電工電子實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)建設(shè)分析

摘要：電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)是高校工科學(xué)生必不可少的一項(xiàng)實(shí)踐環(huán)節(jié)。通過(guò)對(duì)電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的研究建設(shè)與實(shí)踐，在開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)下有效地改進(jìn)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式帶來(lái)的弊端，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的主動(dòng)性和積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和工程實(shí)踐能力，有效發(fā)揮了高校實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)的作用和價(jià)值。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)；電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)；教學(xué)改革

作者簡(jiǎn)介：彭莉峻（1986-），女，陜西西鄉(xiāng)人，西安建筑科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院，助理工程師；劉沛津（1971-），女，陜西西安人，西安建筑科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院，副教授。（陜西 西安 710055）

中圖分類號(hào)：G642.421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）33-0117-01

培養(yǎng)大學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力是高校建設(shè)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展所需的人才培養(yǎng)體系的基本要求，其中，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才的重要途徑。[1]電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為工科學(xué)生重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)之一，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及新型實(shí)驗(yàn)方法的出現(xiàn)，采用現(xiàn)代的實(shí)驗(yàn)手段，更新實(shí)驗(yàn)方法，創(chuàng)建一個(gè)技術(shù)先進(jìn)、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和實(shí)踐環(huán)境具有非常重要的意義。[2]

一、網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)

目前傳統(tǒng)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，大多是學(xué)生課前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)原理預(yù)習(xí)，教師課中講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)步驟，指導(dǎo)學(xué)生在規(guī)定課時(shí)內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)的模式。但實(shí)際上大部分學(xué)生由于預(yù)習(xí)不充分，對(duì)儀器設(shè)備、元器件不熟悉，大多都把完成實(shí)驗(yàn)作為一項(xiàng)任務(wù)和負(fù)擔(dān)，在實(shí)驗(yàn)中對(duì)教師的演示步驟依賴性很強(qiáng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題也不多思考。而且由于實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)有限，學(xué)生往往鍛煉不夠，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的掌握和理解不充分，甚至實(shí)驗(yàn)完成后還不知道實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹＠珉娮蛹夹g(shù)實(shí)驗(yàn)中，大部分學(xué)生不會(huì)提前去查閱與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的芯片手冊(cè)，提前熟悉芯片的性能，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和測(cè)試結(jié)果不能進(jìn)行判斷。從實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以看出，學(xué)生相互抄襲報(bào)告的現(xiàn)象十分嚴(yán)重。長(zhǎng)期以來(lái)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的被動(dòng)狀態(tài)不斷的降低了他們實(shí)驗(yàn)的積極性和熱情，這樣的實(shí)驗(yàn)狀態(tài)就完全失去了實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)的意義。另一方面，高校實(shí)驗(yàn)設(shè)備的資金投入和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的數(shù)量都有限，很難為學(xué)生提供最前沿的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，完成具有創(chuàng)新性質(zhì)的電工電子實(shí)驗(yàn)。

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)能夠很大程度的提高學(xué)習(xí)的交互性和自主性。[3]電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)的建設(shè)將拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的空間和時(shí)間，解決傳統(tǒng)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法出現(xiàn)的弊端，從而不斷的提高教學(xué)的效率和質(zhì)量。同時(shí)開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)可以減少貴重儀器的配備，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的合理配置。目前，本中心網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

電工電子實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)系統(tǒng)包括兩大部分。首先是輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，在該系統(tǒng)下，學(xué)生完成每次實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)，包括實(shí)驗(yàn)的原理、內(nèi)容，儀器儀表的使用說(shuō)明等；實(shí)驗(yàn)后對(duì)進(jìn)行問(wèn)題的交流討論以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的提交；同時(shí)可以查閱所有實(shí)驗(yàn)中用到的相關(guān)芯片、元件的手冊(cè)。第二部分是網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，即在虛擬環(huán)境下完成實(shí)驗(yàn)課中涉及的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在虛擬環(huán)境下提供學(xué)生儀表、元件等，學(xué)生可根據(jù)理論課內(nèi)容，進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，提供學(xué)生創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)題目，通過(guò)理論課學(xué)習(xí)和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的鍛煉，學(xué)生提出創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的思路和基本方法，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證后，預(yù)約實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)踐。

二、教學(xué)平臺(tái)的功能特點(diǎn)

1.實(shí)驗(yàn)輔助學(xué)習(xí)平臺(tái)

（1）實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)模塊。該模塊下學(xué)生可以學(xué)習(xí)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的基本原理，同時(shí)提供實(shí)際應(yīng)用案例體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)在實(shí)際應(yīng)用中的延伸，從而加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)意義的理解。提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣。同時(shí)包括實(shí)驗(yàn)中必須注意的相關(guān)問(wèn)題，例如電工測(cè)量?jī)x表的原理、使用注意事項(xiàng)等，幫助學(xué)生在動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)時(shí)腦海中有深刻的印象，一定程度上減少實(shí)驗(yàn)中的事故率。該預(yù)習(xí)模塊，改變了傳統(tǒng)枯燥的通過(guò)閱讀書本進(jìn)行預(yù)習(xí)的方式，使得學(xué)生能夠主動(dòng)預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)。

（2）討論答疑模塊。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題以及常犯的錯(cuò)誤在該模塊下體現(xiàn)出來(lái)，促進(jìn)教師不斷的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。同時(shí)規(guī)定的實(shí)驗(yàn)課時(shí)外，學(xué)生仍然能夠與教師進(jìn)行問(wèn)題討論，無(wú)形中擺脫了實(shí)驗(yàn)時(shí)間、空間對(duì)學(xué)生的束縛，通過(guò)討論能夠激勵(lì)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)和相關(guān)知識(shí)應(yīng)用的研究和探索。

（3）資料查詢模塊。該模塊提供了所有實(shí)驗(yàn)涉及的電氣元件的資料，部分內(nèi)容采用flash的形式。例如動(dòng)態(tài)展示接觸器的動(dòng)作原理，以及它在異步電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制中的應(yīng)用，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)理解元件，學(xué)會(huì)在實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐中使用。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)中涉及的芯片手冊(cè)、典型電路也都包含在內(nèi)，促使學(xué)生養(yǎng)成在設(shè)計(jì)、研究電子電路前查閱手冊(cè)的良好習(xí)慣。

2.網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的核心，也是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，本實(shí)驗(yàn)中心根據(jù)學(xué)校實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)的實(shí)際情況，以及實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)進(jìn)行了三個(gè)方面的建設(shè)。

（1）基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)方面。平臺(tái)中包含所有學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)兩部分。虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)下，實(shí)驗(yàn)中可同時(shí)采用多個(gè)儀表，相比實(shí)踐實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛲瑫r(shí)測(cè)量多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，也可方便地觀察部分實(shí)驗(yàn)中實(shí)際操作難以觀察的動(dòng)態(tài)過(guò)程，幫助學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)踐操作前，先在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬，提前熟悉實(shí)驗(yàn)步驟，而且每個(gè)學(xué)生可單獨(dú)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，鍛煉了獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的能力。此外，如遇到虛擬實(shí)驗(yàn)與實(shí)際實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差時(shí)，學(xué)生通過(guò)分析找到理論與實(shí)際操作的區(qū)別，更深刻的理解知識(shí)點(diǎn)在實(shí)際中的應(yīng)用。例如感性電路功率因數(shù)改善實(shí)驗(yàn)，通常實(shí)驗(yàn)是在日光燈電路中完成電壓、電流以及功率因數(shù)的測(cè)量和相關(guān)分析，實(shí)驗(yàn)的前提是了解認(rèn)識(shí)日光燈電路的組成，以及各器件的作用和電氣性質(zhì)。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较拢苌儆袑W(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)很快理解電路原理，完成元件的搭接，也很難分析實(shí)驗(yàn)中各數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，以及認(rèn)識(shí)功率因數(shù)是如何改善的，更不能聯(lián)系到實(shí)際中的應(yīng)用。而在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)下，元件的種類相對(duì)實(shí)際實(shí)驗(yàn)臺(tái)豐富，學(xué)生可以方便地進(jìn)行反復(fù)選擇、操作和測(cè)量比較，同時(shí)查看實(shí)驗(yàn)所涉及的內(nèi)容在實(shí)際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用案例，幫助學(xué)生將電工學(xué)與其他專業(yè)課程相結(jié)合來(lái)理解。從后期實(shí)際實(shí)驗(yàn)的完成情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以看出，采用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)后，學(xué)生對(duì)此類實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)有了很大程度的提高，實(shí)驗(yàn)熱情也有了大幅提升。

（2）設(shè)計(jì)及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方面。該平臺(tái)下沒(méi)有固定的實(shí)驗(yàn)?zāi)K，主要采取學(xué)生根據(jù)自己的興趣進(jìn)行自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的方式，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的分析和測(cè)試方法的重要性，促進(jìn)學(xué)生培養(yǎng)科學(xué)的思維方式。近年來(lái)，各大高校對(duì)電子創(chuàng)新大賽都非常重視，將綜合培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、設(shè)計(jì)的能力作為首要任務(wù)。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供了大量的電子設(shè)計(jì)資料，方便學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的儲(chǔ)備。同時(shí)，每學(xué)年伊始，公布2～3個(gè)設(shè)計(jì)性題目，學(xué)生可根據(jù)自己的能力在網(wǎng)上提交設(shè)計(jì)思路，在虛擬平臺(tái)下進(jìn)行必要的仿真等步驟，并預(yù)約創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)物制作，教師根據(jù)學(xué)生提交的思路創(chuàng)新程度及完整程度進(jìn)行篩選。該平臺(tái)的應(yīng)用，很大程度上提高了學(xué)校電工電子創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的利用率，合理配置設(shè)備資源，同時(shí)更大程度上幫助學(xué)生在電子設(shè)計(jì)方面實(shí)現(xiàn)能力的培養(yǎng)和提高。

三、結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、實(shí)踐能力的重要途徑和場(chǎng)所，針對(duì)電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)教學(xué)中出現(xiàn)的各種弊端，建設(shè)了電工電子實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)，從輔助教學(xué)平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)兩方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)大大促進(jìn)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情，幫助更多學(xué)習(xí)主動(dòng)性高的學(xué)生成為具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、較強(qiáng)的工程概念和動(dòng)手能力的學(xué)生，同時(shí)也很大程度上提升了高校電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)的價(jià)值和意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王鐵流，陳東升，雷飛.電工電子實(shí)驗(yàn)室虛擬化網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建[J].實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理，2008，7（27）：16-20.

[2]白潔，劉君化，張勇.創(chuàng)建培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的探索[A].第四屆全國(guó)高校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)改革研討會(huì)論文集[C].2007.

[3]劉永剛，賀春玲，朱武.網(wǎng)絡(luò)化電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)優(yōu)化[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2009，2（1）：108-109.

[4]邵俊華，陳浩.力學(xué)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)系統(tǒng)初探[J].武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2004，3（1）：69-71.