基于信息化教学的电子信息类专业仿真教学模式探究

关键词：信息化;虚拟仿真技术;电子信息类专业;教学

中图法分类号：TP391 文献标识码：A

1引言

由于电子信息类专业课程的培训工作难以进行，所以需消耗大量的资金购买相关设备，严重制约了教育质量的提升。然而，不可置否仿真实验存在较多的益处，使得学生可以在课堂中借助仿真的方式自主进行观察、分析，并且做出相关研究，最后得出一定结论。利用仿真教學能提高学生的学习能力。总之，仿真教学存在目标明确性、经济且方便的特点，能够使学生积极主动进行学习，利于对学生的大脑思维展开挖掘等，有助于为社会培育大量高级技能型人才。

2虚拟仿真技术的概念

随着现代化教育技术的发展，虚拟仿真技术被引入实际教学中。虚拟仿真技术包含“虚拟现实”与“仿真”两个概念。其中，虚拟现实是指利用计算机科技为人提供视觉、听觉、触觉等多种直观又自然的实时感知：相关人员可以使用部分重要设备展开沟通与交互，进一步获得身临其境的体验;虚拟环境存在宽泛的立体图形，能够展现指定的现实世界和纯粹的虚拟世界;必备设备包括头盔显示器、数据手套以及数据衣服等;自然互通指的是对虚拟环境中的设备进行操作并且得到实时立体反馈，如头的转动以及身体的移动等。仿真则是一个基础性系统，即将计算机和多种专用物理设备作为工具，利用系统化模型对真正的或者想象的系统展开动态实验。其特征包括可控性强、耗费较小以及可采取多次反复实验措施[1]。

3仿真工具在教学中的地位

利用仿真工具能够提升理论课的教学质量与效率，提升学生的学习兴趣。而在实验教学中，利用仿真工具能够合理安排仿真实验，较好地缓解实验资源紧张的形势，并完成相关教学任务。然而，虽然仿真工具具有较大的作用，但依然不可代替传统实验教学。

第一，仿真实验环境和真实环境存在一定的差别。例如，在仿真实验环境中使用MATLAB可以模拟多种有效滤波器，然而在真实环境下有效滤波器是无法模拟的。

第二，电子信息类专业的目标是将学生培育成合格的专业型人才，只开展仿真实验远远不够，必须使学生实际操作并熟练应用多种仪器，培养他们在真实实验环境中研究问题、处理问题的能力[2]。

4虚拟仿真技术应用于电子信息类专业教学的优点

（1）整合教学资源，落实开放教学课堂工作

虚拟仿真教学课堂依赖于网络技术和健全的教学体系，能够实现异地在线检测、远程监控，有效降低采购成本，减少教学课堂建设和管理资金投入。虚拟仿真教学课堂为师生构建了一个开放性教学和学习环境，使得师生能够在任何时间、场所开展教学活动。打造虚拟仿真教学课堂，一方面能够促进教学资源的整合，另一方面可以井然有序地开展教学活动。

（2）打造教学平台，提升教学质量

电子信息类课程教学一般采用理论和实践相分离的教学方式。借助虚拟仿真技术能够将实验和理论学习进行有效融合，一方面将学生从固定理论、实践中解放出来，另一方面给予学生展开自主、自选实验题目以及自行安排实验的空间，使得学生能够发挥主动性、积极性以及创新性，从而提升教学质量[3]。

（3）改变教学方式，培育创新型人才

使用虚拟仿真技术，有利于科学合理地对教学内容进行规划，帮助教师自主规划教学方案，并及时解析教学内容。虚拟教学模式是对传统教学模式的有效补充，可以培养学生的独立设计能力和自主创新能力，从而培育出具有实践能力、创新精神的人才。

5树立虚拟仿真教学理念

将虚拟仿真技术、网络通信技术、实验室硬件资源进行结合，可以有效统筹实验教学。虚拟仿真教学平台可以对全校师生乃至校外人员进行开放，申请人只需提出实验需求，通过审核后即可远程独立完成仿真实验，或在教师的帮助下完成仿真实验。此外，虚拟仿真教学平台还可以为跨专业的学生提供实验环境与技术支撑，如选修实验、创新实验、自选兴趣实验、毕业规划以及各种竞赛等，以培养学生的科学兴趣与创新思维。

在计算机仿真、网络通信以及多媒体等技术的支持下，虚拟仿真技术可以更好地与传统实验教学模式相融合，从而让教师树立“虚实结合、以虚补实”的虚拟仿真教学理念。

“虚实结合”主要体现在基本理论实验教学层面。借助虚拟仿真实验，学生能够开展实验前的预习、电路参数规划以及电路框架改进等，可以对抽象的理论知识进行更为直接、详细地掌握，以加深理解。由于实验对象与实验设施都以虚拟形态进行展现，故实验能够反复开展，以提升学生对实验的熟悉度，把握正确的实验流程，进一步减少实际动手操作时间，提升实验成效，并且降低实验错误率。从实验室管理方面而言，学生在实验中失误率的下降也能够大幅度减少实验室设备与器件的消耗，从而降低成本。因此，利用虚拟仿真教学平台，学生借助“虚”所认知的理论与实验模式、技术以及有关注意事项，能够引导其在“实”中进行实践操作，真正实现了将学生作为核心、提倡自主学习的教学目标[4]。

当然，应用虚拟仿真技术并不只是为了实现实验教学，“虚”的最终目标是补充“实”。比如，专业课程规划常常需要一周乃至更长的时间，在实验室中进行全部专业课程规划显然无法实现。而利用虚拟仿真技术能够使学生打破时间和空间的束缚，从而实完成多数设计内容。同时，利用虚拟仿真设备的图形界面可以开展动态交互，及时反馈设计成效，有利于学生及时发现虚拟设计中出现的问题与失误，从而提升课程规划效率和学生的工程意识与职业素养。应用大量专业虚拟仿真工具，教师可以掌握设备、仪器的实验成效;在专业课程设计、毕业设计以及技术比赛等层面，学生能够有效完成重要流程的规划，从而达成“以虚补实”的教学目的。

6电子信息类课程教学中出现的主要问题

（1）受传统教学思想的束缚

高校要重视培育学生的创新意识、创新技能以及创新精神。但是目前部分高校仍秉持传统教学理念，采用传统教学模式及教学方式，不利于教学作用的有效发挥。

（2）注重知识讲解，忽略能力培育

传统教学模式一般以“灌输式教学”为核心，根据教学大纲进行“按部就班”式教学，学生被动接纳理论知识，“教师讲到哪，学生听到哪”。根据调查可知，大多数学生能够理解教师在教學过程中所讲解的理论知识，但是无法对所学知识进行实践应用。电子信息类课程教学中同样存在重视知识讲解，忽略能力培养的问题。

（3）教学内容较多，教学课时不够

教学改革之后，教学大纲指出要缩减教学课时。但是，为了提高学生的学习能力，教学内容不可缩减。受教学课时缩减的影响，电子信息类课程教学计划不得不进行改进，以提高学生的综合素质。

7虚拟仿真技术在电子信息类课程专业教学中的应用

对电子信息类专业学生而言，“电子信息”是一门基础课程与专业课程，其能否实现有效开展，主要取决于对学生的高质量培育。在时代发展的新形势下，电子信息类专业课程教学工作需要紧随时代发展潮流，深化改革创新，在先进理念、成功经验的支撑下逐渐深化虚拟仿真技术的应用。为推动电子信息类课程教学的发展，可以从以下方面出发。

7.1情景式教学

结合构建主义学习观以及学生认知特点，可以在虚拟仿真教学中创建情景式教学环境，指导学生快速融入学习氛围。在电子信息类课程教学中，借助虚拟仿真技术为学生创设虚拟情景式教学环境，可以将实验室操作台、表格以及图形等不容易表述的内容，通过虚拟仿真的模拟过程进行有效展示。在电路仿真模拟中，对电路工作情况进行形象化演示，可以获得电路参数变化数值;将电路输出过程转变为渐进动态过程，可以使学生亲身体验整体转变过程，从而激发学习积极性。在虚拟电路教学中，教师可以指导学生进行相关实践操作，为学生提供自主动手操作的机会，使其获得解决突发情况与问题的能力[5]。

7.2分析式教学

分析式教学法又被称为研究法、发现法，指的是学生在教师的引导下，自主进行分析，找出事物客观规律、特性的一种教学方法。利用分析式教学法，能够激发学生学习的主动性与积极性，是高校教学中所推崇的一种教学模式。在电子信息类课程教学中，教师在为学生讲解理论知识时，可以激励学生主动展开分析，从而对所学知识进行验证。在虚拟仿真技术的支持下，教师指导学生对理论知识进行分析、验证，可以提高学生的学习能力。

7.3在实践教学中加入虚拟仿真技术

在实践教学中加入虚拟仿真技术，可以利用软件替代仪器、电路等设施;可以借助虚拟仿真实验替代实际动手操作，将传统实验变为直接性、设计类的实验，不仅能够提升学生学习的自主性与积极性，培育实验兴趣，也能够弥补实验室硬件不足的缺憾，充分发挥软件仿真的巨大作用。

另外，在实践教学中加入虚拟仿真技术，可以有效查找有关基础资料，并按照标准规划方案对软件进行仿真、修改;按照指数改进体系框架与调节参数，获得软件设计的最佳效果，并按照安装体系开展调试工作，从而提升学生的设计能力和创新能力。

8结束语

虚拟仿真教学的优点较多，可以对学生专业技术的培育提供帮助。在电子信息类专业教学中合理利用虚拟仿真教学技术，可以培养出高素质的专业人才，为社会的发展奠定基础。

作者简介：

向兴东（1981—），本科，研究方向：教育教学。