虛擬仿真技術(shù)在電子類實(shí)驗(yàn)課程中的應(yīng)用

潘宇

摘 要：電子類實(shí)驗(yàn)課程具有抽象性，而虛擬仿真技術(shù)可以將抽象的電子類實(shí)驗(yàn)課程轉(zhuǎn)為直觀課程，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的印象，提高實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)水平。文章主要研究在電子類實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中使用虛擬仿真技術(shù)的必要性，提出虛擬仿真技術(shù)在電子類實(shí)驗(yàn)課程中的應(yīng)用方式。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)課程;虛擬仿真技術(shù);電子類;應(yīng)用

基金項(xiàng)目：2017年度廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：2017JGA388。

教育部在2013年正式啟動(dòng)了國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)工作。至此，我國(guó)虛擬仿真技術(shù)進(jìn)入了快速發(fā)展的階段。在教育深化改革背景之下，虛擬仿真技術(shù)受到教育人士的廣泛關(guān)注。目前，電子類實(shí)驗(yàn)課程中逐漸融入了虛擬仿真技術(shù)，并取得了一定成果?；诖耍覈?guó)開始大力推廣虛擬仿真技術(shù)，希望以此促進(jìn)教育事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

一、虛擬仿真技術(shù)介紹

Altium Designer、Labview等屬于當(dāng)前常用的虛擬仿真軟件。虛擬仿真技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與虛擬仿真技術(shù)的結(jié)合體。虛擬仿真技術(shù)充分地利用了圖像技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)、信息技術(shù)等，模擬真實(shí)情景，確保人們順利開展工作與學(xué)習(xí)活動(dòng)。在電子類實(shí)驗(yàn)課程中，虛擬仿真技術(shù)會(huì)模擬與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的儀器，營(yíng)造實(shí)驗(yàn)氛圍，確保學(xué)生學(xué)有所獲。

二、電子類實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中使用虛擬仿真技術(shù)的必要性

當(dāng)前，電子類實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式相對(duì)單一，實(shí)驗(yàn)設(shè)備相對(duì)滯后，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境存在難度，使得學(xué)生漸漸對(duì)該課程失去了學(xué)習(xí)興趣。為完成教學(xué)目標(biāo)，保證學(xué)生快速投入到電子類實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)之中，教師有必要探究全新的教學(xué)模式，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課程積極性，強(qiáng)化教學(xué)效果。

電子類實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)踐性相對(duì)較強(qiáng)，教師不僅需要讓學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)，更需要激發(fā)學(xué)生探索實(shí)驗(yàn)的欲望，提高學(xué)生實(shí)踐操作水平。虛擬仿真技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)教學(xué)模式，為現(xiàn)代教學(xué)工作注入活力。教師通過應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)操作的便利性，提升學(xué)生創(chuàng)造能力，進(jìn)而為社會(huì)輸送優(yōu)質(zhì)的人才。總而言之，虛擬仿真技術(shù)能夠改善傳統(tǒng)的教學(xué)現(xiàn)狀，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。因此，教師需要掌握虛擬仿真技術(shù)教學(xué)應(yīng)用要點(diǎn)，為學(xué)生打造精彩的電子類實(shí)驗(yàn)課程。

三、虛擬仿真技術(shù)在電子類實(shí)驗(yàn)課程中的應(yīng)用方式探究

（一）學(xué)校方面

應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)開展教學(xué)工作并不是件輕而易舉的事。為提高教學(xué)水平，學(xué)校有必要尋找高新技術(shù)企業(yè)合作，共同探究虛擬仿真技術(shù)在電子類實(shí)驗(yàn)課程中的應(yīng)用方式。比如，學(xué)校與企業(yè)在校外打造虛擬仿真實(shí)驗(yàn)基地，定期組織學(xué)生到實(shí)驗(yàn)基地開展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，保證學(xué)生切實(shí)感受虛擬仿真技術(shù)的強(qiáng)大性。由于電子類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目存在一定的安全問題，若以虛擬仿真技術(shù)為實(shí)驗(yàn)載體，實(shí)驗(yàn)安全風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)有效降低。

（二）教師方面

在虛擬仿真技術(shù)發(fā)展的背景之下，學(xué)生學(xué)習(xí)的深度與廣度明顯提升，而教師傳統(tǒng)的教學(xué)方式、所學(xué)習(xí)的專業(yè)知識(shí)等越來越不能有效滿足學(xué)生對(duì)電子類實(shí)驗(yàn)課程的需求，教師要深刻地認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)。無論是在日常生活還是在工作之中，教師都需要探尋專業(yè)知識(shí)，彌補(bǔ)教學(xué)短板，提高教學(xué)應(yīng)變能力，引導(dǎo)學(xué)生順利推進(jìn)電子類實(shí)驗(yàn)課程。

（三）教學(xué)方面

1.制定教學(xué)內(nèi)容。虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用在電子類實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)工作的時(shí)間相對(duì)較短。作為學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的領(lǐng)路人，教師需要制定教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建科學(xué)的教學(xué)方案，優(yōu)化教學(xué)活動(dòng)，保證學(xué)生能夠真正地探究知識(shí)。在設(shè)計(jì)電子類實(shí)驗(yàn)課仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)，教師需要事先研究項(xiàng)目操作步驟、注意事項(xiàng)、重點(diǎn)與難點(diǎn)等。理論是實(shí)踐的基礎(chǔ)，實(shí)踐是學(xué)習(xí)理論的目的。教師需要合理地安排以虛擬仿真技術(shù)為載體的電子類實(shí)驗(yàn)課程，讓學(xué)生充分地學(xué)習(xí)理論知識(shí)，提高自身的實(shí)踐應(yīng)用水平。

2.設(shè)計(jì)教學(xué)過程。一方面，明確仿真教學(xué)目標(biāo)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)更加具有方向。教師在進(jìn)行虛擬仿真技術(shù)電子類實(shí)驗(yàn)課程之前要為學(xué)生簡(jiǎn)明介紹項(xiàng)目?jī)?nèi)容與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，闡釋清楚學(xué)生所需掌握的知識(shí)。另一方面，握好教學(xué)時(shí)機(jī)，引發(fā)學(xué)生思考。在虛擬仿真技術(shù)呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵步驟或者實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，教師要注重應(yīng)用提問的形式，吸引學(xué)生的注意力，鼓勵(lì)學(xué)生探討實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。之后，教師則要為學(xué)生詳細(xì)解釋實(shí)驗(yàn)，保證學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)的來龍去脈，而學(xué)生要注重總結(jié)討論教師授課的內(nèi)容。

情景法教學(xué)與探究式教學(xué)是良好的教學(xué)模式，教師要把兩種教學(xué)模式滲透在教學(xué)之中。情景法教學(xué)主要指的是教師通過為學(xué)生創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情景，提高教學(xué)效率的教學(xué)模式。在情景法教學(xué)模式下，學(xué)生容易發(fā)揮自身的想象力與創(chuàng)造力，積極地思考實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。虛擬仿真技術(shù)把實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所需用到的工具、儀器等全部以虛擬的圖像呈現(xiàn)出來。在電路的模擬中，虛擬仿真技術(shù)將會(huì)清晰地表現(xiàn)出運(yùn)行數(shù)據(jù)，而學(xué)生需要根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)變化調(diào)整實(shí)驗(yàn)工作。既然虛擬仿真技術(shù)為學(xué)生提供了良好的教學(xué)條件，教師勢(shì)必要充分地發(fā)揮虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的價(jià)值。在進(jìn)行半“導(dǎo)體三極管”教學(xué)時(shí)，教師首先要完善教學(xué)工作，為學(xué)生講清三極管放大的條件、運(yùn)行規(guī)律等。其次，教師要讓學(xué)生搭建偏置電路，鼓勵(lì)學(xué)生探究波形，并總結(jié)波形變化的規(guī)律。最后，教師要讓學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)的收獲與感受，以此進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)方式。探究式主要指學(xué)生在教師的指引下探究知識(shí)的教學(xué)模式。探究式教學(xué)模式強(qiáng)化了學(xué)生的主體地位，對(duì)發(fā)散學(xué)生思維、培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)習(xí)慣具有重要的作用。教師在完成理論教學(xué)后需要讓學(xué)生通過自主實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

3.完善反饋與評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)與反饋是教學(xué)后續(xù)工作。在新的教學(xué)模式下，教師要主動(dòng)地了解學(xué)生對(duì)教學(xué)的看法，認(rèn)真地研究學(xué)生給的教學(xué)建議，以此構(gòu)建科學(xué)的教學(xué)體系。若是學(xué)生對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程提出質(zhì)疑，教師可以讓學(xué)生在班級(jí)中展開討論，保證學(xué)生充分地了解該種教學(xué)模式。當(dāng)然，教師要積極地解決學(xué)生的質(zhì)疑，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)信心。當(dāng)教師的具體教學(xué)步驟確實(shí)存在問題時(shí)，則需要改進(jìn)教學(xué)工作。在評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果時(shí)，教師需要把學(xué)生在參與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程的操作能力、回答問題的積極性、探究結(jié)果、認(rèn)真的學(xué)習(xí)程度等納入評(píng)價(jià)之中。

（四）仿真教學(xué)的注意事項(xiàng)

現(xiàn)今，仿真教學(xué)深刻地影響當(dāng)代學(xué)生。由于仿真教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)存在差異，教師有必要研究仿真教學(xué)注意事項(xiàng)，掌握仿真教學(xué)技巧。雖然仿真教學(xué)為教師、學(xué)生提供了便利，但是真實(shí)的電子設(shè)備實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式并不會(huì)全部退出教學(xué)舞臺(tái)。主要是因?yàn)檎鎸?shí)的電子設(shè)備讓學(xué)生可以體會(huì)現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的知識(shí)，而過度應(yīng)用仿真技術(shù)容易降低學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。這表明教師要遵循適度原則，科學(xué)地平衡仿真教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)的關(guān)系。

綜上所述，20世紀(jì)40年代，虛擬仿真技術(shù)出現(xiàn)在大眾視野之中，電子類專業(yè)的教師要適應(yīng)虛擬仿真技術(shù)的變化，積極地把其應(yīng)用到實(shí)踐教學(xué)工作之中。時(shí)代在發(fā)展，社會(huì)在變化，教師需要富有開闊創(chuàng)新精神，不斷地完善教學(xué)模式，滿足學(xué)生對(duì)電子類實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)需求。

參考文獻(xiàn)

[1]魏光澤.基于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的3D實(shí)景導(dǎo)游教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子世界，2019（16）：84-85.

[2]林雪冬.基于虛擬仿真技術(shù)的液壓與氣動(dòng)技術(shù)課程的教學(xué)改革實(shí)踐研究[J].科技資訊，2019（21）：1-3.

[3]林雪冬，孫建.基于虛擬仿真技術(shù)的電氣控制與PLC教學(xué)改革實(shí)踐研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2019（17）：1-3.

[4]陸展.虛擬仿真軟件在新能源汽車運(yùn)用與維修專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用探討[J].時(shí)代汽車，2019（12）：42-43.

[5]張璞，閻波，劉寧艷.“淘寶式教學(xué)”在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程中的應(yīng)用研究[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，201（16）：1-6.