浅谈虚拟教学在应用电子技术教学中的应用

摘要：虚拟教学是运用计算机对现实世界进行全面仿真，让学生在假定的虚拟的真实环境下，模拟演练，打破时间、空间限制，从而获得一种身临其境的感觉，将抽象理论形象化、直观化，有利于激发学生学习兴趣和学生自由探索学习，培养学生创新能力、认知能力、理解能力，丰富学生想象力。

关键词：虚拟教学；应用电子技术；电子专业

【中图分类号】G642

1、虚拟教学在电子专业课教学中意义

随着科学技术的迅猛发展，电子产品不断更新换代，为能适应科技发展，电子专业教学授课内容需要不断更新，正因如此，电子专业学科教学存在较为严峻的问题：

1、教育资源、经费短缺，实验设备难以更新；

2、无法将抽象概念理论形象化、直观化，从而使学生学习困难；

3、部分带有危险的真实实验或操作，学生无法直接参与，从而无法获得感性认识；

4、学生对电子元器件内部结构、实物设备内部结构无法打破空间、时间的限制，从而不能较好地启迪学生思维；

5、传统教育方法教学效率低；

6、学生对电子技术发展信息资源来源面狭窄，未能紧跟科技发展，学生发展创造力受到限制。

如何恰当地解决上述问题，出路在于采用新技术改革教育观念，开创新的教学教育环境，这种新的教育技术形态就是运用计算机对现实世界进行全面仿效，就是虚拟教学。它能创建与实验设备类似功能，从而解决学生学习困难的困扰。

2、虚拟教学在电子专业课教学中应用

2.1建立“理论学习―虚拟演练―实操训练”教学模式

在传统的教学方式采用先分析专业理论，再进行实物操作训练，这种传统教学模式可能使学生实际操作时产生下列两种情况：

①可能学生对专业理论知识掌握不牢固而盲目进行实操训练会产生安全危险。

②可能学生对实验操作步骤不熟导致实验中操作失误多，损坏好多设备。例如在彩色电视机故障维修实操过程，如果故障判断错误就会出现烧毁元件和电视机，并可能产生安全危险。由此可见建立“理论学习―虚拟演练―实操训练”三步曲的教学模式，就是在传统教学模式上增设虚拟演练，将专业理论学习内容与模拟实物、各种实验仪器、环境的虚拟对象联系起来，将各种实验通过计算机产生逼真三维立体图象，让学生进入虚拟环境中模拟实操演练，让学生有一种身临其境的感觉。此外，虚拟现实的实验操作是建立了开放式的实验环境，学生在专业理论所学到知识首先在虚拟方式下实验，然后再到实训工厂进行实操训练。可有效地减少实操失误。例如，上述彩电故障维修实操，如果首先采用虚拟演练，故障可允许出错，但不会造成经济损失，更不会产生安全危险。

2.2突破时空限制，将抽象理论形象化、直观化，虚拟维修过程

虚拟教学可以打破时间空间限制，增强学生对事物的认识能力、理解能力。例如在学习晶体三极管载流子的运动情况和内部电流分配规律时，如果采用虚拟教学，可以直接进入晶体三极管内部观察载流运动规律及由于载流电子运动所形成电流流向与分配规律。这样可以让抽象理论通过虚拟演示实验教学，使之直观化、形象化，方便学生对抽象概念理解，提高学生理解力与记忆力。

2.3提供学生自由探索的学习环境，培养学生创新能力

虚拟教学基本特点是学生对模拟的环境可以操纵，可以构建，是提供开放式实验环境，学生提出的各种假设模型都可以虚拟，通过虚拟系统在计算机屏幕上直观地观察到这一假设的结果与效果。例如电子教学软件名为“电子工作台”（electronic workbench;EWB）软件系统，活像一个万能的电子实验室，可以构建和设计各种模拟电路与数字电路，并用仿真仪表如电流表、电压表、示波器等等来判断电路可行性与结果。避免了在电路设计与开发过程，每设计一电路就采用真实实验来验证的麻烦，有利于激发学生创造性，培养学生创新能力。通过学生自由探索的学习活动使学生的个性得到完善，创造能力得到发展。

2.4避免学生在实操训练所带来各种危险

危险或对人体健康有危害的实操训练与实验，例如在检修破坏性故障（严重短路、冒烟、着火，一开机烧保险、漏电故障等等）。教师根本无法让学生直接参与实操来获得感性认识，只能采用口授式或播放电视录像、VCD方式来取代实验，但如果利用虚拟教学进行实操虚拟仿真训练。学生在虚拟实验环境中可以放心做各种危险或对人体有危害的实验。例如维修彩电开关电源等故障，如果采用真实实操实验，可能由于短路故障，导致产生带有破坏性现象，如着火、冒烟、元件爆炸，但采用虚拟演练查出故障点，再进行真实维修，就可以避免产生危险或危害人体健康事故出现。

2.5提高教学效率，人人熟练技能操作

要使每一位学生能真正熟练掌握技能，采用虚拟教学，在计算机进行虚拟演练，通过资源共享，教师实操的每一个步骤和方法，学生都能在自己计算机上共享，让每位学生在虚拟演练中相互交流，教师负担可大大减少。学生熟练掌握实验步骤方法要领后，就可在真实仪器设备上实操，教学效率大大提高。例如晶体三极管基极、集电极、发射极三电极判别一课例，由于晶体三极管太小，全部学生根本无法看清教师实际演练，但通过虚拟环境技术，在计算机屏幕上仿真演练，学生通过共享就可见到实操每一步骤、要领，效果清晰。

3、教学效果测量

3.1虚拟教学有利于学生兴趣培养

虚拟教学全过程的虚拟演练，采用了生动的仿真模拟系统，可以把抽象理论转化为学生容易理解的直观图象。虚拟教学使之产生强烈的真实感，从而产生较大吸引力。例如，讲授《VCD激光头结构与原理》一课例时，由于激光头搜索VCD盘片的光路系统及激光的发射与接收实验，在实验室里根本无法完成。以往只能靠讲授和在黑板上画图讲解，既枯燥又生硬，但是运用虚拟教学将VCD激光头的内部结构、光路系统逐一分解以及将光头读碟过程一一在电脑屏幕上虚拟出来，运用暂停、倒退、快进等特技功能将光盘每一工作环节直观图象清晰地显示出来，让学生在大脑中产生强烈的真实感。学生的兴趣得以激发起来，情绪也调动起来，促进学生对知识的理解与记忆。

3.2理论与实践相结合，学做合一

学生在大量实践中验证所学的理论知识，表现知识和能力正迁移，又通过实践提升自己对理论认识，实现学做合一。电子专业学科教学内容由于学校经费紧张，教学仪器、设备缺乏，或部分实验带有危险性，导致学生无法开展真实实验，不能实现“学做”合一。但是，如果采用虚拟教学教学，就可以解决上述困扰。学生就可以在假定虚拟真实环境、虚拟真实设备、仪器开展虚拟实验，实现新的一种“学、虚拟、做”合一。

4、实施虚拟教学引发思考

4.1教育者思想观念转变是实施虚拟仿真技术关键因素

因为教学方法、方式总是受一定教育思想影响与支配，即：观念变革系先导。就教师而言，影响教师思想观念，一方面是教师缺乏有关知识学习和训练，存在着恐技术症，另一方面是片面夸大这种新技术作用，缺乏对这种新技术的认识，产生误解，认为教师的主导作用不复存在，产生抵触情绪。因此教育者必须转变教育思想与教育观念，使之现代化，端正对运用这种新技术教育态度，积极主动地接受新观念，学习新技术，充分利用教育资源，研究掌握新教法，新模式，不断寻求顺应教育现代化的自我发展的新思路。

4.2师资培训是完成虚拟教学运用重要因素

如果教师不能熟练自如运用这种新的教育手段，加上一些教师恐技术症，那么就更加突出师资培训的重要性，对于教师技术培训，要求解决的除了技术知识学习外，还应在教学设计方面进行培训，要求恰当的把握好两种教学设计，即：其一是以教为中心的教学设计，也就是对教什么进行设计，对怎样学进行设计。其二对如何利用建构主义理论设计，新的教学环境和教学软件，充分发挥学生主动获取知识的主观能动性，然后将两种教学设计融会贯通，互相取长补短，使之成为既能体现学生认知主体作用，又能发挥教师主导作用的新型教学模式。

参考文献

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