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摘要:闡述了傳統電子技術實驗教學模式存在的問題及虛實結合的實驗教學優勢，并以實例展現利用虛實結合的實驗模式優化實驗內容，有利于層次化人才培養。在實驗教學中引入虛擬仿真技術，可以激發學生的學習興趣，培養學生的創新思維和創新能力。

關鍵詞:虛擬仿真;電子技術;層次化;虛實結合

電子技術包括數字電子技術、模擬電子技術，是自動化、電氣等專業必修的專業基礎課，是理論性和實踐性比較強的課程。作為與理論教學相輔相成的實驗教學，是整個教學活動的重要環節。通過實驗教學可以使學生更深刻地理解理論知識，將理論應用于實際，推動社會的發展［1］，社會發展需要有創新精神和創新能力的高素質人才。為改善實驗教學環境，整合實驗教學資源，更新實驗教學內容，提高實驗教學水平，把虛擬仿真技術引入電子技術實驗教學成為一種有效的手段。電子技術實驗需要利用模擬電子、數字電子、工藝實驗室等多個實驗室資源，傳統的以實物為基礎的實驗方法難以打破課程界限，實現多門實驗交叉融合。尤其對培養學生創新能力很強的綜合設計性實驗，迫切需要尋求一種可以減少實驗時間和實驗場所限制的實驗教學模式，虛實結合的實驗教學模式便應運而生。

1電子技術實驗現狀

傳統以驗證性實驗為主的實驗內容，實驗操作在實驗箱上完成，實驗內容單一，學生只需要按照實驗講義上規定的實驗步驟操作、測試就能夠完成。學生上實驗課的目的只是為了驗證理論基礎和理論計算，不會分析和調試實際電路，更不會設計和制作實際電路［2］。這種實驗方法不利于學生設計性和創新能力的培養。電子技術實驗課程涉及的專業面廣，學生背景參差不齊。學生的學習興趣及動手能力的差異性大，對實驗感興趣的學生預習充分，很快就能完成實驗;對實驗不感興趣的學生只是為了獲得學分應付了事，不預習，連線出錯，甚至不知道測量點在哪里，更談不上查找問題、解決問題了，在規定的實驗時間內完成不了實驗內容。怎樣做好層次化教學是急需解決的難題。將虛擬仿真技術引入到實驗教學中來，利用其擴展性強的特點，增加趣味性、設計性及創新性實驗，建立虛實結合的層次化教學模式，為學生自主設計與實踐創造良好的條件，有利于培養學生的創新思維，提高了學生的綜合素質和技能。

2虛實結合的實驗教學模式特點

虛擬仿真實驗可以提供緊跟科技發展的新器件和新儀器，提供更多實驗環境，擴充實驗內容，開闊學生的視野，節約經費［1］。學生自己設計符合實驗要求的實驗方案，通過軟件進行驗證分析設計的結果，學生能更形象地獲取知識，更高效地完成設計，激發學生的創新思維和興趣。通過仿真為實際的硬件電路提供設計方向，縮短設計時間，降低實驗成本，儀器設備損壞和耗材都會大幅下降［1，3，4］。虛擬仿真實驗教學并不是完美的，也有其局限性［1，5］，如果學生單純只用軟件仿真，不用實際電子元器件搭建電路，那么學生對實物的外觀、性能及指標參數就會缺乏認知，學生的實踐動手能力以及對實驗誤差的分析能力都會有所降低［1］。虛擬仿真的元器件無論仿真度多高，它與實際器件還是有一定的差異。學生通過仿真軟件僅能從原理上進行模擬，離真實電路還有差距。總有學生質疑:用軟件仿真通過的理論上設計很完美的電路，實際接線調試過程中，也會出現接觸不良、干擾等諸多問題，導致結果不盡如意。雖然在仿真過程中可以人為的加一些干擾信號，但是與實際系統干擾影響有一定的距離，虛擬仿真實驗無法模擬真實實驗中不可測的復雜性。學生掌握儀器使用的能力、測試的能力、排除故障的能力必須通過實際電路中進行訓練和提高。要培養有創新精神的應用型人才，實體實驗教學需加強而不能被替代。綜上所述，建立虛實結合、優勢互補、能實不需［1］的層次化實驗教學模式是非常必要的。在虛擬仿真實驗中，學生真正成為實驗的主體，他們對實驗方案進行設計，教師對其進行評價，指導其完善，提供所需的硬件條件和平臺，學生在實物平臺進行運行、調試。通過虛擬仿真實驗手段，進行虛實結合的訓練，可擴展學生的研究興趣，逐步提高學生的科學研究水平［1］。而且某些實驗由于環境、經濟等因素的限制，在真實環境中無法完成的實驗，虛擬仿真技術可以彌補其不足，學生可以最大限度的利用知識任意進行探索性操作。真正做到“虛”是“實”的補充，“實”是“虛”的延伸，以“虛”為輔，以“實”為主，以“虛”加強理論知識與實際操作的聯系，以“實”來提高學生解決實際問題的能力［5］。

3虛實結合的層次化實驗教學內容改革

以單管放大電路的測試實驗為例，以前只安排了一個指定電路參數的共發射極單管放大電路測試，而且是在實驗箱上進行搭建電路，即是這樣也有一些對實驗興趣不濃厚的學生，不預習或者預習不充分，不按實驗要求搭建電路、測試電路，導致實驗不能在規定的時間內完成;對實驗感興趣、動手能力強的學生，實驗準備充分，完成的速度快，由于實驗內容的單一，提前完成實驗的同學沒有新的內容供其探究，造成實驗時間的浪費，同時也不利于其探索興趣的培養［2］。為此，提出讓學生在仿真軟件上設計共集電極、共基極單管放大電路，比較并分析這三種不同放大電路的區別。通過改變靜態工作點、增大輸入信號等方式，觀察并分析放大電路的失真波形。由于仿真軟件上設計、調整電路比較方便，學生如果實驗時間允許的話，可以用面包板搭建實體電路。這種實驗內容的調整:在實驗箱上給學生提供了基礎實驗電路需要的元器件，使實驗技能差的學生可以完成必作實驗部分;中等實驗技能的學生可以通過仿真軟件繼續完成三種不同組態電路的設計與分析;實驗技能強的學生，在此基礎上增加實際操作的環節，在面包板上繼續搭建實體電路，解決實際電路中遇到的各種問題。這種實驗內容多樣性的層次化實驗教學模式，既有利于人才的培養，又兼顧了一般學生的學習熱情，有利于提高學生的實踐技能［2］。為了更好地激發學生的學習熱情，培養學生的設計能力，還提供了一些與實際應用接軌的設計性、綜合性、研究創新性實驗項目，如溫度報警器設計、交通燈控制電路設計、波形發生器設計等，學生可以先用仿真軟件根據實驗要求自行設計實驗方案、仿真、以各種形式輸出結果、實時進行分析，技術指標符合要求后，再做成實際的硬件電路、調試，直到滿足要求為止。這樣使學生切身體會到將所學知識應用到實際中的滿足感，更加激發他們的設計積極性，培養他們創新思維，為以后的電子設計競賽和走上工作崗位，打下良好堅實的基礎。

4結語

將虛擬仿真技術引入到電子技術實驗教學中，做到了虛實結合、優勢互補，較以往傳統實驗，靈活的增設更多新穎的設計性實驗內容，豐富了實驗教學內容，提高了學生分析問題解決問題的能力、設計電路的能力和電子產品的設計效率，激發了學生的創新思維和創新興趣，使學生在各類電子設計競賽中取得優異的成績，為社會主義建設培養具有實踐能力的人才。

參考文獻:

［1］杜月林，黃剛，王峰，．建設虛擬仿真實驗平臺探索創新人才培養模式［J］．實驗技術與管理，2015，32(12):26－29．

［2］程春雨，吳雅楠，馬馳，等．模擬電子技術實驗教學改革與實踐［J］．實驗科學與技術，2014，12(6):71－74．

［3］馬雪芬．虛擬仿真技術在電工電子實驗中的應用研究［J］．信息系統工程，2015(9):64－64．

［4］程思寧，耿強，姜文波，等．虛擬仿真技術在電類實驗教學中的應用與實踐［J］．實驗技術與管理，2013，30(7):94－97．

［5］朱靜，陳新兵，謝斌盛，等．虛實結合的開放式電工電子實驗教學模式的研究［J］．科教文匯，2012(33)63－64．

作者:俞志英 單位:大連海事大學