测试环境，在LabVIEW 软件中以图像形式显示，便于学生可视化理解频带、频谱、I-V曲线等各种电路特性。
2虚实结合教学模式
“模拟电子技术”课程普遍被学生反映较难学习，被称为“魔电”，其魔性主要因为其知识点较多、内容比较抽象、工程实践性强，通过与学生的调查和交往发现，他们的厌学情绪主要来源于理论教学过程中的理论授课模式，各种理论知识抽象，学习成绩一般的学生难以快速理解，进而越来越难跟上课程的进度。
虚实结合的教学模式极大活跃了课堂气氛，教师在课上根据相关知识点，通过NI ELVIS II教学实验平台上，为学生创设了模拟实际的环境模型，采用虚实结合的形式使学生加深对基本概念和基础原理的理解，较快建立起模拟电子技术的基本理论构架，在课下，通过布置课堂DIY实验，使學生了解到本节课程知识的应用，激发了学生的学习兴趣，提高教与学之间的交互性。
2.1课堂教学设计
“滤波器的设计和应用”是工程上常用的电路，同样也是模拟电路课程教学中的难点。传统的教学方式是通过多媒体课件展示直流滤波电路的原理和结构，对于电路性能指标、幅频响应等工程实际应用却无法在课堂中即学即现地展示出来。利用NI ELVIS II 教学平台和各种基本半导体元器件，我们设计实现了“低通滤波器电路”，实验包括硬件电路和软件仿真两个部分。
（1）按照图1、图2对滤波电路的信号源和电源电压进行设置。经过Multisim仿真，观察输出信号，发现输出信号与输入信号反相。进一步调整信号源的输入信号频率，电源的电压值，观察电路输出有无变化，与理论结果是否一致。
（2）进入3D ELVIS II，学生可尝试不同的布局布线，比如图3所示。
2.2课下实验探究
为帮助学员能够即时观察复杂理论知识的实验展示效果，并且亲自动手实践，巩固理论知识学习，设计实现了滤波电路测试系统，可变电源输出电压12V～0V，通过实际调整输入信号频率、电路参数，观察滤波电路输出信号波形，FFT频谱，巩固和理解滤波器截止频率、带宽和波形失真等理论知识，实验测试界面如图4所示。
3结语
本文采用的虚实结合的教学模式，将理论与实践相结合，大大改善传统的纯理论传授教学模式的弊端， 让学生所见即所学，另一方面，基于虚实结合硬件环境的高集成性，易测量性，不仅可以缓解实验室资源的紧张情况，以便学生课下随时随地自主实践，从而使学生较快的将知识的理解内化迁移为技能的掌握，使学员被动学习逐渐转变为主动学习， 将句号课堂逐渐转变为问号课堂，大大提高教与学之间的交互性。
参考文献
[1] 汪源，王连胜，梁志勇.NI ELVIS在电工电子技术教学中的应用[J].实验科学与技术，2013（4）：35-37.
[2] 柳征，姜文利.电子工程本科专业课教学方法改革探讨[J].电气电子教学学报，2010（6）：80-81.
[3] 李悦丽，张汉华.电路课程教学中的实例教学法探讨[J].中国电子教育，2013（2）：54-56.
[4] 荣海林，姚福安.基于MyDAQ 的“电子技术基础”口袋实验室开发[J].电气电子教学学报，2017（12）：133-136.