现代高校课程对仿真模拟技术的应用

刘欣　张旭　潘明喆

摘要：现代高校课程的教学中采用仿真模拟技术，使抽象的理论转变成直观的图形。同时，仿真模拟技术还可以进行动画演示，这种模式弥补了实践教学资源上的不足，打破了传统课堂理论传授的教学模式，注重实践教学环节，使学生在实践过程中对理论知识有更充分的理解，进一步调动学生的学习积极性，更好地完成教学任务，深化教学内涵。基于此，对仿真模拟教学实验效果进行评价，结果显示接受仿真模拟实验教学的学生对知识的掌握程度较高，且对所学知识的归纳能力明显提高。

关键词：仿真模拟；现代高校课程；教学效果；学习能力

中图分类号：G642文献标志码：A文章编号：10017836（2017）05003903

科技的不断进步推动着现代加工技术的不断发展，这使得相应的加工产业也在迅速地发展起来。越来越多的人要求学习与实际操作相关且更加偏重实践的课程，以满足现代工业趋势的发展要求，因此更多的高校开设了有关方面的课程[1]。现代加工技术的发展要求在传统的加工理论知识的基础上，增加现代加工新理论、新技术、新方法。这些课程不但要求要构建学生的坚实的理论基础，还要培养学生的实际操作能力及独立信息收集和学习的能力。但在高校中还沿袭传统的理论教学，这使得在这门课程的学习过程中，许多的学生存在兴趣不足、知识掌握程度差、动手和创新能力不足等问题。为了保证教学质量，如何让课程更容易理解，让学生能够听懂并对所学的课程产生浓厚兴趣，成了高等院校授课的所面临的难题。针对教学效果不理想这一现象，高校推行了许多的教学方法，仿真模拟以其直观性和生动性成为其方法中最重要的一项。

仿真模拟技术利用软件就可以对整个操作加工过程及相关的机械运行过程进行模拟，可以更直观地展现出设计生产操作及仪器工作原理等实际情况。高校实践教学类课程存在着设备不足及理论抽象等问题，针对这些问题，这类课程教学采用仿真模拟软件则可以很好地解决[2]。由于目前高校所开设的实践类相关课程所需要的设备价格高，操作者是未经过长期培训的学生，因此设备的损毁率也相当高，而且学生人数较多、课时又不够充裕，所以让每一个学生都直观地观察设备的工作原理，熟练地操作是很难推行的，大多数的设备只能供学生参观。而仿真软件只需要一台电脑及简单的硬件环境就能使用，通过对操作过程及设备的模拟，使过去枯燥乏味且一味传授理论知识的实践类理科课程变得生动易懂[3，4]，可以有效地提高学生的实践能力，激发学生的求知欲。同时，仿真模拟技术在现代高校课程中的使用还能够解决設备与人数、课时的冲突问题，因此高校课程的教学中大量地采用仿真模拟技术。

课程改革不仅是一项纷繁复杂的工程，还是高校教育教学发展的重中之重，是不可缺少的部分。现代高校课程引入仿真模拟技术教学，可以弥补学生对现代高校实践类课程了解不足且接触较少的缺陷，从而开阔学生的视野，增强学生的理解认知能力。并且可以降低购买大型器材的成本，学生学习的时间也更加灵活，使得学生可以更好地掌握所学知识，提高学习效率。

一、现代高校课程教学的问题

现代高校课程的特点决定了教学模式既要涉及到基础理论知识的教学，又要有生产试验性的教学；既要培养学生专业知识技能和动手能力，又要培养学生的自主创新性和独立性思维能力。目前，现代高校课程的教学过程中存在着学生学学习兴趣度不足、知识掌握程度差、分析问题不全面、动手和创新能力不足等诸多问题。因此，需要发展一种新型的教学模式以满足现代高校课程对多学科交叉特性的需求。

二、仿真模拟技术应用于教学的内涵

教育部在《关于进一步深化教学改革全面提高教学质量的若干意见》中明确提出：“我们要全面地加强实验等实践教学环节，使学生的实践能力及各方面能力都得到充分的提高。”近几年以来，各高校将理科的实践教学纳入了人才培养的重要环节。理科的实践教学随着教学方式及科技的不断发展在教育领域中的应用逐步扩展开来，这些新兴的教学方式不仅给理科教学画上了浓墨重彩的一笔，更扩大了理科的实践研究的范围，更使理科的教学手法和研究方向大为改观[5，6]。

如今的高校教学尤其是“理科”类的教学已经朝着“实践教育”方向不断发展，但是在教学环节上仍然出现了一些问题，如“教育面不宽”（如科研训练难以普及到每个人）和“深入度不够”（如类似参观、听讲座的实践环节难以真正接触实际中的问题情境）等。尽管各大高校为了解决问题，已经大规模开展实践教学基地、大学生科研训练等大学实践教学等项目，但这些措施并不能在根本上解决现如今所面临的问题。因此，采用仿真模拟技术营造“情境认知教学的良好环境”非常必要[7，8]。

仿真技术不仅可对对象的外部形态进行模拟，还可对其某些属性进行模拟，可对模拟对象进行较好的还原。将现代高校课程教学融入不同于传统课程方式的仿真模拟技术，如同两种不同的火花进行碰撞，其结果对传统的教育思想和教学方法无疑是一场空前绝后的改革。仿真模拟技术将原本抽象枯燥的理论知识转变为动态鲜活的形象，使现代高校课程教育不断迈向现代化及信息化，做到与时代共同进步。

在国内，最先由部分高校从国外引进了一些仿真模拟软件开展文科实验教学，取得了一定的效果[9，10]。由于现代高校实践类课程具有理论抽象性和实践复杂性，仅以传统方式授课以及教师实践学生观察的方式已经不能满足学生及社会需求。所以，在教学中应用仿真模拟软件，利用计算机的硬件和软件来模拟真实的操作环境及加工过程，可以达到让学生通过在计算机上操作进而独立完成实践，且在有限教学时间内让每个学生自主学习的目的。

三、仿真模拟技术在实际教学中的教学任务

虽然目前现代高校课程教学中所存在的问题采用模拟技术可以很好地解决，但在实际应用中应该制定合理有效的教学任务，高效地利用软件，使之真正成为教师开展实验教学的助手，使学生能够在现代高校课程的教学中发挥主观能动性，使教学效果最大化。

1采用考评的教学方法。相应课程的授课教师应对班级的学习水平进行全面的了解，在布置课程任务时难度要在学生所能掌握的范围内，学生完成任务的时间控制在70分钟左右。将大部分时间都应用在仿真模拟软件的操作上，提高课程中仿真模拟的使用效率。每节课上课前对上一节课的成果进行考评，并将考评结果计入期末成绩。

2课上任务的布置应尽量选择贴近生活的项目。比如：爆米花加工的擠压膨化技术研究、水果干加工的冻干设备的研究等等，这样可以更好地激发学生的学习热情。经过模拟软件仿真加工没有问题后，进行实际操作，以充分调动学生动手操作的积极性。

3在充分利用仿真模拟技术的同时，对工厂的实际参观也不能放松。现在很多的学生对未来的就业非常迷茫，不知道那些枯燥的专业课对自己将来职业生涯意味着什么。由于目标模糊和动力的缺乏，许多学生开始对自己所学的课程产生抵触情绪，导致在实际生活中放弃了对课业的学习。要想学生们对自己未来的工作有更加清楚深刻的认识，不仅要很好地完成课程任务，还应该将实践与课业完美地结合起来，通过对实际地工厂的参观，让学生自己体会专业课程的重要性。相信这样的做法可以将学生的厌学情绪降到最低。

4授课教师要不断提高自身能力。为了不断提升高校课程中仿真模拟软件的教学效果，授课教师自身能力应该过硬。因为学生对仿真模拟技术的需求不断提升，在软件的使用和实际操作过程中会出现更多的问题，这就要求授课教师不能仅仅满足对软件的基础使用，还应不断加强相关知识的掌握能力及软件使用能力，这样才能帮助学生更好地完成课业内容。

总之，要想现代高校课程中采用的仿真模拟技术更好地发挥作用，就需要多方面一起协调作用。既要在传统教学中力求理论基础扎实的优点进行延续，又要充分利用和发挥仿真模拟技术的优势。在此基础上，适当结合实践活动，以达到教学效果的最优状态。

四、仿真模拟教学效果评价

为检验现代高校课程中仿真模拟技术的应用对教学产生的影响，将选课班同学随机分为两组，设定为“实验组”与“对照组”。“实验组”在授课的过程中将仿真模拟技术应用其中，“对照组”则采取传统的授课方式进行授课，一段时间的授课结束后，将“实验组”与“对照组”两组的教学效果进行对比，进而检验课程中应用仿真模拟技术的效果。

1实验组和对照组成绩比较。“对照组”样本选择的要求，本文以食品高新技术课程为例，将食品高新技术课程的学生采用随机抽样原则，一半的学生归入“实验组”，另一半的学生划入“对照组”。这样的分组原则可以使两组的总体学习能力达到最大程度的一致，进而保证两组仅存在教学方式的差异，使研究的准确性提升。为了排除不同教师的授课方式及能力对试验结果产生的影响，必须由同一个教师承担“实验组”和“对照组”的教学任务。

表1实验组和对照组综合成绩比较

组别不及格率优良率平均分最高分最低分极差对照组4.4%20.3%67.4845529实验组0.0%58.7%77.2906822通过表1我们可以看出，接受仿真模拟实验教学的学生对知识的掌握程度较高且极差减小，证明两极分化的传统成绩分布方式已经改变，大部分的学生都能基本掌握所授知识。

2两组学生问卷调查的研究。编制“实验组”“对照组”教学效果评价问卷。借鉴已有研究，本文从学习兴趣、知识掌握情况、归纳总结能力、实践能力等四个维度对比分析传统教学方式与仿真模拟技术教学方式的教学效果。根据同类研究惯例，意向选择设置3个选择项，分别为良好、一般、和较差。问卷对象为“实验组”和“对照组”样本群体学生。

表2实验组和对照组问卷调查比例（%）

组别学习兴趣知识掌握情况归纳总结能力实践能力对照组良好50.434.328.525.4一般33.248.250.340.3较差16.417.521.234.3实验组良好93.336.362.480.7一般552.631.312较差1.711.16.37.3从表2中可以看出，仿真模拟教学充分地调动了学生的学习热情，且对知识的掌握情况和对所学知识归纳能力明显提高，在将所学的知识应用于实践方面，仿真模拟实验组显现出较高的优越性。

五、结束语

一直以来，现代高校相关课程尤其是理科课程涉及到繁琐的生产加工及有关技术的学习，传统的教学一直采用口授笔演的方式，且由于引入相关仪器和高新技术投资过大，不能使得每一个学生都能亲眼观察其工作机理或物理变化，使得学生对课程的热情不高，课程掌握较差。现代高校课程中引入仿真模拟，可以使学生更清晰直观地了解现代新技术的加工机理，机械运作方式及加工过程中的物化变化，通过直观性教学，激发学生学习兴趣，掌握现代食品高新技术相关知识。这一改变对学生今后学习相关专业及从事相关工作具有重大意义。

虽然现代高校的课程中引入仿真模拟对教学有很好的帮助，但仍不能放弃对理论知识的传授，同时结合所学章节可以适量安排工厂参观实习，使学生将课上通过仿真模拟了解到的知识与真正的产业化加工联系到一起，为培养实践性人才打下坚实的基础。

参考文献：

[1]王仲礼.现代高新技术在食品工业中的应用[J].粮油食品科技，2003（6）：43—45.

[2]刘建高.基于自主学习的仿真教学研究与实践[D].南昌：南昌大学，2011.

[3]李中华.现代高新技术在食品中的应用[J].海军医学杂志，2003（4）：344—346.

[4]郑虎哲，崔春兰.仿真模拟教学法在食品理化检验课程中的实施与思考[J].中国轻工教育，2014（6）：89—91.

[5]杨倩晨.仿真模拟软件在高职计算机专业教学中的应用——以Packet Tracer在《网络互联技术》课程中的应用为例[J].科技信息，2010（16）：226+228.

[6]邹祝英，彭文武，罗清海，等.仿真教学在工程教育中的应用分析[J].衡阳师范学院学报，2012（1）：146—149.

[7]甘利人，吴鹏，高蓓蕾.基于情境认知理论的教学体系构建[J].现代教育管理，2009（2）：67—70.

[8]刘晓庚，徐明生，鞠兴荣.高新技术在粮油食品中的应用[J].食品科学，2002（8）：335—342.

[9]徐瑞平.模拟实验教学在管理类专业教学中的重要作用[J].实验技术与管理，2002（3）：50—52.

[10]徐婷，张晓京，张力军，等.大学文科实验教学研究[J].实验技术与管理，2006（10）：106—109.