开放大学网上电工实验室的设计与开发

林喆

摘 要：本文在分析开放大学发展需要和教学特点的基础上，将Multisim电路仿真软件应用于电工实验教学中，设计开发了一种以学习者为中心，基于网络自主学习、适合远程学习的新型开放式实验模式。重点介绍了该网上实验室的仿真实验环境建立、仿真实验项目设计和网上电工实验教学模式，并通过后期的调试与运行，验证了设计方案的可行性。该网上实验室具有开放、灵活和资源丰富等特点。

关键词：开放大学；网上电工实验室；电路仿真

1 开放大学网上电工实验室建设的必要性

随着开放大学的不断发展和壮大，目前已经形成了以现代信息技术为支撑的开放式学习环境，现代信息技术的发展及其广泛应用，深刻地影响着各门开放课程的改革与创新，同时对各种符合开放教育特点的教学模式的探索也产生了革命性影响。《电路分析基础》作为电类等相关专业的基础课程，在专业教学体系中有着十分重要的地位，该课程以电路分析中的基本概念、基本定律和基本分析方法为核心，以提高学习者的电路理论水平和分析解决问题的能力为教学出发点。该课程的传统教学内容侧重于采用数学方法描述和求解电路，相比于其它课程，教学内容的理论性较强，在学习过程中比较抽象、难于形成较为形象的思维，为了便于学习者对于该课程内容的理解，对于在校学习者的可以采用在教学过程中增加实验教学部分的方法来帮助学习者理解学习内容、增加实际操作能力。但这种教学模式在开放大学基于网络自主学习、远程学习的教学模式要求下无法实现，采用视频、多媒体课件等教学方式也不能满足课程对实验操作的教学需要，因此，开放大学需要借助互联网搭建强大的网上虚拟电工实验室为学习者提供随时随地的远程实验学习支持。

2 网上电工实验室环境的建立

构建开放大学网上电工实验室可以使用Multisim电路仿真软件模拟建立实验环境，学习者通过软件的下载和安装即可以建立一个属于自己的网上电工实验室，并可以在网上实验指导书的指导下进行基础实验和创新性设计。

在众多的电路仿真软件中，Multisim是最容易上手的，它的工作界面非常直观，原理图和各种工具都在同一个窗口内，未接触过它的学习者稍加学习就可以很熟练地使用该软件。因此，对于学习者来说，在软件操作和使用方面的难度几乎为零，学习者可以方便地进行自主学习和创新。除了能进行基础的验证性试验以外，该软件的兼容性也较好，其文件格式可以导出成能被ORCAD或PROTEL读取的格式，学习后学习者可以直接完成电路的实验、设计与开发。因此，该软件特别适合开放大学《电路分析基础》课程实验教学使用。

3 网上电工实验室实验项目的设计

为了面向开放大学远程学习支持服务的要求，同时开发一个以学习者为中心，基于网络自主学习的教学模式，网上电工实验室开发设计了多个以学习者能力培养为核心的实验教学项目，这些项目以能力培养为主线，将所有实验针对不同的能力要求划分成了基础型、综合型和研究创新型三个层次目标，同时，针对理论教学内容将实验项目划分为9个模块共22个项目。这些项目在教学组织上按照认识规律采用循序渐进的方式，由基础到综合、由简单到复杂设计实验项目。让学习者先对电路形成一个感性的认识，并学会软件中实验仪器和设备的使用方法，然后指导学习者进行综合电路的设计、连接、调试，并掌握类似EDA软件使用方法的应用，最后再引导学习者进行创新研究性质的教学实践活动。

4 网上电工实验室实验指导体系的构成

依据开放大学网上实验教学的教学特点，本着为学习者提供多媒体资源并且能够实现教学交互、学习评价和学习支持的原则，网上电工实验室具有更细致、具体的实验指导体系，通过这种方式对学习者进行指导，使学习者加深对理论的认识，并牢固地掌握基础理论，训练学习者将理论应用于实践，培养学习者独立思考和独立工作的能力，网上电工实验指导体系包括以下基本部分：

⑴Multisim软件使用简明教程。使学习者学会熟悉Multisim软件布局，并能熟练的使用软件进行相关电路的设计、器件选型、连接、观察、测量和分析等功能，相当于软件和整个网上实验室使用方法的介绍；

⑵实验项目指导。包括实验目的、实验原理、实验内容及步骤、实验数据和实验思考，突出每个实验项目的目的性、指导性和创新性开发；

⑶实验报告。使学习者能够及时的记录实验现象和实验数据，并对实验结果和数据进行一个科学、准确的分析，培养学习者的思维能力和工程实践能力，提高科技文献写作能力；

⑷实验指导网站。实现网上实验软件、实验资料的下载，并且能够实现在线实验指导，为学习者提供指导和远程学习支持服务，并能够进行在线形成性考核。

5 结论

通过后期的调试与试运行证明，采用Multisim电路仿真软件建立的网上电工实验室具有开放、灵活和资源丰富等特点，能够满足《电路分析基础》的实验教学要求，并为该课程的远程实验教学提供一种良好的解决方案，丰富了实验教学的方式和方法，同时还能为学习者提供一个完全开放的实验环境，在该实验室中，学生既可以在虚拟实验台上操作，又可自主设计实验，有利于培养学习者的操作能力、分析诊断能力、设计能力和创新意识。此外，在网上电工实验室中，学生更易获得相关的知识，科学的指导和敏捷的反馈，因此，网上电工实验室代表了开放大学电类实验室建设的最新发展方向。

[参考文献]

[1]童建华，等.电路基础与仿真实验.人民邮电出版社，2008.

[2]王廷才，等.电工电子技术Multisim10仿真实验.机械工业出版社，2011.