电子仿真教学在高职院校中的应用分析

2022-09-11

1 问题产生的背景

高等职业教育成为我国高等教育的一种新类型, 丰富了我国教育体系的学制结构, 肩负着培养面向生产、建设、服务和管理第一线需要的高技能人才的使命。高职教育是就业教育, 所有的教育行为都要以就业为导向, 以培养职业能力为根本, 教学中要尽可能多的进行实践教学, 学习职业知识技能同时培养良好的职业素质, 提高就业和创业能力。很多学校在实训教学和生产实习上, 都做了大量的工作, 取得很大的成效。但发展不平衡, 很多院校实践教学的仪器设备、场地缺口很大, 其根本原因是缺乏资金。有的院校找到了“不为我所有, 但为我所用”的路子, 如吸引企业投资, 在校内建立生产基地、和企业联合办学等等。这些策略确实解决部分学生的实践和生产实习问题, 但企业在学校建立生产线, 占用学校大量资源, 而受益学生只能限定在某一个或几个专业中, 受益面比较窄。经过研究和实践发现采用仿真教学是一个比较好的解决方法。

仿真教学就是利用电脑创设各种虚拟环境模拟真实环境, 并根据真实环境中的理论和实际操作情况在虚拟的环境中进行操作、验证、设计、运行等的教学模式。随着信息化技术的发展, 仿真软件得到极大的丰富和发展, 使得仿真教学适合于各个学科, 比如电子教学采用仿真软件EWB和Multisim、自动控制类仿真有ControlBuild、PLC仿真系统等。随着计算机技术和软件水平的不断提高, 各类仿真软件不断的升级, 更加智能化、真实化的软件不断涌现。

2 仿真教学的优势

以电子仿真教学为例, 高职院校中大面积采用仿真教学, 有以下优势。

(1) 小投资高回报。电子仿真教学, 只需要建设机房投入计算机和购买软件, 这个投入相对于购买电子仪器设备来说, 是非常低的。利用率很高, 只要安装有合适的软件, 各个专业都可以使用。

(2) 维护简单, 更新方便。电子类仪器设备运行费用高、维护成本高, 更新时造成大量的浪费, 而电子仿真教学只需要维护计算机和软件, 这个难度和费用都是很低的。

(3) 使用灵活, 利于学生自主学习。不论电子仪器设备有多么笨重, 采用仿真教学, 都可以把它装在电脑里, 随时带到任何一个地方, 因此使用起来很灵活, 在学校安排学生实训、教师上课演示也达到了前所未有的便利。学生在课余时间可以进行自主的实验或探索学习, 可以进行合作学习, 对提高学习积极性和学习效果以及协作学习具有重要的作用。

(4) 资源丰富。很多软件公司和电子类技术人员、爱好者在网络上提供各种教学素材, 丰富教学内容和提高教学效率。

(5) 适用面广, 提高设备利用效率。电子仿真软件都综合多个电子相关学科的功能于一体, 一个软件可以适用于多个学科来使用。

(6) 提高学习效率。在适用仿真软件后, 可以大大缩短实训的工作时间, 提高效率。在电脑中进行电路图的连接, 只需用鼠标轻点需要连接的对象即可, 大大提高效率。在仪器仪表的使用上, 仿真软件直观的获得测量结果, 而在实物试验中, 要调整、校对、读数, 占用大量时间。在一般的仿真软件中, 会提供技术参数或文档生成功能, 一些文字材料可以直接生成, 节约了文字输入时间。

(7) 选择灵活。由于目前相近功能的软件很多, 所以在选择时很灵活, 可选方案很多。

(8) 发展前景广阔。由于计算机软、硬件技术的飞速发展, 开发仿真软件的技术水平也越来越高, 将会有越来越好的仿真软件和仿真设备出现。

3 仿真教学的理论基础

在高职教育中使用电子仿真技术, 是建构主义学习观在职业教育中应用的体现。建构主义学习观是认知学习理论的一个重要的分支, 近十几年在我国教育界越来越受到重视, 目前我国中小学新课程改革就是在建构主义教育思想的指导下进行的。由于MPC (多媒体计算机) 和基于Internet的网络技术适合实现建构主义学习环境, 能有效地促进学生的认知发展, 所以随着MPC和Internet网络教育应用的飞速发展, 建构主义学习理论正愈来愈显示出强大的生命力, 并在世界范围内日益扩大其影响。

建构主义认为, 知识不是通过教师传授得到的, 而是学习者在一定的情境下, 利用必要的学习资料和他人的帮助进行学习活动, 通过意义建构的方式而获得的。因此建构主义学习理论认为“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习的四大要素。电子仿真式教学完全符合建构主义学习观的四大要素。

3.1 学习情境

学习情境必须有利于学生对所学内容的意义建构。电子仿真教学为学生创设了一个虚拟的学习情境, 这个环境有利于学生理解所面临的学习任务, 有利于“同化”或“顺应”已有认知结构。

3.2 协作

协作发生在学习过程的始终, 对学习资料的搜集与分析、假设的提出与验证、学习成果的评价直至意义的最终建构均有重要作用。电子仿真教学中, 师生间存在诸如学习内容的布置、学习材料的分配之类的协作, 学生之间会有资料搜集、合作实验、分析问题的协作, 还有老师对学生、学生之间的相互评价等协作, 这些协作对于学生学习知识, 掌握技能, 提高能力都有重要的作用。

3.3 会话

会话是协作过程中不可缺少环节, 协作学习也是会话过程, 每个学习者的思维成果为整个学习群体所共享, 会话是达到意义建构的重要手段之一。利用电子仿真软件学习过程中, 由于协作的存在, 必然会产生各种会话, 包括师生之间和学生之间的会话、学生和电脑之间和internet之间的会话。这种会话, 将加速意义的建构, 助于学生理解电路理论的真实意义并能灵活的应用, 将知识转化为能力。协作与会话也是培养学生团队意识, 沟通交流能力等职业综合素质的手段。

3.4 意义建构

这是整个学习过程的最终目标。电子仿真教学高效的帮助学生对电路内容所反映事物的性质、规律以及该事物与其它事物之间的内在联系达到较深刻的理解, 从而在大脑中建构出长期存储的知识“图式”, 即认知结构。

4 电子仿真教学存在的问题

电子仿真教学在高职教育中广泛应用有其理论基础也确实有现实意义, 但不能用仿真教学完全代替实物实践教学和生产实习。

4.1 电子仿真需要一定的实践经验

最好是在对电子仪器设备有了一定了解的基础上采用电子仿真学习。电子仿真软件中的仪器仪表、元器件和实际有一定的差别, 实际仪器元件的使用有很多经验问题, 这些经验必须从实际操作来获得, 并且实物连接用到的工具也有很多的技巧和经验。在电子仿真软件里这些全部简化成了鼠标操作, 速度提高了但不能真正的熟练操作实物。在实物操作中的一些安全注意事项一般在仿真中没有涉及, 这也是不利的因素。

4.2 受计算机操作水平和英语水平的限制

电子仿真教学依赖于计算机, 计算机操作水平低, 直接制约了仿真软件功能的发挥。国外开发仿真软件使用英文, 因此使用者的英文水平尤其是专业英语水平也制约了软件的使用。

4.3 有一定的滞后性

仿真软件所仿真的实验仪器设备, 是在具有实物的基础上的, 总是滞后于现实发展的。

5 结语

在高职教育中广泛采用仿真教学可以节约大量教育成本, 带来很大的方便同时也给学习者的学习习惯带来很大改变, 提高学习效果和效率, 是符合建构主义学习理论的, 是我们应该大力提倡和推广的先进教学方式。但不能完全依赖仿真教学解决职业教育中的实践教学任务, 仿真教学是传统教学手段的更新和有益补充。教育实践中应将仿真教学和实物教学有机的结合起来, 扬长避短, 充分发挥各种教学模式的优点, 推动我国职业教育的发展。

摘要：文中介绍了高职院校采用电子仿真教学的优点和不足, 并从建构主义学习观角度分析电子仿真教学的理论基础, 得出电子仿真教学和实物教学要有机的结合起来才能达到更好教学目的的结论。

关键词：电子仿真教学,应用,优点,建构主义