虛擬仿真環境下“通信電子線路”課程設計的探索與實踐

劉志凱 梁妍

摘 要：現階段，信息技術已經取得了突飛猛進的發展，虛擬仿真技術也已經成為眾多行業的技術源頭。在新的時期，為了更好地滿足通信電子線路行業的需求，文章首先分析了虛擬仿真技術應用教學的優勢與意義，之后論述了虛擬仿真環境下“通信電子線路”課程的設計探索與實踐方案，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。

關鍵詞：虛擬仿真技術;通信電子線路;課程設計;應用與實踐

0 引言

在新的紀元，伴隨著信息和網絡技術的飛速進步以及眾多多媒體技術的發現，逐漸形成了一個多元的技術空間。而虛擬仿真技術作為科技未來的發展方向，其使用者通過應用計算機生成的系統或模擬器，便能夠切身體驗到“真實”的環境。與此同時，該技術的快速發展也給傳統的“通信電子線路”課程設計帶來了新的挑戰。該專業的課程要求學習者具有較強的動手作業能力。相較于理論課程，實踐課程占據了重要的部分，但傳統的課堂教學仍以理論為主，且學習者始終處于被動接受知識的地位。除此之外，為數不多的實踐課程雖然能在一定程度上帶給學習者短暫的新鮮感，但由于安全性和場所因素的限制，學習者的參與感始終較低[1]。由此，在新的時期，如何將學習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和機遇。

1 虛擬仿真技術應用教學的優勢與意義

近年來，隨著虛擬仿真技術應用領域與范圍的不斷延伸與擴展。在教學領域，虛擬仿真技術已經成為課程教學改革的熱點，“通信電子線路”課程設計也在虛擬仿真環境下開始踐行課程設計的探索與實踐[2]。這主要是由于，虛擬仿真的教學環境更加有利于為學習者營造教學氛圍，滿足師生教學空間感知化需求;同時，虛擬仿真技術的應用，更加豐富了電子線路課程教學手段，使教學手段更加多樣化、多元化。總的來說，虛擬仿真技術不僅能夠滿足教學空間環境的多層次需求，能夠滿足多元化的教學需求。同時，虛擬仿真技術自身強大的數據功能、交互功能還能在極大程度上滿足師生的復合化需求。

1.1 虛擬仿真技術的應用更加滿足教學空間感知化的需求

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學習活動，有效的學習應始終緊緊圍繞在學習者陶醉在某個情境中，繼而應用適用于該特定情境的知識解決學習中存在的問題。在具體實踐的過程中，考慮到一個有效的學習過程涉及每一個學習的個體，不應為學習者提供過于單一的學習內容，而是應著重于知識的傳授方法。一種有效的學習經驗可以使學習者充分發揮自身所獨有的品質，發現自身最為顯著的特征。所以，在當下以信息為主導的背景下，教師要緊緊圍繞教學的內容和特點以及相關的教學要求，積極創設有關學習情境，使學習者置身于情境之中，以此來提高學習者的情感認同和理論認知，激發學習的積極主動性，使其更加牢固地掌握知識，發展其創造力。

1.2 虛擬仿真技術的應用更加滿足課程教學手段多樣化需求

隨著信息和網絡相關技術的不斷創新，“通信電子線路”課程教育已經突破場地、時間、環境、設備等因素的限制，逐步把規模化的教育模式朝著網絡化的方向推進，在此背景下，對教學模式多樣化的需求日漸高漲。多元化的教學形式已經逐漸成為一種趨勢，例如，數字化校園和教師、遠程學習、云學習、網絡課堂等扁平化、虛擬化的平臺會逐漸轉變為教學新的途徑。

1.3 虛擬仿真技術的應用更加滿足教學模式的復合化需求

以較為嚴格的教學理論和教學思想為指導，并以此為基礎所建立的教學活動流程和結構框架，稱為教學模式。北美洲著名教育學家韋爾和喬伊斯把教學模式歸為3類，即人格發展教學、行為修正教學、信息加工教學模式，但不管是何種教學模式，不管是教師還是學習者，都不約而同地希望在相同的學習環境中獲得多層次、多元需求的教學和學習滿足。而虛擬仿真技術下的課程學習環境，是一個緊緊以“學習者”為核心建立起的多功能數據和信息平臺，形成擔任休閑、市場、娛樂、教學等多項功能的復合場所。教師通過應用該平臺，可以實現現實和虛擬教學環境的變換，最終滿足復合化教學模式的需求[3]。

2 虛擬仿真環境下“通信電子線路”課程設計探索與實踐方案

2.1 虛擬化情境教學

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，當現實與詳細情境的交點越遠，實現有效學習的難度越大，反之亦然。所謂虛擬化情境教學法，是指授課者立足于教材內容、特點和教學要求，創設相關的情境，以此來提高學習者的學習主動性和興趣，使其可以靈活運用知識，進而推動其創造力的進步。“通信電子線路”課程具有較強的空間感，強調“虛實共在”，這就要求學習者具備較強的三維立體感。教師在授課的過程中，使用圖紙、視頻等單一的教學方法。這些教學方法缺少一定的代入感，會給學習者的理解造成較大的困難。虛擬仿真技術能夠進一步輔助學習者理解多維空間，提高其學習的積極性。例如，面對電子線路的鋪設結構學習，需要利用三維環境獲得精準的三維數據，并結合應用的實際需求，利用三維數據建立虛擬模型，繼而應用虛擬仿真技術做出與之相對應的具體情境，以此來幫助學習者更好地理解線路構造、空間尺度等，最終從多重維度下的視覺感官激發學習者對知識的求知欲望。

2.2 虛擬化可觸碰教學

VR作為一種數字感知技術，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，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習，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，學習者可以充分發揮自身的可操作性，控制虛擬物品，模擬各項操作技術，這在很大程度上降低了成本和安全風險。同時，在虛擬的場景中學習到的知識和經驗可直接應用在現實操作中。

2.3 虛擬化智能教學

不論課程設計的探索和實踐進程如何，教育都應始終堅持“以人為本”的核心思想，真正做到“一切為了學習者的發展”。與傳統教學模式不同的是，虛擬仿真技術能夠極大地突破現實教學環境的限制，注重于虛擬和現實的復合設計，即在傳統教學模式上增加了一層高度信息化的交互環境，最終實現沉浸式、超現實、智能化的空間環境體驗。例如，在該模式下，通過將實踐和理論相結合，實現場景和信息的交互界面。授課者應用虛擬仿真技術為學習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“真實”的觀察、比對等，最終激發學習者的好奇心和對知識的探索欲望。

3 結語

綜上，虛擬仿真技術的不斷進步不僅帶動了教育的發展，起到了良好的指導作用，還有效解決了教學中場地、技術、安全性等因素的限制。可以說，虛擬仿真技術在“通信電子線路”課程中的大規模應用，彌補了傳統課程學習的短板。所以，在未來，“通信電子線路”課程在虛擬仿真技術的加持下，定會獲得更好的發展。

[參考文獻]

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

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

[3]王初薇.虛擬學習環境下協作型微課程設計研究[J].中國現代教育裝備，2016（19）：26-28.

（編輯 王永超）