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摘要:本文针对传统电工电子实验存在的问题,提出了一种“虚实结合”的新型电工电子试验教学方式,并对具体的实施方法做了阐述。
关键词:虚拟实验;EDA技术;实验教改
电子类实验教学是理论教学的深化和补充,在培养学员分析、设计和应用电子电路能力方面起到十分重要的作用。传统电子类实验受到实验设备、技术手段等的制约,已很难适应现代实验教学发展的需要。EDA技术的出现为缓解这一问题提供了很好的技术平台。如何合理利用EDA技术改革电子类实验系统,调整实验内容,改变实施方式,更新考核机制,已成为众多教育工作者思考的问题。
1、查找问题,寻找适应时代需求的电子类实验教学模式
1.1 传统实验教学的弊端突出
(1)传统实验课程往往依附于理论课程,实验的目的是为了辅助理论教学,实验模式单一、内容固定,与实际联系不紧密,难以激发学员学习兴趣;
(2)实验内容多为验证性实验,缺乏设计性、综合性和开发性实验。不利于提高分析问题、解决问题的能力,更别提锻炼综合运用能力和创新能力;
(3)“一锅烩”式的教学无法满足学生个性化的教学要求。每个学员的实验内容、进度、要求、考核统一,没有考虑学员的差异性,不利于提高教学质量和发现有特长的人才;
(4)与当前计算机技术和网络技术的迅猛发展不相协调,计算机辅助教学、辅助设计手段应用不足。
1.2 基于EDA平台的虚拟实验优势明显
EDA技术是以计算机为基本工作平台,采用高级描述语言,它包含的MulZisim软件是常见的电工电子技术设计和实训的工具。电工电路、电子电路等都可以通过EDA仿真软件,进行电路图的绘制、设计、仿真和分析。它与传统实验比较,具有无法比拟的优越性,具体体现在以下几个方面:(1)基于EDA平台的虚拟实验把学员从繁杂的电子线路搭建、线路检查中释放出来,一方面避免了仪器的损坏,另一方面节省了实验时间,提高了实验效率。(2)利用EDA技术能够很直观、形象地进行实验,让实验教学更加方便有趣。学员对虚拟操作环境兴趣浓厚,对教员讲解的课程内容非常直观地就能理解,增加教学的互动性和学员的积极性。(3)EDA仿真软件操作简单,容易上手,为后续各专业根据专业特点开设的有关领域的计算机辅助软件的学习打下基础。
1.3 扬长避短虚实结合
基于EDA平台的虚拟实验教学优势明显,但这并不意味着传统的实验方式就要被抛弃。因为虚拟实验在培养学员对真实仪器设备的感知度和操作能力、培养学员的误差分析能力等方面存在缺憾。虚拟实验过程对计算机而言,只是按指令要求运行相应的程序,一般实验都能完美无缺地进行,实验结果与理论分析可达到天衣无缝的一致,实验过程中即使操作错误,也不会出现什么“意外事件”,不利于培养学员严谨的科学态度。实验过程没有分析,没有思考,学员很难在实验中发现新问题,禁锢了学员的思维。
由此可见,虚拟实验与传统实验各有优缺点,它们本质不同,却相互联系。以实物作为实验工具和对象进行实际操作的真实实验是虚拟实验形成和发展的基础,而以虚拟仿真技术利用计算机进行可视化操作的虚拟实验是传统真实实验的必要的有益补充和扩展,两者互有优势,采用虚实结合的实验方式,不断挖掘虚拟技术与硬件实验各自的长处,两者相互补充、相互促进。
2、勇于实践,探索“虚实结合”的电子类实验教学改革之路
在具体实验教学实践中,要用辩证的眼光看问题,要充分发挥虚拟实验与真实实验各自的特点,不可厚此薄彼。
2.1 根据实验项目的特点选择合理的实验形式
教员可根据实验项目的特点选择是采用传统实验还是虚拟实验。验证性实验、仪器操作训练实验宜采用传统实验形式;而观察现象型、数据采集处理型实验,一般采用虚拟实验。
2.2 合理调整同一实验项目中不同实验形式的交替
对于同一实验项目,可以根据实际情形在实验进行的不同阶段进行虚实交替教学。可以先做1~2次传统实验,对常用的实验仪器有基本的了解,再进行虚拟实验就能较好地掌握仪器设备的原理和性能。也可先做虚拟实验,熟悉实验步骤和原理,然后再做真实实验。
2.3 利用虚拟资源,加强设计性、综合性实验及新型实验的开设
传统的实验室出于各种因素的限制往往无法及时开出设计性、综合性实验。与此相比,虚拟实验更有优势。它能够在低投入、无风险、大容量的情况下,在虚拟实验环境中实现对各种实验设备和器件的交互操作,可方便地将相应实验资源进行整合,开发出新的实验内容。
2.4 改革实验考核方案
坚持教考分离,重点加强对学生能力课考核,建立多元实验考核,统筹考核实验过程与实验结果。根据不同实验课程的性质和内容,制定了不同的考试大纲和考核方法,建立了实验教学考核与评价体系。
关键词:虚拟实验;EDA技术;实验教改
电子类实验教学是理论教学的深化和补充,在培养学员分析、设计和应用电子电路能力方面起到十分重要的作用。传统电子类实验受到实验设备、技术手段等的制约,已很难适应现代实验教学发展的需要。EDA技术的出现为缓解这一问题提供了很好的技术平台。如何合理利用EDA技术改革电子类实验系统,调整实验内容,改变实施方式,更新考核机制,已成为众多教育工作者思考的问题。
1、查找问题,寻找适应时代需求的电子类实验教学模式
1.1 传统实验教学的弊端突出
(1)传统实验课程往往依附于理论课程,实验的目的是为了辅助理论教学,实验模式单一、内容固定,与实际联系不紧密,难以激发学员学习兴趣;
(2)实验内容多为验证性实验,缺乏设计性、综合性和开发性实验。不利于提高分析问题、解决问题的能力,更别提锻炼综合运用能力和创新能力;
(3)“一锅烩”式的教学无法满足学生个性化的教学要求。每个学员的实验内容、进度、要求、考核统一,没有考虑学员的差异性,不利于提高教学质量和发现有特长的人才;
(4)与当前计算机技术和网络技术的迅猛发展不相协调,计算机辅助教学、辅助设计手段应用不足。
1.2 基于EDA平台的虚拟实验优势明显
EDA技术是以计算机为基本工作平台,采用高级描述语言,它包含的MulZisim软件是常见的电工电子技术设计和实训的工具。电工电路、电子电路等都可以通过EDA仿真软件,进行电路图的绘制、设计、仿真和分析。它与传统实验比较,具有无法比拟的优越性,具体体现在以下几个方面:(1)基于EDA平台的虚拟实验把学员从繁杂的电子线路搭建、线路检查中释放出来,一方面避免了仪器的损坏,另一方面节省了实验时间,提高了实验效率。(2)利用EDA技术能够很直观、形象地进行实验,让实验教学更加方便有趣。学员对虚拟操作环境兴趣浓厚,对教员讲解的课程内容非常直观地就能理解,增加教学的互动性和学员的积极性。(3)EDA仿真软件操作简单,容易上手,为后续各专业根据专业特点开设的有关领域的计算机辅助软件的学习打下基础。
1.3 扬长避短虚实结合
基于EDA平台的虚拟实验教学优势明显,但这并不意味着传统的实验方式就要被抛弃。因为虚拟实验在培养学员对真实仪器设备的感知度和操作能力、培养学员的误差分析能力等方面存在缺憾。虚拟实验过程对计算机而言,只是按指令要求运行相应的程序,一般实验都能完美无缺地进行,实验结果与理论分析可达到天衣无缝的一致,实验过程中即使操作错误,也不会出现什么“意外事件”,不利于培养学员严谨的科学态度。实验过程没有分析,没有思考,学员很难在实验中发现新问题,禁锢了学员的思维。
由此可见,虚拟实验与传统实验各有优缺点,它们本质不同,却相互联系。以实物作为实验工具和对象进行实际操作的真实实验是虚拟实验形成和发展的基础,而以虚拟仿真技术利用计算机进行可视化操作的虚拟实验是传统真实实验的必要的有益补充和扩展,两者互有优势,采用虚实结合的实验方式,不断挖掘虚拟技术与硬件实验各自的长处,两者相互补充、相互促进。
2、勇于实践,探索“虚实结合”的电子类实验教学改革之路
在具体实验教学实践中,要用辩证的眼光看问题,要充分发挥虚拟实验与真实实验各自的特点,不可厚此薄彼。
2.1 根据实验项目的特点选择合理的实验形式
教员可根据实验项目的特点选择是采用传统实验还是虚拟实验。验证性实验、仪器操作训练实验宜采用传统实验形式;而观察现象型、数据采集处理型实验,一般采用虚拟实验。
2.2 合理调整同一实验项目中不同实验形式的交替
对于同一实验项目,可以根据实际情形在实验进行的不同阶段进行虚实交替教学。可以先做1~2次传统实验,对常用的实验仪器有基本的了解,再进行虚拟实验就能较好地掌握仪器设备的原理和性能。也可先做虚拟实验,熟悉实验步骤和原理,然后再做真实实验。
2.3 利用虚拟资源,加强设计性、综合性实验及新型实验的开设
传统的实验室出于各种因素的限制往往无法及时开出设计性、综合性实验。与此相比,虚拟实验更有优势。它能够在低投入、无风险、大容量的情况下,在虚拟实验环境中实现对各种实验设备和器件的交互操作,可方便地将相应实验资源进行整合,开发出新的实验内容。
2.4 改革实验考核方案
坚持教考分离,重点加强对学生能力课考核,建立多元实验考核,统筹考核实验过程与实验结果。根据不同实验课程的性质和内容,制定了不同的考试大纲和考核方法,建立了实验教学考核与评价体系。