電工電子實驗網絡化教學平臺建設分析

摘要：電工電子技術實驗是高校工科學生必不可少的一項實踐環節。通過對電工電子技術實驗網絡教學平臺的研究建設與實踐，在開放的實驗平臺下有效地改進了傳統實驗教學模式帶來的弊端，充分調動了學生實驗實踐的主動性和積極性，培養學生的創新意識和工程實踐能力，有效發揮了高校實驗實踐環節對學生能力培養的作用和價值。

關鍵詞：網絡化教學；電工電子技術實驗；實驗教學平臺；教學改革

作者簡介：彭莉峻（1986-），女，陜西西鄉人，西安建筑科技大學機電學院，助理工程師；劉沛津（1971-），女，陜西西安人，西安建筑科技大學機電學院，副教授。（陜西 西安 710055）

中圖分類號：G642.421 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）33-0117-01

培養大學生的學習能力、實踐能力和創新能力是高校建設適應經濟社會發展所需的人才培養體系的基本要求，其中，實驗實踐教學是培養具有創新意識和創新能力的高素質人才的重要途徑。[1]電工電子技術實驗教學作為工科學生重要的實踐性教學環節之一，隨著計算機技術的發展以及新型實驗方法的出現，采用現代的實驗手段，更新實驗方法，創建一個技術先進、激發學生學習興趣的實驗平臺和實踐環境具有非常重要的意義。[2]

一、網絡化教學平臺的結構

目前傳統電工電子實驗教學方法，大多是學生課前進行實驗原理預習，教師課中講解實驗內容和實驗步驟，指導學生在規定課時內完成實驗的模式。但實際上大部分學生由于預習不充分，對儀器設備、元器件不熟悉，大多都把完成實驗作為一項任務和負擔，在實驗中對教師的演示步驟依賴性很強，對實驗中出現的問題也不多思考。而且由于實驗學時有限，學生往往鍛煉不夠，對實驗內容的掌握和理解不充分，甚至實驗完成后還不知道實驗目的。例如電子技術實驗中，大部分學生不會提前去查閱與實驗相關的芯片手冊，提前熟悉芯片的性能，對實驗現象和測試結果不能進行判斷。從實驗報告可以看出，學生相互抄襲報告的現象十分嚴重。長期以來，學生在實驗中的被動狀態不斷的降低了他們實驗的積極性和熱情，這樣的實驗狀態就完全失去了實驗實踐環節的意義。另一方面，高校實驗設備的資金投入和實驗設備的數量都有限，很難為學生提供最前沿的實驗設備，完成具有創新性質的電工電子實驗。

隨著計算機網絡和多媒體技術的發展，網絡教學平臺能夠很大程度的提高學習的交互性和自主性。[3]電工電子技術實驗的網絡化平臺的建設將拓展實驗教學的空間和時間，解決傳統式實驗教學方法出現的弊端，從而不斷的提高教學的效率和質量。同時開放的網絡平臺建設可以減少貴重儀器的配備，實現實驗設備的合理配置。目前，本中心網絡化教學平臺的總體結構如圖1所示。

電工電子實驗網絡化教學系統包括兩大部分。首先是輔助學習系統，在該系統下，學生完成每次實驗前的預習，包括實驗的原理、內容，儀器儀表的使用說明等；實驗后對進行問題的交流討論以及實驗報告的提交；同時可以查閱所有實驗中用到的相關芯片、元件的手冊。第二部分是網上實驗平臺，包括驗證實驗，即在虛擬環境下完成實驗課中涉及的驗證性實驗，設計實驗，在虛擬環境下提供學生儀表、元件等，學生可根據理論課內容，進行設計性實驗。創新實驗，提供學生創新性的設計題目，通過理論課學習和基礎實驗的鍛煉，學生提出創新實驗的思路和基本方法，經過驗證后，預約實驗室進行實踐。

二、教學平臺的功能特點

1.實驗輔助學習平臺

（1）實驗預習模塊。該模塊下學生可以學習每個實驗的基本原理，同時提供實際應用案例體現實驗內容涉及的相關知識點在實際應用中的延伸，從而加強學生對實驗意義的理解。提高學生對實驗的興趣。同時包括實驗中必須注意的相關問題，例如電工測量儀表的原理、使用注意事項等，幫助學生在動手完成實驗時腦海中有深刻的印象，一定程度上減少實驗中的事故率。該預習模塊，改變了傳統枯燥的通過閱讀書本進行預習的方式，使得學生能夠主動預習實驗。

（2）討論答疑模塊。學生在實驗中遇到的問題以及常犯的錯誤在該模塊下體現出來，促進教師不斷的改進實驗內容。同時規定的實驗課時外，學生仍然能夠與教師進行問題討論，無形中擺脫了實驗時間、空間對學生的束縛，通過討論能夠激勵學生對實驗和相關知識應用的研究和探索。

（3）資料查詢模塊。該模塊提供了所有實驗涉及的電氣元件的資料，部分內容采用flash的形式。例如動態展示接觸器的動作原理，以及它在異步電機正反轉控制中的應用，幫助學生認識理解元件，學會在實驗、實踐中使用。同時，實驗中涉及的芯片手冊、典型電路也都包含在內，促使學生養成在設計、研究電子電路前查閱手冊的良好習慣。

2.網絡實驗平臺

網絡虛擬實驗平臺是網絡教學的核心，也是近年來國內外實驗室發展的一個趨勢，本實驗中心根據學校實驗開設的實際情況，以及實驗的性質進行了三個方面的建設。

（1）基礎實驗方面。平臺中包含所有學生必做實驗項目，分為驗證性實驗和綜合性實驗兩部分。虛擬實驗平臺下，實驗中可同時采用多個儀表，相比實踐實驗能夠同時測量多組數據進行分析，也可方便地觀察部分實驗中實際操作難以觀察的動態過程，幫助學生理解實驗對應的知識點。學生在實驗室進行實踐操作前，先在計算機上進行模擬，提前熟悉實驗步驟，而且每個學生可單獨進行實驗，鍛煉了獨立實驗的能力。此外，如遇到虛擬實驗與實際實驗出現數據偏差時，學生通過分析找到理論與實際操作的區別，更深刻的理解知識點在實際中的應用。例如感性電路功率因數改善實驗，通常實驗是在日光燈電路中完成電壓、電流以及功率因數的測量和相關分析，實驗的前提是了解認識日光燈電路的組成，以及各器件的作用和電氣性質。傳統實驗模式下，很少有學生通過實驗很快理解電路原理，完成元件的搭接，也很難分析實驗中各數據之間的關系，以及認識功率因數是如何改善的，更不能聯系到實際中的應用。而在虛擬實驗平臺下，元件的種類相對實際實驗臺豐富，學生可以方便地進行反復選擇、操作和測量比較，同時查看實驗所涉及的內容在實際生產生活中的應用案例，幫助學生將電工學與其他專業課程相結合來理解。從后期實際實驗的完成情況和實驗報告可以看出，采用虛擬實驗平臺后，學生對此類實驗的認識有了很大程度的提高，實驗熱情也有了大幅提升。

（2）設計及創新實驗方面。該平臺下沒有固定的實驗模塊，主要采取學生根據自己的興趣進行自主設計性實驗的方式，該實驗平臺重點強調實驗的分析和測試方法的重要性，促進學生培養科學的思維方式。近年來，各大高校對電子創新大賽都非常重視，將綜合培養學生創新、設計的能力作為首要任務。創新性實驗平臺提供了大量的電子設計資料，方便學生進行知識的儲備。同時，每學年伊始，公布2～3個設計性題目，學生可根據自己的能力在網上提交設計思路，在虛擬平臺下進行必要的仿真等步驟，并預約創新實驗室完成實物制作，教師根據學生提交的思路創新程度及完整程度進行篩選。該平臺的應用，很大程度上提高了學校電工電子創新實驗室的利用率，合理配置設備資源，同時更大程度上幫助學生在電子設計方面實現能力的培養和提高。

三、結束語

實踐教學環節是培養學生創新、實踐能力的重要途徑和場所，針對電工電子技術實驗傳統實驗平臺教學中出現的各種弊端，建設了電工電子實驗網絡化教學平臺，從輔助教學平臺和網絡實驗平臺兩方面對學生進行實驗和實踐能力的培養。網絡化教學平臺的建設大大促進了學生的實驗熱情，幫助更多學習主動性高的學生成為具有扎實的理論基礎、較強的工程概念和動手能力的學生，同時也很大程度上提升了高校電工電子技術實驗實踐環節的價值和意義。

參考文獻：

[1]王鐵流，陳東升，雷飛.電工電子實驗室虛擬化網絡化教學平臺構建[J].實驗室建設與管理，2008，7（27）：16-20.

[2]白潔，劉君化，張勇.創建培養學生創新實踐能力的網絡化實驗教學平臺的探索[A].第四屆全國高校電氣工程及其自動化專業教學改革研討會論文集[C].2007.

[3]劉永剛，賀春玲，朱武.網絡化電工電子實驗教學系統優化[J].電氣電子教學學報，2009，2（1）：108-109.

[4]邵俊華，陳浩.力學實驗網絡化教學系統初探[J].武漢科技大學學報（社會科學版），2004，3（1）：69-71.