劉效勇 盧 佩 曹海濱

（1石河子大學(xué)理學(xué)院 新疆 石河子 832000；2石河子大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 新疆 石河子 832000）

電子線路課程是高等學(xué)校本科工程類專業(yè)必修的一門應(yīng)用學(xué)科基礎(chǔ)課。它具有很強(qiáng)的理論性、實(shí)踐性和工程應(yīng)用性。然而，由于傳統(tǒng)教學(xué)方法單一、枯燥、缺乏直觀性，致使學(xué)生對(duì)抽象的電子線路理論難以理解，不能理論聯(lián)系實(shí)際。針對(duì)這種情況，我們?cè)诶碚摻虒W(xué)和實(shí)踐教學(xué)改革過(guò)程中引入了虛擬儀器教學(xué)，提高了學(xué)生的認(rèn)知及實(shí)踐能力，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分發(fā)揮了學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，優(yōu)化了教學(xué)過(guò)程，提高了教學(xué)質(zhì)量。

1 虛擬儀器概述

虛擬儀器概念于20世紀(jì)80年代末由美國(guó)國(guó)家儀器公司提出，指利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形環(huán)境和接口通信功能，借助開發(fā)軟件平臺(tái)編制可視化界面的儀器面板，通過(guò)增加相關(guān)硬件完成對(duì)儀器的控制、數(shù)據(jù)分析和顯示的設(shè)備。虛擬儀器技術(shù)代表了未來(lái)儀器儀表技術(shù)發(fā)展的先進(jìn)方向，虛擬儀器技術(shù)自提出以來(lái)，便成為發(fā)達(dá)國(guó)家自動(dòng)測(cè)控領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和應(yīng)用前沿，國(guó)內(nèi)外許多科研機(jī)構(gòu)和高校也已展開了虛擬儀器技術(shù)領(lǐng)域的研究、開發(fā)和教學(xué)。目前已廣泛應(yīng)用于教學(xué)、實(shí)驗(yàn)和科研工作，NI公司提供的教學(xué)電路和電子解決方案，通過(guò)將基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的教學(xué)硬件與LabVIEW、Multisim等仿真軟件及課件相結(jié)合，幫助學(xué)生能夠從理論無(wú)縫地過(guò)渡到仿真和實(shí)驗(yàn)，受到了國(guó)內(nèi)外高等院校教育者的青睞。

2 虛擬儀器在電子線路教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐

作為培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型、技術(shù)技能型人才的教學(xué)新手段，虛擬儀器已逐漸走進(jìn)電子技術(shù)的課堂和實(shí)驗(yàn)室，改變著電子技術(shù)教學(xué)的傳統(tǒng)模式。

2.1 在理論教學(xué)中的應(yīng)用。電子線路課程內(nèi)容繁多，理論性強(qiáng)，綜合性高，采用非線性分析法比較抽象，盡管教師在教學(xué)過(guò)程中對(duì)課程疑難點(diǎn)全方位多角度的利用多媒體教學(xué)資源(PPT課件、Flash動(dòng)畫、動(dòng)態(tài)錄像等)講解，但這些手段不能動(dòng)態(tài)地演示電子測(cè)量?jī)x器的運(yùn)行情況，學(xué)生仍然感覺知識(shí)點(diǎn)不易理解，深?yuàn)W難懂，對(duì)該課程學(xué)習(xí)感到茫然吃力，經(jīng)常失去興趣和信心，教學(xué)效果較差。針對(duì)這種情況，我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中根據(jù)電子線路理論教學(xué)實(shí)例，選擇合適的理論內(nèi)容，通過(guò)虛擬儀器軟件設(shè)計(jì)出課堂輔助程序，開發(fā)出相關(guān)電路演示實(shí)驗(yàn)，用于電子線路的理論教學(xué)中，使抽象的概念形象化，課堂教學(xué)更為直觀、生動(dòng)，并對(duì)理論計(jì)算與測(cè)量數(shù)據(jù)差異進(jìn)行對(duì)比分析，很好地實(shí)現(xiàn)了理論教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，提高了教學(xué)效果。

2.2 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)是高等院校理工科教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的重要途徑之一。但由于資金所限，我校電子線路實(shí)驗(yàn)所使用的電子學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)過(guò)于陳舊、利用率不高，實(shí)驗(yàn)效果不明顯。因而，我們根據(jù)電子線路實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在實(shí)踐教學(xué)中選取部分經(jīng)典實(shí)驗(yàn)編寫了實(shí)驗(yàn)講義，應(yīng)用Multisim軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，建立了電子線路實(shí)驗(yàn)仿真程序庫(kù)，借助電子學(xué)教學(xué)平臺(tái)ELVISⅡ開設(shè)出部分電子線路實(shí)驗(yàn)，使用虛擬儀器技術(shù)代替常規(guī)儀器完成各種測(cè)試測(cè)量實(shí)驗(yàn)，這樣，擺脫了以前功能單一、固定的現(xiàn)成儀器的束縛，并利用學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行混合式教學(xué)，極大地提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合技能和創(chuàng)新能力，促進(jìn)了電子線路的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。同時(shí)，節(jié)省了大量?jī)x器設(shè)備的經(jīng)費(fèi)投入，促進(jìn)了物理系虛擬儀器實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和發(fā)展，有效地推進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。

2.3 在開發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)踐中的應(yīng)用。為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)興趣、鍛煉綜合素質(zhì)、展現(xiàn)創(chuàng)新能力，我們?cè)谥笇?dǎo)學(xué)生實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)，組建業(yè)余科研興趣小組，積極鼓勵(lì)學(xué)生參加學(xué)校組織的“大學(xué)生研究訓(xùn)練計(jì)劃”(SRP)，保質(zhì)保量地完成了“基于虛擬儀器的電機(jī)測(cè)控研究”等項(xiàng)目；在指導(dǎo)畢業(yè)生過(guò)程中完成了“搶答器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”、“信號(hào)交通燈的設(shè)計(jì)仿真”等畢業(yè)論文和畢業(yè)設(shè)計(jì)，部分成果被評(píng)為校級(jí)和院級(jí)優(yōu)秀。此外，我們鼓勵(lì)學(xué)生積極參加各類組織主辦的虛擬儀器設(shè)計(jì)大賽，“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等實(shí)踐型創(chuàng)新競(jìng)賽，培養(yǎng)學(xué)生電子設(shè)計(jì)理論和實(shí)踐的能力，學(xué)生在知識(shí)和實(shí)踐上收獲很大，取得了良好的效果。

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)石河子大學(xué)物理和應(yīng)用物理專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，我們?cè)陔娮泳€路課程教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段，增設(shè)新的研究方法，進(jìn)行上述各方面的改革，使得教學(xué)內(nèi)容更加充實(shí)豐富，教師教學(xué)水平教學(xué)技能也得以提升，學(xué)生自我訓(xùn)練的意識(shí)和創(chuàng)新能力進(jìn)一步增強(qiáng)，教學(xué)質(zhì)量顯著提高?？傊?，引入虛擬儀器進(jìn)行電子線路課程改革，既可獲得直觀真實(shí)的效果，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，鍛煉學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新技能，又可節(jié)省教學(xué)資金，提高教學(xué)效率，更好地培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)與科技發(fā)展需要的高素質(zhì)人才。