現代高校課程對仿真模擬技術的應用

劉欣　張旭　潘明喆

摘要：現代高校課程的教學中采用仿真模擬技術，使抽象的理論轉變成直觀的圖形。同時，仿真模擬技術還可以進行動畫演示，這種模式彌補了實踐教學資源上的不足，打破了傳統課堂理論傳授的教學模式，注重實踐教學環節，使學生在實踐過程中對理論知識有更充分的理解，進一步調動學生的學習積極性，更好地完成教學任務，深化教學內涵。基于此，對仿真模擬教學實驗效果進行評價，結果顯示接受仿真模擬實驗教學的學生對知識的掌握程度較高，且對所學知識的歸納能力明顯提高。

關鍵詞：仿真模擬；現代高校課程；教學效果；學習能力

中圖分類號：G642文獻標志碼：A文章編號：10017836（2017）05003903

科技的不斷進步推動著現代加工技術的不斷發展，這使得相應的加工產業也在迅速地發展起來。越來越多的人要求學習與實際操作相關且更加偏重實踐的課程，以滿足現代工業趨勢的發展要求，因此更多的高校開設了有關方面的課程[1]?，F代加工技術的發展要求在傳統的加工理論知識的基礎上，增加現代加工新理論、新技術、新方法。這些課程不但要求要構建學生的堅實的理論基礎，還要培養學生的實際操作能力及獨立信息收集和學習的能力。但在高校中還沿襲傳統的理論教學，這使得在這門課程的學習過程中，許多的學生存在興趣不足、知識掌握程度差、動手和創新能力不足等問題。為了保證教學質量，如何讓課程更容易理解，讓學生能夠聽懂并對所學的課程產生濃厚興趣，成了高等院校授課的所面臨的難題。針對教學效果不理想這一現象，高校推行了許多的教學方法，仿真模擬以其直觀性和生動性成為其方法中最重要的一項。

仿真模擬技術利用軟件就可以對整個操作加工過程及相關的機械運行過程進行模擬，可以更直觀地展現出設計生產操作及儀器工作原理等實際情況。高校實踐教學類課程存在著設備不足及理論抽象等問題，針對這些問題，這類課程教學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的實踐類相關課程所需要的設備價格高，操作者是未經過長期培訓的學生，因此設備的損毀率也相當高，而且學生人數較多、課時又不夠充裕，所以讓每一個學生都直觀地觀察設備的工作原理，熟練地操作是很難推行的，大多數的設備只能供學生參觀。而仿真軟件只需要一臺電腦及簡單的硬件環境就能使用，通過對操作過程及設備的模擬，使過去枯燥乏味且一味傳授理論知識的實踐類理科課程變得生動易懂[3，4]，可以有效地提高學生的實踐能力，激發學生的求知欲。同時，仿真模擬技術在現代高校課程中的使用還能夠解決設備與人數、課時的沖突問題，因此高校課程的教學中大量地采用仿真模擬技術。

課程改革不僅是一項紛繁復雜的工程，還是高校教育教學發展的重中之重，是不可缺少的部分?，F代高校課程引入仿真模擬技術教學，可以彌補學生對現代高校實踐類課程了解不足且接觸較少的缺陷，從而開闊學生的視野，增強學生的理解認知能力。并且可以降低購買大型器材的成本，學生學習的時間也更加靈活，使得學生可以更好地掌握所學知識，提高學習效率。

一、現代高校課程教學的問題

現代高校課程的特點決定了教學模式既要涉及到基礎理論知識的教學，又要有生產試驗性的教學；既要培養學生專業知識技能和動手能力，又要培養學生的自主創新性和獨立性思維能力。目前，現代高校課程的教學過程中存在著學生學學習興趣度不足、知識掌握程度差、分析問題不全面、動手和創新能力不足等諸多問題。因此，需要發展一種新型的教學模式以滿足現代高校課程對多學科交叉特性的需求。

二、仿真模擬技術應用于教學的內涵

教育部在《關于進一步深化教學改革全面提高教學質量的若干意見》中明確提出：“我們要全面地加強實驗等實踐教學環節，使學生的實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砜频膶嵺`教學納入了人才培養的重要環節。理科的實踐教學隨著教學方式及科技的不斷發展在教育領域中的應用逐步擴展開來，這些新興的教學方式不僅給理科教學畫上了濃墨重彩的一筆，更擴大了理科的實踐研究的范圍，更使理科的教學手法和研究方向大為改觀[5，6]。

如今的高校教學尤其是“理科”類的教學已經朝著“實踐教育”方向不斷發展，但是在教學環節上仍然出現了一些問題，如“教育面不寬”（如科研訓練難以普及到每個人）和“深入度不夠”（如類似參觀、聽講座的實踐環節難以真正接觸實際中的問題情境）等。盡管各大高校為了解決問題，已經大規模開展實踐教學基地、大學生科研訓練等大學實踐教學等項目，但這些措施并不能在根本上解決現如今所面臨的問題。因此，采用仿真模擬技術營造“情境認知教學的良好環境”非常必要[7，8]。

仿真技術不僅可對對象的外部形態進行模擬，還可對其某些屬性進行模擬，可對模擬對象進行較好的還原。將現代高校課程教學融入不同于傳統課程方式的仿真模擬技術，如同兩種不同的火花進行碰撞，其結果對傳統的教育思想和教學方法無疑是一場空前絕后的改革。仿真模擬技術將原本抽象枯燥的理論知識轉變為動態鮮活的形象，使現代高校課程教育不斷邁向現代化及信息化，做到與時代共同進步。

在國內，最先由部分高校從國外引進了一些仿真模擬軟件開展文科實驗教學，取得了一定的效果[9，10]。由于現代高校實踐類課程具有理論抽象性和實踐復雜性，僅以傳統方式授課以及教師實踐學生觀察的方式已經不能滿足學生及社會需求。所以，在教學中應用仿真模擬軟件，利用計算機的硬件和軟件來模擬真實的操作環境及加工過程，可以達到讓學生通過在計算機上操作進而獨立完成實踐，且在有限教學時間內讓每個學生自主學習的目的。

三、仿真模擬技術在實際教學中的教學任務

雖然目前現代高校課程教學中所存在的問題采用模擬技術可以很好地解決，但在實際應用中應該制定合理有效的教學任務，高效地利用軟件，使之真正成為教師開展實驗教學的助手，使學生能夠在現代高校課程的教學中發揮主觀能動性，使教學效果最大化。

1采用考評的教學方法。相應課程的授課教師應對班級的學習水平進行全面的了解，在布置課程任務時難度要在學生所能掌握的范圍內，學生完成任務的時間控制在70分鐘左右。將大部分時間都應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。每節課上課前對上一節課的成果進行考評，并將考評結果計入期末成績。

2課上任務的布置應盡量選擇貼近生活的項目。比如：爆米花加工的擠壓膨化技術研究、水果干加工的凍干設備的研究等等，這樣可以更好地激發學生的學習熱情。經過模擬軟件仿真加工沒有問題后，進行實際操作，以充分調動學生動手操作的積極性。

3在充分利用仿真模擬技術的同時，對工廠的實際參觀也不能放松?，F在很多的學生對未來的就業非常迷茫，不知道那些枯燥的專業課對自己將來職業生涯意味著什么。由于目標模糊和動力的缺乏，許多學生開始對自己所學的課程產生抵觸情緒，導致在實際生活中放棄了對課業的學習。要想學生們對自己未來的工作有更加清楚深刻的認識，不僅要很好地完成課程任務，還應該將實踐與課業完美地結合起來，通過對實際地工廠的參觀，讓學生自己體會專業課程的重要性。相信這樣的做法可以將學生的厭學情緒降到最低。

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效果，授課教師自身能力應該過硬。因為學生對仿真模擬技術的需求不斷提升，在軟件的使用和實際操作過程中會出現更多的問題，這就要求授課教師不能僅僅滿足對軟件的基礎使用，還應不斷加強相關知識的掌握能力及軟件使用能力，這樣才能幫助學生更好地完成課業內容。

總之，要想現代高校課程中采用的仿真模擬技術更好地發揮作用，就需要多方面一起協調作用。既要在傳統教學中力求理論基礎扎實的優點進行延續，又要充分利用和發揮仿真模擬技術的優勢。在此基礎上，適當結合實踐活動，以達到教學效果的最優狀態。

四、仿真模擬教學效果評價

為檢驗現代高校課程中仿真模擬技術的應用對教學產生的影響，將選課班同學隨機分為兩組，設定為“實驗組”與“對照組”?！皩嶒灲M”在授課的過程中將仿真模擬技術應用其中，“對照組”則采取傳統的授課方式進行授課，一段時間的授課結束后，將“實驗組”與“對照組”兩組的教學效果進行對比，進而檢驗課程中應用仿真模擬技術的效果。

1實驗組和對照組成績比較。“對照組”樣本選擇的要求，本文以食品高新技術課程為例，將食品高新技術課程的學生采用隨機抽樣原則，一半的學生歸入“實驗組”，另一半的學生劃入“對照組”。這樣的分組原則可以使兩組的總體學習能力達到最大程度的一致，進而保證兩組僅存在教學方式的差異，使研究的準確性提升。為了排除不同教師的授課方式及能力對試驗結果產生的影響，必須由同一個教師承擔“實驗組”和“對照組”的教學任務。

表1實驗組和對照組綜合成績比較

組別不及格率優良率平均分最高分最低分極差對照組4.4%20.3%67.4845529實驗組0.0%58.7%77.2906822通過表1我們可以看出，接受仿真模擬實驗教學的學生對知識的掌握程度較高且極差減小，證明兩極分化的傳統成績分布方式已經改變，大部分的學生都能基本掌握所授知識。

2兩組學生問卷調查的研究。編制“實驗組”“對照組”教學效果評價問卷。借鑒已有研究，本文從學習興趣、知識掌握情況、歸納總結能力、實踐能力等四個維度對比分析傳統教學方式與仿真模擬技術教學方式的教學效果。根據同類研究慣例，意向選擇設置3個選擇項，分別為良好、一般、和較差。問卷對象為“實驗組”和“對照組”樣本群體學生。

表2實驗組和對照組問卷調查比例（%）

組別學習興趣知識掌握情況歸納總結能力實踐能力對照組良好50.434.328.525.4一般33.248.250.340.3較差16.417.521.234.3實驗組良好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，仿真模擬教學充分地調動了學生的學習熱情，且對知識的掌握情況和對所學知識歸納能力明顯提高，在將所學的知識應用于實踐方面，仿真模擬實驗組顯現出較高的優越性。

五、結束語

一直以來，現代高校相關課程尤其是理科課程涉及到繁瑣的生產加工及有關技術的學習，傳統的教學一直采用口授筆演的方式，且由于引入相關儀器和高新技術投資過大，不能使得每一個學生都能親眼觀察其工作機理或物理變化，使得學生對課程的熱情不高，課程掌握較差?，F代高校課程中引入仿真模擬，可以使學生更清晰直觀地了解現代新技術的加工機理，機械運作方式及加工過程中的物化變化，通過直觀性教學，激發學生學習興趣，掌握現代食品高新技術相關知識。這一改變對學生今后學習相關專業及從事相關工作具有重大意義。

雖然現代高校的課程中引入仿真模擬對教學有很好的幫助，但仍不能放棄對理論知識的傳授，同時結合所學章節可以適量安排工廠參觀實習，使學生將課上通過仿真模擬了解到的知識與真正的產業化加工聯系到一起，為培養實踐性人才打下堅實的基礎。

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