淺談電類實驗教學中軟硬件結(jié)合

戴曉強,袁文華（江蘇科技大學,江蘇鎮(zhèn)江212003）

淺談電類實驗教學中軟硬件結(jié)合

戴曉強,袁文華
（江蘇科技大學,江蘇鎮(zhèn)江212003）

隨著電子技術和計算機技術的發(fā)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(jié)合成也為一種趨勢。通過對軟、硬件教學的優(yōu)缺點分析,給出軟硬件教學最佳結(jié)合條件，對培養(yǎng)學生創(chuàng)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(shù)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(yǎng)學生動手能力為主要職責，同時在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力方面也起著不可替代的作用。而傳統(tǒng)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(fā)展，電子元件向大規(guī)模集成電路方向發(fā)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(tǒng)的電類實驗的教學方法的弊端日益顯現(xiàn)，已跟不上技術和社會的發(fā)展，也不能滿足當代大學生的需求。因此，對傳統(tǒng)電類實驗教學方法和內(nèi)容的改革迫在眉睫，只有在教學方法和教學內(nèi)容跟上技術和社會的發(fā)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(fā)展雖然歷程較短，但是其獨特的優(yōu)點日益顯現(xiàn)，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(jié)合起來，充分的利用各自的優(yōu)點，使電類實驗教學效果達到最優(yōu)。從而真正使得實驗教學起到培養(yǎng)學生動手能力和創(chuàng)新能力的目的[1,2]。

2軟硬件教學簡介

傳統(tǒng)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(chǎn)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(tǒng)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(shù)高等院校實驗教學已經(jīng)采用軟件硬件相結(jié)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(diào)度，充分發(fā)揮軟件教學作用。隨著電子技術和計算機技術的發(fā)展，電子產(chǎn)品智能化日益完善，電路的集成度越來越高，產(chǎn)品開發(fā)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(yōu)缺點

3.1硬件教學優(yōu)缺點

硬件教學作為傳統(tǒng)的實驗教學方法，其優(yōu)點有許多，最大優(yōu)點在于培養(yǎng)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(yōu)缺點：

（1）硬件實驗教學優(yōu)點：可視可觸性、操作性、實踐性、科學規(guī)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(yōu)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(yōu)點在于元器件豐富多樣、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力。下面分別討論其優(yōu)缺點：

（1）軟件實驗教學優(yōu)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(diào)試，就能直觀的得到所需的結(jié)果，無需考慮客觀條件和其他因素的影響。

4軟硬件教學結(jié)合及其最佳結(jié)合條件

4.1軟硬件教學結(jié)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(yōu)點來彌補，硬件教學缺點亦可由軟件教學優(yōu)點來彌補，二者是互補統(tǒng)一的。合理結(jié)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(yǎng)學生分析、應用、動手和創(chuàng)新能力等。對二者如何結(jié)合在下面最佳結(jié)合條件里詳細闡述。

4.2軟硬件教學最佳結(jié)合條件

（1）實驗教學機構(gòu)化。所謂實驗教學機構(gòu)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(yǎng)學生的創(chuàng)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(tǒng)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(jié)合要求有專職教師來研究，針對不同專業(yè)學生，合理分配二者比例及制定合理教學內(nèi)容等。

（2）實驗教學時代化。實驗教學時代化是指實驗教學內(nèi)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(fā)時代，需要更新頻率較大。軟硬件教學結(jié)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(chuàng)新，走在時代前沿。

（3）充分利用網(wǎng)絡資源。隨著網(wǎng)絡時代的來臨，網(wǎng)絡已經(jīng)溶于社會的各個層次和各個方面，社會生產(chǎn)和生活都與網(wǎng)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(nèi)容知識、方法手段、常見問題及解決方法、工具等掛到網(wǎng)站上，另一方面要求學生善于利用網(wǎng)絡資源，改掉傳統(tǒng)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?cè)氪髮W學生，實驗意識還停留在傳統(tǒng)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(fā)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(jié)語

軟硬件教學是實驗教學發(fā)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(tǒng)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(yǎng)學生動手能力與分析創(chuàng)新能力的基地，使得學生能夠適應當今世界快節(jié)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(yōu)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(yè)學院學報，2007(01):60-62.