虚拟仿真技术在电子类课程教学模式中的应用研究初稿.pdf

1 虚拟仿真技术在电子类课程教学模式中的应用研究 一、引言 随着计算机技术的迅速发展，虚拟仿真技术越来越成熟，逐渐被应用于教育领域，形成了新的教学方法虚拟仿真教学。即通过技术手段创设虚拟环境或工具，模拟真实事例进行操作、验证、设计、运行等实践的教学模式。在电子类课程中，对学生的逻辑推理能力、抽象思维能力、动手能力提出了比较高的要求。加强课程的实践环节，把理论知识与实际操作能力和创新能力相结合对于电子类课程有重要意义。利用虚拟仿真技术，研发相应的虚拟操作平台，是解决这方面问题的、提高电子类课程效率的重要途径之一。本文首先论证了职业教育中电子类课程的对个人和社会发展重要意义，对虚拟仿真技术在教育等各个领域的研究现状进行了介绍。然后对中职生基本情况和特点进行说明，提出了应该依据教育认知规律，根据中职生特点进行课程的设置与学习。最后，对电子类课程的要求和虚拟仿真技术在电子课程中的应用进行了分析和总结。摘要：虚拟仿真技术 电子类课程 中职生 认知规律 二、选题意义：一、中职教育电子类课程在现代社会中的重要性 发展中等职业教育具有重要意义，其中最直接的一点，就在于能够培养大量的我国目前急需的高水平的技能型人才。中国在经济全球化和世界制造业梯度转移的情况下，抓住了成为世界制造大国的一个大好的机遇。中国不应该是一个简单的、低水平的劳动加工中心，而 2 应该成为一个高水平的制造中心，并且逐步发展成为研发中心。那么，谁来为制造中心、研发中心培养高技能的技术工人和工艺型，应用型的工程师呢？当然是职业教育。我国目前仍然处于工业化的中期阶段，对技能型人才技术工人的需求十分迫切。有关资料显示，我国 7000万产业工人中，只有1/3是技术工人，其中初级工占到了 60，中级工 36，高级工仅为 4，无疑，要改变这一状况，培养大批新型技术工人，就需要大力发展职业教育，职业教育是提高我国国家核心竞争力的一个重要因素。关于职业教育的经济意义大家已经揭示很多。然而职业教育对人发展的意义却鲜有人提及，六中全会强调构建和谐社会，要以人为本，要考虑到人的需要。现实生活中，确实存在着这样一种现象，有的孩子书本上的知识，比如说数理化，语文、历史、外语学得很一般，并不突出，但是动手能力比较强，稍微教他一下，他有兴趣，就会安装比较复杂的机器。有的女孩子，考试成绩不好，但是她手工很巧，可以缝制出非常精美的衣服，可以烹调出非常可口的饭菜和菜肴，这些同样可以为社会创造财富。他们不应该都成为应试教育的失败者，家长也不要因为他们没有能够通过应试教育而感到沮丧，使整个家庭陷入一种迷盲的状况。应当承认，人的智力类型是有差异的，不能简单说没有考上大学、没有考上本科的人，他智力差，不对，这只是智力类型的差异。推进中等职业教育的发展，加大对中等职业教育的支 3 持力度，有利于发现不同类型的人才，使人们增加了受教育的机会，能够在自己擅长的领域找到自己的价值所在。当今社会是一个信息多元化，科学技术日新月异发展的社会。人们越来越多的依赖电子设备，可以毫不夸张的说，人们生活在一个电子化的时代。人们日常需要的电话、电脑、电吹风、电动剃须刀、电风扇，电动车等等，人类对电子设备的依赖已经越来越强。既然职业教育是以培养社会实际需求的应用型人才为目的，那么对中职生进行电子类课程的教学则成为了职业教育培养体系中的一个重要方面。20 世纪 40 年代以来，计算机技术的发展进入了一个新阶段，与此同时，一类实验研究的新技术仿真技术开始逐渐形成，成为继数学推理与科学试验之后认识世界自然规律的第三类基础方法。仿真技术又称模拟技术，即用一个系统模仿另外一个真实系统。伴随着时代的发展与科技的进步，更尖端的模拟仿真技术发展起来。模拟仿真技术，是在多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息科技迅猛发展的基础上，将仿真技术与虚拟现实技术相结合的产物，是一种更高级的仿真技术。构筑整个系统统一完整的虚拟环境是模拟仿真技术的典型特征，该技术通过虚拟环境集成和控制众多的实体。实体可以利用一些简单的数学模型表示，或者可以是模拟器还有其他的虚拟仿真系统，用以表示现实世界的特征，以满足仿真技术的现代应用。伴随着虚拟仿真技术的发展，在教育学领域一种新的教学方法应 4 运而生虚拟仿真教学。即利用实物或者计算机模拟出真实的情境让学生在模拟的情境下进行探究和学习。这种教学方法生动形象，有利于提高学生兴趣，使学生在短时间内进入相应情境，真实的体验在现实生活中进行操作的感觉。现在是一个信息化高速发展的时代，要紧跟时代的步伐必须掌握以计算机为核心的电子信息方面专业知识，因此各个高校对于电子类别的课程都非常重视，投入大量人力物力充实软硬件条件，对学生进行电子信息方面技能的培养。对于电子类课程，需要学生在掌握准确而丰富的理论的基础上，熟练地运用操作技能。虚拟仿真技术在电子类课程中的应用有助于提高课程教学效果，在电子类课程的教学中有重要意义。二、相关概念的界定 1 虚拟仿真技术 随着现代教育技术的飞速发展，虚拟仿真技术被引入到现实生活的教学中。它的应用，使传统的教育模式和教学方式产生了质的变化。虚拟仿真技术包括虚拟现实和仿真两个概念，其一是灵境技术，是在运用计算机技术为核心高新科技使人仿佛置身于类似于真实情况的视觉，听觉，触觉等综合的虚拟环境中。使用者用一些必需的设备与设备进行互动和交互影响，从而产生身临其境的切实感觉。所谓的计算机生成的虚拟环境具有广阔的立体图形。可以是一个特定的世界的真实反映，也可以是纯粹的虚拟世界。必要的设备包括三位头盔显示 5 器、数据手套、数据衣等穿戴与用户身上的设备和设置于现实环境中的传感设备(不直接穿戴在身上)。自然交互是指用日常使用的方式对虚拟环境内的物体进行操作并得到实时立体反馈，如手的移动、头的转动、人的走动等。其二是仿真，这是一个基础性学科。以计算机和多种专用物理效应设备为工具，借助系统模型，对实际的或设想的系统进行动态试验研究的一门新兴综合性技术。其特点是属于一种可控制的、无破坏性的、耗费小的、并允许多次重复的试验手段。2 数字化学习 以数字化学习为核心的信息技术与课程的整合，不同于传统的学习方式，包括数字化学习环境、数字化学习资源、数字化学习方式三个主要因素，具有如下鲜明的特点：学生是学习活动的中心，可以自主选择和设置课程；学习是以问题或主题为中心的；学习过程是进行通讯交流的，学习者之间是协商的、合作的；学习是具有创造性和再生性的；学习是可以随时随地终身的。信息技术的核心是计算机技术、通讯技术和网络技术，数字化学习环境就是一个信息化的学习环境。整个数字化学习环境一般由设施、资源、平台、通讯和工具等组成。在这个学习环境中，知识的表征借助于计算机多媒体技术倾向多媒体化。信息处理智能化，管理人性化，现实场景虚拟化。数字化学习也要依托数字 6 化学习环境和资源，学习资源建设是数字化学习的关键。数字化学习资源就是经过数字化处理的学习资源，包括文字、图像、声音、动画、课件和视频等。不同媒体形式的资源之间可以组合形成新的资源。按照学习模式的不同，主要分为以下三类：1“情境探究”模式 2“校级合作远程协商”模式 3“专题探索网站开发”模式。数字化学习环境下，技术上的支持使评价可以出现在整个学习过程中，所以数字化学习评价应该是面向过程中的，这种过程性的评价可以全方位地对学习者进行督促和引导。数字化学习评价中，评价的参与者不单是教师和学生，家长、专家等都可以参与进来。在学习过程中，学习者之间可以相互评价相互提高。评价激励机制不掺杂人为因素，科学的评价使学习者对学习充满信心。3媒体教学 媒体是指承载、加工和传递信息的介质或工具。当某一媒体被用于教学目标时，则被称为教学媒体。教学媒体是教学内容的载体，是教学内容的表现 形式，是师生 之间 传递信息的工具，如实物、口头语言。图表、图像以及动画等。媒体教学往往要通过 一定的物质手段而实现，如书本、板书、投影仪和录像以及计算机等。将图、文、声、像等集于一 7 体，在教学中给学生一个直观的、友好的人机交互方式，变被动学习为主动学习。能够显著提高教学效果，所以说，媒体是教师良好的教学工具，将从根本上改变教学和学习模式，这也是新的教育技术的发展趋势。三 研究背景 虚拟仿真技术在现代教育领域应用研究现状 虚拟仿真技术为人们提供了一个理想的教学手段，目前在国内和国外已经逐步广泛的应用于军事训练、课程教学、运动训练、医学研究以及一些其他的是与技术的研究。虚拟仿真技术以其高效率、低成本、内容的丰富性性能的有效性和安全性等优势越来越多的得到应用和推广。美国是虚拟仿真技术的起源地，现在美国虚拟仿真技术的发展水平也比较高，在这个领域代表了国际先进水平，也是第一个把虚拟仿真技术应用在教育教学中的。并且在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件等几个方面，形成了一个比较系统的虚拟仿真教学架构。1995 年秋在波黑维和行动期间,美军准备对南联盟进行轰炸之前,曾利用虚拟仿真技术将波黑地区 80%的地形制成虚拟军用地图。美军将此种虚拟军用地图称为“威胁目标标志图”。该图包括三维数字化地形海拔高度的数据及巡航导弹弹药库等。在计算机终端设备屏 8 幕上,虚拟军用地图清晰地标出南联盟的民宅区、综合性商业区、作战区、战略战术要地及起伏不平的波黑地形。在轰炸前,美军有效地利用这种虚拟军用地图进行了飞行预演,这对帮助其提高轰炸目标的命中率起着颇为重要的作用。在美国高等院校的实验中，德克萨斯州立大学远程倒立摆试验系统，主要致力于解决学生的远程实验的需要。真正的检查系统包括一个专用的控制器作为服务器并使用 MATLABSimulink，并采用了微软的 MSN和 NetMeeting技术，学生可以通过 netmeeting连接到网络控制服务器。为获取所需的控制结果，相应的控制器可以进行修改。通过串行控制倒立摆的控制信号，用音频和视频的方式传输给学生，使学生实验更方便，直观。在欧洲，英国在虚拟仿真技术的相关领域处于领先地位。他们在NewCastle一 Upon一 Type中学建立应用于教学工程的 VR 技术组，以 DimensionInternational的技术为基础，初步确定使用 Dimension的虚拟仿真软件包，并初步尝试应用在外语教学和工业安全培训的方面。同时，诺丁汉大学的 VIRART项目也是在教育和学术方面对虚拟仿真技术进行的研究与探索，其目标主要在于探索桌面虚拟仿真的输入设备应用上。此外，该小组还和其他学校紧密合作，将其系统应用在了学习上有困难和身体残疾的学生教育中。9 在中国，各个大学和研究机构也已经利用虚拟仿真技术建立虚拟场景进行相关领域的教学与研究。例如，中国科技大学利用虚拟仿真技术进行几何光学实验平台的开发，是第一套基于虚拟教学系统仿真。系统将计算机辅助教学的智能化仪器、计算机技术、虚拟仿真和物理教学等有机结合，把物理教学系统推进了新的领域。该系统完全采用三维模拟形式进行教学，使教学指导、教学设备、教学内容和教学思想等融入计算机教学。通过 VR 展现出了一个真实的三维场景，在国内桌面式的虚拟仿真也达到了最先进水平。随着计算机技术，多媒体技术和网络技术的深入发展，大众对虚拟教学环境和人类文明的认知不能仅仅局限于一般的浏览，在试验、教学、管理、校园生活等因素基础上三维立体仿真教育系统应运而生，人们需要一个完整的虚拟校园教育体系真实、交互的特点正好是虚拟仿真技术的精髓和魅力所在，也将会对教育方式的变革起到极大推动作用，将会为教育事业增添强大的生命力。四、中职学生的学习特点和规律 1中职学生基本情况调查 为了更深入的对中等职业学校的学生进行了解，我们编写了中等职业学生基本情况调查问卷，对长沙市在校中等职业学校学生的基本情况进行了调查。共发放问卷 600份，回收 566份，回收率 94.33%，其中有效问卷 551份，有效率 91.83%。调查结果 10 显示中职院校男生比例达到 76%，占到了大多数。生源地是农村的学生比例为 78.8%，由调查可知中职生家庭教育环境不是特别好，很多人的父母是农民，文化水平有限。大部分人在初中学习成绩比较差，对学习兴趣不强，且感觉缺乏老师和父母的关爱，自卑倾向严重。2中职学生的特点 中等职业学校的学生是经历过中考分流进入职业教育体系的，他们这个特殊群体有自己的鲜明特征：学习上经常犯错误，认知能力相对较差，相当一部分人仍然处于初级或者中级教育阶段。上面我们对长沙市中等职业学生做的调查也印证了这一点。他们在学习上几乎没有得到任何乐趣，在重视应试教育的今天在中小学课堂上获得的都是挫败感，长期的挫败感使学生产生自卑倾向。有的学生学习目标不明确，只是随大流老师讲到哪里他就看到哪里，别人学什么他就学什么，没有自己的想法和计划；有的学生学习目标较强，但是缺乏毅力，只是不断地设立目标，努力三天然后放弃，不能够持之以恒；有的学生学习方法存在问题，虽然已经看了十几年的书，但效率低下，一晚上好像学了很多东西，到结束时问他他什么也没记住；有的学生目无尊长，不懂得一些基本的做人做事的礼貌规范，见到师长直呼其名或者低头走开，和父母谈话都是很不耐烦没有丝毫尊重之意，让父母师长伤心，让社会大众耻笑。作为学生，要有明确的学习目标，然后掌握科学的学习方法，然后坚持下去持之以恒才有可能获得学业上的成 11 功。现在社会，掌握知识才能生存下去，然而仅仅掌握知识是远远不够的，一个人要能够很好的遵守社会道德准则，要能够适应社会，懂得怎样和人相处才能生存下去。所以，对中职生“做人”方面的教育也不容忽视。上面我们提到了中职生在学习和生活中存在的的一些问题，那么是什么导致了这样的结果呢而？在学校的外部条件上，中职学校的教材偏难，不能与中职生的认知水平相适应。另外，教师在教学方法上比较死板，不能够生动形象的教学引起学生的兴趣，教师的教学技能和知识水平有待提高。中国有一句古话叫做：近朱者赤、近墨者黑。中职学校的大部分学生在综合素质方面相对较差，有大量“问题学生”，他们价值观相近惺惺相惜。再加上学业任务并不重，有充足的时间呆在一起沟通感情、相互影响、交叉感染。即使存在少数的学生积极进取，希望好好学习，然而这样的学生毕竟是少数，在大环境的不利影响下也因意志薄弱或没有学习的大氛围而与一些不想学习的学生混杂在一起，长此以往，形成了恶性循环。3 认知规律的应用 认知是指人们认识活动的过程，即个体对感觉信号接收、检测、转换、简约、合成、编码、储存、提取、重建、概念形成、判断和问题解决的信息加工处理过程。认知在学习的过程中起着非常重要的作用。心理学认为对认知的研究可以从认知过程、认知风格、认知策略、元认知四个方面展开。12 1 认知过程：是个体认知活动的信息加工过程，认知心理学将认知过程理解成一个由信息的获得、编码、贮存、提取和使用等一系列连续认知操作的阶段组成的按照一定程序进行信息加工的系统。人身体的感觉器官将外界刺激转换成生物电能传入人脑进行编码，进行信息的转换成具体形象、语义或命题等形式的信息，然后贮存在大脑中。这些具体形象、语义和命题实际就是外部客体的特性在个体心理上的表现形式，是客观现实在大脑中的反映。2 认知风格：是个体习惯化的信息加工方式，具有稳定性。一种潜移默化的不被感知到的加工方式受到偏爱。3 认知策略：认知活动具有策略性，使用恰当的策略与技巧有助于人提高人的认知水平。人脑的信息处理能力是有限的，很难在瞬间进行多种信息处理，为了成功的处理大量信息，人们只能按照策略，在每一个时刻对相应的特定信息进行处理，并将大量的处理连接起来。认知策略对于认知活动的相关事宜的顺利进行发挥了重要作用。4 元认知：简单理解元认知就是对认知的认知，人们会对自己的认知过程进行树立与分析，并给出一个评价，这个认知过程就是元认知。元认知由元认知知识、元认知体验、元认知监控三个方面组成。元认知监控是元认知最重要的心理成份。元认知监控主要包括确定认知目标、选择认知策略、控制认知操作、评价认知活动并据此调整认知目标、认知策略和认知操作等环节。13 随着对认知的深入了解，人们逐渐发现了认知的规律。认知规律源于 20 世纪六十年代美国心理学家奈瑟认知心理学，它的基本观点是把人脑看作是集信息传输和处理于一体的一个计算机。认知规律体现在教学上是由主要对老师教学进行研究转向对学生学习规律的研究，以学生为研究主体。教学中不仅研究学生的认知过程、认知策略、认知条件等，还研究认知活动展开的支持系统如情感、意志等。因此。在课堂教学中，教师必须时刻把握学生认知的规律，从学生认知规律人手进行教学。这将让教学产生事半功倍的结果。为了促进教学活动更好的发展，我们应该在教学活动中充分发挥认知规律的作用。具体到电子类课程，我们应该做到以下几点：一、通过实践操作和多媒体整合，充分发挥学生的认知主体作用。实践是检验真理的唯一标准。电子类课程许多情况下都需要学生亲身的去进行操作才能真正掌握。以学生为核心与主体，可以充分发挥学生的积极性与能动性，使课程效果达到最佳。二、精心设计问题，引导学生主动探究，丰富认知内涵。人类的认知活动都是从面对问题开始的。在实际的课堂教学中让学生自己的进行钻研、进行探究性学习，自己动手发现问题，提出问题，解决问题，这样能够加深学生的记忆，提升其思维能力。三、体现教学的平等性、合作性、互动性，促进学生认知发展。任何教学活动都必须在平等、合作和互动的情境中进 14 行。并且，在团体教学活动中学到的互相尊重、合作和帮助等精神也是一个人步入社会的必要素质。正如苏霍姆林斯基说的：“学校里的学习不是毫无热情的把知识从一个头脑装进另外一个头脑，而是师生每时每刻都在进行心灵的接触。”在教学活动中这种平等、合作和互动的精神得到体现能够，教师对大家一视同仁，大家平等的相处，是激发学生求知欲的前提。4 在学习电子课程中遇到的困难 电子课程的业务培养目标是：本专业培养具备物理电子、光电子与微电子学领域内宽广理论基础、实验能力和专业知识，能在该领域内从事各种电子材料、元器件、集成电路、乃至集成电子系统和光电子系统的设计、制造和相应的新产品、新技术、新工艺的研究、开发等方面工作的高级工程技术人才。在学习完电子课程之后，毕业生应掌握以下几方面的知识和能力：1具有坚实的自然科学基础，较好的人文社会科学基础，并熟练掌握一门外语；2系统地掌握本专业领域必需的较宽的技术基础理论；3具有较强的本专业领域的实验能力，计算机辅助设计与测试能力和工程实践能力；4 了解本专业领域的理论前沿和发展动态；5 掌握文献检索、资料查询的基本方法，具有一定的科学研究和实际工作能力。由培养目标和毕业生需要掌握的能力可知，电子课程对学生的逻辑推理能力、动手制作等能力都提出了比较高的要求，而中等职业学 15 校的学生相应能力受到一定限制，那么他们在进行电子类课程学习的过程中会遇到什么具体困难呢？一、知识水平比较低，原有的知识结构不能够理解接受电子类课程一些抽象的概念。有我们前面的调查可知，中职院校学生来自农村的比例达到百分之八十一，占到了绝大多数，那里相对贫困落后，学生接触电脑、互联网和各种光电学知识的机会很少，突然间来到中职院校开始进行电子类课程的学习，会感觉到非常不适应，表现在难以理解教师上课讲授的内容，读不懂教材，学习起来痛苦不堪有没有办法，导致很多学生最后放弃了对电子类课程的学习，听之任之，荒废了学业。二、学习缺乏动力。在这个竞争激烈的世界，人才市场上本科生研究生一大堆，每年毕业生动辄几十、上百万工作问题不能解决，而低学历的中等职业学校学生就业前景更是惨不忍睹。学习了知识却不能够有所应用，掌握了技能却不能成为安身立命之根本，所以中职生多对自己职业生涯感到悲观，缺乏学习动力。在面对电子类课程这样枯燥的内容时，学生学习兴趣进一步丧失。另外，环境对一个人会产生巨大的影响，中职生所处的大环境相对比较差，容易受到不良学生以及其他事物的诱惑，偏离学习道路，误入歧途。三、只会空谈理论，不能应用到实际生活中。很多学生识记能力很强又很重视学习成绩，于是在平时非常重视对理论文化知识的背诵记忆，也能在测试中取得优异的成绩，然而实际动手 16 能力比较弱，只会纸上谈兵，实际操作中却不知如何下手。电子类课程对学生动手能力实际操作比较严格，而有些人的软肋恰恰在这个方面。只会动嘴说用处不大，只有实际进行操作才能创造出有价值的产物。五、中职学校对电子课程的要求 1、大纲要求 电子课程是中等职业学校电类专业的一门基础课程。通过学习，学生要掌握电子信息类、电气电力类等专业必备的电子技术基础知识和基本技能，具备分析和解决生产生活中一般电子问题的能力，具备学习后续电类专业技能课程的能力。课程还对学生进行职业意识培养和职业道德教育，提高学生的综合素质与职业能力，增强学生适应职业变化的能力，为学生职业生涯的发展奠定基础。2、有哪些知识要点是学生必须掌握的 根据教学大纲，具体来说，通过学习，学生要初步具备查阅电子元器件手册并合理选用元器件的能力；会使用常用电子仪器仪表；了解电子技术基本单元电路的组成、工作原理及典型应用；初步具备识读电路图、简单电路印制板和分析常见电子电路的能力；具备制作和调试常用电子电路及排除简单故障的能力；掌握电子技能实训，安全操作规范等。17 3、中职学生必须掌握哪些实验,学生掌握情况。学生需要掌握的电子技术实验很多，有模拟电子技术和数字电子技术中的相关实训，如三端集成可调稳压器构成的直流稳压电源的组装与调试、组装收音机的中频放大电路、制作正弦波振荡电路、组装调幅调频收音机、制作家用调光台灯电路、555时基电路的应用、数模转换与模数转换集成电路的使用等。电子实验是中等职业学校电类专业的一门必修课程，通过动手实验，可以帮助学生更好地理解书本上的理论知识，分析书本上的理论知识，做到知识的有效掌握从而可以灵活运用，并且在实验中有利于激发学生的创新能力，想出创造性的点子。但是，据了解，目前很多中等职业学校电子类课程的实验是在实验箱、实验台上的集成设置上完成的，实验基本上按照具体实验的安排及参数设置做的，学生不容易进行独立的实验，照着书本做验证，基本上还是被动的。而且实验箱设备使用久容易老化还有出现磨损情况，这会影响学生实验过程的进行及实验结果的获取和处理。对于繁杂的实验，学生可能无法在一定的时间内完成，且实验设备有限，一些比较具有综合性的实验无法完成，这就限制了学生的进一步发展。中等职业学校的学生一般对于理论知识的学习较为被动，他们对实用性的要求呼声更高。如果没有好的理论知识做铺垫，实验箱的实验也只是变成走形式而已。由于这些主客观原因，中等职业学校电类专业的学生实验技能掌 18 握得差强人意。学生要么只是照本宣科，要么什么也不会，真正掌握知识技能的不多。而学生来学校学习主要目的是学到一门有用的技术，所谓有用，就是和如今的社会接轨，让他们到工作岗位上能用所学的知识转化为财富。基于此，改变传统的学与教模式刻不容缓，把虚拟仿真技术引入中等职业学校电类专业的课程大有必要。虚拟仿真技术能够在一个创设的情境中让学生了解实验，具有成本低、效率高、设备齐全等优点。六、虚拟仿真技术在电子课程中的应用 1、以往的教学模式有什么缺点 中等职业学校开设的专业理论课，主要是为技能训练服务的。也就是说，将理论课程与实验课程结合起来让学生掌握技能，用理论知识支持技能的学习。上理论课的目的是为了实训时能更好的理解贯通，而不是仅仅为上理论课而上理论课。但是在传统的教学模式中，理论课与实验课是分离的，学生上完理论课再去上实验课，技能训练时就得不得及时的理论指导，而在理论课时也没有结合生产、生活实际，这样导致了学生的技能掌握不到位。传统教学模式主要是以教师为主体，教师是整堂课程的主宰，决定教学的进度和内容，学生处于被动接收的地位，消极地听教师讲课，很少提出自己的见解。教师作为知识的讲解者、传输者灌输给学生知识，没有去考虑学生能不能接受。而且关于电子类的课程一向比较枯燥、抽象难懂、课程逻辑性强，教师又不能从现实生产、生活出发来讲课，无法调动学生的学习积极性，学生听课效率很低，常常味同嚼 19 蜡。导致最后教学质量不好。电子类课程是实践性很强的课程，与实际的生活、生产、科学研究紧密联系。讲好理论知识的同时让学生接触认识到更多的电路器件和实际电路，加强动手能力，提高创新精神，使学生在基本的电路基础上有所发挥，是极其重要的。实验可以加深学生对电子电路的理解，增强实践技能，使学生对电子类课程不再恐惧，并且对学生毕业后走上工作岗位后的实际工作能力有很大的益处。但是现在的中等职业学校电子类实验课程停留在分散验证某一个概念和方法的低级水平上，受到实验设备质量及数量、实验场地、实验时间等的影响，验证性、演示性的实验占大部分实验比例，而研究性、创新性实验很少。传统的实验教学模式是学生在教师规定的时间内，通过教师的指导，学生动手完成教师规定好的实验内容。这种方法在学生实验的初级阶段进行基础训练有一定用处，但是这种验证性实验没有重视学生的兴趣爱好和接收能力，没有因材施教，学生缺乏学习兴趣，被动学习，机械操作，缺少独立思考，学生的创新思维和创新能力的发展受到了限制，阻碍学生主动探索的积极性。这种教学模式很难培养出社会需要的具有综合思维能力和综合解决问题能力的技术型人才。同时，传统的电路设计方法常常是制作一块模拟实验电路板，在这块板上进行安装、试验和调试。但是实际操作时受到设备数量、品种等方面的限制，有些试验没有办法及时完成，而且存在效率低、耗资高、耗时高的风险。因此，电子类专业的实践教学工作采用新方法和新手段，提升传 20 统实验室的功能，加强学生动手能力，综合思维能力，创新能力的培养刻不容缓。现代教育理念告诉我们，将学生置于主体地位，让他们积极参与，并动手实践，才是有效的教育方法。正如一位教育学家总结的：“你告诉我，我会忘记；你给我示范，我会记住；你让我自己做，我会明白，而且一辈子都不会忘记。”因此，如何提供条件，激发学生的学习热情，让学生积极主动地思考并动手实践，是我们面临的问题。2、用虚拟仿真技术有什么优点 计算机虚拟仿真技术，是在多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息科技迅猛发展的基础上，利用计算机技术将仿真技术与虚拟现实技术相结合，是一种更高级的仿真技术。虚拟仿真技术以构建全系统统一的完整的虚拟环境为典型特征，并通过虚拟环境集成与控制为数众多的实体。实体可以是模拟器，也可以是其他的虚拟仿真系统，更多的是计算机。实体在虚拟仿真软件所提供构建 的环境中相互作用，以表现客观世界的真实特征。虚拟仿真技术的这种集成化、虚拟化与网络化的特征，可以满足现代教育的发展需求 虚拟实践教学平台的建立使学生可以不受场地与设备限制，在宿舍也可以完成一个数字电路相关系统的设计与仿真，从而有效做到理论与实践的结合。达到把课堂理论教学、实验室硬件电路实验和软件电路仿真三者结合的目的，很大作用地激发了学生的学习兴趣，加深 21 了学生对课程理论知识的理解，提高了学生的应用能力及实践能力，提高学生学习的自主性，大大改善了教学效果。使用虚拟仿真软件教师可以将实验搬上屏幕，具有直观性和操作性，学生可以在计算机上完成实验，现学现用，这就避免了传统教学模式中的理论学习与实验的分离。而且学生在虚拟仿真情境中可以充分发挥自己的创造性，搭建各种电路，并且可以即时知道电路是否能正常工作，得到及时的反馈，激发学生主动思考，这极大的提高了学生的学习兴趣。虚拟仿真技术的应用一定程度上使教师和学生在进行实验的时候摆脱实验设备、场地的制约。除此之外，虚拟仿真技术还可以大大提高学生的学习效率，可减少仪器设备的损坏和元器件的消耗，能节约资源缓解实验室紧张的状况。仿真软件工具种类繁多，侧重点各有不同，下面举两个例子说明。Multisim 仿真软件是一个虚拟实验室,为使用者提供了一个集成一体化的逼近真实的实验环境，它采用图形化的输入方式，只需进行简单的拖放和连接操作，便可以完成电路的搭建与分析，各种工具都在一个窗口内，类似于实验者在实验室搭接电路。利用这个软件可以自行设计集成电路。Multisim 仿真软件功能强大，操作方便，界面友好，具有动态可视化效果。EWB(电 子 工 作 台，Electronics Workbench)是 加 拿 大Interactive Image Technologies公司推出的基于 Windows 95、98和 Windows NT的专门用于电子线路仿真和设计的 EDA(电子设计自动化)软件。他具有容易掌握、元器件种类齐全、界面直观、分析方 22 法多、操作方便等优点。应用该软件，用户就如同拥有了一个元器件齐备，仪器先进的电子实验室，可以方便地进行模拟电路、数字电路的仿真实验。3、虚拟仿真技术在电子电路中的应用 为顺应现代教育的发展，有必要将计算机虚拟仿真技术应用于数字电路教 学中。其中理论教学模式结合多种教学方法和现代化的教育技术，将基础知识和理论形象地表现出来，有助于加深学生理解贯通。课堂教学和实验教学都利用计算机虚拟仿真软件将所学理论联系实际，并加以应用。教学手段上，不只是使用多媒体课件，而要结合电子类课程特点引入现代化教育技术和手段，电子类课程的很多理论是非常抽象的，使用多媒体教学能发挥多媒体工具的优势，帮助学生更好地理解抽象的概念。利用虚拟仿真技术，可以使多媒体教学如虎添翼，例如用EWB的仿真优势学习三极管基本放大等知识。电路很多实验操作用计算机仿真软件在课堂进行，让学生直观形象地了解电路的工作情况，理解课文知识，从而掌握电路或芯片的应用。利用电子电路的计算机仿真软件可以扩展实验室，提供所需要的一切电子元件和芯片，搭建任意电路，并验证其正确性。同时利用仿真软件的可配置性，配合适当的外围电路可做出多种不同的应用。对于理论教学环节，首先是教学内容陈旧。当前大中专院校所用的教材内容都是十几年前的，即便是近几年出版的教材，也只是内容 23 的深浅不同，体系结构基本相同。比如教材中主要说明的 74LS系列的芯片在 目前实际应用中已经被淘汰，真正是学的没用，用的没学。现在的学生在学习中，非常关注所学知识的实用性，如果不能学以致用，就影响到学习兴趣和学习积极性。因而在课程教学中要及时更新教学内容，讲解传统芯片的同时多介绍一些现在普遍使用的芯片当然也要根据学生学习程度，最大可能激发学生的兴趣。小结：利用虚拟仿真技术简单直观，可以使知识从抽象变为直观，利于学生接收。虚拟仿真技术可以做到预先对电路进行仿真设计和分析，设计通过后再结合硬件进行真实电路的搭接和焊接。这样不仅节省了大量硬件耗材，提高了实验效率，而且可以丰富实验内容，学生可以自行设计电路进行虚拟调试，并及时获得反馈，克服了实验箱、实验台教学中固定硬件资源导致实验内容僵化的局限性。虚拟仿真技术在电子类课程的教学中得到了广泛的应用，收到了良好的效果，适应现代科技的发展、进步，对进一步推进课程改革起到不可估量的作用。提高了学生的综合思维能力、实际操作能力、创新能力，为培养一批技术型人才奠定基础。参考文献：24 附录：中等职业学生基本情况调查问卷 填答说明：1、在每一个问题后的括号内填上自己所选的答案或者在-后填上适当的内容。2、若无特殊说明每个问题只能选择一个答案。3、填写问卷时请不要与他人商量。4、本问卷没有优劣之分，只是对学生基本情况进行统计，问卷内容会严格保密，请大家放心真实作答。问卷题目：1、你的性别：A、男 B、女 2、年龄阶段：A、0 15 岁（含 15 岁）B、1618 岁（含 18 岁）C、19 岁以上 2、你生长在：A、城镇 B、农村 3、家庭子女情况：A、独生子女 B、有一个兄弟姐妹 C、有两个以上兄弟姐妹（含两个）4、父母从事的职业性质：A、农民（含农民工）B、企事业单位 C、私营 D、无业 E、其他 5、家庭经济状况：A、富裕 B、中等 C、较贫困 5、中学学习成绩：A、成绩优秀 B、成绩一般 C、成绩较差 6、对自己现在就读的学校是否满意：A、满意 B、一般 C、不满意 7、对自己的专业是否喜欢：A、喜欢 B、不喜欢 C、没感觉 8、对未来职业信心：A、非常自信 B、担忧 C、不知道 9、你认为老师对你是否关心：A、关心 B、不关心 C、一般 10、你是否满意现在授课的方式：A、满意 B、不满意 C、没感觉 25