（教育技术学专业论文）仿真教学在高等职业教育中应用研究.pdf

山东师范大学硕士学位论文 仿真教学在高等职业教育中应用研究 中文捅要 仿真教学，是利用实物或电脑创设各种虚拟环境来模拟真实环境，并根据真实环境 中实际操作情况在虚拟的环境中进行操作、验证、设计、运行等的教学方式。本文主要 论述了我国高职教育形势的发展对教学提出的新要求、职业教育教学的特点和存在的问 题并由此得出高等职业教育特点适宜推行仿真教学的观点；探讨了建构主义理论的主要 内容对职业教育的适用性等内容；阐述了在现行职教政策、社会经济、技术条件下应在 建构主义理论指导下进行教学改革，大力推广仿真教学以及目前仿真教学实践的现状、 优点、局限性等问题。 高等职业教育是以就业为导向的“就业教育”，担负着为社会培养具有较强实践能 力的应用型、技能型、工艺型人才的重任，因而在教学过程中突出学生的动手能力和职 业技能训练。职业教育要健康发展，必然走建构主义理论指导下的教学改革之路，而仿 真教学是经过众多一线教师实践检验的有效途径之一。文中对建构主义理论进行了叙 述，并论证了这种理论对我国高等职业教育的适用性，而这种适用性也正是在高等职业 教育中推行仿真教学的内在原因。本文中还详细总结了目前应用仿真教学的优点和局限 性，介绍了m u l t i s i m 、e w b 等几款在教学中应用较多的电子类仿真教学软件和一个利用 仿真软件教学的案例，进一步说明在我国高等职业教育中大力推广仿真教学的实际意 义。 本文共分四章。第一章我国高等职业教育现状及其对仿真教学的适应性，介绍了我 国高等职业教育的快速发展情况、现行主要政策以及由此带来的教学改革新要求，还介 绍了高职教育的特点和存在的问题，并由此提出高职教育适宜推行仿真教学的观点。第 二章仿真教学的理论基础建构主义学习理论，简单介绍了建构主义的学习和教学理 论及其下的教学设计理论，得出仿真教学符合建构主义学习观和教学观的结论以及仿真 教学适用建构主义理论下的三种教学模式的结论，给出了本人在申报国家示范性高职院 校重点专业( 应用电子技术专业) 的建设方案中提出的和仿真教学有关的教学模式。第 三章仿真教学综述，介绍了仿真教学的发展现状，总结了个人在工作中应用仿真教学所 体会的优势和应用仿真教学的劣势，进一步介绍了目前电子学仿真教学的基本情况和 e w b 等几款常用电子仿真软件的基本使用方法。第四章仿真教学案例和评价，简略介绍 了本人所尝试的教学改革，较详细的介绍了一个电子仿真教学案例，并进行教学效果调 查得出仿真教学对提高教学质量和综合培养职业技能、职业素质有明显作用的结论。 【关键词】职业教育；建构主义；仿真教学；教学改革 【分类号】g 4 3 4 山东师范大学硕士学位论文 t h es e a r c h e so fe m u a tio nln s t ru c tio n a p p iie sint h ehig h e rv o c a tio n aie d u c a tio n a b s tr a c t e m u l a t i o ni n s t r u c t i o ni sa ni n s t r u c t i o n a lm a n n e r ，s p e c i f i c a l l y ，i ti st o u s er e a lo b j e c t so rv a r i o u sv i r t u a l e n v i r o n m e n tc r e a t e dw i t hc o m p u t e rt oi m i t a t e t h er e a ls i t u a t i o n ，a n dt oo p e r a t e ，t e s t ，d e s i g na n dc a r r yo u ti nv i r t u a l e n v i r o n m e n ta c c o r d i n gt ot h et h e o r yi nt h er e a ls it u a ti o na n dp r a c tic a l o p e r a t i o n t h ef o l l o w i n gt o p i c sa r em a i n l yd e v e l o p e di nt h ep a p e r ：t h e d e v e l o p m e n ta n d t h ec u r r e n tc o n d i t i o no fv o c a t i o n a le d u c a t i o n ；t h ec u r r e n t p o l i c yo fh i g h e rl e a r n i n gv o c a t i o n a le d u c a t i o na n dt h em a i nc o n t e n t so f c o n s t r u c t i v i s ma n dw h e t h e rt h er e l e v a n tl e a n i n gt h e o r ya n dt e a c h i n gt h e o r yi s a p p li c a b l ef o rv o c a t i o n a le d u c a t i o n ：t oc a r r yo u tt h et e a c h i n gr e f o r ma n d p r o m o t et h eu s eo fe m u i a t i o ni n s t r u c t i o nu n d e rt h eg u i d a n c eo fc o n s t r u c t i v i s m ， t h ec u r r e n tv o c a t i o n a le d u c a t i o np o l i c ya n dt h es o c i a le c o n o m i ca n dt e c h n i c a c o n d i t i o n ：t h ec u r r e n tc o n d i t i o n ，m e r i t sa n d1 i m i t a t i o no fc u r r e n te m u l a t i o n i n s t r u c tio n w i t hm o r et h a nl oy e a r s d e v e l o p m e n to fh i g h e rv o c a t i o n a le d u c a t i o ni n c h i n a ，ap e r f e c th i g h e rl e a r n i n gs t r u c t u r eh a sb e e ne s t a b lis h e da n dp r e li m i n a r y p o p u l a r i z a t i o no fh i g h1 e a r n i n gh a sb e e na c c o m p l i s h e da n dah i g h e rl e a r n i n g v o c a t i o n a le d u c a t i o ns y s t e mw h i c hi ss u i t a b l ef o rt h es o c i a l i s tm o d e r n i z a t i o n c o n s t r u c t i o nh a sb e e n f o r m e d h i g h e rl e a r n i n g v o c a t i o n a le d u c a t i o ni s “e m p l o y m e n te d u c a t i o n w h i c hi se m p l o y m e n t o r i e n t e d ，a n du n d e r t a k e st h e o b li g a t i o no fc u l t i v a t i n gt h ep r a c t i c a l ，t e c h n i c a la n dc r a f t sm a n k i n dt a l e n t s ， a n d t h ee m p h a s i si sl a i do nt h ep r a c t i c a lc a p a b i l i t ya n dv o c a t i o n a ls k i l l s t r a i n i n gi n t h et e a c h i n go fv o c a t i o n a le d u c a t i o n v o c a t i o n a le d u c a t i o ni s d e s t i n e dt ob eap r a c t i c a lg r o u n df o rc o n s t r u c t i v i s md u et oi t si n h e r e n t c h a r a c t e r i s t i c s ，t h ea c c u m u l a t i o no fp r a c t i c a lk n o w l e d g e ( e s p e c i a l l yk n o w l e d g e g a i n e df r o me x p e r i e n c e ) a n dt h et r a i n i n go fv o c a t i o n a lc a p a b i l i t ys h o u l db e c o n d u c t e di np r a c t i c er a t h e rt h a nw i t ht r a d i t i o n a l i n s t r u c t i o nm a n n e r t o d e v e l o pt h ev o c a t i o n a le d u c a t i o ni nah e a l t h yw a y ，t h et e a c h i n gr e f o r mw h i c h i su n d e rt h eg u i d a n c eo fc o n s t r u c t i v i s mi sn e e d e d ，a n de m u l a t i o ni n s t r u c t i o n i sa ne f f e c t i v em e t h o dw h i c hh a sb e e np r o v e db yl o t so ft e a c h e r s c o n s t r u c t i v i s mi st h ef o u n d a t i o nf o rt h et h e o r yo fe m u l a t i o ni n s t r u c t i o n ， t h ef o u rp r o p e r t i e s - - s c e n e 、d i a l o g 、c o o p e r a t i o n a n d m e a n i n gc o n s t r u c t i o n a r ef u l l ye m b o d i e di ne m u a t i o ni n s t r u c t i o nw h i c h i sp o s s i b l ew i t hm o d e r ni n f o r m a t i o nt e c h n i q u eo f f e r saf e a s i b i li t yf o rt h eu s e 山东师范大学硕士学位论文 o ff o u rp r o p e r t i e so re l e m e n t so fc o n s t r u c t i v i s mi np r a c t i c a lt e a c h i n g ，a n d i nt h i sw a yc o n s t r u c t i v i s mi sm a i n l yu s e di np r a c t i c er a t h e ri nt h e o r e t i c a l f i e l d ，m e a n w h i l ec o n s t r u c t i v i s mi st e s t e da n dd e v e l o p e dd u r i n gt h ep r o c e s so f e m u l a t i o ni n s t r u c t i o n t h es t u d yt h e o r ya n dt e a c h i n gt h e o r yo fc o n s t r u c t i v i s m a r eh a v i n gas t r o n gi m p a c to nt h et r a d i t i o n a ls t u d yt h e o r ya n dt e a c h i n gt h e o r y ， a n de d u c a t i o n a la d m i n i s t e r sa td i f f e r e n tl e v e l sh a v er e a l i z e dt h a tt h ep u r p o s e o fv o c a t i o n a le d u c a t i o nc a nn o tb e a c c o m p l i s h e d w i t h o u tt h ec h a n g eo f t r a d i t i o n a lt e a c h i n g m e t h o d t h en e ws o c i a le c o n o m i cd e v e l o p m e n td e m a n d st h a t t h es t u d e n t sw h og r a d u a t ef r o mv o c a t i o n a ls c h o o l s h o u l dn o tb et h em e r e m e c h a n i c a lw o r k e r so nt h ea s s e m b l y1 i n eb u t t h ep o t e n t i a lt a l e n t sw i t h c r e a t i v i t ya n dp e r s o n a li t y t h et h e o r yo fc o n s t r u c t i v i s ml a y se m p h a s iso nt h e s t u d e n t s e n t e r e ds t u d yu n d e rt h eg u id a n c eo ft e a c h e r s ，a n dt h es t u d e n t s i n i t i a t i v ea n de n t h u s i a s ms h o u l db ee x e r t e du n d e re n v i r o n m e n tw i t h “s c e n e 、 “c o l l a b o r a t i o n ”a n d “d i a l o g ”a n df i n a l l yt h es t u d e n t sc a ne f f e c t i v e l ya c h i e v e t h e “m e a n i n gc o n s t r u c t i o n ”w i t ht h eo b t a i n e dk n o w l e d g e t h et e a c h i n gt h e o r y o fc o n s t r u c t i v i s m e m p h a s i z e s t h a tt h e t e a c h i n g m e t h o d ss h o u l db e s t u d e n t s o r i e n t e d ，a n dt h ec r a m m i n gm e t h o do ft e a c h i n gs h o u l db ec h a n g e dt ot h e s t u d e n t s o r i e n t e dm e t h o d sw h i c hi su n d e rt h eg u i d a n c eo ft e a c h e r s ，a n dt of u 】ly e x e r tt h es t u d e n t s i n i t i a t i v e ，a n dt oe n a b l es t u d e n t st oc o n s t r u c tk n o w l e d g e s t r u c t u r ew i t hd i a l o ga n dc o ll a b o r a t i o nu n d e rt h es c e n ed e s i g n e db yt e a c h e r s a n df i n a l l yt oa c c o m p l i s hm e a n i n gc o n s t r u c t i o nr a t h e rt h a nt h eo b j e c t i v eo f t e a c h i n g c o n s t r u c t i v i s mi st h e1 e a d i n gt h e o r yw h i c hg u i d e st h er e f o r mo fh i g h e rl e a r n i n g v o c a t i o n a le d u c a t i o ni nc h i n a ，c o n s t r u c t i v i s ma n di t sr e l e v a n ts t u d yt h e o r y a n dt e a c h i n gt h e o r ya r ee x p o u n d e di nt h ep a p e r ，m e a n w h il et h ea u t h o rt r i e st o d e m o n s t r a t et h a tt h et h e o r yi sa p p li c a b l ei nt h ef i e l do fh i g h e rl e a r n i n g v o c a t i o n a le d u c a t i o na n dt h ev e r yf e a s i b i l i t yo ra p p l i c a b i l i t yi st h ei n h e r e n t r e a s o nt oc a r r yo u te m u l a t i o ni n s t r u c t i o ni nh i g h e rl e a r n i n gv o c a t i o n a l e d u c a t i o n t h em e r i t sa n d1 i m i t a t i o n so fg m u l a t i o ni n s t r u c t i o na r es u m m a r i z e da n ds o m e f r e q u e n t l y 。u s e de m u l a t i o ni n s t r u c t i o ns o f t w a r ei nt h ef i e l do fe l e c t r o n i c s s u c ha sm u l t i s i m 、e w ba r ei n t r o d u c e di nt h ep a p e r ，i na d d i t i o n ，at e a c h i n gc a s e o fu s i n gs i m u l a t i n gs o f t w a r ei sg i v e nt of u r t h e re x p l a i nt h er e a ls i g n i f i c a n c e o fp r o m o t i n ge m u l a t i o ni n s t r u c t i o ni nt h eh i g h e rl e a r n i n gv o c a t i o n a le d u c a t i o n i nc h i n a 【k e yw o r d s 】：v o c a t i o n a le d u c a t i o n ；c o n s t r u c t i v i s m ：e m u l a t i o ni n s t r u c t i o n ： t e a c h i n gr e f o r m 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得( i ! - 如没有其他需要特别声 明的，本栏可空) 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名拗 导师签字： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解堂撞有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权主 蛰可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签每痞吟 导师签字： 签字同期：2 0 0 学年r 月矽日 签字日期：2 0 09 年朔) 旧 山东师范大学硕士学位论文 _ - j - 刖 吾 本论文以建构主义理论为指导，将纯粹个人经验性的应用仿真教学变成科学理论指 导下的教学实践，从应用建构主义理论的高度来设计教学和指导学生学习，注重教学中 情境的创设，使学生在这种问题情境中通过对话与协商进行知识意义的建构，在提高教 学的针对性、科学性和学习的效果上起到一定的作用。所以，本论文对于指导仿真教学 实践也有一定的价值。 本论文从建构主义理论的角度来理解我国的职业教育政策和教学改革，从分析高等 职业教育的特点得出高等职业教育是建构主义理论的实践场，职业教育的教学改革应在 建构主义理论的指导下进行的结论。同时得出仿真教学是建构主义理论的具体实践，将 建构主义从理论的象牙塔拉到具体的教学实践中，这种实践又进一步的检验和发展着建 构主义理论的结论。论文中还汇总了几款常用的电子学仿真软件、提供了一个教学案例， 希望对推进仿真教学的发展有所帮助。 由于本人的理论水平有限，研究的物质条件有限，本文所做的工作仅仅是较为初步 的探讨，还有很多问题需要深入的研究，希望通过本文，逐渐引起教育技术界对这一课 题的兴趣，有更多人能加入到这一课题深入持久的研究中来，取得实质性的进展。论文 中疏漏或错误之处，敬请专家和同行批评指正，本人不胜感激。 山东师范大学硕士学位论文 第一章仿真教学综述 第一节仿真教学的总体发展和现状 仿真教学就是利用实物或电脑创设各种虚拟环境来模拟真实环境，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、运行等的教学方式。 目前在各类教育中广泛的使用仿真教学，而且多数仿真教学利用电脑技术来完成。 随着计算机软硬件技术的发展，仿真技术逐渐发展起来，计算机仿真技术被广泛应 用于科学研究、工业、交通、军事、教育、医疗等众多领域之中。与仿真技术同步发展 的是虚拟现实( v i r t u a lr e a l i t y ，v r ) 技术，它已经成为当今计算机世界最热门的一 个词汇，虚拟现实技术有人也称为“灵境技术”，是一种可以创建和体验虚拟世界的计 算机系统。虚拟世界是全体虚拟环境或给定仿真对象的全体。虚拟环境是由计算机生成 的通过视觉、听觉、触觉等作用于用户，使之产生身临其境的感觉的交互式视景仿真聆引。 研究虚拟现实技术，需要包括计算机图形学、网络技术、并行处理技术和高性能计算机 系统等，这些技术都是信息技术的分支。虚拟现实是计算机生成的具有身临其境感觉的 环境，这是一种全新的人机交互系统，他对使用者产生各种感官刺激，如视觉、听觉、 触觉、嗅觉，使人有一种身临其境的感觉，人能以自然的方式与计算机生成的环境进行 交互操作，因此它强调人的亲身体验，要求所生成的环境是可信的，与人对真实环境的 理解是一致的。在v r 技术领域中，身上的全部服装和头盔等均靠电子技术来武装。其 中很多都开始变成现实，虚拟现实技术已从各个方面延伸和拓展了它的含义。在未来的 虚拟现实系统中，人们的目的是使这个有计算机及其他传感器组成的信息处理系统尽量 去满足人的需要，而不是强迫人去“凑合”那些计算机系统比引。 仿真技术应用于教育中，是仿真技术发展应用的一个重要方面。目前计算机软硬件 技术的快速发展，使得仿真技术的快速发展成为可能，建构主义学习理论在现代教育中 的广泛使用，也促进了仿真技术在教育中的快速发展。现在，各个学科的教学都有相关 的仿真教学软件和实验室，如电子电力类教学有电子仿真软件e l e c t r o n i c s w o r k b e n c h ( e w b ) 和m u l t is i m2 0 0 1 等软件、医学教学有多种医学教学仿真实验室和软件、 自动控制类仿真有最先进的自控软件设计工具c o n t r o l b u ii d 、化工类也有大量的仿真 软件( 象北京东方仿真控制技术有限公司开发的化工原理仿真实验系统) 、p l c 教学的 p l c 仿真系统、还有食品工程原理仿真系统、给排水工程仿真系统、物流系统教学有 a u t o s i m u l a t i o n 公司的比较成熟的三维物流仿真软件a u t o m o d a u t o m o d 、制造仿真有 p r o s o l v i a 软件、数控机床教学有广州超软公司的c v m 软件、甚至是财经类专业也有很 多仿真软件，比如仿真股票交易、仿真期货交易等。可以说仿真软件举不胜举，而且随 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新，更加智能化、真 实化的软件不断涌现。当然，目前教学中应用的多数仿真软件对于身临其境的环境虚拟 2 山东师范大学硕士学位论文 技术应用的并不多，主要注重技术环境的仿真，或者说并没有太多的注重真实环境的感 性仿真，比如视觉、听觉、触觉、嗅觉的虚拟。注重的技术环境的仿真，也是一种理性 的仿真，将实际技术中的各种参数、运行情况用计算机技术模拟出来。 第二节在职业教育中采用仿真教学的优缺势 在职业教育中广泛使用仿真技术，是随着计算机性能的提升和计算机及网络应用的 普及而使建构主义教育思想在职业教育中得以应用的体现。 一、职业教育中大面积使用仿真教学的优势 1 节约成本，占地少，小投资高回报 使用仿真教学，设备投入少，只需要建设机房，投入计算机和购买软件，这个投入 相对于购买实物设备来说，是非常低廉的。并且，设备的利用率很高，各个专业都可以 使用，不同的是各个专业应用的软件不同。 2 维护简单，更新方便 实物仪器设备维护成本高，报废快，更新时造成大量的浪费，而仿真教学只需要维 护计算机和软件，这个难度和费用都是很低的。在更新时，多数是更新软件，一般公司 都会提供软件升级功能，这个更新成本极低，甚至为0 。 3 使用灵活，利于学生自主学习 不论实物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，可以装在 笔记本电脑中随时带到任何一个地方，因此使用起来很灵活。并且，在学校安排学生实 验或实训时，也很方便，教师上课演示也达到了前所未有的便利。同时，学生在课余时 间可以根据自己的情况进行自主的实验或探索学习，也方便学生在任何场合进行协作学 习，对提高学生学习积极性和学习效果具有不可忽视的作用。 4 资源丰富，网络提供各种素材资源 很多仿真软件公司在销售软件之后，有相关的售后服务，提供各种教学素材，有利 于软件功能的扩充，丰富教学内容和提高教学效率。i 女n ：i l 京东方仿真控制技术有限公 司提供的仿真软件网站里就有很多学科的仿真软件和部分课程的单项实验的仿真，并且 提供了很多的教学素材，这些素材还在不断的丰富之中。 5 适用面广，提高设备利用效率 有些仿真软件是综合多个相关学科的功能与一身，一个软件可以适用于多个学科来 使用，比如f l o t h e r m 软件采用先进的有限体积法求解器，可以在三维结构模型中全面 分析电子系统的热辐射、热传导、热对流以及流体温度、流体压力、流体速度和运动矢 量等。f l o t h e r m 软件可以应用在通信行业、计算机、半导体集成电路元器件、航 空航天、国防电子、电力与能源、汽车电子、仪器仪表、消费电子乜引。 山东师范大学硕士学位论文 6 提高学习效率 在使用仿真软件后，原先需要很长时间才能做好的事情，可以在短时间内高效的完 成，比如电路图的连接，在实际操作中不论是用面包板插元件连接还是焊锡焊接，效率 都不高，在电脑中，只需用鼠标轻点需要连接的对象即可，大大提高效率。而且在仪器 仪表的使用上，仿真软件直观的获得测量的结果，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，需要的一 些文字材料可以直接生成，大大节约了文字输入的时间。 7 提高实验安全 职校的专业课程教学中，有时候需要进行破坏性实验或模拟故障实验，例如电子电 器中的极限电压实验、电子制作完成后加电实验、电器故障模拟实验等。这些实验有些 将破坏实习件，有些具有安全隐患。这时候，我们采用计算机系统配合仿真软件进行演 示实验和观察，无疑将带来很大的方便。 8 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，可选方案很多哦，比如数控 机床教学，除了广州超软公司的c v m 系统，还有f a n u c 系统、s i n u m e r i k 系统、m i t s u b i s h i 系统、华中数控h n c 系统、广州数控g s k 系统、北京凯思蒂k n d 系统、大连大森d a s e n 系统等等。 9 发展前景广阔 由于计算机软、硬件技术的飞速发展，开发仿真软件的公司和个人越来越多，技术 水平也越来越高，将会有越来越好的仿真软件和仿真实验设备出现。像清华同方电子公 司，致力于推动国内仿真技术的发展，成功开发了具有完全知识版权的分布式仿真支撑 环境软件d c o s e 、图形化建模工具软件c a m 、拥有高精度机理型设备仿真模块和先进的 虚拟d p u 技术。这类公司的发展直接推动了整个仿真教育事业的发展。 花更少的钱，让更多的人接受教育和职业培训，j 下符合温家宝总理指出的“职业教 育是面向人人的教育，要让人人受教育，让更多的人掌握知识和技能 的精神。山西大 学工程学院院长李忱教授将“仿真”教学的特点与好处概括为三个方面：一是沉浸感， 学生沉浸在虚拟的现实生产实践中；二是多媒体的感知性，学生通过感知视、听、触等 多种信息，思维在虚拟的设备仪器间展开；三是交互性，学生通过计算机直接控制、操 作、运行虚拟设备，使技能在对话、交流中得以提高。”他认为，这种先进的教育理念， 是培养现代应用创新型人才的必然途径，由此实现了学校与企业的“无缝连接”。 在职业教育中广泛的使用仿真技术，是建构主义教育思想在职业教育中得以应用的 体现。前已述及建构主义学习理论在西方很流行，这是认知学习理论的一个重要的分支， 在我国，近十几年来也越来越受到重视，目前我国在中小学中进行的新课程改革就是在 建构主义教育思想的指导下进行的。由于多媒体计算机和基于i n t e r n e t 的网络通信技 术所具有的多种特性特别适合于实现建构主义学习环境，能有效地促进学生的认知发 4 山东师范人学硕l ：学位论文 展，所以随着多媒体计算机和i n t e r n e t 网络教育应用的飞速发展，建构主义学习理论 正愈来愈显示出其强大的生命力，并在世界范围内日益扩大其影响。 建构主义学习理论的“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”四大要素理论 在仿真教学中得以充分体现。 “情境”：仿真教学讵是为学生创设了一个类似真实的学习情境，这个环境有利于 学生理解所面临的学习任务，有利于将未知的知识融入自己的认知结构中去。比如在电 子学仿真软件e w b 中，为学习者提供了一个虚拟的实验室环境，在这罩可以从各个器件 库中拿取元器件进行使用，电路搭建完可以通电运行，出现错误会有相应的显示。 “协作”：协作发生在学习过程的始终。协作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。在利用仿真软件学习时， 教, j o 矛u 学生之间存在诸如学习内容的御置，学习材料的分配之类的协作，在学生之间也 会发生搜集资料，合作实验、分析问题的协作，也有老师对学生、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。 “会话”：会话是协作过程中的不可缺少环节。在仿真教学或学习过程中，由于各 种协作的存在，必然会因此而产生各种会话，包括教师和学生之间的会话和学生之问的 会话，也包括学生和电脑之l h j 和j n t e r n e t 之间的会话。这种会话，将加速意义在学生 认知结构中的建构，助于学生理解其中的意义并能应用其中的只是，将知识转化为能力。 “意义建构”：这是整个学习过程的最终目标。在仿真教学中，通过创设的仿真情 境、师生之间学生之间的会话和协作，逐步理解问题情境中的知识，达成意义的建构， 也就是将新的知识整合到学习者已有的知识结构中，转化成个人的能力。 二、职业教育中大面积使用仿真教学的缺点 仿真教学在职业教育中广泛应用有其理论基础也确实有现实意义，但不可用仿真教 学完全代替实物的实验实训教学以及上厂生产实习。因为： 1 需要有实物应用经验 使用仿真软件，最好是在对实物有了一定的了解并有一定的使用经验基础上。因 为很多仿真软件虽然已经做的很随观了，但和实际情景还是有很大差别的，实际仪器元 件的使用有很多经验问题，仪器的摆放、连接等在电脑上是不能实现的，这方面的经验 必须从实际操作来获得。一般实物的连接会用到一些工具，罩面有很多技巧和经验，在 仿真软件里就是用鼠标划线进行，所以速度提高了，但不能真f 的熟练操作实物。在实 物操作中的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。 2 受计算机和英语水平限制 使用仿真软件，受到教, j o 平u 学生的计算机操作水平的限制，同时也受到英语水平 的限制。因为仿真教学就是使用计算机教学，学生是依赖计算机进行学习，计算机操作 5 山东师范大学硕士学位论文 水平低，直接制约了仿真软件功能的发挥。很多软件是国外开发的，普遍使用英文，所 以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。 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，所以，总是滞后于现 实发展的。 4 。有时考虑过细 仿真软件在做电路的分析时，一般是考虑电路实际工作时的各种参数来做出分析和 提供波形图，而我们在教学中经常将工作环境理想化，元件模型理想化去除细枝末节的 东西来进行分析，简化分析数据和过程，便于学生理解问题的实质。仿真软件给出过于 细致的考虑，有时会影响学生对基础知识的把握。 由此可见，在职业教育中广泛采用仿真教学，可以大量的节约教育成本，给职业 教育带来很大的方便，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，从 总体上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。但我 们也不能完全依赖仿真教学解决职业教育中的实践教学任务，不能用方针教学完全替代 实物教学和生产实习。在教学中，我们应该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。 第三节电子学仿真教学的现状 1 9 7 2 年美国加州大学伯克利分校推出了著名的电路模拟软件s p i c e ( s i m u l a t i o n p r o g r a mw i t hi n t e g r a t e dc i r c u i t ) ，经过多年的完善和发展，已经成为最成熟的电路 仿真软件，当今流行的各种电路仿真软件，如p r o t e l 、e w b 等无论是d o s 版还是w i n d o w s 版基本上都是在s p i c e 平台上开发的。到上世纪八十年代中期，我国一些高等学校的老 师就已经开始尝试在个人计算机上仿真可控硅整流电路的波形，限于当时计算机的硬件 和软件的水平，这种仿真的效果并不理想。而在目前，计算机的硬件水平空前提高，面 向对象编程已成为软件开发的主流，比较完美地实现这种仿真已经完全可能。目前，电 类各专业可以使用的仿真教学和应用设计软件非常多，比较流行的有i n t e r a c t i v e i m a g et e c h n o l o g i e s 公司推出的m u l t i s i m 软件和e w b ( 电子学工作平台) 软件以及 p r o t e l 公司的p r o t e l 软件，而且这些软件从上世纪9 0 年代中期至今已经从d o s 版到 w i n d o w s 版更新升级了多个版本。以这些软件为基础，又兴起了一门新的应用学科 电子设计自动化( e d a ) 技术，在高校和职业类学校中的电类专业中开始普及，相关的 教材和资料也雨后春笋般的涌现。利用这些软件技术来进行电类各个学科的教学也成为 教学改革的热潮。这些软件都提供了一个仿真的电子实验和设计工作环境，提供了完备 的、先进的元器件库和仪器仪表库及丰富的分析方法，可以方便的进行各种实验和电路 设计，并且可以模拟实际电路的运行，方便检查、修改和优化电路，另外有的软件还提 6 山东师范大学硕士学位论文 供了设计印刷版的功能，这就使得这些软件臣| 可应用于教学也可应用于实际电子工程项 目的开发。 一 尽管以上软件从很大程度上方便了教学，解决了很多因仪器设备短缺而造成实验无 法开出的困难，但是还有很多教师在教学中发现这些软件的某些内容和教学的实际内容 有所不同或是不能满足教学的要求。因此，有很多教师也在尝试着自己开发更适合自己 教学，有助于学生知识建构的仿真教学软件或课件。教师自己开发仿真软件或课件，可 以综合使用多种电脑软硬件技术，比如a u t h o r w a r e 这样的软件平台，进行规划和结构 化的工作，利用a u t h o r w a r e 所具有的动态连接功能，把任何一种语言创建的程序或其 他成果导入a u t h o r w a r e 程序之中；可以利用d e l p h i ，v i s u a lc + + ，v i s u a lb a s i c 等编 程语言开发出小型仿真程序并编译成可执行文件，作为仿真软件或课件直接使用或是被 其他的页面链接；可以使用f l a s h 等软件制作动画；可以使用a d o b e 公司的p h o t o s h o p 等图形软件处理各种图形材料；可以使用d r e a m w a v e 、f r o n t p a g e 等网页软件来制作仿 真页面。很多情况下，还需要设计仿真仪器或仪器操作面板，这时需要用软件来模拟仪 器的内部功能并设计接口电路将仿真仪器或仪器操作面板和电脑连接。 教师在开发仿真软件和课件时，应遵循以下几点原则： 1 强调“双主模式”教学 在教学系统设计中始终围绕能充分体现“主导一主体”教学理论和思想而展开。教 师应由课堂的主宰、知识的灌输者转变为教学活动的组织者、学习情境的创设者、学生 实验过程的指导者和意义建构的帮助者；而学生应在教师所创设情境的帮助下，由学生 主动进行探索式、发现式学习，使学生由外部刺激的被动接受者和知识灌输对象转变为 信息加工的主体、知识意义的主动建构者。 2 创设仿真“情境” 为了创设符合教学内容要求的仿真情境，在教学设计中，尽可能地提供和保持实际 情况所具有的生动性、丰富性和系统性，并配以大量动画、文字和声音等媒体数据文件。 在仿真情境下学习，一方面可以使学习者能利用自已原有认知结构中的有关经验去同化 当前学习到的新知识，从而赋予新知识以某种意义；如果原有经验不能同化新知识，可 以引起“顺应”过程，达到对新知识意义的建构；另一方面，通过逼真的仿真执行和动 态演示，教师可以帮助学生建立“新知”与“旧知”之间的联系，提高学生的领悟和参 与能力，从而激发动机，促进意义的建构，使学生实现有意义的学习心引。 3 建立良好的“协作学习”环境 “协作学习”对于促进学习群体达到对当前所学知识内容深刻而全面的理解起着 至关重要的作用。它有利于学习者在其中进行自由探索和自主学习，在其中得到支持和 促进学习。注重学习者与环境的交互作用：一方面引导学生通过多媒体仿真教学软件， 根据自已本身的情况，从不同的角度选择自己学习的切入点，建立起一些相关知识的最 基本的理论基础和观点，通过“同化”与“顺应 达到对新知识一定程度上的意义建构； 7 山东师范大学硕士学位论文 另- 方面，利用实际电子设备以及网络集成信息系统进行学习的自我评价。学生在教师 的组织和引导下一起讨论和交流，使学习者群体的思维与智慧被整个群体所共享，共同 完成对所学知识的更完善和更深刻的意义建构。 4 实现学习过程最终目的的意义建构 在多媒体仿真系统设计中，一方面提供建构理解所需的基础，同时又留给学生广阔 的建构空间。由于把媒体的选择、使用与控制的权力交给了学生，这就需要