高等院校电子技术课程可视化教学研究与实践

作者简介：杨灿（1982—），女，硕士，湖南交通工程学院高级工程师，研究方向为电子设计、数字信号处理、人工智能。

摘  要：高等院校电子技术是一门对理论和实践操作要求都较高的课程，通过实践加强对知识的掌握一直是课程教学的重点。随着教学方式的改革发展，高等院校电子技术课程开始采用可视化教学的方式。可视化教学直观、形象、高效率等特点非常适合对实践操作要求较高的电子技术课程。在简要概述可视化教学特点的基础上，对高等院校电子技术课程可视化教学实践的内容、方式方法等进行分析研究，以更好地促进电子技术课程可视化教学质量的提升。

关键词：高等院校；电子技术课程；可视化；教学模式

中图分类号：G642    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2023）32-0085-04

可视化教学是利用计算机技术将教学信息进行可视化加工处理，借助图表、动画、图像等更为形象化的方式展示教学内容的教学模式［1］。在人机交互的基础上可视化教学实践为学生创建可操作的学习环境，激发学生的学习热情进而提升学习效率、提高教学质量。电子技术课程是高等院校理工科的必修课程，该课程主要是对各种电器元件的性能及其电子电路的工作原理及应用进行学习研究［2］。相比其他的科目，电子技术课程的知识面涵盖较广，具有较强的综合性和实践性，学生对于知识点的理解难度较大，电子技术课程教学效果一直都是各大高校关注的重点［3］。当下可视化教学方式已成功应用到各大高校教学实践中，可视化教学模式以更为科学的方式，对教学内容进行展示，实现了课堂从被动到主动的转化，大幅提升了课堂效率。将可视化教学模式引入电子技术课程教学中，能够为学生提供更为人性化、自主化的学习方式，在大大提高教学效率的同时满足了学生多样化需求。

一、可视化教学的特点

可视化教学借助信息技术对教学内容、教学过程进行呈现，具有直观可视、高质高效、多元媒体等特点［4］。

（一）直观可视性

可视化教学具有直观可视的特点，在计算机技术的支持下，可视化借助图形、图表、动画、视频、模型等方式，实现教学内容形象化、具体化的呈现，将枯燥抽象的教学内容，通过人机交互操作，以更容易理解的方式展示出来，不仅能实现教学内容的层层递进深入，还能通过模拟实践操作加深学生对知识点的认知。可视化教学的直观可视特性能够让学生在感性认知基础上，大大降低学习过程中的处理和获取信息的难度，使学生可以更容易接受和吸取教学知识，加深对知识的理解。

（二）高质高效性

可视化教学的高质高效性是指该模式以更容易理解的形式向学生展示教学内容，大大减少了学生理解和掌握知识点的时间，提高了学习效率。相比传统的教学方式，可视化教学方式对教学内容、过程、成果进行可视化设计，实现了对抽象知识点、复杂推理过程、实践应用操作的可视化模拟，以更为直观和易于理解的方式传授教学内容，加深了学生对知识点的理解，有效降低了学生的学习成本，提高了学生的学习兴趣，对于学生形成系统的学习思维模式有重要意义，其有效性和高效性都是显而易见的。

（三）多元媒体性

可视化教学是一门融合多媒体的教学方式，无论是文字、图形，还是视频、音频等，可视化教学实现了对各种媒体方式的融合转化，最终达到了教学内容从抽象到形象、复杂到简单、无形到可视的展现。可视化教学模式通过对多媒体资源的整合，将教学目标、教学内容、教学资源、教学成果、教学方式等，采用立体化的教学呈现方式展示给学生。可视化多媒体性能够更好地调动学生的全息感觉，有效传达教学知识，以个性化的展现方式激发学生思考和提高学生的创新能力［5］。

（四）打破局限性

可视化教学打破局限性，是指相比传统的教学方式，可视化教学模式能够打破教学时间、空间、方式上的约束，实现教学资源无约束的分享传递。采用可视化方式，有效解决了传统教学不可重复性、不直观性的问题，实现了静态向动态的可视化呈现，将抽象不容易理解的知识点，以图像、视频、图表、音频等方式讲解出来，学生针对知识点可以重复操作学习。而教师可以通过实时互动观察学生的学习状态，及时给出必要的引导。

二、高等院校电子技术课程可视化教学方式

按照高等院校电子技術课程的教学目标，基于课程教学内容可将可视化教学方式分为教学知识可视化、技能操作可视化、信息传递可视化、思维模式可视化、情感表达可视化。

（一）教学知识的可视化

将教学知识实现从隐形到显性的形象化转化，是可视化教学的重要体现。可视化后的教学知识在完成教学基本目标的基础上，实现了对知识的再传播、实践、应用和创新的发展。借助可视化的模式将知识以图片、视频、音频、图形等方式呈现出来，为知识学习创建更为形象化的环境，这也是一个将枯燥的理论知识向形象化、具体化转变的过程，从视觉传达和心理感知上提高学生对知识的注意力，通过层层递进的方式实现知识的讲解和传授，帮助学生更好地理解知识点，从抽象的、推理的理论知识中脱离出来，以更为人性化的方式达到知识传递的目的。在学生掌握知识点的同时，通过自主模拟实践的方式，提高学生对知识点的应用认知，实现教学知识由理论到能力提升的转化，激发学生对知识的创新应用。

（二）技能操作的可视化

技能操作的可视化对于提高教学质量有着重要意义，首先技能操作具有正确性、科学性、程序性的特点，换言之，技能操作必须是建立在科学指导的正确操作上，在整个过程中要确保流程顺序的标准规范。可视化教学方式下的技能操作可视化能够有效解决这一问题，在满足学生重复模拟实践操作的同时，为学生创建熟练掌握技能操作的平台，从而学会正确的技能操作方法。其次电子技术课程本身就是一门知识面和实践面较广的课程，高校在实际教学过程中不可能实现对所有应用技术的实践操作，特别是在一些大型电子仪器应用实践操作中。可视化教学模式下，电子技术课程中的技能操作以更直观的方式展示出来，通过视频、图片等方式将技能操作的细节和步骤呈现出来，帮助学生更好地进行技能操作模拟，为其今后的实践应用打好基础。

（三）信息传递的可视化

在教学过程中，教师的主要目标之一就是实现对可见和不可见信息的传递。可见的信息是指书本上已有的知识点，对于这类信息，教师可以借助可视化的方式将其以更直观的方式呈现出来，便于学生更好地理解和掌握。而对于不可见的信息传达，教师可以将抽象的内容通过可视化模拟的方式，从理念到应用，采取循序渐进的方式达到学以致用。知识信息的传递最终是借助视觉表达出来的，信息可视化可以大大提高信息传递的效率，让学生在最短的时间内对信息做出解析和反馈，减少学生和教师之间的信息沟通成本，继而大大提高课堂学习质量和效率。信息传递可视化作为可视化教学的核心，目的在于实现信息的共享表达，帮助学生掌握电子技术课程的知识点，所以要重视可视化教学中信息传递的表达和实现。

（四）思维模式的可视化

思维模式具有抽象、不可见、难表达等特点，电子技术课程教学除将具体知识传授给学生外，更重要的是将课程的思维方式和解决问题的能力教授给学生。而借助可视化教学的方式教师一方面可以实现对教学知识点的传授，另一方面可以实现对课程学习思维方式的传达，引导学生掌握正确的思考问题方式，加深对课程的拓展认知。思维可视化就是借助多媒体形式，将看不见的抽象思维通过图形、视频、文字等方式表达出来。可视化处理后的思维方式能够以更加形象的方式出现在大众面前，如此便可将教学内容呈现出来，使之成为学生可以看到、学到、读到、用到的东西，思维可视化能够提高学生对学习内容的获取、理解和应用能力。

（五）情感表达的可视化

可视化教学的情感表达是吸引学生的重要方式，丰富的视觉传达效果能够更好地激发学生的学习积极性。学生对于知识点的学习首先是从自主性出发，有了主动学习的意识才会进入学习的良性循环中，从心理学来说这一切都建立在学生情感认同的基础之上。可视化的教学模式在情感传递上能够引起学生的注意，激发学生自主进入学习模式，实现从一个教学环节到另一个教学环节的过渡。在可视化教学过程中学生可以更好地表达对知识点的疑问，明确自己的兴趣点，同时借助可视化知识的呈现方式实现与教师的互动交流，提高学习效率。教师通过可视化的教学模式，向学生表达学习重点，帮助学生建立正确的学习理念。

三、高等院校电子技术课程可视化教学实践

（一）可视化教学实践的主要原则

从高校电子技术课程教学现状来看，可视化教学实践设计要在坚持科学合理的基础上，以学生为主导，将知识进行可视化处理，从教学环境、知识表达、技术应用等方面，满足学生的学习需求。为保证可视化教学模式的效果和效率，可视化教学实践设计要秉持一定的原则，在基于科学设计的前提下实现对教学资源的整合。

1. 以知识为中心原则

可视化教学实践要坚持以知识传授和学习为中心，在合理的设计理念下实现对教学内容的可视化设计，确保设计内容的正确性和科学性。首先教师要将传授的知识作为教学设计的中心，明确教学任务，突出教学重点，制订科学合理的教学目标。其次要充分利用学科优势，对知识可视化呈现进行创新设计，帮助学生加深对知识点的理解，通过学科融合的方式，丰富教学可视化形式，引导学生形成学以致用的思维模式，激发学生的创造力。

2. 以学生为导向原则

学生是高校教学的主体，是可视化教学实践的服务对象，因此在可视化教学设计过程中要坚持以学生为导向的设计原则，突出学生学习的主体地位，将学生需求放在首位，充分考虑到学生的学习需求、学习习惯和环境。通过设计不同的教学方案，实现对学生的差异化教学。特别注意对教学资源的分层次使用，按照知识的难易程度进行可视化教学方案的设计，满足不同学生的学习需求，提高学生学习动力和学习积极性。

3. 以科技为支撑的原则

随着互联网、人工智能、虚拟现实技术的应用发展，可视化教学模式势不可挡，高校电子技术课程可视化教学设计重视科技的支撑作用，实现信息技术与教学管理的双向融合，在不断地探索中创新教学模式，实现教学管理体系的优化完善。电子技术课程本身就是科技发展的一部分，在设计可视化教学方案过程中，教师可以通过对电子技术在可视化实践中的应用，加深学生对电子技术课程的了解，激发学生学习的积极性。另一方面要重视对多媒体資源的正确利用，避免资源和技术冗余导致的喧宾夺主的现象。

4. 坚持资源共享原则

可视化教学设计需要大量的教学资源，由于使用软件或文件格式的不同，会产生诸多的教学资源不兼容问题，从而导致无法实现资源的共享利用。鉴于此，高校可视化教学方案的设计要秉持标准、规范的原则，确保各组织结构之间资源的共享交流。资源的共享联通才能形成庞大的资源库，在满足不同学校教学需求的同时，保持学科领域最新知识的共享性。此外，也要保持可视化技术的相对独立性，保护好各学校的教学研发产权。

（二）可视化教学实践的主要内容

完整的可视化教学实践过程包含观察、学习、实验、应用、创新等环节，通过对教学的可视化设计实现教学内容、教学过程、教学成果的实践，过程中实现教师向学生知识点的传达。

1. 教学内容的可视化呈现

教学内容的可视化是指教师将教学知识和技能，借助虚拟现实、增强现实等计算机技术，通过动漫、音频、图像等方式展示出来。整体实现教学内容从抽象到具体、由简单到复杂的转化，在进行信息传递的同时借助情感表达的方式，调动学生自主学习的积极性，降低学生对知识点的理解负担。教学内容的可视化可实现了知识点由难到易的转化，提高学生获取信息和处理信息的效率，为学生掌握电子技术课程提供了更多的理解空间和思考空间，大大降低学生的学习成本，满足学生差异化的学习需求，提高教学质量。

2. 教学过程的可视化呈现

教学过程的可视化实现了学生和教师主体地位的转化，突出学生学习的主体地位、教师引导的辅助作用。教学过程的可视化就是学习方式可视化的过程，是学习思维可视化的体现，包括学生学习、掌握、理解、解决问题的各个方面。

可视化教学过程中学习内容的可视化呈现，技能操作的可视化模拟，学习成果的可视化考核等，是教学过程可视化实践的体现。教学过程可视化有助于加深学生对学习知识的理解，学生通过对所学知识的技能操作，模拟验证教学内容的科学性，能进一步提高学习效率。

3. 教学成果的可视化呈现

教学成果的可视化是指教师在完成教学内容的教授后，对学生的学习成果进行可视化检验。对于学生来说，要通过可视化技能操作的方式展示对知识点的掌握程度，包括对知识点的理解、模拟操作、创新应用水平等，这既是对学生学习成果的检验也是对教师可视化教学设计的验证。对老师来说，通过可视化教学成果展示的方式，能够更直观地了解学生对于知识点的掌握程度，有的放矢地给出学习意见。教师可以根据学生的学习成果更好地进行差异化教学设计，及时发现教学过程中的不足并加以改正。

四、結语

综上所述，在信息化背景下，高等院校电子技术课程的可视化教学实践，是对教学内容和教学结构的重构组合，在优化完善传统教学模式的基础上，为学生提供了更为多样化、自主性的学习模式，在激发学生学习积极性的同时也满足了学生的多样化需求。可视化教学模式实现了对教学知识、技能操作、信息传递、思维模式、情感表达的形象化呈现，以更为人性化的方式创新教学模式、教学策略，进一步降低了学生获取知识的难度，大幅提升了教学效率。随着科技的发展，多样化教学模式的出现，高等院校课程教学改革要实现学生由“被动”到“主动”的转换，加快促进教学与信息技术的融合发展，创建以可视化为特色的实践教学体系，促进教学的发展。

参考文献：

［1］ 谭毅，许文煜，熊琛，等. 新工科背景下增强现实技术在课程教学中的应用——以平法识图教学为例［J］. 中国现代教育装备，2022（19）：88-91.

［2］ 谢海霞. 核心素养背景下构建“可视化”数学课堂教学模式探究［J］. 成才之路，2022（29）：113-116.

［3］ 顾及，李凯，倪颂. 可视化、情境化教学在材料分析测试技术课程教学中的应用研究［J］. 科教文汇，2022（17）：73-75.

［4］ 岑健林. 可视化教学的研究与探索［J］. 中国教育信息化，2022，28（07）：41-49.

［5］ 陈立勇. 五年制高职电子信息类专业实践课程体系建设［J］. 华东纸业，2022，52（02）：78-80.

（责任编辑：淳洁）