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[摘要]电子技术实验是一门理论与实践相结合的专业基础课,本文分析了目前电子技术传统实验教学在教学模式、教学资源管理等方面存在的不足,并因此提出了在计算机虚拟仿真技术和互联网络高速发展的时代背景下,对电子技术虚拟实验网络教学的应用进行了探索。
[关键词]电子技术实验 实验教学改革 虚拟实验网络教学
一、引言
实验教学是高等院校培养高素质合格人才的重要手段,它有助于巩固和加深学生对理论知识的理解,培养学生严谨的科学思维能力和创新精神,培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。电子技术实验作为高等院校实验教学必不可少的一部分,它也是电子技术基础课程的重要组成部分,是一门理论与实践相结合的涵盖计算机专业、电子电气专业、光信专业、机械专业、物理专业等专业的基础必修课。
本文分析了目前电子技术传统实验教学在教学模式、教学资源管理等方面存在的不足,并因此提出了在计算机虚拟仿真技术和互联网络高速发展的时代背景下,对电子技术虚拟实验网络教学的应用进行了探索。
二、传统电子技术实验教学模式的不足
传统的电子技术教学模式一般是:理论讲述——实验操作——实验验证理论。显然,传统的电子技术实验项目主要是验证性实验,而综合性实验和设计性实验比较少。这样就导致学生自主设计电子电路的机会就少,从而束缚了学生对电子电路的思维和设计能力的发展。
在传统实验教学中,实验环境和实验内容都是根据实验教学大纲统一由老师安排,实验所需的元器件也是由所承担实验的相关实验室统一提供。实验前,实验老师准备好实验设备,实验所需元器件,甚至对实验步骤和实验注意事项进行详细讲解,然后,学生按部就班地完成老师规定的实验内容,最后,学生再按老师的要求处理好实验数据,完成实验报告。这种传统的实验教学模式大大降低了实验本身的地位,同时,在某种程度上也限制了学生自主学习及创新能力的发展。电子技术实验最主要的目的是训练学生对电子电路的分析能力和设计能力,培养学生的实践和创新能力。但是由于实验室提供的仪器设备和电子元器件都是有限的,再加上实验室的开放时间也是有限的,学生往往很难按照自己的设计意愿来完成实验内容,所以这种传统的实验模式大大束缚了学生的创新思维和创新能力。
再者,传统的电子技术实验室,包括模拟电路实验室、数字电路实验室以及高频电路实验室,每一实验室内都配备有相关试验箱、相关信号源设备以及各种测试仪器仪表、实验所需元器件等,数目繁多,不仅难于管理和维护,而且这些设备和仪器又远远跟不上现代电子技术的飞速发展。鉴于此,我们提出了电子技术虚拟实验网络教学。
三、电子技术虚拟实验网络教学
所谓虚拟实验网络教学,是指教师借助于多媒体、仿真和虚拟现实等技术在计算机上营造一个可以辅助或替代传统实验教学各操作环节的相关软硬件操作环境,并将此操作环境建立在校园网络上,从而把学生和操作环境连接起来,共享这个虚拟的实验空间,所有的学生都可以在网上像在真实的环境中完成各个实验项目,其实验效果比在真实实验环境中所取得的效果更好。
(一)虚拟实验室的建设
虚拟实验网络教学的关键是虚拟实验室的建设,而虚拟实验室的建设最重要的又是虚拟实验仪器的准备。虚拟实验仪器是基于计算机的软硬件测试平台,它可替代传统的测量仪器,如信号发生器、示波器、逻辑分析仪、频谱分析仪等。虚拟仪器实质上是利用计算机的显示功能模拟传统仪器的控制面板,并通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合在一起,从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起。虚拟实验仪器的使用大大缩小了仪器硬件的成本和体积,并通过软件实现对信号数据的运算、分析和处理。更重要的是,学生可以方便的改变实验参数,分析不同的实验结果,这可以激发学生浓厚的学习兴趣,而且,有利于培养学生的科学意识和创新精神。虚拟实验室的开发和应用将会对实验教学改革产生变革性的影响。
(二)虚拟实验网络教学管理系统的建设
电子技术虚拟实验网络教学要顺利进行,就必须要求教师和学生在实验过程中进行互动,这种互动可以通过虚拟实验网络教学管理系统来实现。虚拟实验网络教学管理系统主要针对三方:教师、学生和系统管理员。系统管理员主要负责系统的帐号、权限管理以及系统的日常维护。教师主要负责虚拟实验项目的创建、实验过程答疑以及实验结果的分析评价。系统针对学生的管理包括身份认证及进入虚拟实验室进行实验操作。
实验结束后,教师和学生还可以通过电子技术虚拟实验网络系统的教学论坛对实验过程中学生遇到的疑难问题、经验教训以及实验体会等进行交流与沟通,以达到促进师生互动、提高学习的目的。
四、电子技术虚拟网络实验教学的意义
电子技术虚拟实验网络教学的实现将有效的缓解我们在实验仪器设备、实验耗材、实验场地等方面普遍面临的困难和压力,而且开展网上虚拟实验教学能够突破传统实验对时空的限制,无论学生还是教师,都可以自由地随时随地上网进入虚拟实验室,操作仪器,进行各种实验。总之,电子技术虚拟网络实验教学以其教学的先进性极大的提高了学生对知识的需求与探索的积极性,从而提高了实验教学的质量,最终实现实验教学的宗旨。
[参考文献]
[1]于增安.电子技术实验教学的探索与思考[J],沈阳工程学院学报,2011.1.
[2]何唐梅.论立体化实验教程建设[J],科技信息,2008.5.
[3]周鹏,李芳.数字电子技术虚拟实验系统的建设与应用[J],现代教育技术,2009.2.
[4]张志美等.基于学生能力培养的电子技术基础实验教学平台的研究[J],沈阳师范大学学报,2011.7.
[5]张翠敏等.电子技术课程教学方法初探[J],教学园地,2010.9.
[6]夏露等.仿真实验在模拟电子技术教学中的应用[J],实验教学,2010.6.
(作者单位:广州大学实验中心 广东广州)
[关键词]电子技术实验 实验教学改革 虚拟实验网络教学
一、引言
实验教学是高等院校培养高素质合格人才的重要手段,它有助于巩固和加深学生对理论知识的理解,培养学生严谨的科学思维能力和创新精神,培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。电子技术实验作为高等院校实验教学必不可少的一部分,它也是电子技术基础课程的重要组成部分,是一门理论与实践相结合的涵盖计算机专业、电子电气专业、光信专业、机械专业、物理专业等专业的基础必修课。
本文分析了目前电子技术传统实验教学在教学模式、教学资源管理等方面存在的不足,并因此提出了在计算机虚拟仿真技术和互联网络高速发展的时代背景下,对电子技术虚拟实验网络教学的应用进行了探索。
二、传统电子技术实验教学模式的不足
传统的电子技术教学模式一般是:理论讲述——实验操作——实验验证理论。显然,传统的电子技术实验项目主要是验证性实验,而综合性实验和设计性实验比较少。这样就导致学生自主设计电子电路的机会就少,从而束缚了学生对电子电路的思维和设计能力的发展。
在传统实验教学中,实验环境和实验内容都是根据实验教学大纲统一由老师安排,实验所需的元器件也是由所承担实验的相关实验室统一提供。实验前,实验老师准备好实验设备,实验所需元器件,甚至对实验步骤和实验注意事项进行详细讲解,然后,学生按部就班地完成老师规定的实验内容,最后,学生再按老师的要求处理好实验数据,完成实验报告。这种传统的实验教学模式大大降低了实验本身的地位,同时,在某种程度上也限制了学生自主学习及创新能力的发展。电子技术实验最主要的目的是训练学生对电子电路的分析能力和设计能力,培养学生的实践和创新能力。但是由于实验室提供的仪器设备和电子元器件都是有限的,再加上实验室的开放时间也是有限的,学生往往很难按照自己的设计意愿来完成实验内容,所以这种传统的实验模式大大束缚了学生的创新思维和创新能力。
再者,传统的电子技术实验室,包括模拟电路实验室、数字电路实验室以及高频电路实验室,每一实验室内都配备有相关试验箱、相关信号源设备以及各种测试仪器仪表、实验所需元器件等,数目繁多,不仅难于管理和维护,而且这些设备和仪器又远远跟不上现代电子技术的飞速发展。鉴于此,我们提出了电子技术虚拟实验网络教学。
三、电子技术虚拟实验网络教学
所谓虚拟实验网络教学,是指教师借助于多媒体、仿真和虚拟现实等技术在计算机上营造一个可以辅助或替代传统实验教学各操作环节的相关软硬件操作环境,并将此操作环境建立在校园网络上,从而把学生和操作环境连接起来,共享这个虚拟的实验空间,所有的学生都可以在网上像在真实的环境中完成各个实验项目,其实验效果比在真实实验环境中所取得的效果更好。
(一)虚拟实验室的建设
虚拟实验网络教学的关键是虚拟实验室的建设,而虚拟实验室的建设最重要的又是虚拟实验仪器的准备。虚拟实验仪器是基于计算机的软硬件测试平台,它可替代传统的测量仪器,如信号发生器、示波器、逻辑分析仪、频谱分析仪等。虚拟仪器实质上是利用计算机的显示功能模拟传统仪器的控制面板,并通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合在一起,从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起。虚拟实验仪器的使用大大缩小了仪器硬件的成本和体积,并通过软件实现对信号数据的运算、分析和处理。更重要的是,学生可以方便的改变实验参数,分析不同的实验结果,这可以激发学生浓厚的学习兴趣,而且,有利于培养学生的科学意识和创新精神。虚拟实验室的开发和应用将会对实验教学改革产生变革性的影响。
(二)虚拟实验网络教学管理系统的建设
电子技术虚拟实验网络教学要顺利进行,就必须要求教师和学生在实验过程中进行互动,这种互动可以通过虚拟实验网络教学管理系统来实现。虚拟实验网络教学管理系统主要针对三方:教师、学生和系统管理员。系统管理员主要负责系统的帐号、权限管理以及系统的日常维护。教师主要负责虚拟实验项目的创建、实验过程答疑以及实验结果的分析评价。系统针对学生的管理包括身份认证及进入虚拟实验室进行实验操作。
实验结束后,教师和学生还可以通过电子技术虚拟实验网络系统的教学论坛对实验过程中学生遇到的疑难问题、经验教训以及实验体会等进行交流与沟通,以达到促进师生互动、提高学习的目的。
四、电子技术虚拟网络实验教学的意义
电子技术虚拟实验网络教学的实现将有效的缓解我们在实验仪器设备、实验耗材、实验场地等方面普遍面临的困难和压力,而且开展网上虚拟实验教学能够突破传统实验对时空的限制,无论学生还是教师,都可以自由地随时随地上网进入虚拟实验室,操作仪器,进行各种实验。总之,电子技术虚拟网络实验教学以其教学的先进性极大的提高了学生对知识的需求与探索的积极性,从而提高了实验教学的质量,最终实现实验教学的宗旨。
[参考文献]
[1]于增安.电子技术实验教学的探索与思考[J],沈阳工程学院学报,2011.1.
[2]何唐梅.论立体化实验教程建设[J],科技信息,2008.5.
[3]周鹏,李芳.数字电子技术虚拟实验系统的建设与应用[J],现代教育技术,2009.2.
[4]张志美等.基于学生能力培养的电子技术基础实验教学平台的研究[J],沈阳师范大学学报,2011.7.
[5]张翠敏等.电子技术课程教学方法初探[J],教学园地,2010.9.
[6]夏露等.仿真实验在模拟电子技术教学中的应用[J],实验教学,2010.6.
(作者单位:广州大学实验中心 广东广州)