虚拟电子实验室在教学中的应用与设计分析①
蒋礼林，李立礼
[摘 要] 电子实验教学是教育教学中的重要组成部分，学生可通过电子实验教学深刻理解、记忆和掌握课程的理论知识，锻炼专业实验课程的实操能力。虚拟电子实验室被逐步引入了教育教学中，其优点是节约了教学实体实验室的建设成本，并能为学生提供随时随地实操的平台。分析了虚拟电子实验室的整体特点和优势，探索了其在教育教学中的应用、设计及其重要性，为大学本科的相关电子实验教学提供借鉴。
[关 键 词] 虚拟电子实验室；教育教学；应用设计
[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）04-0042-01
一、虚拟电子实验室的整体优势
与传统电子实验室教学相比，虚拟电子实验室通过网络就可以实现教学，不受空间、时间等因素的限定，学生只要通过网络虚拟电子实验室就可以完成授课教师布置的实验任务。与此同时，由于现阶段各院校囿于空间、场地以及建设经费等因素的限制，积极地把虚拟电子实验室引入了教育教学环节，既节约了实验室建设资金的投入，也通过网络实验教学平台实现了大量实验设备的资源共享，不需考虑实验设备老化、故障等问题，还能确保实验教学课程的顺利开展。除此之外，虚拟电子实验室具备极大的开放性优点，虚拟电子实验中的实验设备较为标准和精确，学生在实验过程中能够确保获得精准的实验数据和结果，这完全体现了虚拟电子实验的优越性，有利于激发学生自主学习的能动性，确保了电子实验教学的高效性。
二、虚拟电子实验室在教学中的应用与设计
虚拟电子实验室在实际教育教学过程中，根据不同的实践教学意义主要可以划分为三种：第一种为实体电子实验的实操作准备，第二种是取替传统实体实验室，第三种是对实体实验结果和问题进行探究。虚拟电子实验室在教学应用中，务必要开设综合型、实用型以及探究型的虚拟实验。授课教师要将学生作为教学主体，加强和学生的沟通和交流，确保准确地掌握学生的实际操作情况，及时发现学生在实验过程中存在的问题和不足，并加以引导和指正，从而提升电子实验教学的整体教学质量和人才培养质量。传统的课堂教学模式中，授课教师作为课堂教学的主体，普遍采用“一言堂”式的教学方法，主观地决定了整体教学进度，导致学生被动地接受教学，对课程内容无法完整地理解、记忆和掌握。随着虚拟教学模式的出现，学生由被动转化为主动，通过自主实验操作，及时发现实验过程中出现的问题和不足，并予以细心的观察和思考，再通过授课教师的适当引导，从而正确地分析和处理实验数据，并得出科学、合理和有说服力的实验结果，这加深了学生对实验理论知识、规律以及实际操作的理解、记忆和掌握。例如，在高校电子信息工程专业的课程教学过程中，电子设计自动化的授课教师已经开展了虚拟电子实验的教学与研究，通过EWB（Electronics Workbench）虛拟软件对自动化电路施行仿真化模拟实验和调试，既能够检验所设计的电路是否符合标准，还能够改善电路中元件的数据和整体电路的特性，从而使整体电路的电气性能更加有效、科学和合理。学生在实验过程中，通过对EWB虚拟软件的操作，能够依据电路设计需求构建新的元器件库，还能够利用软件自带的电路分析系统，激发学生分析电路的稳态、瞬态、频域以及时域特性的能动性，充分发挥学生在实验过程中及时发现电路设计不足和解决问题的能力。此外，授课教师也能够在第一时间发现学生在实验过程中存在的问题，并予以及时分析和解疑，能促进学生对实验注意事项的记忆，从而极大地提升了整体实验的教学质量。
虚拟电子实验室在教育教学中的应用，让学生的实践操作水平从实际训练中得到锻炼和加强，提升学生分析处理数据和总结实验规律的能力。虚拟电子实验室在教学中的应用，通过人机交流互动的形式，为学生提供了全方面、多维度的学习资料。例如，在高校电子信息工程专业的电子技术实验教学中，电子信息工程专业的授课教师逐步构建了电子技术EDA（Electronics Design Automation）教学实验室，将实体实验操作和电子计算机模拟实验进行了有效结合，构建了一种较为灵活多变的电子实验教学模式，锻炼学生的实践操作能力，重视学生的自主创新和思维能力，积极为学生构建情景式的真实教学，为以后学生进行实践探究打下基础。此外，学生还可以在虚拟电子实验过程中，发现自身和实验存在的不足，并通过独立思考、团队合作和教师指导解决问题，不仅有利于培养学生的实践操作能力，还有利于提升学生的逻辑思维和创造能力。
总之，虚拟电子实验室在教学中的应用，给学生创造了一个实践操作平台，极大地满足了学生的求知欲望和创新体验，让学生在亲身参与中获得新知，有利于提升学生的学习主观能动性和激情，锻炼学生的实践操作和解决实际问题的能力，还有利于提升电子实验教学的整体教学质量。
参考文献：
[1]张春霞.在教学实验中引入虚拟实验技术的探讨[J].电子测试，2015（8）：108，164-166.
[2]王光艳，金铁民，姜文凯.虚拟实验在高职“热力学”课程教学中的应用[J].中国电力教育，2010（12）：113-115.
