独立学院信电类虚实结合实验教学改革探索

摘 要：针对独立学院信电类传统实验教学存在的问题，以“培养应用型人才”为目标和宗旨，结合本院学生自身特点，提出虚实结合课程教学改革模式。构建了层次递进型体系，建设了相关核心课程的多个虚实结合实验项目，并在实验教学中应用，开展虚实结合实验教学改革，取得了初步的成效。

关键词：信电类 虚实结合 课程体系

信电类专业涉及到电工、电子、电力、电器、自动控制、计算机及其应用等技术，是一门现代高科技综合应用、多学科交叉的学科。“培养应用型人才为地方和区域社会发展服务”是独立学院的培养目标，目前社会上大量需求有工作经验的工程技术人员，却普遍对信电类应届毕业生的实践能力不甚满意。改革现有实验教学现状势在必行。

一、虚实结合实验教学改革必要性

目前信电类传统实验教学主要存在以下问题：1.实验内容以单一性、演示性、验证性为主，创新性不足。2.学生参与自主度不高。3.设备老化影响实验效果和效率。4.时代性，前沿性不足，复杂的综合性实验无法开展。5.实验开放程度不够。使得实验场地、实验时间受限；实验设备陈旧，台套数有限、强电实验的安全等问题，其实验教学过程基本固定。虚拟实验综合运用多媒体技术、计算机网络和虚拟现实等技术产生和发展的一种新的实验教学形式。虚拟实验具有：1.开放性、自主性。2.灵活性、可逆性。3.先进性、创新性。4.安全性、共享性等特点。不同于传统实验的教学方式和技术手段，通过软件模拟技术来达到真实实验的效果，可以作为目前实验教学的辅助手段，弥补目前实验教学的不足。

二、虚实结合课程体系构建

目前信电类实验教学在发展过程中，针对信电类人才的培养目标，不断调整教学计划，虽然增加了实践课时，有实验、实训、实习、课程设计、毕业设计等教学环节，具有一定的实践教学形式结构，但这些环节内容结构比较分散，缺乏实践体系自身的纵向连贯性和系统性，实践教学的体系性不强；各专业课和专业基础课的实践内容大多处于各自为政的状态，一般都偏重于考虑自身课程的要求，缺乏课程的衔接和专业能力培养重点等因素的协调考虑。以“拓宽基础、强调应用、培养能力、突出创新”为指导思想，课程体系要突出实践性、工程性和应用性，遵循“导向性、融合性、应用性、前瞻性”等原则，以培养学生应用能力、创新能力为研究核心，将创新设计、工程设计的思想理念贯穿实施于教学过程，强调以应用为目的，以应用为出发点，前瞻性地构建科学合理的独立学院信电类实践教学体系，其教学体系构建如图1所示。

实验教学体系是实践教学体系的基础环节，以校内的课堂实践教学为主线，包括基础性实验――专题实验――综合设计――毕业设计（以课程知识综合的设计）四个梯度。基础型实验多为验证实验，其主要作用是深化理论教学、培养规范的实验习惯、基本仪器仪表的使用等基本技能；专题实验是以特定课程知识为背景完成相关的综合设计项目，主要作用是培养学生对特定课程知识的融会贯通；综合设计实验在于培养学生综合运用多门核心课程知识的能力，体现学生专业知识体系的综合应用；毕业设计是最高层次，综合锻炼学生系统的分析、设计、创新、实践、工程试验等能力。

三、虚实结合实验室建设

根据课程体系结构，结合现有的实验室条件，并构建能够实现虚实结合实验的教学环境。在现有实验室规模和条件的基础上，改造原有实验室，引入虚拟实验系统，并将各实验模块的虚拟系统相互关联，形成大的虚拟实验环境。将虚拟实验系统与信息化平台结合，即可实现本地实验室虚拟实验开展，也可实现远程的虚拟实验，从而实现虚拟实验的不受时间和空间的限制，并与提供实物实验的实体实验硬件平台构成互补的开放式实验环境。目前本学院实验中心已建设完成6个虚实结合的实验室，并完成单片机原理应用、自动控制理论、信号与系统、嵌入式原理与应用、电机原理、电机调速等多课程的虚实结合实验。学生可以利用虚拟实验继续预习，通过实物实验加印象，再通过虚拟实验拓展创新实验。

四、虚实结合教学案例

基于虚实结合的实验教学理念，在“单片机原理与应用”、“自动控制理论”等课程应用。开展相应的实验教学项目，取得了良好的教学效果。以单片机课程为例，采用1个总项目和N个子项目的方式执行。整个实验过程有机融合，融会贯通（如下页表1所示）。在实验过程中学生既能通过Protues虚拟仿真软件进行多样性实验项目的开展，同时通过实物项目完成实际实施，两种实验模式互相促进。

表1. 综合项目的分解项目列表

五、总语

虚实结合的实验教学改革，大大促进了实验教学的内容革新，极大促进了实验内容的扩充及灵活性，增加了学生的自主选择能力，提升了学生的参与性和学习兴趣，促进了课程和整个专业实践能力的培养，在专业的其他课程中具有推广价值和实践意义。

作者简介：杜鹏英（1978-），女，浙江杭州，硕士，副教授，信息与电气学院实验中心副主任、自动化系副主任，研究方向为应用电子、智能控制。姚立海（1975.6-），男，上海，硕士研究生，工程师，研究方向：电子技术应用。