現(xiàn)代高校課程對(duì)仿真模擬技術(shù)的應(yīng)用

劉欣　張旭　潘明喆

摘要：現(xiàn)代高校課程的教學(xué)中采用仿真模擬技術(shù)，使抽象的理論轉(zhuǎn)變成直觀的圖形。同時(shí)，仿真模擬技術(shù)還可以進(jìn)行動(dòng)畫演示，這種模式彌補(bǔ)了實(shí)踐教學(xué)資源上的不足，打破了傳統(tǒng)課堂理論傳授的教學(xué)模式，注重實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生在實(shí)踐過程中對(duì)理論知識(shí)有更充分的理解，進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，更好地完成教學(xué)任務(wù)，深化教學(xué)內(nèi)涵?；诖?，對(duì)仿真模擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示接受仿真模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度較高，且對(duì)所學(xué)知識(shí)的歸納能力明顯提高。

關(guān)鍵詞：仿真模擬；現(xiàn)代高校課程；教學(xué)效果；學(xué)習(xí)能力

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：10017836（2017）05003903

科技的不斷進(jìn)步推動(dòng)著現(xiàn)代加工技術(shù)的不斷發(fā)展，這使得相應(yīng)的加工產(chǎn)業(yè)也在迅速地發(fā)展起來。越來越多的人要求學(xué)習(xí)與實(shí)際操作相關(guān)且更加偏重實(shí)踐的課程，以滿足現(xiàn)代工業(yè)趨勢(shì)的發(fā)展要求，因此更多的高校開設(shè)了有關(guān)方面的課程[1]。現(xiàn)代加工技術(shù)的發(fā)展要求在傳統(tǒng)的加工理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，增加現(xiàn)代加工新理論、新技術(shù)、新方法。這些課程不但要求要構(gòu)建學(xué)生的堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，還要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力及獨(dú)立信息收集和學(xué)習(xí)的能力。但在高校中還沿襲傳統(tǒng)的理論教學(xué)，這使得在這門課程的學(xué)習(xí)過程中，許多的學(xué)生存在興趣不足、知識(shí)掌握程度差、動(dòng)手和創(chuàng)新能力不足等問題。為了保證教學(xué)質(zhì)量，如何讓課程更容易理解，讓學(xué)生能夠聽懂并對(duì)所學(xué)的課程產(chǎn)生濃厚興趣，成了高等院校授課的所面臨的難題。針對(duì)教學(xué)效果不理想這一現(xiàn)象，高校推行了許多的教學(xué)方法，仿真模擬以其直觀性和生動(dòng)性成為其方法中最重要的一項(xiàng)。

仿真模擬技術(shù)利用軟件就可以對(duì)整個(gè)操作加工過程及相關(guān)的機(jī)械運(yùn)行過程進(jìn)行模擬，可以更直觀地展現(xiàn)出設(shè)計(jì)生產(chǎn)操作及儀器工作原理等實(shí)際情況。高校實(shí)踐教學(xué)類課程存在著設(shè)備不足及理論抽象等問題，針對(duì)這些問題，這類課程教學(xué)采用仿真模擬軟件則可以很好地解決[2]。由于目前高校所開設(shè)的實(shí)踐類相關(guān)課程所需要的設(shè)備價(jià)格高，操作者是未經(jīng)過長(zhǎng)期培訓(xùn)的學(xué)生，因此設(shè)備的損毀率也相當(dāng)高，而且學(xué)生人數(shù)較多、課時(shí)又不夠充裕，所以讓每一個(gè)學(xué)生都直觀地觀察設(shè)備的工作原理，熟練地操作是很難推行的，大多數(shù)的設(shè)備只能供學(xué)生參觀。而仿真軟件只需要一臺(tái)電腦及簡(jiǎn)單的硬件環(huán)境就能使用，通過對(duì)操作過程及設(shè)備的模擬，使過去枯燥乏味且一味傳授理論知識(shí)的實(shí)踐類理科課程變得生動(dòng)易懂[3，4]，可以有效地提高學(xué)生的實(shí)踐能力，激發(fā)學(xué)生的求知欲。同時(shí)，仿真模擬技術(shù)在現(xiàn)代高校課程中的使用還能夠解決設(shè)備與人數(shù)、課時(shí)的沖突問題，因此高校課程的教學(xué)中大量地采用仿真模擬技術(shù)。

課程改革不僅是一項(xiàng)紛繁復(fù)雜的工程，還是高校教育教學(xué)發(fā)展的重中之重，是不可缺少的部分。現(xiàn)代高校課程引入仿真模擬技術(shù)教學(xué)，可以彌補(bǔ)學(xué)生對(duì)現(xiàn)代高校實(shí)踐類課程了解不足且接觸較少的缺陷，從而開闊學(xué)生的視野，增強(qiáng)學(xué)生的理解認(rèn)知能力。并且可以降低購買大型器材的成本，學(xué)生學(xué)習(xí)的時(shí)間也更加靈活，使得學(xué)生可以更好地掌握所學(xué)知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效率。

一、現(xiàn)代高校課程教學(xué)的問題

現(xiàn)代高校課程的特點(diǎn)決定了教學(xué)模式既要涉及到基礎(chǔ)理論知識(shí)的教學(xué)，又要有生產(chǎn)試驗(yàn)性的教學(xué)；既要培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)知識(shí)技能和動(dòng)手能力，又要培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新性和獨(dú)立性思維能力。目前，現(xiàn)代高校課程的教學(xué)過程中存在著學(xué)生學(xué)學(xué)習(xí)興趣度不足、知識(shí)掌握程度差、分析問題不全面、動(dòng)手和創(chuàng)新能力不足等諸多問題。因此，需要發(fā)展一種新型的教學(xué)模式以滿足現(xiàn)代高校課程對(duì)多學(xué)科交叉特性的需求。

二、仿真模擬技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)的內(nèi)涵

教育部在《關(guān)于進(jìn)一步深化教學(xué)改革全面提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》中明確提出：“我們要全面地加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生的實(shí)踐能力及各方面能力都得到充分的提高?！苯鼛啄暌詠恚鞲咝⒗砜频膶?shí)踐教學(xué)納入了人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。理科的實(shí)踐教學(xué)隨著教學(xué)方式及科技的不斷發(fā)展在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用逐步擴(kuò)展開來，這些新興的教學(xué)方式不僅給理科教學(xué)畫上了濃墨重彩的一筆，更擴(kuò)大了理科的實(shí)踐研究的范圍，更使理科的教學(xué)手法和研究方向大為改觀[5，6]。

如今的高校教學(xué)尤其是“理科”類的教學(xué)已經(jīng)朝著“實(shí)踐教育”方向不斷發(fā)展，但是在教學(xué)環(huán)節(jié)上仍然出現(xiàn)了一些問題，如“教育面不寬”（如科研訓(xùn)練難以普及到每個(gè)人）和“深入度不夠”（如類似參觀、聽講座的實(shí)踐環(huán)節(jié)難以真正接觸實(shí)際中的問題情境）等。盡管各大高校為了解決問題，已經(jīng)大規(guī)模開展實(shí)踐教學(xué)基地、大學(xué)生科研訓(xùn)練等大學(xué)實(shí)踐教學(xué)等項(xiàng)目，但這些措施并不能在根本上解決現(xiàn)如今所面臨的問題。因此，采用仿真模擬技術(shù)營(yíng)造“情境認(rèn)知教學(xué)的良好環(huán)境”非常必要[7，8]。

仿真技術(shù)不僅可對(duì)對(duì)象的外部形態(tài)進(jìn)行模擬，還可對(duì)其某些屬性進(jìn)行模擬，可對(duì)模擬對(duì)象進(jìn)行較好的還原。將現(xiàn)代高校課程教學(xué)融入不同于傳統(tǒng)課程方式的仿真模擬技術(shù)，如同兩種不同的火花進(jìn)行碰撞，其結(jié)果對(duì)傳統(tǒng)的教育思想和教學(xué)方法無疑是一場(chǎng)空前絕后的改革。仿真模擬技術(shù)將原本抽象枯燥的理論知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)鮮活的形象，使現(xiàn)代高校課程教育不斷邁向現(xiàn)代化及信息化，做到與時(shí)代共同進(jìn)步。

在國(guó)內(nèi)，最先由部分高校從國(guó)外引進(jìn)了一些仿真模擬軟件開展文科實(shí)驗(yàn)教學(xué)，取得了一定的效果[9，10]。由于現(xiàn)代高校實(shí)踐類課程具有理論抽象性和實(shí)踐復(fù)雜性，僅以傳統(tǒng)方式授課以及教師實(shí)踐學(xué)生觀察的方式已經(jīng)不能滿足學(xué)生及社會(huì)需求。所以，在教學(xué)中應(yīng)用仿真模擬軟件，利用計(jì)算機(jī)的硬件和軟件來模擬真實(shí)的操作環(huán)境及加工過程，可以達(dá)到讓學(xué)生通過在計(jì)算機(jī)上操作進(jìn)而獨(dú)立完成實(shí)踐，且在有限教學(xué)時(shí)間內(nèi)讓每個(gè)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的目的。

三、仿真模擬技術(shù)在實(shí)際教學(xué)中的教學(xué)任務(wù)

雖然目前現(xiàn)代高校課程教學(xué)中所存在的問題采用模擬技術(shù)可以很好地解決，但在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該制定合理有效的教學(xué)任務(wù)，高效地利用軟件，使之真正成為教師開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的助手，使學(xué)生能夠在現(xiàn)代高校課程的教學(xué)中發(fā)揮主觀能動(dòng)性，使教學(xué)效果最大化。

1采用考評(píng)的教學(xué)方法。相應(yīng)課程的授課教師應(yīng)對(duì)班級(jí)的學(xué)習(xí)水平進(jìn)行全面的了解，在布置課程任務(wù)時(shí)難度要在學(xué)生所能掌握的范圍內(nèi)，學(xué)生完成任務(wù)的時(shí)間控制在70分鐘左右。將大部分時(shí)間都應(yīng)用在仿真模擬軟件的操作上，提高課程中仿真模擬的使用效率。每節(jié)課上課前對(duì)上一節(jié)課的成果進(jìn)行考評(píng)，并將考評(píng)結(jié)果計(jì)入期末成績(jī)。

2課上任務(wù)的布置應(yīng)盡量選擇貼近生活的項(xiàng)目。比如：爆米花加工的擠壓膨化技術(shù)研究、水果干加工的凍干設(shè)備的研究等等，這樣可以更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。經(jīng)過模擬軟件仿真加工沒有問題后，進(jìn)行實(shí)際操作，以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生動(dòng)手操作的積極性。

3在充分利用仿真模擬技術(shù)的同時(shí)，對(duì)工廠的實(shí)際參觀也不能放松?，F(xiàn)在很多的學(xué)生對(duì)未來的就業(yè)非常迷茫，不知道那些枯燥的專業(yè)課對(duì)自己將來職業(yè)生涯意味著什么。由于目標(biāo)模糊和動(dòng)力的缺乏，許多學(xué)生開始對(duì)自己所學(xué)的課程產(chǎn)生抵觸情緒，導(dǎo)致在實(shí)際生活中放棄了對(duì)課業(yè)的學(xué)習(xí)。要想學(xué)生們對(duì)自己未來的工作有更加清楚深刻的認(rèn)識(shí)，不僅要很好地完成課程任務(wù)，還應(yīng)該將實(shí)踐與課業(yè)完美地結(jié)合起來，通過對(duì)實(shí)際地工廠的參觀，讓學(xué)生自己體會(huì)專業(yè)課程的重要性。相信這樣的做法可以將學(xué)生的厭學(xué)情緒降到最低。

4授課教師要不斷提高自身能力。為了不斷提升高校課程中仿真模擬軟件的教學(xué)效果，授課教師自身能力應(yīng)該過硬。因?yàn)閷W(xué)生對(duì)仿真模擬技術(shù)的需求不斷提升，在軟件的使用和實(shí)際操作過程中會(huì)出現(xiàn)更多的問題，這就要求授課教師不能僅僅滿足對(duì)軟件的基礎(chǔ)使用，還應(yīng)不斷加強(qiáng)相關(guān)知識(shí)的掌握能力及軟件使用能力，這樣才能幫助學(xué)生更好地完成課業(yè)內(nèi)容。

總之，要想現(xiàn)代高校課程中采用的仿真模擬技術(shù)更好地發(fā)揮作用，就需要多方面一起協(xié)調(diào)作用。既要在傳統(tǒng)教學(xué)中力求理論基礎(chǔ)扎實(shí)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行延續(xù)，又要充分利用和發(fā)揮仿真模擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。在此基礎(chǔ)上，適當(dāng)結(jié)合實(shí)踐活動(dòng)，以達(dá)到教學(xué)效果的最優(yōu)狀態(tài)。

四、仿真模擬教學(xué)效果評(píng)價(jià)

為檢驗(yàn)現(xiàn)代高校課程中仿真模擬技術(shù)的應(yīng)用對(duì)教學(xué)產(chǎn)生的影響，將選課班同學(xué)隨機(jī)分為兩組，設(shè)定為“實(shí)驗(yàn)組”與“對(duì)照組”?！皩?shí)驗(yàn)組”在授課的過程中將仿真模擬技術(shù)應(yīng)用其中，“對(duì)照組”則采取傳統(tǒng)的授課方式進(jìn)行授課，一段時(shí)間的授課結(jié)束后，將“實(shí)驗(yàn)組”與“對(duì)照組”兩組的教學(xué)效果進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而檢驗(yàn)課程中應(yīng)用仿真模擬技術(shù)的效果。

1實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組成績(jī)比較?！皩?duì)照組”樣本選擇的要求，本文以食品高新技術(shù)課程為例，將食品高新技術(shù)課程的學(xué)生采用隨機(jī)抽樣原則，一半的學(xué)生歸入“實(shí)驗(yàn)組”，另一半的學(xué)生劃入“對(duì)照組”。這樣的分組原則可以使兩組的總體學(xué)習(xí)能力達(dá)到最大程度的一致，進(jìn)而保證兩組僅存在教學(xué)方式的差異，使研究的準(zhǔn)確性提升。為了排除不同教師的授課方式及能力對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的影響，必須由同一個(gè)教師承擔(dān)“實(shí)驗(yàn)組”和“對(duì)照組”的教學(xué)任務(wù)。

表1實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組綜合成績(jī)比較

組別不及格率優(yōu)良率平均分最高分最低分極差對(duì)照組4.4%20.3%67.4845529實(shí)驗(yàn)組0.0%58.7%77.2906822通過表1我們可以看出，接受仿真模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度較高且極差減小，證明兩極分化的傳統(tǒng)成績(jī)分布方式已經(jīng)改變，大部分的學(xué)生都能基本掌握所授知識(shí)。

2兩組學(xué)生問卷調(diào)查的研究。編制“實(shí)驗(yàn)組”“對(duì)照組”教學(xué)效果評(píng)價(jià)問卷。借鑒已有研究，本文從學(xué)習(xí)興趣、知識(shí)掌握情況、歸納總結(jié)能力、實(shí)踐能力等四個(gè)維度對(duì)比分析傳統(tǒng)教學(xué)方式與仿真模擬技術(shù)教學(xué)方式的教學(xué)效果。根據(jù)同類研究慣例，意向選擇設(shè)置3個(gè)選擇項(xiàng)，分別為良好、一般、和較差。問卷對(duì)象為“實(shí)驗(yàn)組”和“對(duì)照組”樣本群體學(xué)生。

表2實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組問卷調(diào)查比例（%）

組別學(xué)習(xí)興趣知識(shí)掌握情況歸納總結(jié)能力實(shí)踐能力對(duì)照組良好50.434.328.525.4一般33.248.250.340.3較差16.417.521.234.3實(shí)驗(yàn)組良好93.336.362.480.7一般552.631.312較差1.711.16.37.3從表2中可以看出，仿真模擬教學(xué)充分地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，且對(duì)知識(shí)的掌握情況和對(duì)所學(xué)知識(shí)歸納能力明顯提高，在將所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐方面，仿真模擬實(shí)驗(yàn)組顯現(xiàn)出較高的優(yōu)越性。

五、結(jié)束語

一直以來，現(xiàn)代高校相關(guān)課程尤其是理科課程涉及到繁瑣的生產(chǎn)加工及有關(guān)技術(shù)的學(xué)習(xí)，傳統(tǒng)的教學(xué)一直采用口授筆演的方式，且由于引入相關(guān)儀器和高新技術(shù)投資過大，不能使得每一個(gè)學(xué)生都能親眼觀察其工作機(jī)理或物理變化，使得學(xué)生對(duì)課程的熱情不高，課程掌握較差?，F(xiàn)代高校課程中引入仿真模擬，可以使學(xué)生更清晰直觀地了解現(xiàn)代新技術(shù)的加工機(jī)理，機(jī)械運(yùn)作方式及加工過程中的物化變化，通過直觀性教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，掌握現(xiàn)代食品高新技術(shù)相關(guān)知識(shí)。這一改變對(duì)學(xué)生今后學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)及從事相關(guān)工作具有重大意義。

雖然現(xiàn)代高校的課程中引入仿真模擬對(duì)教學(xué)有很好的幫助，但仍不能放棄對(duì)理論知識(shí)的傳授，同時(shí)結(jié)合所學(xué)章節(jié)可以適量安排工廠參觀實(shí)習(xí)，使學(xué)生將課上通過仿真模擬了解到的知識(shí)與真正的產(chǎn)業(yè)化加工聯(lián)系到一起，為培養(yǎng)實(shí)踐性人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王仲禮.現(xiàn)代高新技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J].糧油食品科技，2003（6）：43—45.

[2]劉建高.基于自主學(xué)習(xí)的仿真教學(xué)研究與實(shí)踐[D].南昌：南昌大學(xué)，2011.

[3]李中華.現(xiàn)代高新技術(shù)在食品中的應(yīng)用[J].海軍醫(yī)學(xué)雜志，2003（4）：344—346.

[4]鄭虎哲，崔春蘭.仿真模擬教學(xué)法在食品理化檢驗(yàn)課程中的實(shí)施與思考[J].中國(guó)輕工教育，2014（6）：89—91.

[5]楊倩晨.仿真模擬軟件在高職計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用——以Packet Tracer在《網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)》課程中的應(yīng)用為例[J].科技信息，2010（16）：226+228.

[6]鄒祝英，彭文武，羅清海，等.仿真教學(xué)在工程教育中的應(yīng)用分析[J].衡陽師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（1）：146—149.

[7]甘利人，吳鵬，高蓓蕾.基于情境認(rèn)知理論的教學(xué)體系構(gòu)建[J].現(xiàn)代教育管理，2009（2）：67—70.

[8]劉曉庚，徐明生，鞠興榮.高新技術(shù)在糧油食品中的應(yīng)用[J].食品科學(xué)，2002（8）：335—342.

[9]徐瑞平.模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)在管理類專業(yè)教學(xué)中的重要作用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2002（3）：50—52.

[10]徐婷，張曉京，張力軍，等.大學(xué)文科實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2006（10）：106—109.