孫立輝,孫大志,于 軍
(1.吉林化工學(xué)院 信息與控制工程學(xué)院,吉林 吉林 132022;2.吉林化工學(xué)院 教務(wù)處,吉林 吉林 132022)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是現(xiàn)代化高等院校創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的基礎(chǔ),是高等院校工科教育的重要組成部分,是學(xué)生驗(yàn)證學(xué)科理論、加深課堂記憶的重要環(huán)節(jié)。然而,大多數(shù)高校在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中普遍出現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源匱乏、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理念、教學(xué)效果、教學(xué)管理與服務(wù)水平參差不一等眾多問(wèn)題。在面對(duì)大面積學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中缺乏開(kāi)設(shè)開(kāi)放性、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。此種教學(xué)環(huán)境和模式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了高等院校創(chuàng)新實(shí)踐的教學(xué)環(huán)境和特色專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍的建設(shè),這也深刻地反映了理工科及各個(gè)學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的共性和普遍性的問(wèn)題。在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維、自主創(chuàng)新能力,培養(yǎng)學(xué)生理論研究聯(lián)系實(shí)際教學(xué),特別是與科學(xué)技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)的綜合能力,以適應(yīng)科技發(fā)展與社會(huì)進(jìn)步對(duì)人才的需求方面有著不可忽視的教學(xué)困境。
電工電子教學(xué)與實(shí)驗(yàn)中心成立于2005年,承擔(dān)著信息與控制工程學(xué)院所有專業(yè)以及其他分院工科專業(yè)在內(nèi)的32個(gè)本科專業(yè)理論和實(shí)驗(yàn)的教學(xué)任務(wù)。近年來(lái),電子相關(guān)企業(yè)發(fā)展迅速,人才需求迅速增加,招生規(guī)模也逐步擴(kuò)大,電工電子教學(xué)與實(shí)驗(yàn)中心現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室的規(guī)模及儀器設(shè)備套數(shù)已不能完全滿足人才培養(yǎng)的需求,傳統(tǒng)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式存在的問(wèn)題日益突出:
(1)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)因?qū)嶒?yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)的限制,學(xué)生在預(yù)習(xí)時(shí)往往不是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,只看實(shí)驗(yàn)室說(shuō)明書(shū),而無(wú)法練習(xí)操作,難以理解實(shí)驗(yàn)的原理和實(shí)驗(yàn)操作。
(2)由于人數(shù)較多,造成實(shí)驗(yàn)室緊張,而且實(shí)驗(yàn)設(shè)備又容易損壞,難維護(hù),更新較慢,經(jīng)常造成實(shí)驗(yàn)難以正常進(jìn)行下去。
(3)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)大多數(shù)以驗(yàn)證性為主,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一,學(xué)生無(wú)需思考,按部就班地按照實(shí)驗(yàn)步驟就可以做完實(shí)驗(yàn),缺乏設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
(4)受實(shí)驗(yàn)室資源限制,學(xué)生實(shí)驗(yàn)安排較集中,實(shí)驗(yàn)幾乎都安排晚上和周六、周日全天,學(xué)生難以達(dá)到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)要求與效果。
(5)學(xué)生層次不一,設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)難以開(kāi)展,缺少有效的分層次培養(yǎng)運(yùn)行機(jī)制及管理平臺(tái)。
針對(duì)這些實(shí)踐教學(xué)中存在的問(wèn)題,采用電路仿真軟件、虛擬儀器設(shè)計(jì)軟件、多媒體軟件、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及虛擬技術(shù)搭建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái),從而能夠培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立構(gòu)思和設(shè)計(jì)能力,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
電工電子虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由管理管理員模塊、教師模塊、學(xué)生模塊三部分組成,電工電子虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)功能如圖1所示。
圖1 電工電子虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
(1)管理員模塊。管理員模塊是權(quán)限最高的模塊,主要有中心主任進(jìn)行操作,主要功能是虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的新聞列表管理,管理員賬號(hào)管理,對(duì)教師進(jìn)行管理(增加或刪除教師賬號(hào))。
(2)教師模塊、主要由經(jīng)過(guò)授權(quán)的教師進(jìn)行操作,進(jìn)入系統(tǒng)后,對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行輔導(dǎo)和管理,具體功能為:①學(xué)生管理:主要包括學(xué)生身份審核和學(xué)生賬號(hào)管理功能;②學(xué)習(xí)資料管理:主要對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)需要的電子元器件、虛擬軟件、虛擬儀器等的設(shè)置,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置等;③下載管理:主要負(fù)責(zé)學(xué)生做虛擬實(shí)驗(yàn)所使用的虛擬軟件、其他相關(guān)軟件下載的功能管理;④實(shí)驗(yàn)管理:可以對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行管理。主要是根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程大綱要求上傳實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)步驟,演示實(shí)驗(yàn)(視頻)等;⑤報(bào)告管理:教師可以查閱學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告;⑥在線交流:通過(guò)提問(wèn)管理,教師可以回復(fù)學(xué)生的提問(wèn)。在線交流可以實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生、學(xué)生之間的多方交流。
(3)學(xué)生模塊。此模塊必須由己經(jīng)注冊(cè)的學(xué)生登陸之后才可以進(jìn)行操作。學(xué)生登錄后,系統(tǒng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行身份驗(yàn)證,通過(guò)驗(yàn)證后即進(jìn)入相應(yīng)的學(xué)生學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備模塊,該模塊主要具有以下功能:通過(guò)儀器介紹認(rèn)識(shí)虛擬元器件和虛擬儀器,通過(guò)虛擬軟件部分學(xué)習(xí)虛擬軟件的用法,學(xué)習(xí)各種仿真軟件的使用方法。利用下載中心,可以下載自己需要的一些虛擬軟件學(xué)習(xí)書(shū)籍、虛擬軟件及相關(guān)插件等。通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)K,學(xué)生可以根據(jù)課程的進(jìn)度,選擇實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真。
(1)提供更多實(shí)驗(yàn)環(huán)境 拓展學(xué)生知識(shí)面。由于科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,新器件、新儀器層出不窮,實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的更緊缺很慢,如何能讓學(xué)生及時(shí)了解和掌握最新技術(shù)和新產(chǎn)品,虛擬仿真實(shí)驗(yàn)則可以滿足上述需求。
(2)改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新型人才。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較單一,驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)較多,設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性相對(duì)較少,不能很好地培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建立,不僅可以靈活地加入多種設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,而且學(xué)生通過(guò)完成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)還可以培養(yǎng)自己的獨(dú)立思考能力激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。
[1]孫俊卿,羅云林,黃建宇,等.虛擬電工電子實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2009,(6):119-122.
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