淺談電類實驗教學中軟硬件結合

戴曉強,袁文華（江蘇科技大學,江蘇鎮江212003）

淺談電類實驗教學中軟硬件結合

戴曉強,袁文華
（江蘇科技大學,江蘇鎮江212003）

隨著電子技術和計算機技術的發展，軟件和硬件二者是相輔相成、不可分割的，電類實驗教學中軟硬件結合成也為一種趨勢。通過對軟、硬件教學的優缺點分析,給出軟硬件教學最佳結合條件，對培養學生創造性思維、實際動手能力、分析解決問題能力具有重要意義。

電類實驗；軟件教學；硬件教學；實驗教學

1　引言

電路實驗，模擬電子技術實驗，數字電子技術實驗等為主的基礎性電類實驗主要以鞏固理論知識和培養學生動手能力為主要職責，同時在培養學生創新能力方面也起著不可替代的作用。而傳統的電類實驗主要以硬件實驗為主，主要使用分立元件搭建實驗電路，驗證所學理論知識。但是隨著電子技術和計算機技術的發展，電子元件向大規模集成電路方向發展，集成電路芯片逐漸代替分立元件，在功耗、體積上大幅度減小。使得傳統的電類實驗的教學方法的弊端日益顯現，已跟不上技術和社會的發展，也不能滿足當代大學生的需求。因此，對傳統電類實驗教學方法和內容的改革迫在眉睫，只有在教學方法和教學內容跟上技術和社會的發展的腳步，才能夠適應當代大學生的教育的需求。軟件教學在電類實驗中發展雖然歷程較短，但是其獨特的優點日益顯現，其實用性和重要性也逐漸被教師和學生認同。但是軟件教學仍然不可完全替代硬件教學在電類實驗中的位置，因為硬件教學直觀、物理概念清晰、信號流向清楚，而這些都是軟件教學無法達到的。因此，將硬件教學和軟件教學有機的結合起來，充分的利用各自的優點，使電類實驗教學效果達到最優。從而真正使得實驗教學起到培養學生動手能力和創新能力的目的[1,2]。

2軟硬件教學簡介

傳統的實驗教學主要通過對具體的電阻、電容、二極管等實際元器件進行連接，組成所需實驗電路，學生在搭建實驗電路時需了解各個元器件的工作原理和特性，以及所需的儀器儀表的工作原理和使用方法，對鞏固學生的基本知識有著不可替代作用。通過比較和分析實際實驗電路和理論原理的異同及產生誤差的原因，了解理論和實際電路的差別，從而促進學生對理論知識的理解。由于傳統硬件實驗教學能夠使學生真正接觸來實際的元器件以及實際的儀器儀表，所有的實驗設備都是看得見，摸得著的實物，對學生逐步掌握和提高分析問題、解決問題的能力有幫助。

目前大多數高等院校實驗教學已經采用軟件硬件相結合方式，但是軟件教學基本上還處于一種輔助的地位，對軟件教學的重視程度還不夠，沒能仔細研究軟件如何在實驗教學中調度，充分發揮軟件教學作用。隨著電子技術和計算機技術的發展，電子產品智能化日益完善，電路的集成度越來越高，產品開發研制周期越來越短，軟件教學地位會越來越被高校實驗教學所認同。

3軟硬件教學優缺點

3.1硬件教學優缺點

硬件教學作為傳統的實驗教學方法，其優點有許多，最大優點在于培養學生動手實踐能力，但是其缺點也是明顯的，下面分別討論其優缺點：

（1）硬件實驗教學優點：可視可觸性、操作性、實踐性、科學規范性。（2）硬件實驗教學缺點：高耗、低效性、實驗過程危害性、局限性、呆板性。

3.2軟件教學優缺點

軟件教學作為新興教學方法，其重要性越來越被高校教學所認同。其最大優點在于元器件豐富多樣、培養學生創新能力。下面分別討論其優缺點：

（1）軟件實驗教學優點。顯示直觀性、軟件工具兼容性、豐富性、軟件通俗易學性、安全性、高效性。

（2）軟件實驗教學缺點。相對硬件實驗教學，軟件實驗教學在動手能力和儀器操作方面的訓練不如硬件實驗教學。但是它能夠迅速和準確的驗證理論知識，而無需通過復雜的連線和調試，就能直觀的得到所需的結果，無需考慮客觀條件和其他因素的影響。

4軟硬件教學結合及其最佳結合條件

4.1軟硬件教學結合

通過上面描述可知，軟件教學和硬件教學各有所長，亦有所短，而且軟件教學缺點可以由硬件教學優點來彌補，硬件教學缺點亦可由軟件教學優點來彌補，二者是互補統一的。合理結合二者，相互取長補短，使之達到最佳的教學效果，使得實驗教學真正達到培養學生分析、應用、動手和創新能力等。對二者如何結合在下面最佳結合條件里詳細闡述。

4.2軟硬件教學最佳結合條件

（1）實驗教學機構化。所謂實驗教學機構化是指成立實驗中心，其目的在于使是實驗教學專職化，著重培養學生的創新和動手能力。實驗中心能確保軟硬件教學的師資力量，合理統籌安排軟硬件教學，確保軟硬件教學儀器設備完好、元器件齊全，制定合理的考核制度等等。軟硬件結合要求有專職教師來研究，針對不同專業學生，合理分配二者比例及制定合理教學內容等。

（2）實驗教學時代化。實驗教學時代化是指實驗教學內容、方法、手段要跟上時代潮流，和社會接軌。尤其軟件教學在信息爆發時代，需要更新頻率較大。軟硬件教學結合一方面要求教師知識要跟上社會需求、要多學多看多想，另一方面要求學生思想要開拓創新，走在時代前沿。

（3）充分利用網絡資源。隨著網絡時代的來臨，網絡已經溶于社會的各個層次和各個方面，社會生產和生活都與網絡密不可分。軟硬件教學要求一方面實驗中心要把實驗相關的內容知識、方法手段、常見問題及解決方法、工具等掛到網站上，另一方面要求學生善于利用網絡資源，改掉傳統一味依賴教師思想。

（4）改變學生觀念、習慣。學生是學習主體，如果學生意識不正確，那么一切努力都是白費。尤其剛入大學學生，實驗意識還停留在傳統的硬件教學上，沒有充分意識到軟件重要性。軟硬件教學要求先改變學生意識，清楚軟件作用，比如軟件可以用來預習，在硬件實驗前能通過軟件仿真來驗證或設計可以達到事半功倍效果。尤其在綜合設計類實驗，學生在設計階段如何知道自己設計是否合理正確，軟件發揮作用是可想而知的，而且軟件實驗可以縮短設計周期。

5　結語

軟硬件教學是實驗教學發展的必然趨勢，二者各有千秋，一方不可取代另一方，二者互補取其長，合理統籌安排便可使實驗教學達到最佳模式，使實驗教學真正成為培養學生動手能力與分析創新能力的基地，使得學生能夠適應當今世界快節奏、高速度、強密度、大難度，學習大量的知識的要求。

[1]楊建斌.淺談EWB虛擬電子實驗室在教學中應用的優越性[J].德宏師范高等專科學校學報，2006,15(05):105-108.

[2]騰麗麗,羅小妮.EWB仿真在《電工電子》實驗教學中的應用[J].濟南職業學院學報，2007(01):60-62.