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在傳統的實驗教學中,依賴的是硬件實驗設備,這種實驗設備價格昂貴,建設一個實驗室至少需要30~40萬元,在使用的過程中因為學生不能夠熟練操作實驗設備和儀器,容易造成損壞,維護費用也很高,使得很多實驗教學很難開展。虛擬實驗管理平臺(建設成本大大低于硬件實驗室)放置在學校的網絡服務器中即可,依靠信息技術在計算機上最大程度地模擬出與硬件實驗相同的實驗環境,并且提供實驗教學和管理一體化功能。平臺內可以由教師設計驗證性典型實驗并制定實驗評分標準,平臺會根據學生實際實驗情況并依據評分標準計算出學生實驗成績和學生在實驗過程中出現的錯誤及存在的問題,教師再針對性普遍存在的問題進行講解,做到教學重點突出。虛擬實驗管理平臺內部具有各種電子元器件和儀器儀表用以進行設計、連接、配置和調試,并可以根據需要進行添加,器件庫比硬件實驗室配備更加豐富。只要具備網絡,學生可以利用任何能夠支配的時間反復設計電子技術實驗,即使是多個班級的學生同時做實驗也可以,這樣就解決了實驗時間和實驗場所受限的問題,實驗過程不會造成設備的損耗;平臺內部含有幫助功能,學生在自主實驗過程中遇到問題可以自行查詢解決問題,增強了學生的自學能力。
2采用虛擬實驗管理平臺和虛擬仿真軟件的對比研究
虛擬仿真軟件中元件采用的是元器件符號,儀器儀表采用例化的符號,界面方便整潔、易于調試,但是對于學生認知的能力幫助不大;虛擬實驗管理平臺內部的元器件和儀表儀器,是按照實際器件模型來進行建模。比如對于電阻來說,采用和實際實物相同的色環電阻,這對于學生認識實驗器件和設備具有很大的幫助作用,對于儀器儀表也都是采用和實際儀表相同的操作界面,直觀性強,可操作性高,避免了學生在實際實物操作過程中因為不熟悉實驗設備而產生損失。虛擬實驗管理平臺中,在設計搭建電路之前要考慮元器件在整個區域的排放位置,如果擺放不正確就需要刪除后重新搭建,這類似于在實際面包板中搭建電路,在設計電路之前必須先對整體進行布局思考;在仿真軟件中搭建電路的整體擺放特別方便,如果有錯誤也可以進行整體移動。從這一點來說,采用虛擬實驗管理平臺沒有采用虛擬仿真軟件方便快捷,但是有利于學生提前思考能力的培養,盡量把問題解決在發生之前。對于虛擬實驗管理平臺和虛擬仿真軟件相比,仿真軟件的功能更強大,虛擬實驗管理平臺更加針對學生日常實驗,而仿真軟件更針對學生進行大型設計。在仿真軟件中,如果有兩條導線相連一般通過節點的方式,在虛擬實驗管理平臺中一般通過接到連接的器件管腳的方式,因為在實際中用面包板,不能夠使用裸線,因此它們之間的相連是通過接到對應器件節點的方式。針對模擬電子技術課程中的三極管放大電路分別采用虛擬仿真軟件和虛擬實驗管理平臺進行實驗,并在學生實驗后針對這兩種方法和采用硬件實驗進行了比較,95%以上的學生認為采用虛擬實驗管理平臺的方式比采用虛擬仿真軟件的方式更加接近真實實驗環境,如果能在課程實驗中先進行虛擬平臺實驗,再進行真實實驗互補的實驗的模式能更加有效地促進實驗能力。
3結論
在傳統的教學模式中,通常采用的是教師先講授理論然后到實驗室做實驗的方式;采用虛擬實驗管理平臺,可以讓學生在學習新知識之前,先通過網絡在課前做實驗,對于要學習的內容有了一定的了解,然后再由教師講解,最后到真實的實驗室做實驗,符合“學、教、做”一體化的教學模式,更能夠調動學生學習的積極性和能動性。伴隨著信息技術的不斷發展,在電子技術專業中使用電子虛擬實驗平臺成為實驗教學的必備手段和發展方向,采用虛實結合的方式,從而推進電子技術專業教學方式的改革。
作者:修娜 單位:青島職業技術學院軟件與服務外包學院