開放大學(xué)網(wǎng)上電工實驗室的設(shè)計與開發(fā)

林喆

摘 要：本文在分析開放大學(xué)發(fā)展需要和教學(xué)特點的基礎(chǔ)上，將Multisim電路仿真軟件應(yīng)用于電工實驗教學(xué)中，設(shè)計開發(fā)了一種以學(xué)習(xí)者為中心，基于網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)、適合遠程學(xué)習(xí)的新型開放式實驗?zāi)Ｊ健Ｖ攸c介紹了該網(wǎng)上實驗室的仿真實驗環(huán)境建立、仿真實驗項目設(shè)計和網(wǎng)上電工實驗教學(xué)模式，并通過后期的調(diào)試與運行，驗證了設(shè)計方案的可行性。該網(wǎng)上實驗室具有開放、靈活和資源豐富等特點。

關(guān)鍵詞：開放大學(xué)；網(wǎng)上電工實驗室；電路仿真

1 開放大學(xué)網(wǎng)上電工實驗室建設(shè)的必要性

隨著開放大學(xué)的不斷發(fā)展和壯大，目前已經(jīng)形成了以現(xiàn)代信息技術(shù)為支撐的開放式學(xué)習(xí)環(huán)境，現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展及其廣泛應(yīng)用，深刻地影響著各門開放課程的改革與創(chuàng)新，同時對各種符合開放教育特點的教學(xué)模式的探索也產(chǎn)生了革命性影響。《電路分析基礎(chǔ)》作為電類等相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，在專業(yè)教學(xué)體系中有著十分重要的地位，該課程以電路分析中的基本概念、基本定律和基本分析方法為核心，以提高學(xué)習(xí)者的電路理論水平和分析解決問題的能力為教學(xué)出發(fā)點。該課程的傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于采用數(shù)學(xué)方法描述和求解電路，相比于其它課程，教學(xué)內(nèi)容的理論性較強，在學(xué)習(xí)過程中比較抽象、難于形成較為形象的思維，為了便于學(xué)習(xí)者對于該課程內(nèi)容的理解，對于在校學(xué)習(xí)者的可以采用在教學(xué)過程中增加實驗教學(xué)部分的方法來幫助學(xué)習(xí)者理解學(xué)習(xí)內(nèi)容、增加實際操作能力。但這種教學(xué)模式在開放大學(xué)基于網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)、遠程學(xué)習(xí)的教學(xué)模式要求下無法實現(xiàn)，采用視頻、多媒體課件等教學(xué)方式也不能滿足課程對實驗操作的教學(xué)需要，因此，開放大學(xué)需要借助互聯(lián)網(wǎng)搭建強大的網(wǎng)上虛擬電工實驗室為學(xué)習(xí)者提供隨時隨地的遠程實驗學(xué)習(xí)支持。

2 網(wǎng)上電工實驗室環(huán)境的建立

構(gòu)建開放大學(xué)網(wǎng)上電工實驗室可以使用Multisim電路仿真軟件模擬建立實驗環(huán)境，學(xué)習(xí)者通過軟件的下載和安裝即可以建立一個屬于自己的網(wǎng)上電工實驗室，并可以在網(wǎng)上實驗指導(dǎo)書的指導(dǎo)下進行基礎(chǔ)實驗和創(chuàng)新性設(shè)計。

在眾多的電路仿真軟件中，Multisim是最容易上手的，它的工作界面非常直觀，原理圖和各種工具都在同一個窗口內(nèi)，未接觸過它的學(xué)習(xí)者稍加學(xué)習(xí)就可以很熟練地使用該軟件。因此，對于學(xué)習(xí)者來說，在軟件操作和使用方面的難度幾乎為零，學(xué)習(xí)者可以方便地進行自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新。除了能進行基礎(chǔ)的驗證性試驗以外，該軟件的兼容性也較好，其文件格式可以導(dǎo)出成能被ORCAD或PROTEL讀取的格式，學(xué)習(xí)后學(xué)習(xí)者可以直接完成電路的實驗、設(shè)計與開發(fā)。因此，該軟件特別適合開放大學(xué)《電路分析基礎(chǔ)》課程實驗教學(xué)使用。

3 網(wǎng)上電工實驗室實驗項目的設(shè)計

為了面向開放大學(xué)遠程學(xué)習(xí)支持服務(wù)的要求，同時開發(fā)一個以學(xué)習(xí)者為中心，基于網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，網(wǎng)上電工實驗室開發(fā)設(shè)計了多個以學(xué)習(xí)者能力培養(yǎng)為核心的實驗教學(xué)項目，這些項目以能力培養(yǎng)為主線，將所有實驗針對不同的能力要求劃分成了基礎(chǔ)型、綜合型和研究創(chuàng)新型三個層次目標，同時，針對理論教學(xué)內(nèi)容將實驗項目劃分為9個模塊共22個項目。這些項目在教學(xué)組織上按照認識規(guī)律采用循序漸進的方式，由基礎(chǔ)到綜合、由簡單到復(fù)雜設(shè)計實驗項目。讓學(xué)習(xí)者先對電路形成一個感性的認識，并學(xué)會軟件中實驗儀器和設(shè)備的使用方法，然后指導(dǎo)學(xué)習(xí)者進行綜合電路的設(shè)計、連接、調(diào)試，并掌握類似EDA軟件使用方法的應(yīng)用，最后再引導(dǎo)學(xué)習(xí)者進行創(chuàng)新研究性質(zhì)的教學(xué)實踐活動。

4 網(wǎng)上電工實驗室實驗指導(dǎo)體系的構(gòu)成

依據(jù)開放大學(xué)網(wǎng)上實驗教學(xué)的教學(xué)特點，本著為學(xué)習(xí)者提供多媒體資源并且能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)交互、學(xué)習(xí)評價和學(xué)習(xí)支持的原則，網(wǎng)上電工實驗室具有更細致、具體的實驗指導(dǎo)體系，通過這種方式對學(xué)習(xí)者進行指導(dǎo)，使學(xué)習(xí)者加深對理論的認識，并牢固地掌握基礎(chǔ)理論，訓(xùn)練學(xué)習(xí)者將理論應(yīng)用于實踐，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者獨立思考和獨立工作的能力，網(wǎng)上電工實驗指導(dǎo)體系包括以下基本部分：

⑴Multisim軟件使用簡明教程。使學(xué)習(xí)者學(xué)會熟悉Multisim軟件布局，并能熟練的使用軟件進行相關(guān)電路的設(shè)計、器件選型、連接、觀察、測量和分析等功能，相當(dāng)于軟件和整個網(wǎng)上實驗室使用方法的介紹；

⑵實驗項目指導(dǎo)。包括實驗?zāi)康摹嶒炘怼嶒瀮?nèi)容及步驟、實驗數(shù)據(jù)和實驗思考，突出每個實驗項目的目的性、指導(dǎo)性和創(chuàng)新性開發(fā)；

⑶實驗報告。使學(xué)習(xí)者能夠及時的記錄實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)，并對實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)進行一個科學(xué)、準確的分析，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的思維能力和工程實踐能力，提高科技文獻寫作能力；

⑷實驗指導(dǎo)網(wǎng)站。實現(xiàn)網(wǎng)上實驗軟件、實驗資料的下載，并且能夠?qū)崿F(xiàn)在線實驗指導(dǎo)，為學(xué)習(xí)者提供指導(dǎo)和遠程學(xué)習(xí)支持服務(wù)，并能夠進行在線形成性考核。

5 結(jié)論

通過后期的調(diào)試與試運行證明，采用Multisim電路仿真軟件建立的網(wǎng)上電工實驗室具有開放、靈活和資源豐富等特點，能夠滿足《電路分析基礎(chǔ)》的實驗教學(xué)要求，并為該課程的遠程實驗教學(xué)提供一種良好的解決方案，豐富了實驗教學(xué)的方式和方法，同時還能為學(xué)習(xí)者提供一個完全開放的實驗環(huán)境，在該實驗室中，學(xué)生既可以在虛擬實驗臺上操作，又可自主設(shè)計實驗，有利于培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的操作能力、分析診斷能力、設(shè)計能力和創(chuàng)新意識。此外，在網(wǎng)上電工實驗室中，學(xué)生更易獲得相關(guān)的知識，科學(xué)的指導(dǎo)和敏捷的反饋，因此，網(wǎng)上電工實驗室代表了開放大學(xué)電類實驗室建設(shè)的最新發(fā)展方向。

[參考文獻]

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