虛擬仿真技術在電子類實驗課程中的應用

潘宇

摘 要：電子類實驗課程具有抽象性，而虛擬仿真技術可以將抽象的電子類實驗課程轉為直觀課程，加深學生對實驗課程的印象，提高實驗課程教學水平。文章主要研究在電子類實驗課程教學中使用虛擬仿真技術的必要性，提出虛擬仿真技術在電子類實驗課程中的應用方式。

關鍵詞：實驗課程;虛擬仿真技術;電子類;應用

基金項目：2017年度廣西高等教育本科教學改革工程項目，項目編號：2017JGA388。

教育部在2013年正式啟動了國家級虛擬仿真實驗教學中心的建設工作。至此，我國虛擬仿真技術進入了快速發展的階段。在教育深化改革背景之下，虛擬仿真技術受到教育人士的廣泛關注。目前，電子類實驗課程中逐漸融入了虛擬仿真技術，并取得了一定成果?；诖?，我國開始大力推廣虛擬仿真技術，希望以此促進教育事業的可持續發展。

一、虛擬仿真技術介紹

Altium Designer、Labview等屬于當前常用的虛擬仿真軟件。虛擬仿真技術是虛擬現實技術與虛擬仿真技術的結合體。虛擬仿真技術充分地利用了圖像技術、人機交互技術、互聯網技術、人工智能技術、信息技術等，模擬真實情景，確保人們順利開展工作與學習活動。在電子類實驗課程中，虛擬仿真技術會模擬與實驗相關的儀器，營造實驗氛圍，確保學生學有所獲。

二、電子類實驗課程教學中使用虛擬仿真技術的必要性

當前，電子類實驗課程教學模式相對單一，實驗設備相對滯后，創設教學情境存在難度，使得學生漸漸對該課程失去了學習興趣。為完成教學目標，保證學生快速投入到電子類實驗課程教學之中，教師有必要探究全新的教學模式，調動學生參與課程積極性，強化教學效果。

電子類實驗課程的實踐性相對較強，教師不僅需要讓學生學習理論知識，更需要激發學生探索實驗的欲望，提高學生實踐操作水平。虛擬仿真技術顛覆了傳統教學模式，為現代教學工作注入活力。教師通過應用虛擬仿真技術可以提高學生的學習興趣，增強實驗操作的便利性，提升學生創造能力，進而為社會輸送優質的人才?？偠灾?，虛擬仿真技術能夠改善傳統的教學現狀，促進學生全面發展。因此，教師需要掌握虛擬仿真技術教學應用要點，為學生打造精彩的電子類實驗課程。

三、虛擬仿真技術在電子類實驗課程中的應用方式探究

（一）學校方面

應用虛擬仿真技術開展教學工作并不是件輕而易舉的事。為提高教學水平，學校有必要尋找高新技術企業合作，共同探究虛擬仿真技術在電子類實驗課程中的應用方式。比如，學校與企業在校外打造虛擬仿真實驗基地，定期組織學生到實驗基地開展實驗項目，保證學生切實感受虛擬仿真技術的強大性。由于電子類實驗項目存在一定的安全問題，若以虛擬仿真技術為實驗載體，實驗安全風險將會有效降低。

（二）教師方面

在虛擬仿真技術發展的背景之下，學生學習的深度與廣度明顯提升，而教師傳統的教學方式、所學習的專業知識等越來越不能有效滿足學生對電子類實驗課程的需求，教師要深刻地認識到這一點。無論是在日常生活還是在工作之中，教師都需要探尋專業知識，彌補教學短板，提高教學應變能力，引導學生順利推進電子類實驗課程。

（三）教學方面

1.制定教學內容。虛擬仿真技術應用在電子類實驗課程教學工作的時間相對較短。作為學生學習知識的領路人，教師需要制定教學內容，構建科學的教學方案，優化教學活動，保證學生能夠真正地探究知識。在設計電子類實驗課仿真實驗項目時，教師需要事先研究項目操作步驟、注意事項、重點與難點等。理論是實踐的基礎，實踐是學習理論的目的。教師需要合理地安排以虛擬仿真技術為載體的電子類實驗課程，讓學生充分地學習理論知識，提高自身的實踐應用水平。

2.設計教學過程。一方面，明確仿真教學目標，讓學生學習更加具有方向。教師在進行虛擬仿真技術電子類實驗課程之前要為學生簡明介紹項目內容與實驗結果，闡釋清楚學生所需掌握的知識。另一方面，握好教學時機，引發學生思考。在虛擬仿真技術呈現實驗關鍵步驟或者實驗結果時，教師要注重應用提問的形式，吸引學生的注意力，鼓勵學生探討實驗內容。之后，教師則要為學生詳細解釋實驗，保證學生了解實驗的來龍去脈，而學生要注重總結討論教師授課的內容。

情景法教學與探究式教學是良好的教學模式，教師要把兩種教學模式滲透在教學之中。情景法教學主要指的是教師通過為學生創設學習情景，提高教學效率的教學模式。在情景法教學模式下，學生容易發揮自身的想象力與創造力，積極地思考實驗項目。虛擬仿真技術把實驗項目所需用到的工具、儀器等全部以虛擬的圖像呈現出來。在電路的模擬中，虛擬仿真技術將會清晰地表現出運行數據，而學生需要根據運行數據變化調整實驗工作。既然虛擬仿真技術為學生提供了良好的教學條件，教師勢必要充分地發揮虛擬仿真技術在教學中的價值。在進行半“導體三極管”教學時，教師首先要完善教學工作，為學生講清三極管放大的條件、運行規律等。其次，教師要讓學生搭建偏置電路，鼓勵學生探究波形，并總結波形變化的規律。最后，教師要讓學生總結實驗的收獲與感受，以此進一步改進教學方式。探究式主要指學生在教師的指引下探究知識的教學模式。探究式教學模式強化了學生的主體地位，對發散學生思維、培養學生自主學習習慣具有重要的作用。教師在完成理論教學后需要讓學生通過自主實驗的方法驗證實驗結論。

3.完善反饋與評價。評價與反饋是教學后續工作。在新的教學模式下，教師要主動地了解學生對教學的看法，認真地研究學生給的教學建議，以此構建科學的教學體系。若是學生對虛擬仿真實驗課程提出質疑，教師可以讓學生在班級中展開討論，保證學生充分地了解該種教學模式。當然，教師要積極地解決學生的質疑，提高學生的學習信心。當教師的具體教學步驟確實存在問題時，則需要改進教學工作。在評價學生學習效果時，教師需要把學生在參與虛擬仿真實驗課程的操作能力、回答問題的積極性、探究結果、認真的學習程度等納入評價之中。

（四）仿真教學的注意事項

現今，仿真教學深刻地影響當代學生。由于仿真教學與傳統教學存在差異，教師有必要研究仿真教學注意事項，掌握仿真教學技巧。雖然仿真教學為教師、學生提供了便利，但是真實的電子設備實驗教學方式并不會全部退出教學舞臺。主要是因為真實的電子設備讓學生可以體會現實環境下的知識，而過度應用仿真技術容易降低學生的動手實驗能力。這表明教師要遵循適度原則，科學地平衡仿真教學與傳統教學的關系。

綜上所述，20世紀40年代，虛擬仿真技術出現在大眾視野之中，電子類專業的教師要適應虛擬仿真技術的變化，積極地把其應用到實踐教學工作之中。時代在發展，社會在變化，教師需要富有開闊創新精神，不斷地完善教學模式，滿足學生對電子類實驗課程的教學需求。

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