虛擬仿真環(huán)境下“通信電子線路”課程設(shè)計的探索與實踐

劉志凱 梁妍

摘 要：現(xiàn)階段，信息技術(shù)已經(jīng)取得了突飛猛進的發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)也已經(jīng)成為眾多行業(yè)的技術(shù)源頭。在新的時期，為了更好地滿足通信電子線路行業(yè)的需求，文章首先分析了虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用教學(xué)的優(yōu)勢與意義，之后論述了虛擬仿真環(huán)境下“通信電子線路”課程的設(shè)計探索與實踐方案，以期為拓寬“通信電子線路”課程的探索和實踐者提供一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù);通信電子線路;課程設(shè)計;應(yīng)用與實踐

0 引言

在新的紀元，伴隨著信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速進步以及眾多多媒體技術(shù)的發(fā)現(xiàn)，逐漸形成了一個多元的技術(shù)空間。而虛擬仿真技術(shù)作為科技未來的發(fā)展方向，其使用者通過應(yīng)用計算機生成的系統(tǒng)或模擬器，便能夠切身體驗到“真實”的環(huán)境。與此同時，該技術(shù)的快速發(fā)展也給傳統(tǒng)的“通信電子線路”課程設(shè)計帶來了新的挑戰(zhàn)。該專業(yè)的課程要求學(xué)習(xí)者具有較強的動手作業(yè)能力。相較于理論課程，實踐課程占據(jù)了重要的部分，但傳統(tǒng)的課堂教學(xué)仍以理論為主，且學(xué)習(xí)者始終處于被動接受知識的地位。除此之外，為數(shù)不多的實踐課程雖然能在一定程度上帶給學(xué)習(xí)者短暫的新鮮感，但由于安全性和場所因素的限制，學(xué)習(xí)者的參與感始終較低[1]。由此，在新的時期，如何將學(xué)習(xí)者的實踐行為和課堂合二為一是當下課程探索和實踐的重大挑戰(zhàn)和機遇。

1 虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用教學(xué)的優(yōu)勢與意義

近年來，隨著虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域與范圍的不斷延伸與擴展。在教學(xué)領(lǐng)域，虛擬仿真技術(shù)已經(jīng)成為課程教學(xué)改革的熱點，“通信電子線路”課程設(shè)計也在虛擬仿真環(huán)境下開始踐行課程設(shè)計的探索與實踐[2]。這主要是由于，虛擬仿真的教學(xué)環(huán)境更加有利于為學(xué)習(xí)者營造教學(xué)氛圍，滿足師生教學(xué)空間感知化需求;同時，虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，更加豐富了電子線路課程教學(xué)手段，使教學(xué)手段更加多樣化、多元化?？偟膩碚f，虛擬仿真技術(shù)不僅能夠滿足教學(xué)空間環(huán)境的多層次需求，能夠滿足多元化的教學(xué)需求。同時，虛擬仿真技術(shù)自身強大的數(shù)據(jù)功能、交互功能還能在極大程度上滿足師生的復(fù)合化需求。

1.1 虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用更加滿足教學(xué)空間感知化的需求

情境認知原理中有這樣一段論述：在具體的情境之中展開有關(guān)學(xué)習(xí)活動，有效的學(xué)習(xí)應(yīng)始終緊緊圍繞在學(xué)習(xí)者陶醉在某個情境中，繼而應(yīng)用適用于該特定情境的知識解決學(xué)習(xí)中存在的問題。在具體實踐的過程中，考慮到一個有效的學(xué)習(xí)過程涉及每一個學(xué)習(xí)的個體，不應(yīng)為學(xué)習(xí)者提供過于單一的學(xué)習(xí)內(nèi)容，而是應(yīng)著重于知識的傳授方法。一種有效的學(xué)習(xí)經(jīng)驗可以使學(xué)習(xí)者充分發(fā)揮自身所獨有的品質(zhì)，發(fā)現(xiàn)自身最為顯著的特征。所以，在當下以信息為主導(dǎo)的背景下，教師要緊緊圍繞教學(xué)的內(nèi)容和特點以及相關(guān)的教學(xué)要求，積極創(chuàng)設(shè)有關(guān)學(xué)習(xí)情境，使學(xué)習(xí)者置身于情境之中，以此來提高學(xué)習(xí)者的情感認同和理論認知，激發(fā)學(xué)習(xí)的積極主動性，使其更加牢固地掌握知識，發(fā)展其創(chuàng)造力。

1.2 虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用更加滿足課程教學(xué)手段多樣化需求

隨著信息和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，“通信電子線路”課程教育已經(jīng)突破場地、時間、環(huán)境、設(shè)備等因素的限制，逐步把規(guī)?；慕逃Ｊ匠W(wǎng)絡(luò)化的方向推進，在此背景下，對教學(xué)模式多樣化的需求日漸高漲。多元化的教學(xué)形式已經(jīng)逐漸成為一種趨勢，例如，數(shù)字化校園和教師、遠程學(xué)習(xí)、云學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)課堂等扁平化、虛擬化的平臺會逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)新的途徑。

1.3 虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用更加滿足教學(xué)模式的復(fù)合化需求

以較為嚴格的教學(xué)理論和教學(xué)思想為指導(dǎo)，并以此為基礎(chǔ)所建立的教學(xué)活動流程和結(jié)構(gòu)框架，稱為教學(xué)模式。北美洲著名教育學(xué)家韋爾和喬伊斯把教學(xué)模式歸為3類，即人格發(fā)展教學(xué)、行為修正教學(xué)、信息加工教學(xué)模式，但不管是何種教學(xué)模式，不管是教師還是學(xué)習(xí)者，都不約而同地希望在相同的學(xué)習(xí)環(huán)境中獲得多層次、多元需求的教學(xué)和學(xué)習(xí)滿足。而虛擬仿真技術(shù)下的課程學(xué)習(xí)環(huán)境，是一個緊緊以“學(xué)習(xí)者”為核心建立起的多功能數(shù)據(jù)和信息平臺，形成擔(dān)任休閑、市場、娛樂、教學(xué)等多項功能的復(fù)合場所。教師通過應(yīng)用該平臺，可以實現(xiàn)現(xiàn)實和虛擬教學(xué)環(huán)境的變換，最終滿足復(fù)合化教學(xué)模式的需求[3]。

2 虛擬仿真環(huán)境下“通信電子線路”課程設(shè)計探索與實踐方案

2.1 虛擬化情境教學(xué)

以虛擬化情境認知原理為切入點，原理必須緊緊圍繞詳細的情境，當現(xiàn)實與詳細情境的交點越遠，實現(xiàn)有效學(xué)習(xí)的難度越大，反之亦然。所謂虛擬化情境教學(xué)法，是指授課者立足于教材內(nèi)容、特點和教學(xué)要求，創(chuàng)設(shè)相關(guān)的情境，以此來提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)主動性和興趣，使其可以靈活運用知識，進而推動其創(chuàng)造力的進步?！巴ㄐ烹娮泳€路”課程具有較強的空間感，強調(diào)“虛實共在”，這就要求學(xué)習(xí)者具備較強的三維立體感。教師在授課的過程中，使用圖紙、視頻等單一的教學(xué)方法。這些教學(xué)方法缺少一定的代入感，會給學(xué)習(xí)者的理解造成較大的困難。虛擬仿真技術(shù)能夠進一步輔助學(xué)習(xí)者理解多維空間，提高其學(xué)習(xí)的積極性。例如，面對電子線路的鋪設(shè)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)，需要利用三維環(huán)境獲得精準的三維數(shù)據(jù)，并結(jié)合應(yīng)用的實際需求，利用三維數(shù)據(jù)建立虛擬模型，繼而應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)做出與之相對應(yīng)的具體情境，以此來幫助學(xué)習(xí)者更好地理解線路構(gòu)造、空間尺度等，最終從多重維度下的視覺感官激發(fā)學(xué)習(xí)者對知識的求知欲望。

2.2 虛擬化可觸碰教學(xué)

VR作為一種數(shù)字感知技術(shù)，可以分享信息、傳播信息、可視化信息，同時，也具有觸覺反饋技術(shù)，使用者可以同步控制虛擬物品，并感受其方向、變化、重量的變化等，使使用者可以產(chǎn)生置身其中的感覺[3]。例如，從安全性角度考慮，“通信電子線路”中實際操作部分的學(xué)習(xí)，考慮受到場所因素的制約，尤其是操作工具和方法的安全因素，造成這一實際操作性較強的課程的局限性。而利用虛擬仿真技術(shù)，學(xué)習(xí)者可以充分發(fā)揮自身的可操作性，控制虛擬物品，模擬各項操作技術(shù)，這在很大程度上降低了成本和安全風(fēng)險。同時，在虛擬的場景中學(xué)習(xí)到的知識和經(jīng)驗可直接應(yīng)用在現(xiàn)實操作中。

2.3 虛擬化智能教學(xué)

不論課程設(shè)計的探索和實踐進程如何，教育都應(yīng)始終堅持“以人為本”的核心思想，真正做到“一切為了學(xué)習(xí)者的發(fā)展”。與傳統(tǒng)教學(xué)模式不同的是，虛擬仿真技術(shù)能夠極大地突破現(xiàn)實教學(xué)環(huán)境的限制，注重于虛擬和現(xiàn)實的復(fù)合設(shè)計，即在傳統(tǒng)教學(xué)模式上增加了一層高度信息化的交互環(huán)境，最終實現(xiàn)沉浸式、超現(xiàn)實、智能化的空間環(huán)境體驗。例如，在該模式下，通過將實踐和理論相結(jié)合，實現(xiàn)場景和信息的交互界面。授課者應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)為學(xué)習(xí)者展示知識中的情境和參照物，之后，通過自身的手眼在虛擬中實現(xiàn)“真實”的觀察、比對等，最終激發(fā)學(xué)習(xí)者的好奇心和對知識的探索欲望。

3 結(jié)語

綜上，虛擬仿真技術(shù)的不斷進步不僅帶動了教育的發(fā)展，起到了良好的指導(dǎo)作用，還有效解決了教學(xué)中場地、技術(shù)、安全性等因素的限制?？梢哉f，虛擬仿真技術(shù)在“通信電子線路”課程中的大規(guī)模應(yīng)用，彌補了傳統(tǒng)課程學(xué)習(xí)的短板。所以，在未來，“通信電子線路”課程在虛擬仿真技術(shù)的加持下，定會獲得更好的發(fā)展。

[參考文獻]

[1]俞冠伊.信息時代背景下的虛擬仿真技術(shù)在環(huán)境設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].電腦知識與技術(shù)，2021（1）：97-98.

[2]劉欣欣，徐紅云.基于虛擬仿真的大學(xué)計算機全英教學(xué)改革[J].軟件導(dǎo)刊，2020（12）：51-54.

[3]王初薇.虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境下協(xié)作型微課程設(shè)計研究[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2016（19）：26-28.

（編輯 王永超）