電子實習教學引入虛擬仿真教學環節更好培養學生綜合能力

龍英文，汪敬華，章偉，余粟

摘要：為了更好地培養學生綜合能力，我們在電子實習實踐環節引入虛擬仿真教學環節，對電子實習課程在教學內容和教學模式設計等方面進行了教學改革與探索，把仿真環節貫穿到電子實習過程中去。實踐證明，把仿真環節引入到電子實踐教學中可以幫助同學加深理解、啟發創新能力，取得良好的教學效果。

關鍵詞：電子實習；虛擬仿真；綜合能力；教學改革；教學效果

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）44-0128-02

一、電子實習教學的改革措施

近幾年來，我們在電子實習課程的教學內容、教學模式、考核等方面做了一些有益的改革與探索，以達到培養和提高學生綜合能力的教學目標。

（一）在原來教學案例庫的基礎上，補充實習電路仿真環節，充實實習教學內容

目前我校工程實訓中心電子實習的基本教學內容良好，教學效果的經典教學案例較多，帶有創新性質的案例有：基于TL084運算放大電路恒溫控制電路原理、焊接與調試，串級放大電路原理、焊接與調試等。但整體而言，設計、創新性的實際內容還是偏少，無法滿足我校內涵建設和卓越工程師教育培養計劃對人才培養的要求，因此需要在實習教學中引入虛擬仿真環節，依據實際項目建立仿真標準案例庫，這樣在學生實習之前先通過進行虛擬仿真加深對實習內容的理解，從而提高實習效果。另外實習結束前我們都向指導老師和同學征集優秀仿真案例，組織學校專家進行研討，不斷擴充、完善備仿真案例的電子實習經典教學案例庫。這樣不僅豐富和充實了實習教學內容，而且提升了學生對知識點的理解和掌握。

（二）建立學生“學習、仿真、試作、創新”的實習機制

根據電子實習教學培養目標，我們大致將整個實習過程分為學習、仿真、試作、創新四個階段。針對這四個階段的特點，實習教師相應地調整教學重心和方式。學習，主要是課本知識的學習。這個階段教師的教學側重于結合實習內容講解不同知識點的用處，激發學生的興趣和愛好，增強學生自主學習的能力；仿真，通過熟悉仿真電路和修改參數觀察仿真結果等途徑，幫助學生對主要知識進行充分消化和吸收，在學生修改及調試仿真電路的過程中，培養學生分析和解決問題的能力。在這個階段指導老師要引導學生掌握和理解關鍵電路模塊的基本原理，進行仿真學習，進一步了解每個元器件的作用，進而在后續的實物調試和排除故障方面更加得心應手。試作，主要是根據實習指導書原理圖，進行元器件焊接及調試。在這個階段指導老師要引導學生根據仿真結果及電路參數的修改來指導實際電路的調試，注意理論聯系實踐、實踐又鞏固理論的客觀規律。創新，是實習的最后一個階段，相比于前三個階段，這個階段對能力培養的要求會變得更高。在這個階段指導老師要啟發學生的創新思維，學生自行提出設計項目方案并在該方案立案之前進行仿真驗證，指導老師會根據學生提出的設計項目方案和仿真結果對其進行評估和指導。通過在項目設計中融入虛擬仿真環節可以培養學生的創新設計、交流溝通和團隊協作能力。這個階段，實習指導老師需要激發學生的創造性和潛能，并通過最后的答辯環節評定和考核項目實施中團隊成員的表現，給出客觀的評價。

（三）利用網絡平臺和多媒體技術，普及虛擬仿真教學環節，改進教學手段和方法

傳統電子實習過程中指導老師都是通過面對面、手把手的方式指導學生焊接和調試電路，教學內容比較枯燥。為此，我們陸續制作了一系列仿真案例教程、完善了教學多媒體課件并通過教學系統網絡方便實習學生查看，方便學生提前預習。在實習課堂上運用圖像、仿真和演示視頻相結合的多媒體形式，并注意和學生的互動來激發學生實習的興趣；在課外通過網上的師生互動環節，拓寬教師和學生交流互動的渠道，使得學生更好更快地了解實習內容，加強學生的課前預習環節，從而可以更好地提升教學質量和教學效果。

（四）個人與團隊兼顧，基礎知識與創新環節并重，綜合客觀考核每位學生

為了更加客觀評價學生電子實習表現，我們建立了一套較為科學的評價標準。首先我們把整個電子實習內容的安排劃分為五個主要部分：基礎、提高、設計、實作和答辯。并把仿真環節貫穿到前三個部分中來：（1）基礎部分（占30%）。通過虛擬仿真環節主要是培養學生個人基礎知識的掌握和基本技能的訓練。（2）提高部分（占30%）。提供給學生一些較為復雜的電路原理圖及與之相對應的仿真模塊圖等資料作為實習的提高內容，主要培養學生獨立學習及解決問題的能力，為后續的設計階段打下基礎。（3）設計部分（占30%）。在這個階段，學生自由組隊，四五人一組，根據實習列表自主選擇實習的設計項目，小組內部進行設計項目內容分解，通過原理圖設計及仿真環節進行前期驗證和改進。（4）對仿真驗證過的電路原理圖進行元器件焊接、獨立調試，提交最終的作品、仿真及實驗報告，以小組為單位完成實習項目。（5）答辯部分（占10%）。每個小組推選一名成員，對實習項目完成情況進行實物展示及項目結案答辯。

二、改革后的教學效果

最近幾年里，我們工程實訓中心對電子實習教學內容不斷地加以改進和做出有效的嘗試，把虛擬仿真環節引入其中，取得了不錯的實習效果，不僅使得廣大學生在實習過程中收益頗豐，而且也提高了指導教師的教學質量和水平。經過模擬、反復實踐，以及師生對話等形式反映現狀，主要使學生取得了以下幾點收獲：（1）自學能力得到鍛煉，學習方法得到提高。在實習過程中，學生必須查閱相關資料，理解電路原理圖，并且提出相關的設計方案，接著進行仿真實驗，對得出的不同結果進行分析、比較和專研，以得到最合理的方案。在這個實踐的過程中，所有的學員都似乎感覺自己的專業知識得到了提升，使學生在靈活運用知識方面得到了提高。（2）電路解析和故障排除能力得到相應提高。在實習中主要的關鍵環節是電路調試。連接線接觸不良、元器件損壞、不共地等原因都會導致不能獲得正確的實驗結果，調試過程中通過運用仿真模擬實驗結果，幫助學生分析實驗中遇到的問題，細心排查，不斷發現和解決問題。（3）學生分工合作和交流溝通能力得到鍛煉。由于實習場地限制，電子實驗課程都是以分組形式來完成的，每個小組成員負責一部分，實習內容需要學生團隊合作共同完成。因此，小組成員之間必須加強分工合作，及時溝通，優勢互補，任何一個環節出現問題都會延遲項目的進展。在最后的項目答辯上，學生要思路清晰、簡單明確地進行項目論述以及口頭解答，在此過程中，充分鍛煉了學生的溝通能力和協作精神。（4）提高了運用知識的能力，增強了創新意識。實習過程中引入虛擬仿真環節可以幫助學生提前自己驗證設計的原理圖，克服了實驗場地的限制，及時發現設計缺陷并進行修改，提高了項目設計效率。很多學生在最終的實習報告中是這樣寫的：“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。”這應該是學生對電子實習教學的最好心得體會。其實許多課本上的理論基礎知識，是經過反復的仿真和實驗才變得更加鮮活，才會演變成學生們自己的知識和技能。熟悉掌握和靈活運用這些知識，在今后的工作中一旦遇到新問題，才會運用正確的工程設計方法，才可能激發出新的靈感和創意并付出實踐，我想這才是完善后電子實習內容給學生帶來的最大收獲。

三、結束語

教學實踐證明，通過引入虛擬仿真環節對電子實習進行教學改革和建設，效果良好，不但可以提高學生對基礎知識的領會，而且可以明顯提高學生運用知識的能力。教學效果明顯表明，改進后的電子實習教學可以使學生在自主學習、電路原理分析與設計、團隊協作、交流溝通、創新設計等方面的能力得到進一步的提升，可以有效提高學生專業素質及綜合能力。

參考文獻：

[1]門亮.電工電子實習教學內容與主要制約條件分析[J].科技經濟市場，2016，（2）.

[2]黃艷芳，郭立群，趙晶，吳波，馮升同，王劍峰.電工電子實習教學的改革與創新[J].實驗室研究與探索，2015，（12）.endprint