“虛”“實(shí)”結(jié)合在電子電路類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用探索

吳元亮 賈永興 石會(huì)

[摘 要] 電子電路類(lèi)實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)方式存在諸多限制，制約了實(shí)驗(yàn)教學(xué)產(chǎn)生的實(shí)際效果。緊跟電路仿真、虛擬仿真和實(shí)物實(shí)驗(yàn)技術(shù)發(fā)展，探索“虛”“實(shí)”結(jié)合在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用模式是一個(gè)非常有益的實(shí)用課題。首先分析電子電路類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，瞄準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的根本作用，緊抓實(shí)驗(yàn)發(fā)展模式，進(jìn)行問(wèn)題分析，進(jìn)而探索“虛”“實(shí)”結(jié)合的意義、可行性和實(shí)施方案，最后以“數(shù)字電子技術(shù)”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，介紹了“虛”“實(shí)”結(jié)合的實(shí)際應(yīng)用模式。

[關(guān)鍵詞] 電子電路;實(shí)驗(yàn)教學(xué);“虛”“實(shí)”結(jié)合;應(yīng)用模式

[課題項(xiàng)目] 2019年度陸軍工程大學(xué)教育教學(xué)立項(xiàng)課題

[作者簡(jiǎn)介] 吳元亮（1983—），男，江蘇徐州人，碩士，陸軍工程大學(xué)通信工程學(xué)院副教授，主要從事電子技術(shù)與嵌入式研究。

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642 ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2021）49-0086-04 ? ?[收稿日期] 2021-03-29

社會(huì)發(fā)展與軍隊(duì)改革對(duì)高等教育提出了新的要求，畢業(yè)生除了具有足夠深度、廣度的理論知識(shí)，還應(yīng)具備對(duì)知識(shí)的運(yùn)用能力和創(chuàng)新能力，這極大地推動(dòng)了高校教師積極、持續(xù)地開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新。2000—2020年，中國(guó)知網(wǎng)收錄電子電路類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究文獻(xiàn)數(shù)量在1萬(wàn)篇以上。利用知識(shí)圖譜分析文獻(xiàn)，不難發(fā)現(xiàn)，研究熱點(diǎn)主要包括實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)案例設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革，研究高頻詞主要是電路仿真、虛擬仿真、在線(xiàn)實(shí)驗(yàn)、虛擬儀器等;實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式涌現(xiàn)出BOPPS、SPOC、雨課堂、雷實(shí)驗(yàn)、翻轉(zhuǎn)課堂、線(xiàn)上教學(xué)等，成果豐碩[1]。然而，成果的有效運(yùn)用并未呈現(xiàn)出相應(yīng)的繁榮，實(shí)驗(yàn)離遠(yuǎn)程、開(kāi)放、不限時(shí)、實(shí)時(shí)、真實(shí)、自主、可創(chuàng)新設(shè)計(jì)等特點(diǎn)仍然差距很大，而這些特點(diǎn)卻是高等教育發(fā)展的必然趨勢(shì)。因此，研究并提出新的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ郊仁潜疚恼撌龅闹攸c(diǎn)，也是進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要任務(wù)。

一、電子電路類(lèi)實(shí)驗(yàn)概述與問(wèn)題分析

（一）電子電路類(lèi)實(shí)驗(yàn)的作用

電子電路類(lèi)實(shí)驗(yàn)是電子技術(shù)基本理論學(xué)習(xí)必不可少的手段，通過(guò)實(shí)驗(yàn)揭示電子世界的奧秘，驗(yàn)證理論，同時(shí)發(fā)現(xiàn)理論存在的問(wèn)題，啟發(fā)新理論的建立，促進(jìn)電子技術(shù)理論的發(fā)展。當(dāng)前，新的實(shí)驗(yàn)需求是遠(yuǎn)程、開(kāi)放、不限時(shí)、實(shí)時(shí)、真實(shí)、自主、可創(chuàng)新設(shè)計(jì)等，實(shí)施難度大，高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍然沒(méi)有出色的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ健?/p>

（二）電子電路類(lèi)實(shí)驗(yàn)的發(fā)展

隨著電子、仿真、計(jì)算機(jī)等技術(shù)的發(fā)展，電子電路類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的形式發(fā)生了很大變化，除傳統(tǒng)實(shí)物實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)室）外，又出現(xiàn)電路仿真、虛擬仿真、虛擬儀器、口袋實(shí)驗(yàn)室、在線(xiàn)電路仿真等實(shí)驗(yàn)方式和平臺(tái)。

1.傳統(tǒng)實(shí)物實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是線(xiàn)下方式，基于實(shí)驗(yàn)室，利用實(shí)驗(yàn)箱、元器件、測(cè)試儀器等，搭建真實(shí)電路，測(cè)試真實(shí)信號(hào)，獲得真實(shí)實(shí)驗(yàn)感受、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，資源充足的情況下應(yīng)該是最好的方式。

2.電路仿真實(shí)驗(yàn)。電路仿真實(shí)驗(yàn)是指基于計(jì)算機(jī)軟件的電子電路仿真實(shí)驗(yàn)，通過(guò)使用數(shù)學(xué)模型對(duì)電子電路真實(shí)行為進(jìn)行模擬?；诠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE模型的軟件可進(jìn)行模擬或數(shù)字電路仿真，如Multisim、TINA、LTspice等;數(shù)字電路仿真也可以采用Verilog或VHDL方式，如Modelsim等。電路仿真實(shí)驗(yàn)具有諸多優(yōu)勢(shì)：（1）逼真模擬電路功能行為，不用搭建實(shí)際電路，實(shí)驗(yàn)效率高、實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)和錯(cuò)誤率低、實(shí)驗(yàn)周期短。（2）支持電路創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，對(duì)提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量有重要支撐作用。（3）良好的圖形化界面、豐富的仿真分析能力、符合實(shí)驗(yàn)一般流程和實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作方法等特點(diǎn)，使用戶(hù)有身臨其境的實(shí)踐體驗(yàn)感覺(jué)。（4）不受時(shí)間、人數(shù)、場(chǎng)地、設(shè)備等諸多條件限制。（5）基于Web瀏覽器和專(zhuān)業(yè)平臺(tái)可以遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)。

3.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是指利用計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，在其中進(jìn)行電子電路類(lèi)實(shí)驗(yàn)。因?yàn)楸普?、沉浸感?qiáng)、實(shí)時(shí)交互、出入自然等特點(diǎn)，該實(shí)驗(yàn)方式具有很好的實(shí)驗(yàn)感覺(jué)[2]。目前，國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目被譽(yù)為國(guó)家級(jí)金課。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是真實(shí)實(shí)驗(yàn)與仿真實(shí)驗(yàn)相互補(bǔ)充、有機(jī)結(jié)合的一種新的實(shí)驗(yàn)方式，也是探索線(xiàn)上線(xiàn)下結(jié)合，打開(kāi)實(shí)驗(yàn)新局面，提高高等教育實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的重要舉措。

4.虛擬儀器實(shí)驗(yàn)?；谔摂M儀器的實(shí)驗(yàn)是指以計(jì)算機(jī)內(nèi)虛擬儀器軟件為核心，外置高性能硬件模塊，完成電子電路類(lèi)實(shí)驗(yàn)的方式。軟硬件集成是實(shí)驗(yàn)的根本，支持虛擬儀器產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)、采集響應(yīng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中的測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化應(yīng)用。國(guó)內(nèi)易星標(biāo)、潤(rùn)眾等教學(xué)設(shè)備廠家基本實(shí)現(xiàn)了基于硬件實(shí)驗(yàn)環(huán)境、在線(xiàn)遠(yuǎn)程操作的虛擬實(shí)驗(yàn);國(guó)外NI公司的LabVIEW中虛擬儀器非常全面，同時(shí)研制各種外置硬件板卡，以及針對(duì)院校的ELVIS系列平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)靈活，測(cè)試簡(jiǎn)單，方便進(jìn)行電路創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，能夠有效解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的諸多限制。

5.口袋實(shí)驗(yàn)室?？诖鼘?shí)驗(yàn)室是近些年流行的一種實(shí)驗(yàn)方式，主要基于實(shí)驗(yàn)套件，支持模擬、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)，其特點(diǎn)是靈活方便，如NI的myDAQ，以及小腳丫FPGA套件等。

6.在線(xiàn)電路仿真實(shí)驗(yàn)。在線(xiàn)電路仿真實(shí)驗(yàn)是采取在線(xiàn)EDA工具的方式，基于Web瀏覽器進(jìn)行電路仿真實(shí)驗(yàn)，也是目前的一種新趨勢(shì)[3]。網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)了眾多電路在線(xiàn)模擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，如Multisim Live、CircuitLab、falstad、Partsim、Dcaclab、EasyEDA、AUTODESK LIBRARY.IO、EveryCircuit、Tina、Simulator.io、Quite Universal Circuit Simulator、PhET等。這些在線(xiàn)平臺(tái)在一定程度上滿(mǎn)足了隨時(shí)隨地任意進(jìn)入的實(shí)驗(yàn)需求。

（三）電子電路類(lèi)實(shí)驗(yàn)的主要問(wèn)題

從當(dāng)前高校實(shí)驗(yàn)的實(shí)施情況看來(lái)，單一實(shí)驗(yàn)的模式弊端日益顯現(xiàn)。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)受限于時(shí)間、場(chǎng)地、設(shè)備、師資、元器件、管理等因素，很難滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)教學(xué)新的目標(biāo)。此外，采取傳統(tǒng)方法研究復(fù)雜電路的行為往往比較困難;電路仿真基于電路符號(hào)，因?yàn)槿狈χ苯硬僮黧w驗(yàn)，無(wú)法真實(shí)感受實(shí)驗(yàn)過(guò)程，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性也廣受質(zhì)疑;虛擬仿真投入成本高，立項(xiàng)多用于解決高危、長(zhǎng)周期、微觀等實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，電子電路類(lèi)實(shí)驗(yàn)立項(xiàng)少，并且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性同樣受質(zhì)疑;基于虛擬儀器的遠(yuǎn)程實(shí)物實(shí)驗(yàn)仍需研究;口袋實(shí)驗(yàn)室與在線(xiàn)電路仿真一定程度上可以解決以上問(wèn)題，但是存在系統(tǒng)性設(shè)計(jì)和科學(xué)有效管理等問(wèn)題。因此，僅從單一模式的選用來(lái)看，教師仍然最青睞傳統(tǒng)方式，因其方便實(shí)施、管理和考核，而其他模式采用比例相對(duì)較低。

二、“虛”“實(shí)”結(jié)合的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ教剿?/p>

（一）“虛”與“實(shí)”的結(jié)合

電子電路類(lèi)實(shí)驗(yàn)中，“虛”是指計(jì)算機(jī)軟件仿真、虛擬仿真、在線(xiàn)仿真等;“實(shí)”則是指采用真實(shí)電子元器件，搭建電路的實(shí)驗(yàn)。教學(xué)研究初步發(fā)現(xiàn)，虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)具有以下優(yōu)勢(shì)。

1.大幅提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的層次和水準(zhǔn)。高階實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要目標(biāo)[4，5]。但是實(shí)驗(yàn)課普遍學(xué)時(shí)緊張，時(shí)間對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)限制很大，兩節(jié)實(shí)驗(yàn)課，教師講實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、原理、內(nèi)容，學(xué)生思考、消化后開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，時(shí)間運(yùn)用效率極低，很難在有限的時(shí)間內(nèi)完成高階性實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致教師設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)往往層次低、內(nèi)容簡(jiǎn)單、驗(yàn)證為主。而若課前先進(jìn)行電路仿真、虛擬仿真，熟悉了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和流程，則可以將實(shí)驗(yàn)室時(shí)間完全用于關(guān)鍵性和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)。

2.有效提高不同層次學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平。不同專(zhuān)業(yè)、不同層次學(xué)生有明顯的學(xué)習(xí)差異。實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，學(xué)生在理解、專(zhuān)注度、動(dòng)手能力等方面表現(xiàn)不同，理解和動(dòng)手快的學(xué)生能夠很快得到教師預(yù)期的數(shù)據(jù)結(jié)果，慢的學(xué)生則往往無(wú)法在有限的時(shí)間內(nèi)充分實(shí)驗(yàn)，最慢的學(xué)生甚至無(wú)法完成實(shí)驗(yàn)。虛實(shí)結(jié)合使得慢的學(xué)生可以先飛，在實(shí)驗(yàn)室里的時(shí)間同樣可以獲得能力提升，增強(qiáng)獲得感，虛實(shí)結(jié)合的意義可能更大。

3.極大增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在信息化環(huán)境下，電路仿真和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)因靈活、豐富、真實(shí)體驗(yàn)等特點(diǎn)，能夠吸引學(xué)生，并滿(mǎn)足學(xué)生不同的實(shí)驗(yàn)訴求;再結(jié)合實(shí)物實(shí)驗(yàn)，從理論到仿真再到實(shí)物，最后回到理論，可以形成不錯(cuò)的閉環(huán)學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

4.高度實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)驗(yàn)的貫通。通過(guò)虛實(shí)結(jié)合將實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)過(guò)程搬入理論課堂是課程教學(xué)一直以來(lái)追求的目標(biāo)。這樣一方面可以強(qiáng)化理論教學(xué)的深度和知識(shí)應(yīng)用的真實(shí)感，另一方面極大地方便了教師在課堂上開(kāi)展教學(xué)模式創(chuàng)新，有效地推進(jìn)了線(xiàn)上線(xiàn)下混合教學(xué)，邊學(xué)邊做勝過(guò)枯燥的理論灌輸，能夠吸引學(xué)生。

（二）虛實(shí)結(jié)合的可行性分析

1.實(shí)驗(yàn)技術(shù)及應(yīng)用比較成熟。在真實(shí)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的牽引下，電路仿真、虛擬儀器、虛擬仿真等技術(shù)發(fā)展迅速。仿真元件模型越來(lái)越精確，仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境越來(lái)越逼真，在線(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)已完成從演示性體驗(yàn)，到在線(xiàn)仿真，再到在線(xiàn)真實(shí)硬件電路操作的轉(zhuǎn)變。虛擬實(shí)驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)真實(shí)性到實(shí)驗(yàn)感覺(jué)逐漸被師生們接受，融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)水到渠成。

2.虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)品研制碩果累累。美國(guó)NI公司的ELVIS、myDAQ等硬件電路能夠和計(jì)算機(jī)虛擬儀器結(jié)合;深圳易星標(biāo)公司的ELF-BOX實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)遠(yuǎn)程操作硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái);南京潤(rùn)眾公司采用硬件電路構(gòu)建實(shí)現(xiàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在線(xiàn)平臺(tái)。虛實(shí)結(jié)合已經(jīng)將實(shí)驗(yàn)搬上互聯(lián)網(wǎng)，以在線(xiàn)方式遠(yuǎn)程隨時(shí)隨地實(shí)物實(shí)驗(yàn)已成為現(xiàn)實(shí)。

3.虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)改革探索很熱。知網(wǎng)、維

普、萬(wàn)方等知名數(shù)據(jù)庫(kù)中收錄文獻(xiàn)的數(shù)量表明，近20年里，針對(duì)實(shí)驗(yàn)改革、電路仿真、虛擬仿真等內(nèi)容的研究、探索和應(yīng)用文章很多，參與研究的高校和研究人員廣泛，產(chǎn)生了大量的初步探索成果，可為虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ郊皯?yīng)用提供借鑒。

（三）虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用模式探索

1.簡(jiǎn)單組合，各自運(yùn)用。虛是虛，實(shí)是實(shí)，各自安排，組合使用。引入電路仿真或虛擬仿真，作為學(xué)生課外驗(yàn)證理論、開(kāi)拓實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，方便教師靈活開(kāi)展各種第二課堂學(xué)習(xí)活動(dòng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)采取傳統(tǒng)方式，全部安排在實(shí)驗(yàn)室。這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ皆O(shè)計(jì)和實(shí)施比較簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是結(jié)合比較松散，不能做到優(yōu)缺互補(bǔ)。

2.深度結(jié)合，綜合實(shí)踐。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容虛實(shí)綜合設(shè)計(jì)并統(tǒng)一組織實(shí)施，設(shè)計(jì)內(nèi)容覆蓋課程全部知識(shí)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)主要針對(duì)課程經(jīng)典電路和學(xué)生創(chuàng)新電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)施，將實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)拓展留給電路仿真或是虛擬仿真。這種模式有效支持學(xué)生驗(yàn)證典型電路，或搭建、仿真、實(shí)物驗(yàn)證自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)的電路，實(shí)現(xiàn)仿真和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比分析。這樣在有效解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)限制的同時(shí)，也使得課程教學(xué)和考核有了多樣化的選擇。

3.理實(shí)融合，貫通設(shè)計(jì)。理論知識(shí)、電路仿真、虛擬仿真和實(shí)物實(shí)驗(yàn)聯(lián)合打造、一體化貫通設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)設(shè)計(jì)虛中有實(shí)、實(shí)中有虛。通過(guò)實(shí)驗(yàn)元素融入理論課堂、融入理論作業(yè)、課程設(shè)計(jì)等，加強(qiáng)理論教學(xué)深度。課程教學(xué)從課堂，到作業(yè)，再到實(shí)驗(yàn)（電路仿真、虛擬仿真、實(shí)物實(shí)驗(yàn)），采取貫通性設(shè)計(jì)，理論指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)反哺理論，虛實(shí)貫穿始終，理實(shí)高度融合。

未來(lái)，在線(xiàn)、虛擬儀器、虛擬仿真和實(shí)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)合還會(huì)更緊密，而教學(xué)上也會(huì)迎來(lái)全新的模式，學(xué)生隨時(shí)、隨地、在線(xiàn)、真實(shí)場(chǎng)景、實(shí)際設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并不遙遠(yuǎn)，教師應(yīng)當(dāng)為此做好充足準(zhǔn)備。

三、虛實(shí)結(jié)合在我校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

以我?！皵?shù)字電子技術(shù)”課程為例，探索虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與考核模式。課程總實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)10學(xué)時(shí)，學(xué)生人數(shù)200左右。學(xué)生特點(diǎn)是基礎(chǔ)差異較大、學(xué)習(xí)能力不均衡。

（一）實(shí)驗(yàn)方案與應(yīng)用實(shí)施

整體方案以實(shí)體實(shí)驗(yàn)為主、電路仿真和口袋實(shí)驗(yàn)為輔，同時(shí)采取在線(xiàn)仿真作為必要補(bǔ)充，構(gòu)建一核兩翼一拓展的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ健?/p>

1.以實(shí)物實(shí)驗(yàn)為核心和基石。10學(xué)時(shí)全部設(shè)計(jì)為實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，目標(biāo)是在有限實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)內(nèi)高效、高質(zhì)量地完成重要理論、創(chuàng)新電路的驗(yàn)證，通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象獲得啟示，鞏固和加深理論的理解和應(yīng)用。針對(duì)學(xué)生差異，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分層設(shè)計(jì)，從傳統(tǒng)固定實(shí)驗(yàn)，發(fā)展為：“必做實(shí)驗(yàn)+實(shí)驗(yàn)庫(kù)項(xiàng)目選做實(shí)驗(yàn)”，形式包括基本型、設(shè)計(jì)型和綜合型;實(shí)驗(yàn)時(shí)間安排在電路仿真和虛擬仿真之后。

2.高度融合電路仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)學(xué)生在自由時(shí)間、地點(diǎn)完成指定的電路仿真，以及自選課題的創(chuàng)新電路設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和仿真優(yōu)化。指定任務(wù)包含兩方面：一是在作業(yè)中。在原電路分析、設(shè)計(jì)要求的理論基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將電路仿真融入。二是期終考核。自主選擇電路綜合設(shè)計(jì)課題，完成電路設(shè)計(jì)、仿真、驗(yàn)證、優(yōu)化后提交課題報(bào)告。

3.充分利用口袋實(shí)驗(yàn)套件。針對(duì)我?；ヂ?lián)網(wǎng)限制、學(xué)生基數(shù)大、學(xué)習(xí)時(shí)間集中等特點(diǎn)，購(gòu)置200套小腳丫（Step FPGA）實(shí)驗(yàn)套件，與指導(dǎo)手冊(cè)一起在開(kāi)課之前為學(xué)生配發(fā)。學(xué)生從范例開(kāi)始，學(xué)習(xí)并逐步進(jìn)入自主設(shè)計(jì)階段，完成指定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

4.合理利用虛擬仿真在線(xiàn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。目前我校通信工程專(zhuān)業(yè)已在建四間支持虛擬仿真（基于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的虛擬在線(xiàn)實(shí)驗(yàn)）的實(shí)驗(yàn)室，可面向所有在校學(xué)生，目標(biāo)是通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能夠預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，熟悉實(shí)驗(yàn)的規(guī)范流程，體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，掌握實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)格式等。

（二）總結(jié)與啟示

1.科學(xué)體現(xiàn)學(xué)為主體，實(shí)驗(yàn)教學(xué)既要針對(duì)共性，又要高度關(guān)注差異。固定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、單一的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ胶茈y兼顧學(xué)生差異性，而虛實(shí)結(jié)合進(jìn)一步提高了實(shí)驗(yàn)的多元化，對(duì)解決由學(xué)生差異造成的實(shí)驗(yàn)教學(xué)困難有很大幫助。

2.合理設(shè)計(jì)考核模式，實(shí)驗(yàn)考核需要統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)需要科學(xué)體現(xiàn)公平。我們的教學(xué)班中既有戰(zhàn)士，也有青年。不加區(qū)分、絕對(duì)相同的考核方式未必對(duì)所有學(xué)生公平，多元化的實(shí)驗(yàn)意味著多元化的考核，可以改善學(xué)生存在差異時(shí)的考核公平性。比如數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)組成中，10學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)的必做實(shí)驗(yàn)分?jǐn)?shù)占比15%，選做實(shí)驗(yàn)占比5%;電路綜合仿真設(shè)計(jì)占比5%，報(bào)告撰寫(xiě)占比5%，作業(yè)中的電路仿真設(shè)計(jì)同樣設(shè)置分?jǐn)?shù)占比。

3.資源建設(shè)應(yīng)當(dāng)走在教學(xué)改革的前面。俗話(huà)說(shuō)，巧婦難為無(wú)米之炊。資源建設(shè)是教學(xué)改革及應(yīng)用的根本，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合，需要做大量的建設(shè)工作。如選做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目庫(kù)、電路仿真庫(kù)、綜合仿真課題庫(kù)、虛擬仿真在線(xiàn)實(shí)驗(yàn)案例庫(kù)等。

4.教師應(yīng)當(dāng)與時(shí)俱進(jìn)，更新觀念，及時(shí)學(xué)習(xí)和運(yùn)用新技術(shù)，始終站在信息技術(shù)的前沿。當(dāng)下信息技術(shù)發(fā)展迅速，高等教育改革持續(xù)升溫，不斷涌現(xiàn)教育新理念、新方式、新技能，知識(shí)學(xué)習(xí)的方式不斷發(fā)生變化。高校教師應(yīng)當(dāng)及時(shí)學(xué)習(xí)國(guó)務(wù)院、教育部下達(dá)的教育指示精神、教育文件和印發(fā)的通知，積極參與教學(xué)培訓(xùn)、教學(xué)觀摩、教學(xué)報(bào)告、教學(xué)研討等活動(dòng)，主動(dòng)多渠道探索新理念、新知識(shí)、教學(xué)新技能，及時(shí)學(xué)習(xí)和運(yùn)用必要的信息化教學(xué)手段，才能跟上新時(shí)代教育目標(biāo)，及時(shí)改革教學(xué)模式，契合新的教學(xué)觀念，提高教學(xué)的智慧含量。教與學(xué)對(duì)高校教師來(lái)說(shuō)同等重要，相互依托。

電子、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、虛擬仿真等技術(shù)的快速發(fā)展，為電子電路類(lèi)實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)方式和有效實(shí)施提供了強(qiáng)大助力。相信虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式通過(guò)科學(xué)的設(shè)計(jì)，能夠打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的桎梏，突破學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的時(shí)間與空間限制，在一定程度上達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)。

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Exploration on the Application of Virtual-actual Experiment Combination in the Teaching of Electronic Circuit Experiment

WU Yuan-liang， JIA Yong-xing， SHI Hui

（Institute of Communication Engineering， Army Engineering University of PLA， Nanjing， Jiangsu 210007， China）

Abstract： There are many limitations in the traditional way of electronic circuit experiment， which restricts the practical effect of experimental teaching. To follow the development of circuit simulation， virtual simulation and physical experiment technology and to explore the application model of virtual-actual experiment combination is a very useful and practical topic. This paper first analyzes the current situation of electronic circuit experimental teaching， aiming at the fundamental role of experimental teaching， focusing on the experimental development model， carries out problem analysis， and then explores the significance， feasibility and implementation plan of the combination of virtual and actual experiments. Finally， taking the experimental teaching of Digital Electronic Technology course in our school as an example， the practical application cases of virtual-actual experiment combination are introduced.

Key words： electronic circuit; experimental teaching; combination of virtual-actual experiments; application model

3420501908255