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電子信息類(lèi)課程實(shí)驗教學(xué)的新思路虛擬技術(shù)論文
摘要：本文分析了當前電子信息類(lèi)課程實(shí)驗教學(xué)中存在的主要問(wèn)題及現行的實(shí)驗教學(xué)方式和手段，為提高學(xué)生的綜合能力和素質(zhì)，探討了虛擬技術(shù)在電子信息類(lèi)課程實(shí)驗教學(xué)改革中的應用前景。
關(guān)鍵詞：實(shí)驗教學(xué)；EWB；虛擬儀器
電子信息類(lèi)系列課程是電類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生極其重要的技術(shù)基礎課和專(zhuān)業(yè)課,這些電類(lèi)課程的實(shí)驗能否有效和高效開(kāi)展，對電類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的高質(zhì)量培養起至關(guān)重要的作用。在電子信息類(lèi)系列課的實(shí)驗教學(xué)中處理好傳授知識與培養能力的關(guān)系，把重點(diǎn)放在培養學(xué)生能力和提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)上。
一、電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)基礎實(shí)驗課教學(xué)中存在的主要問(wèn)題及現有的手段
�。ㄒ唬╇娮有畔㈩�(lèi)專(zhuān)業(yè)基礎實(shí)驗課教學(xué)中存在的主要問(wèn)題
1、教學(xué)內容多，教學(xué)時(shí)數少
教學(xué)改革后大綱規定的學(xué)時(shí)數比較少。但為了學(xué)生后續課的學(xué)習及能力的培養其內容不應減少。由于教學(xué)時(shí)數的減少，電子線(xiàn)路實(shí)驗只能做以下幾個(gè)內容：“模電”實(shí)驗開(kāi)設12個(gè)驗證性實(shí)驗，另外開(kāi)設有設計性小制作實(shí)驗，設計制作的內容不限，學(xué)生可以根據自己的興趣愛(ài)好，自選內容。數字電路實(shí)驗開(kāi)設2個(gè)驗證性實(shí)驗和6個(gè)設計性實(shí)驗，但在通常情況下，專(zhuān)業(yè)基礎課教學(xué)在實(shí)驗課教學(xué)的比例應為3 ：1 左右，而目前我們的實(shí)際情況離這一要求相差甚遠。這必將對學(xué)生在素質(zhì)的提高，能力的培養上產(chǎn)生嚴重的影響。
2、重知識傳授，輕能力培養
傳統的教學(xué)方法一般是以傳授知識為主，教師按照教學(xué)大綱一課課地講，學(xué)生被動(dòng)地一課一課地聽(tīng)，教師講到哪里學(xué)生就聽(tīng)到哪里。學(xué)生反應：“教師講課時(shí)我都能聽(tīng)明白，但是讓我自己做就不知道如何下手�！边@就是典型的能力不夠的問(wèn)題。
3、傳統教學(xué)思想阻礙實(shí)驗室功能發(fā)揮
高等院校要培養學(xué)生創(chuàng )新意識、創(chuàng )新精神和創(chuàng )新能力。應當說(shuō)：高等院校的實(shí)驗和實(shí)踐環(huán)節是培養學(xué)生創(chuàng )新精神和創(chuàng )新能力最生動(dòng)、最活潑的場(chǎng)所。但這一方面往往被忽視了，傳統的教學(xué)思想、教學(xué)方法、教學(xué)手段，阻礙了實(shí)驗室功能的發(fā)揮。諾貝爾獎獲得者丁肇中教授說(shuō)過(guò)，他是第一個(gè)通過(guò)自己實(shí)驗得到諾貝爾獎的中國人，希望能提高中國人對實(shí)驗的認識，擺脫輕實(shí)驗，過(guò)分重視理論的舊傳統。由此可見(jiàn)，不重視實(shí)驗課的教學(xué)，培養高素質(zhì)的人才就是一句空話(huà)。
�。ǘ╇娮有畔㈩�(lèi)專(zhuān)業(yè)基礎實(shí)驗課教學(xué)中的現有手段
這是一種傳統的實(shí)驗方式，學(xué)生根據實(shí)驗電路在面包板上插裝元器件和連接導線(xiàn)，然后接入信號源進(jìn)行性能指標的測試。對于大型設計型試驗，在對所設計的電路進(jìn)行實(shí)驗和調試時(shí)，需要根據實(shí)驗結果不斷更換元器件或修改參數，直至達到設計要求。這種試驗方式受儀器設備和元器件品種、數量的限制，而且實(shí)驗課時(shí)有限，有些實(shí)驗往往無(wú)法及時(shí)完成。學(xué)生分析、解決電子技術(shù)小型綜合系統的能力差，動(dòng)手操作能力弱，離素質(zhì)教育、綜合能力的培養目標還有很大的距離�？傊�，在現行教學(xué)方式和手段下，保證學(xué)生學(xué)習好、掌握好電子技術(shù)系列課程的措施尚不夠充分。
二、虛擬技術(shù)在電子信息類(lèi)課程實(shí)驗中的應用前景
�。ㄒ唬半娮庸ぷ髋_”——EWB在電子信息類(lèi)課程實(shí)驗中的應用
隨著(zhù)計算機技術(shù)的發(fā)展，電子電路的模擬或仿真，已成為電子電路系統設計的必要手段。在仿真過(guò)程中，僅需操作鼠標即可設計電路、更換元器件、修改參數、測量數據和觀(guān)察波形，直至電路性能最優(yōu)。虛擬“電子工作臺”WB)。它可以仿真模擬電路、數字電路和混合電路。目前，己在現代電子工程設計和電子類(lèi)課程教學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛應用。
電子技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)是：電子系統數字化，電子器件高度集成化，電子系統設計智能化，電子技術(shù)普及化。因此調整與改革電子技術(shù)系列課程實(shí)驗教學(xué)內容、方法與手段勢在必行。采用先進(jìn)的電子技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗手段，它不僅可以彌補實(shí)驗儀器、元器件缺乏帶來(lái)的不足，而且排除了原材料消耗和儀器損壞等因素，彌補課堂理論教學(xué)的不足，熟悉常用電子儀器的測量方法，進(jìn)一步培養學(xué)生的綜合分析能力、排除故障能力和開(kāi)發(fā)、創(chuàng )新能力。在虛擬“電子工作臺”上制作電子技術(shù)系列實(shí)驗課程虛擬仿真實(shí)驗電路，并用于學(xué)生訓練和操作。
EWB的使用對實(shí)驗教學(xué)是很有幫助的。學(xué)生既可以在做實(shí)驗前，首先使用EWB軟件工具將實(shí)驗內容仿真，以便使實(shí)驗做的又快又準確。又可以用EWB作實(shí)驗室中不易進(jìn)行的實(shí)驗，例如溫度特性、頻率特性等實(shí)驗室不能或不易完成的實(shí)驗，我們可以用EWB進(jìn)行仿真。使學(xué)生認識溫度、頻率等參數對電路的影響。。
�。ǘ� 電子信息類(lèi)課程實(shí)驗教學(xué)的新思路——虛擬儀器技術(shù)
1、虛擬儀器技術(shù)
虛擬儀器（Virtual Instruments 簡(jiǎn)稱(chēng)VI ）即利用計算機、嵌入式硬件、軟件完成“測量—存儲—處理—控制”功能合二為一的新型儀器。是基于計算機的數字化測量測試儀器。虛擬儀器技術(shù)的實(shí)質(zhì)是充分利用計算機技術(shù)來(lái)實(shí)現和擴展傳統儀器的功能。虛擬儀器不僅可以用于測量、分析等領(lǐng)域，而且還廣泛的應用于設備的監控、工業(yè)過(guò)程的自動(dòng)化，它代表了國際上測控領(lǐng)域的最前沿技術(shù)。它的集成化開(kāi)發(fā)平臺、交互式編程方法、豐富的功能面板和庫函數大大增強了C 語(yǔ)言的功能。應用CVI ，引入虛擬技術(shù)，是當前測試界的發(fā)展趨勢。
傳統的測量測試儀器的主要功能可由數據采集、數據測試和分析、結果輸出顯示等三大部分組成，如果數據分析和結果輸出由基于計算機的軟件系統來(lái)完成，只要另外提供一定的數據采集硬件，就可構成基于計算機組成的測量測試儀器——虛擬儀器技術(shù)。虛擬儀器和諸如EWB 、Multisim 、EDA 等仿真軟件中的虛擬儀器概念完全不同，它可以完全替代傳統臺式測量測試儀器，而仿真軟件中的虛擬儀器是純軟件的、仿真的，不具備數據采集、信號的輸入與輸出功能,不能應用于測試、計量等科學(xué)研究領(lǐng)域。虛擬儀器通過(guò)在普通計算機上加上相應的軟件和硬件，使得使用者在操作這臺計算機時(shí)，就象是在操作一臺他自己設計的專(zhuān)用的傳統電子儀器。在虛擬儀器系統中，硬件僅僅是為了解決信號的輸入輸出，軟件才是整個(gè)儀器系統的關(guān)鍵，任何一個(gè)使用者都可以通過(guò)修改軟件的方法，很方便地改變、增減儀器系統的功能與規模，所以有“軟件就是儀器”之說(shuō)。虛擬儀器技術(shù)的出現，徹底打破了傳統儀器由廠(chǎng)家定義，用戶(hù)無(wú)法改變的模式，虛擬儀器技術(shù)給用戶(hù)一個(gè)充分發(fā)揮自己的才能、想象力的空間。用戶(hù)可以根據自己的需求，設計自己的儀器系統，滿(mǎn)足多種多樣的應用需求。虛擬儀器系統概念是對傳統儀器概念的重大突破，是計算機系統與儀器系統技術(shù)相結合的產(chǎn)物。它利用計算機系統的強大功能，結合相應的硬件，大大突破傳統儀器在數據處理、顯示、傳送、處理等方面的限制，使用戶(hù)可以方便地對其進(jìn)行維護、擴展、升級等。
2、虛擬儀器引入實(shí)驗室
實(shí)驗是教學(xué)活動(dòng)中一個(gè)必不可少的過(guò)程，對于電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)，諸如電子線(xiàn)路等課程是實(shí)踐性很強的的技術(shù)基礎課，實(shí)驗教學(xué)環(huán)節對學(xué)好這些課程至關(guān)重要。學(xué)生通過(guò)足夠的驗證性實(shí)驗和一定數量的綜合性實(shí)驗，才能加深理解和掌握該學(xué)科的理論知識，提高綜合測試技能和實(shí)驗能力。因此，充實(shí)實(shí)驗內容，增開(kāi)綜合性實(shí)驗項目，進(jìn)一步加強實(shí)驗室建設，不斷改革實(shí)驗教學(xué)是十分必要的。隨著(zhù)測試儀器的數字化、計算機化的發(fā)展趨勢，傳統測試儀器漸浙有被取代的趨勢。如果運用虛擬儀器技術(shù)，以微機為基礎，構建集成化測試平臺，代替常規儀器、儀表，不但滿(mǎn)足電子基礎課實(shí)驗教學(xué)的需要，而且將這批微機可做為其他有關(guān)計算機課程教學(xué)用機，大大提高了設備利用率，降低了實(shí)驗室建設的成本。
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