信息化教学课程改革实践——机电专业教学仿真实验的探索

信息化教学课程改革实践——机电专业教学仿真实验的探索
【摘要】信息技术与机电学科教学的整合，本文主要阐述仿真实验的意义、现状、开发、及组织教学。

【关键词】仿真实验；信息化教学；万用表
1 仿真实验教学的意义
随着计算机的普及和网络技术的快速发展，教学模式由最初的单一化教学发展为多样化教学，信息技术在教育教学中得到了广泛的应用。

我有多年的机电专业的教学经验，在教学中，积极探索信息化教育教学环境中课程改革实践，作为信息化教学手段之一，仿真实验在理工类学科的教学中呈现出显著优点，我在实践中，认为主要有以下几点意义：
1.1 激发学生学习兴趣
好的仿真软件，界面设计美观，视觉效果好，交互性强，动态的模拟操作，动态的视频演示，学习起来轻松愉快，学生容易产生浓厚兴趣。

1.2 提高教学效率
在传统教学中，因课堂时间有限，学生要在有限时间内学习仪器设备的使用，理解实验原理，完成实验操作，测量实验数据，难度比较大，往往达不到实验的预期效果，而仿真实验不一定要在实验室里进行，可以用课外时间，在家里也可以做，这样，学生有了足够的知识准备后，再做实物实验，效果会好很多，学的效率也提高了。

在传统分组实验中，老师往往要就一个问题反复讲解，辛苦、效率又低，仿真实验可以很好的解决这个问题。

1.3 减少器材的损坏
学生刚开始接触实验，由于不小心或误操作，容易损坏仪器设备，在电类实验中还存在一定危险，先通过仿真实验，待学生熟悉之后，再进行实物操作，可以大大降低损坏率。

1.4 减少设备资金的投入
在职业教育的实训环节，一些专业由于实训设备昂贵、经费限制难以一时开展实物实验，而通过多媒体仿真教学软件的仿真模拟操作一样可以达到很好的效果，从而减少了实训设备的投入。

2 仿真实验教学的现状
2.1 仿真实验作为信息化教学手段之一，得到各级教育部门的重视。

为推动中等职业教育教学改革创新，提高教师信息素养和信息化教学水平，促进信息技术在教育教学中的广泛应用，广东省于2011年-2012年连续两年举办中等职业学校教师信息化教学大赛，我有幸参加了2012年的比赛，参赛作品是《万用表的使用仿真软件》，荣获二等奖，并被选为广东省中等职业教育教学资源信息化建设项目。

2.2 针对大型设备这一类，都已经开发出比较成熟的仿真软件，比如数控铣和数控车加工的有宇龙、斯沃等软件，三菱PLC仿真软件有FX-TRN-BEG-C等，单片机的有PROTEUS，对于这些成熟的软件，我们教师只需要用现成的，结合自己的实际情况组织教学就可以了。

对于小型设备，我们可能并没有现成的资源可以使用，或者有但不是很完美，不符合我们的实际情况，这时，我们可以根据教学内容自己开发仿真软件。

后面我将以万用表的教学为例，谈谈仿真实验软件的开发与组织教学，以供大家学习交流。

3 仿真软件的开发
3.1 必要性
根据教学的需要，使用仿真软件必须有助于我们的教学。

不是所有的内容都需要用到信息化教学，也不是所有的实验都要用到虚拟仿真。

在传统教学中，教师演示万用表的使用，实物万用表的体积小，学生因观察的角度和距离的原因，导致教学效果不佳，教师往往要到每一个小组去再演示一遍，这样，教师非常辛苦，效率不高。

做成仿真软件，可以投影到屏幕，也可以在电脑室里，学生坐在自己的座位，观看学生电脑，近距离而直观，这样，就解决了传统教学中的难题。

3.2 教学性
作为一个完整的多媒体仿真教学软件，教学单元目标、内容要求准确，符合新大纲的要求；教学重难点的问题解决效果突出；内容表述准确，术语规范。

万用表的主要功能是测量电阻、电压、电流，我们做的软件首先功能以及使用上都要高度仿真。

重点、难点是规范操作、计算测量值，如何解决重难点呢？例如用欧姆档测电阻，学生最容易犯的错误是换档不调零，我在设计时设置转换开关旋到欧姆档的任何一个位置，都会出现提示调零。

还有测电压、电流时容易出现超量程测量、极性接反或用电流档测电压等错误，在仿真实验中，一出现错误立即有警告出现，严重还会烧表，有强烈的视觉冲击，学生在做完仿真实验后会留下深刻印象，以后不会再犯类似错误。

在实验中，正确的操作可能有一两种，但错误的操作可能有十几种，在设计时要尽量考虑到可能发生的意外情况和非常规操作，要有合乎常理的反应，做到操作仿真，结果仿真。

3.3 技术性与艺术性
仿真软件的界面设计美观，布局合理，导航清晰简捷，；色彩搭配合理，风格统一，视觉效果好，最好采用三维动画；操作方式要简便、快捷，最好在操作的过程中，有提示，这样，学生易于掌握，符合中职学生的认知特点，利于激发学生学习兴趣。

在主界面里，菜单固定，每点击一个菜单，进入相应的场景，然后每个场景有多个任务，下图是作品里的一个截图，仅供大家参考。

3.4 创新与实用
作为一个完整的仿真教学软件，不仅仅是操作仿真，还要包含训练与考核及数据库的支持。

在传统教学中，往往是老师告诉学生应该怎么做，不能怎么做，但学生没体会，印象不深刻，一不小心，还是会犯错，造成损坏。

我在设计这个《万用表的仿真使用软件》时，允许学生犯错，让学生在错误中得到教训，加深印象；在软件中，采用多任务式，每次测量的结果，会自动填入数据分析表，全部任务完成后，让学生来讨论。

例如，用万用表测直流电压，怎样选择量程又安全又准确呢，我是让学生从实验数据中自己给出答案，最后由老师给出正确结论，做到了启发性教学，又培养了学生分析数据的能力。

3.5 通用性
所选内容要符合相关专业教学大纲的教学要求，所选仪器具有一定的通用性。

我选万用表的使用这个课题时，就是考虑到万用表的广泛应用，电类以及非电类的专业，比如机电、电子、数控、汽修都要学习万用表的使用；万用表的型号是选择指针式MF-47，因为这款万用表物美价廉，使用方便，很多学校都在用。

软件开发平台的选择有很多种，个人比较倾向于Flash，它可以做出漂亮的界面和精彩的动画，交互性强，2012年发布的CS6版本也支持3D。

做软件要有一定的绘画、编程的基础，还要有专业知识，最好由三人以上的团队合作完成。

4 用仿真软件组织教学
软件既可以做为辅助教学的多媒体课件，也可以作为学生自主学习软件。

教学可以分为三步：第一步，在电脑室，利用投影由教师讲解、示范，然后让学生代表上台操作，其他学生观察并作点评；第二步，每个学生在电脑上练习，按要求完成所有任务后，分组讨论数据，得出每一项测量的步骤及注意事项，然后由教师做总结；第三步，让学生做实物实验，由于有了仿真实验的基础，做实物实验时几乎不需要教师的指导，学生就可以很好的完成任务了。

这样，通过仿真实验的教学，大大提高了教学效率，学生也真正掌握了技能，提高了能力，试用一年，取得了良好的效果。

【参考文献】
[1]朱力恒.电子技术仿真实验教程[M].电子工业出版社.
[2]李清香，等.机电传动控制实验中Matlab仿真系统的研究.实验室科学[J].2009，6.
[3]卜迟武，等.仿真平台在机电一体化实验教学中的应用.实验室科学[J].2012，1。