基于信息化教學的電子信息類專業仿真教學模式探究

關鍵詞：信息化;虛擬仿真技術;電子信息類專業;教學

中圖法分類號：TP391 文獻標識碼：A

1引言

由于電子信息類專業課程的培訓工作難以進行，所以需消耗大量的資金購買相關設備，嚴重制約了教育質量的提升。然而，不可置否仿真實驗存在較多的益處，使得學生可以在課堂中借助仿真的方式自主進行觀察、分析，并且做出相關研究，最后得出一定結論。利用仿真教學能提高學生的學習能力。總之，仿真教學存在目標明確性、經濟且方便的特點，能夠使學生積極主動進行學習，利于對學生的大腦思維展開挖掘等，有助于為社會培育大量高級技能型人才。

2虛擬仿真技術的概念

隨著現代化教育技術的發展，虛擬仿真技術被引入實際教學中。虛擬仿真技術包含“虛擬現實”與“仿真”兩個概念。其中，虛擬現實是指利用計算機科技為人提供視覺、聽覺、觸覺等多種直觀又自然的實時感知：相關人員可以使用部分重要設備展開溝通與交互，進一步獲得身臨其境的體驗;虛擬環境存在寬泛的立體圖形，能夠展現指定的現實世界和純粹的虛擬世界;必備設備包括頭盔顯示器、數據手套以及數據衣服等;自然互通指的是對虛擬環境中的設備進行操作并且得到實時立體反饋，如頭的轉動以及身體的移動等。仿真則是一個基礎性系統，即將計算機和多種專用物理設備作為工具，利用系統化模型對真正的或者想象的系統展開動態實驗。其特征包括可控性強、耗費較小以及可采取多次反復實驗措施[1]。

3仿真工具在教學中的地位

利用仿真工具能夠提升理論課的教學質量與效率，提升學生的學習興趣。而在實驗教學中，利用仿真工具能夠合理安排仿真實驗，較好地緩解實驗資源緊張的形勢，并完成相關教學任務。然而，雖然仿真工具具有較大的作用，但依然不可代替傳統實驗教學。

第一，仿真實驗環境和真實環境存在一定的差別。例如，在仿真實驗環境中使用MATLAB可以模擬多種有效濾波器，然而在真實環境下有效濾波器是無法模擬的。

第二，電子信息類專業的目標是將學生培育成合格的專業型人才，只開展仿真實驗遠遠不夠，必須使學生實際操作并熟練應用多種儀器，培養他們在真實實驗環境中研究問題、處理問題的能力[2]。

4虛擬仿真技術應用于電子信息類專業教學的優點

（1）整合教學資源，落實開放教學課堂工作

虛擬仿真教學課堂依賴于網絡技術和健全的教學體系，能夠實現異地在線檢測、遠程監控，有效降低采購成本，減少教學課堂建設和管理資金投入。虛擬仿真教學課堂為師生構建了一個開放性教學和學習環境，使得師生能夠在任何時間、場所開展教學活動。打造虛擬仿真教學課堂，一方面能夠促進教學資源的整合，另一方面可以井然有序地開展教學活動。

（2）打造教學平臺，提升教學質量

電子信息類課程教學一般采用理論和實踐相分離的教學方式。借助虛擬仿真技術能夠將實驗和理論學習進行有效融合，一方面將學生從固定理論、實踐中解放出來，另一方面給予學生展開自主、自選實驗題目以及自行安排實驗的空間，使得學生能夠發揮主動性、積極性以及創新性，從而提升教學質量[3]。

（3）改變教學方式，培育創新型人才

使用虛擬仿真技術，有利于科學合理地對教學內容進行規劃，幫助教師自主規劃教學方案，并及時解析教學內容。虛擬教學模式是對傳統教學模式的有效補充，可以培養學生的獨立設計能力和自主創新能力，從而培育出具有實踐能力、創新精神的人才。

5樹立虛擬仿真教學理念

將虛擬仿真技術、網絡通信技術、實驗室硬件資源進行結合，可以有效統籌實驗教學。虛擬仿真教學平臺可以對全校師生乃至校外人員進行開放，申請人只需提出實驗需求，通過審核后即可遠程獨立完成仿真實驗，或在教師的幫助下完成仿真實驗。此外，虛擬仿真教學平臺還可以為跨專業的學生提供實驗環境與技術支撐，如選修實驗、創新實驗、自選興趣實驗、畢業規劃以及各種競賽等，以培養學生的科學興趣與創新思維。

在計算機仿真、網絡通信以及多媒體等技術的支持下，虛擬仿真技術可以更好地與傳統實驗教學模式相融合，從而讓教師樹立“虛實結合、以虛補實”的虛擬仿真教學理念。

“虛實結合”主要體現在基本理論實驗教學層面。借助虛擬仿真實驗，學生能夠開展實驗前的預習、電路參數規劃以及電路框架改進等，可以對抽象的理論知識進行更為直接、詳細地掌握，以加深理解。由于實驗對象與實驗設施都以虛擬形態進行展現，故實驗能夠反復開展，以提升學生對實驗的熟悉度，把握正確的實驗流程，進一步減少實際動手操作時間，提升實驗成效，并且降低實驗錯誤率。從實驗室管理方面而言，學生在實驗中失誤率的下降也能夠大幅度減少實驗室設備與器件的消耗，從而降低成本。因此，利用虛擬仿真教學平臺，學生借助“虛”所認知的理論與實驗模式、技術以及有關注意事項，能夠引導其在“實”中進行實踐操作，真正實現了將學生作為核心、提倡自主學習的教學目標[4]。

當然，應用虛擬仿真技術并不只是為了實現實驗教學，“虛”的最終目標是補充“實”。比如，專業課程規劃常常需要一周乃至更長的時間，在實驗室中進行全部專業課程規劃顯然無法實現。而利用虛擬仿真技術能夠使學生打破時間和空間的束縛，從而實完成多數設計內容。同時，利用虛擬仿真設備的圖形界面可以開展動態交互，及時反饋設計成效，有利于學生及時發現虛擬設計中出現的問題與失誤，從而提升課程規劃效率和學生的工程意識與職業素養。應用大量專業虛擬仿真工具，教師可以掌握設備、儀器的實驗成效;在專業課程設計、畢業設計以及技術比賽等層面，學生能夠有效完成重要流程的規劃，從而達成“以虛補實”的教學目的。

6電子信息類課程教學中出現的主要問題

（1）受傳統教學思想的束縛

高校要重視培育學生的創新意識、創新技能以及創新精神。但是目前部分高校仍秉持傳統教學理念，采用傳統教學模式及教學方式，不利于教學作用的有效發揮。

（2）注重知識講解，忽略能力培育

傳統教學模式一般以“灌輸式教學”為核心，根據教學大綱進行“按部就班”式教學，學生被動接納理論知識，“教師講到哪，學生聽到哪”。根據調查可知，大多數學生能夠理解教師在教學過程中所講解的理論知識，但是無法對所學知識進行實踐應用。電子信息類課程教學中同樣存在重視知識講解，忽略能力培養的問題。

（3）教學內容較多，教學課時不夠

教學改革之后，教學大綱指出要縮減教學課時。但是，為了提高學生的學習能力，教學內容不可縮減。受教學課時縮減的影響，電子信息類課程教學計劃不得不進行改進，以提高學生的綜合素質。

7虛擬仿真技術在電子信息類課程專業教學中的應用

對電子信息類專業學生而言，“電子信息”是一門基礎課程與專業課程，其能否實現有效開展，主要取決于對學生的高質量培育。在時代發展的新形勢下，電子信息類專業課程教學工作需要緊隨時代發展潮流，深化改革創新，在先進理念、成功經驗的支撐下逐漸深化虛擬仿真技術的應用。為推動電子信息類課程教學的發展，可以從以下方面出發。

7.1情景式教學

結合構建主義學習觀以及學生認知特點，可以在虛擬仿真教學中創建情景式教學環境，指導學生快速融入學習氛圍。在電子信息類課程教學中，借助虛擬仿真技術為學生創設虛擬情景式教學環境，可以將實驗室操作臺、表格以及圖形等不容易表述的內容，通過虛擬仿真的模擬過程進行有效展示。在電路仿真模擬中，對電路工作情況進行形象化演示，可以獲得電路參數變化數值;將電路輸出過程轉變為漸進動態過程，可以使學生親身體驗整體轉變過程，從而激發學習積極性。在虛擬電路教學中，教師可以指導學生進行相關實踐操作，為學生提供自主動手操作的機會，使其獲得解決突發情況與問題的能力[5]。

7.2分析式教學

分析式教學法又被稱為研究法、發現法，指的是學生在教師的引導下，自主進行分析，找出事物客觀規律、特性的一種教學方法。利用分析式教學法，能夠激發學生學習的主動性與積極性，是高校教學中所推崇的一種教學模式。在電子信息類課程教學中，教師在為學生講解理論知識時，可以激勵學生主動展開分析，從而對所學知識進行驗證。在虛擬仿真技術的支持下，教師指導學生對理論知識進行分析、驗證，可以提高學生的學習能力。

7.3在實踐教學中加入虛擬仿真技術

在實踐教學中加入虛擬仿真技術，可以利用軟件替代儀器、電路等設施;可以借助虛擬仿真實驗替代實際動手操作，將傳統實驗變為直接性、設計類的實驗，不僅能夠提升學生學習的自主性與積極性，培育實驗興趣，也能夠彌補實驗室硬件不足的缺憾，充分發揮軟件仿真的巨大作用。

另外，在實踐教學中加入虛擬仿真技術，可以有效查找有關基礎資料，并按照標準規劃方案對軟件進行仿真、修改;按照指數改進體系框架與調節參數，獲得軟件設計的最佳效果，并按照安裝體系開展調試工作，從而提升學生的設計能力和創新能力。

8結束語

虛擬仿真教學的優點較多，可以對學生專業技術的培育提供幫助。在電子信息類專業教學中合理利用虛擬仿真教學技術，可以培養出高素質的專業人才，為社會的發展奠定基礎。

作者簡介：

向興東（1981—），本科，研究方向：教育教學。