虛擬仿真技術在機電類課程中的應用

于海麗

（新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術學院，新疆 昌吉 831100）

將虛擬仿真技術應用到教育領域當中就是虛擬仿真教學。這是一種新型的教學模式，主要是通過計算機技術來創(chuàng)設虛擬的環(huán)境，應用模擬的案例來推動教學。對于高校來說，主要的培養(yǎng)目標就是培養(yǎng)出綜合性的技能人才。因此，采用虛擬仿真技術不僅可以提升學生的操作能力，還能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。因此，這一技術在教學中發(fā)揮了重要的作用。

1 虛擬仿真技術應用與機電課程中的意義

機電類課程的設置更多地是致力于培養(yǎng)高端技能型人才，朝著生產(chǎn)、管理以及服務等方向發(fā)展。這些人才的工作崗位包括設計機電產(chǎn)品，制造、裝配與調試機電產(chǎn)品，同時完善售后服務。可見，這一專業(yè)的學生就業(yè)面相對較廣，學生專業(yè)技能的掌握程度要很高。

機電類課程的歷史比較久遠，傳統(tǒng)的教學模式主要以理論課為主。這種教學方式不僅影響了學生的學習興趣，同時也阻礙了學生創(chuàng)造性思維的開發(fā)。隨著教學改革的不斷深入，教學與實踐逐漸融為一體，高校對機電類學生的技能訓練非常重視。一些院校以及開展了與機電相關的實驗，培養(yǎng)學生的動手和創(chuàng)造能力。但是，在實際的練習當中，由于實驗的設備有限，且成本較高，最重要的是這種操作會占用大量的課時時間，實踐教學遇到了瓶頸。

將虛擬仿真技術應用到機電類課程當中，可以讓學生直接進入到實踐的具體情境當中，可以真實地體會到操作的感覺。虛擬仿真教學與其他教學方式的結合不僅提升了教學效果，同時也降低了大量的成本，讓學生更好地理解機電類課程及其具體應用，培養(yǎng)學生學習的興趣和探索精神。

2 虛擬仿真教學的現(xiàn)狀

雖然我國的虛擬仿真教學在機電類課程中實現(xiàn)了較為廣泛地應用，但是與一些發(fā)達國家相比還存在著一定的距離。國內外的虛擬仿真技術研究成果都十分顯著，一些教學儀器、軟件的開發(fā)和利用程度都很高。在教學課程與軟件開發(fā)的進程中，我國需要積極地借鑒國外的先進技術，有效地將虛擬仿真教學與課程的開發(fā)相結合，優(yōu)化課程內容和教學方法。虛擬仿真教學模式是未來教學發(fā)展的重要模式，研究人員需要加強對虛擬仿真技術的探究和實踐，使虛擬仿真技術能夠推動教學的發(fā)展。

3 傳統(tǒng)機電類課程實驗教學的不足

傳統(tǒng)的機電類課程普遍注重其理論性，學生在理解的過程中會具有一定的難度，而且每一種項目設計的綜合性也比較強。主要表現(xiàn)在以下3個方面：

（1）教學情境創(chuàng)設難度大。機電類課程本身具有較強的實踐性，因此在創(chuàng)設教學情境的過程中會存在著一定的難度。傳統(tǒng)的機電類實驗的普遍特征就是實驗項目多，參與課程的人數(shù)多，但是實驗儀器設備數(shù)量不足，師資緊缺。學生在進行實驗時，更多地是依靠教科書和實驗指導書。因此，學生在學習的過程中往往都是只知道問題的表面卻無法深入地研究。久而久之，學生的學習熱情受到抑制。

（2）實驗設備相對滯后。由于機電類實驗設備的購置需要花費大量的資金，高校的資金相對匱乏，導致實驗設備的先進程度不夠。另外，機電類實驗設備以帶電的設備為主，因此危險性極高，這就使得機電類專業(yè)學生的理論與實踐相脫離，更無法談及培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和實踐能力。

（3）教學模式更新速度慢。在傳統(tǒng)的機電類實驗教學中，學生的主要學習方式就是教師利用教室當中的黑板與多媒體課件來對相關的理論以及實驗相關的知識點進行講解和演示。學生按照教師講解的步驟來做實驗，對相關的數(shù)據(jù)進行記錄，對實驗現(xiàn)象進行觀察，而且實驗類型以驗證性實驗為主?？梢姡谡麄€實驗的過程中，無論是實驗操作還是實驗驗證，學生都處于被動地位，教師一直是實驗的主體。即使學生對實驗過程很感興趣但是由于無法直接進行具體的操作，使得創(chuàng)造性和積極性都受到影響。這種傳統(tǒng)的實驗教學方式根本無法提升學生解決實際問題的能力。

4 虛擬仿真技術在機電類課程中的應用

在具體的教學實驗當中應用虛擬仿真技術，教師需要做好準備工作，學生要保證充足地預習，對實驗的基本內容加強了解，對可能出現(xiàn)的問題進行預測，促使學生熟悉實驗過程。如果遇到實驗的瓶頸，可以通過虛擬仿真實驗來解決問題，提升學生學習的獨立性以及探究實驗的積極性。

（1）明確學生特征與社會需求。在虛擬方針技術應用之前，相關人員通過調查和訪談的形式對學生的發(fā)展特點與企業(yè)的實際需求進行分析和研究，得出以下結論：①高校學生對于機電類專業(yè)的滿意程度不夠，因此在實際的學習當中幾乎沒有科學而完整的學習計劃。由于學生對專業(yè)的興趣程度較低，對于老師的作業(yè)不屑一顧。學習的自覺性和自主性相對較差。很多學生幾乎出現(xiàn)了學習態(tài)度不端正的問題；于學生們自身的學習動力是多種多樣的，一些學生進行專業(yè)的學習是為了獲得一定的社會地位，一些學生的學習則是為了報答父母。還有一些學生為了生活、愛情?？梢?，學生所具有的學習動力主要以短期性、外在性為主，這些動力在學習中發(fā)揮的作用不是十分明顯。因此，學生需要將短期的學習動力轉化為長期的內部學習動力；③學生在校學習期間，自身的創(chuàng)新精神和實踐能力并沒有得到鍛煉，自學能力普遍較低。

（2）建立虛擬仿真教學模式。對于機電類專業(yè)的學生來說，其專業(yè)課包含的內容有很多，包括電子技術、單片機原理等等。在實際的學習中針對每一門專業(yè)課都可以找到相對應的仿真軟件來優(yōu)化教學方案。在教學過程中，虛擬仿真技術被廣泛地應用。通過科學而精準地分析，不斷探索出虛擬教學的高效應用方式。一般情況下，如果將Multisim軟件應用到電子技術課程當中，可以有效地對電路的設計以及制作過程進行模擬，同時也可以實現(xiàn)精準地測量。最重要的是，這一軟件可以對故障電路的工作狀態(tài)進行精準地演示。學生們通過觀看軟件的演示可以對電路的實際構造與工作原理進行更好地了解。比如在單片機技術課程上，教師可以選擇Keil編譯調試環(huán)境，同時選擇Proteus仿真軟件來支持虛擬仿真教學。硬件電路的設計工作變得更加簡單直觀，另外，硬件與編程的有效結合可以推動仿真調試的進程。

（3）加強校企合作。對于高校機電類專業(yè)來說，其對學生的動手操作能力要求較高。畢業(yè)生進入到工作領域之后更加重視實踐能力。虛擬仿真技術應用到教學中雖然可以提升教學的直觀性，讓學生切身感受到實際的操作原理。但是這種技術畢竟具有一定的虛擬性。因此，高校需要與企業(yè)加強合作。企業(yè)可以為機電類學生提供真實的工作基地和工作場景。在高校的教學中應用虛擬仿真技術將這些工作場景還原，并且提升場景的多樣性和靈活性?？梢?，校企合作為虛擬仿真技術的應用提供了更好地契機，同時也是對機電類學生實訓條件的改善。

5 結語

總而言之，將虛擬仿真技術應用到機電類課程當中，形成虛擬教學模式，不僅可以達到“教”、“學”與“做”的相互融合，還可以對教學環(huán)境和教學條件進行改進和完善。在實際的教學工作中，應用虛擬技術可以有效地降低耗材量，節(jié)省大量的實驗成本。還能夠打破時間與空間限制的局限性。最重要的是，虛擬方針教學模式的應用可以為學生提供真實的工作場景，指定明確的就業(yè)方向。

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［2］ 程思寧.虛擬仿真技術在電類實驗教學中的應用與實踐［J］.實驗技術與管理，2013，（7）.

［3］ 朱勁松.應用虛擬仿真技術 提升實訓教學質量［J］.新課程（上），2013，（12）.