高等院校電子技術(shù)課程可視化教學(xué)研究與實踐

作者簡介：楊燦（1982—），女，碩士，湖南交通工程學(xué)院高級工程師，研究方向為電子設(shè)計、數(shù)字信號處理、人工智能。

摘? 要：高等院校電子技術(shù)是一門對理論和實踐操作要求都較高的課程，通過實踐加強對知識的掌握一直是課程教學(xué)的重點。隨著教學(xué)方式的改革發(fā)展，高等院校電子技術(shù)課程開始采用可視化教學(xué)的方式?？梢暬虒W(xué)直觀、形象、高效率等特點非常適合對實踐操作要求較高的電子技術(shù)課程。在簡要概述可視化教學(xué)特點的基礎(chǔ)上，對高等院校電子技術(shù)課程可視化教學(xué)實踐的內(nèi)容、方式方法等進行分析研究，以更好地促進電子技術(shù)課程可視化教學(xué)質(zhì)量的提升。

關(guān)鍵詞：高等院校；電子技術(shù)課程；可視化；教學(xué)模式

中圖分類號：G642? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2023）32-0085-04

可視化教學(xué)是利用計算機技術(shù)將教學(xué)信息進行可視化加工處理，借助圖表、動畫、圖像等更為形象化的方式展示教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)模式［1］。在人機交互的基礎(chǔ)上可視化教學(xué)實踐為學(xué)生創(chuàng)建可操作的學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情進而提升學(xué)習(xí)效率、提高教學(xué)質(zhì)量。電子技術(shù)課程是高等院校理工科的必修課程，該課程主要是對各種電器元件的性能及其電子電路的工作原理及應(yīng)用進行學(xué)習(xí)研究［2］。相比其他的科目，電子技術(shù)課程的知識面涵蓋較廣，具有較強的綜合性和實踐性，學(xué)生對于知識點的理解難度較大，電子技術(shù)課程教學(xué)效果一直都是各大高校關(guān)注的重點［3］。當(dāng)下可視化教學(xué)方式已成功應(yīng)用到各大高校教學(xué)實踐中，可視化教學(xué)模式以更為科學(xué)的方式，對教學(xué)內(nèi)容進行展示，實現(xiàn)了課堂從被動到主動的轉(zhuǎn)化，大幅提升了課堂效率。將可視化教學(xué)模式引入電子技術(shù)課程教學(xué)中，能夠為學(xué)生提供更為人性化、自主化的學(xué)習(xí)方式，在大大提高教學(xué)效率的同時滿足了學(xué)生多樣化需求。

一、可視化教學(xué)的特點

可視化教學(xué)借助信息技術(shù)對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程進行呈現(xiàn)，具有直觀可視、高質(zhì)高效、多元媒體等特點［4］。

（一）直觀可視性

可視化教學(xué)具有直觀可視的特點，在計算機技術(shù)的支持下，可視化借助圖形、圖表、動畫、視頻、模型等方式，實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容形象化、具體化的呈現(xiàn)，將枯燥抽象的教學(xué)內(nèi)容，通過人機交互操作，以更容易理解的方式展示出來，不僅能實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的層層遞進深入，還能通過模擬實踐操作加深學(xué)生對知識點的認(rèn)知?？梢暬虒W(xué)的直觀可視特性能夠讓學(xué)生在感性認(rèn)知基礎(chǔ)上，大大降低學(xué)習(xí)過程中的處理和獲取信息的難度，使學(xué)生可以更容易接受和吸取教學(xué)知識，加深對知識的理解。

（二）高質(zhì)高效性

可視化教學(xué)的高質(zhì)高效性是指該模式以更容易理解的形式向?qū)W生展示教學(xué)內(nèi)容，大大減少了學(xué)生理解和掌握知識點的時間，提高了學(xué)習(xí)效率。相比傳統(tǒng)的教學(xué)方式，可視化教學(xué)方式對教學(xué)內(nèi)容、過程、成果進行可視化設(shè)計，實現(xiàn)了對抽象知識點、復(fù)雜推理過程、實踐應(yīng)用操作的可視化模擬，以更為直觀和易于理解的方式傳授教學(xué)內(nèi)容，加深了學(xué)生對知識點的理解，有效降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)成本，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對于學(xué)生形成系統(tǒng)的學(xué)習(xí)思維模式有重要意義，其有效性和高效性都是顯而易見的。

（三）多元媒體性

可視化教學(xué)是一門融合多媒體的教學(xué)方式，無論是文字、圖形，還是視頻、音頻等，可視化教學(xué)實現(xiàn)了對各種媒體方式的融合轉(zhuǎn)化，最終達(dá)到了教學(xué)內(nèi)容從抽象到形象、復(fù)雜到簡單、無形到可視的展現(xiàn)。可視化教學(xué)模式通過對多媒體資源的整合，將教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源、教學(xué)成果、教學(xué)方式等，采用立體化的教學(xué)呈現(xiàn)方式展示給學(xué)生。可視化多媒體性能夠更好地調(diào)動學(xué)生的全息感覺，有效傳達(dá)教學(xué)知識，以個性化的展現(xiàn)方式激發(fā)學(xué)生思考和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力［5］。

（四）打破局限性

可視化教學(xué)打破局限性，是指相比傳統(tǒng)的教學(xué)方式，可視化教學(xué)模式能夠打破教學(xué)時間、空間、方式上的約束，實現(xiàn)教學(xué)資源無約束的分享傳遞。采用可視化方式，有效解決了傳統(tǒng)教學(xué)不可重復(fù)性、不直觀性的問題，實現(xiàn)了靜態(tài)向動態(tài)的可視化呈現(xiàn)，將抽象不容易理解的知識點，以圖像、視頻、圖表、音頻等方式講解出來，學(xué)生針對知識點可以重復(fù)操作學(xué)習(xí)。而教師可以通過實時互動觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，及時給出必要的引導(dǎo)。

二、高等院校電子技術(shù)課程可視化教學(xué)方式

按照高等院校電子技術(shù)課程的教學(xué)目標(biāo)，基于課程教學(xué)內(nèi)容可將可視化教學(xué)方式分為教學(xué)知識可視化、技能操作可視化、信息傳遞可視化、思維模式可視化、情感表達(dá)可視化。

（一）教學(xué)知識的可視化

將教學(xué)知識實現(xiàn)從隱形到顯性的形象化轉(zhuǎn)化，是可視化教學(xué)的重要體現(xiàn)?？梢暬蟮慕虒W(xué)知識在完成教學(xué)基本目標(biāo)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了對知識的再傳播、實踐、應(yīng)用和創(chuàng)新的發(fā)展。借助可視化的模式將知識以圖片、視頻、音頻、圖形等方式呈現(xiàn)出來，為知識學(xué)習(xí)創(chuàng)建更為形象化的環(huán)境，這也是一個將枯燥的理論知識向形象化、具體化轉(zhuǎn)變的過程，從視覺傳達(dá)和心理感知上提高學(xué)生對知識的注意力，通過層層遞進的方式實現(xiàn)知識的講解和傳授，幫助學(xué)生更好地理解知識點，從抽象的、推理的理論知識中脫離出來，以更為人性化的方式達(dá)到知識傳遞的目的。在學(xué)生掌握知識點的同時，通過自主模擬實踐的方式，提高學(xué)生對知識點的應(yīng)用認(rèn)知，實現(xiàn)教學(xué)知識由理論到能力提升的轉(zhuǎn)化，激發(fā)學(xué)生對知識的創(chuàng)新應(yīng)用。

（二）技能操作的可視化

技能操作的可視化對于提高教學(xué)質(zhì)量有著重要意義，首先技能操作具有正確性、科學(xué)性、程序性的特點，換言之，技能操作必須是建立在科學(xué)指導(dǎo)的正確操作上，在整個過程中要確保流程順序的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范?？梢暬虒W(xué)方式下的技能操作可視化能夠有效解決這一問題，在滿足學(xué)生重復(fù)模擬實踐操作的同時，為學(xué)生創(chuàng)建熟練掌握技能操作的平臺，從而學(xué)會正確的技能操作方法。其次電子技術(shù)課程本身就是一門知識面和實踐面較廣的課程，高校在實際教學(xué)過程中不可能實現(xiàn)對所有應(yīng)用技術(shù)的實踐操作，特別是在一些大型電子儀器應(yīng)用實踐操作中?？梢暬虒W(xué)模式下，電子技術(shù)課程中的技能操作以更直觀的方式展示出來，通過視頻、圖片等方式將技能操作的細(xì)節(jié)和步驟呈現(xiàn)出來，幫助學(xué)生更好地進行技能操作模擬，為其今后的實踐應(yīng)用打好基礎(chǔ)。

（三）信息傳遞的可視化

在教學(xué)過程中，教師的主要目標(biāo)之一就是實現(xiàn)對可見和不可見信息的傳遞。可見的信息是指書本上已有的知識點，對于這類信息，教師可以借助可視化的方式將其以更直觀的方式呈現(xiàn)出來，便于學(xué)生更好地理解和掌握。而對于不可見的信息傳達(dá)，教師可以將抽象的內(nèi)容通過可視化模擬的方式，從理念到應(yīng)用，采取循序漸進的方式達(dá)到學(xué)以致用。知識信息的傳遞最終是借助視覺表達(dá)出來的，信息可視化可以大大提高信息傳遞的效率，讓學(xué)生在最短的時間內(nèi)對信息做出解析和反饋，減少學(xué)生和教師之間的信息溝通成本，繼而大大提高課堂學(xué)習(xí)質(zhì)量和效率。信息傳遞可視化作為可視化教學(xué)的核心，目的在于實現(xiàn)信息的共享表達(dá)，幫助學(xué)生掌握電子技術(shù)課程的知識點，所以要重視可視化教學(xué)中信息傳遞的表達(dá)和實現(xiàn)。

（四）思維模式的可視化

思維模式具有抽象、不可見、難表達(dá)等特點，電子技術(shù)課程教學(xué)除將具體知識傳授給學(xué)生外，更重要的是將課程的思維方式和解決問題的能力教授給學(xué)生。而借助可視化教學(xué)的方式教師一方面可以實現(xiàn)對教學(xué)知識點的傳授，另一方面可以實現(xiàn)對課程學(xué)習(xí)思維方式的傳達(dá)，引導(dǎo)學(xué)生掌握正確的思考問題方式，加深對課程的拓展認(rèn)知。思維可視化就是借助多媒體形式，將看不見的抽象思維通過圖形、視頻、文字等方式表達(dá)出來?？梢暬幚砗蟮乃季S方式能夠以更加形象的方式出現(xiàn)在大眾面前，如此便可將教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)出來，使之成為學(xué)生可以看到、學(xué)到、讀到、用到的東西，思維可視化能夠提高學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的獲取、理解和應(yīng)用能力。

（五）情感表達(dá)的可視化

可視化教學(xué)的情感表達(dá)是吸引學(xué)生的重要方式，豐富的視覺傳達(dá)效果能夠更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。學(xué)生對于知識點的學(xué)習(xí)首先是從自主性出發(fā)，有了主動學(xué)習(xí)的意識才會進入學(xué)習(xí)的良性循環(huán)中，從心理學(xué)來說這一切都建立在學(xué)生情感認(rèn)同的基礎(chǔ)之上?？梢暬慕虒W(xué)模式在情感傳遞上能夠引起學(xué)生的注意，激發(fā)學(xué)生自主進入學(xué)習(xí)模式，實現(xiàn)從一個教學(xué)環(huán)節(jié)到另一個教學(xué)環(huán)節(jié)的過渡。在可視化教學(xué)過程中學(xué)生可以更好地表達(dá)對知識點的疑問，明確自己的興趣點，同時借助可視化知識的呈現(xiàn)方式實現(xiàn)與教師的互動交流，提高學(xué)習(xí)效率。教師通過可視化的教學(xué)模式，向?qū)W生表達(dá)學(xué)習(xí)重點，幫助學(xué)生建立正確的學(xué)習(xí)理念。

三、高等院校電子技術(shù)課程可視化教學(xué)實踐

（一）可視化教學(xué)實踐的主要原則

從高校電子技術(shù)課程教學(xué)現(xiàn)狀來看，可視化教學(xué)實踐設(shè)計要在堅持科學(xué)合理的基礎(chǔ)上，以學(xué)生為主導(dǎo)，將知識進行可視化處理，從教學(xué)環(huán)境、知識表達(dá)、技術(shù)應(yīng)用等方面，滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。為保證可視化教學(xué)模式的效果和效率，可視化教學(xué)實踐設(shè)計要秉持一定的原則，在基于科學(xué)設(shè)計的前提下實現(xiàn)對教學(xué)資源的整合。

1. 以知識為中心原則

可視化教學(xué)實踐要堅持以知識傳授和學(xué)習(xí)為中心，在合理的設(shè)計理念下實現(xiàn)對教學(xué)內(nèi)容的可視化設(shè)計，確保設(shè)計內(nèi)容的正確性和科學(xué)性。首先教師要將傳授的知識作為教學(xué)設(shè)計的中心，明確教學(xué)任務(wù)，突出教學(xué)重點，制訂科學(xué)合理的教學(xué)目標(biāo)。其次要充分利用學(xué)科優(yōu)勢，對知識可視化呈現(xiàn)進行創(chuàng)新設(shè)計，幫助學(xué)生加深對知識點的理解，通過學(xué)科融合的方式，豐富教學(xué)可視化形式，引導(dǎo)學(xué)生形成學(xué)以致用的思維模式，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力。

2. 以學(xué)生為導(dǎo)向原則

學(xué)生是高校教學(xué)的主體，是可視化教學(xué)實踐的服務(wù)對象，因此在可視化教學(xué)設(shè)計過程中要堅持以學(xué)生為導(dǎo)向的設(shè)計原則，突出學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位，將學(xué)生需求放在首位，充分考慮到學(xué)生的學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)習(xí)慣和環(huán)境。通過設(shè)計不同的教學(xué)方案，實現(xiàn)對學(xué)生的差異化教學(xué)。特別注意對教學(xué)資源的分層次使用，按照知識的難易程度進行可視化教學(xué)方案的設(shè)計，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，提高學(xué)生學(xué)習(xí)動力和學(xué)習(xí)積極性。

3. 以科技為支撐的原則

隨著互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，可視化教學(xué)模式勢不可擋，高校電子技術(shù)課程可視化教學(xué)設(shè)計重視科技的支撐作用，實現(xiàn)信息技術(shù)與教學(xué)管理的雙向融合，在不斷地探索中創(chuàng)新教學(xué)模式，實現(xiàn)教學(xué)管理體系的優(yōu)化完善。電子技術(shù)課程本身就是科技發(fā)展的一部分，在設(shè)計可視化教學(xué)方案過程中，教師可以通過對電子技術(shù)在可視化實踐中的應(yīng)用，加深學(xué)生對電子技術(shù)課程的了解，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。另一方面要重視對多媒體資源的正確利用，避免資源和技術(shù)冗余導(dǎo)致的喧賓奪主的現(xiàn)象。

4. 堅持資源共享原則

可視化教學(xué)設(shè)計需要大量的教學(xué)資源，由于使用軟件或文件格式的不同，會產(chǎn)生諸多的教學(xué)資源不兼容問題，從而導(dǎo)致無法實現(xiàn)資源的共享利用。鑒于此，高?？梢暬虒W(xué)方案的設(shè)計要秉持標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的原則，確保各組織結(jié)構(gòu)之間資源的共享交流。資源的共享聯(lián)通才能形成龐大的資源庫，在滿足不同學(xué)校教學(xué)需求的同時，保持學(xué)科領(lǐng)域最新知識的共享性。此外，也要保持可視化技術(shù)的相對獨立性，保護好各學(xué)校的教學(xué)研發(fā)產(chǎn)權(quán)。

（二）可視化教學(xué)實踐的主要內(nèi)容

完整的可視化教學(xué)實踐過程包含觀察、學(xué)習(xí)、實驗、應(yīng)用、創(chuàng)新等環(huán)節(jié)，通過對教學(xué)的可視化設(shè)計實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程、教學(xué)成果的實踐，過程中實現(xiàn)教師向?qū)W生知識點的傳達(dá)。

1. 教學(xué)內(nèi)容的可視化呈現(xiàn)

教學(xué)內(nèi)容的可視化是指教師將教學(xué)知識和技能，借助虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實等計算機技術(shù)，通過動漫、音頻、圖像等方式展示出來。整體實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容從抽象到具體、由簡單到復(fù)雜的轉(zhuǎn)化，在進行信息傳遞的同時借助情感表達(dá)的方式，調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，降低學(xué)生對知識點的理解負(fù)擔(dān)。教學(xué)內(nèi)容的可視化可實現(xiàn)了知識點由難到易的轉(zhuǎn)化，提高學(xué)生獲取信息和處理信息的效率，為學(xué)生掌握電子技術(shù)課程提供了更多的理解空間和思考空間，大大降低學(xué)生的學(xué)習(xí)成本，滿足學(xué)生差異化的學(xué)習(xí)需求，提高教學(xué)質(zhì)量。

2. 教學(xué)過程的可視化呈現(xiàn)

教學(xué)過程的可視化實現(xiàn)了學(xué)生和教師主體地位的轉(zhuǎn)化，突出學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位、教師引導(dǎo)的輔助作用。教學(xué)過程的可視化就是學(xué)習(xí)方式可視化的過程，是學(xué)習(xí)思維可視化的體現(xiàn)，包括學(xué)生學(xué)習(xí)、掌握、理解、解決問題的各個方面。

可視化教學(xué)過程中學(xué)習(xí)內(nèi)容的可視化呈現(xiàn)，技能操作的可視化模擬，學(xué)習(xí)成果的可視化考核等，是教學(xué)過程可視化實踐的體現(xiàn)。教學(xué)過程可視化有助于加深學(xué)生對學(xué)習(xí)知識的理解，學(xué)生通過對所學(xué)知識的技能操作，模擬驗證教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性，能進一步提高學(xué)習(xí)效率。

3. 教學(xué)成果的可視化呈現(xiàn)

教學(xué)成果的可視化是指教師在完成教學(xué)內(nèi)容的教授后，對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進行可視化檢驗。對于學(xué)生來說，要通過可視化技能操作的方式展示對知識點的掌握程度，包括對知識點的理解、模擬操作、創(chuàng)新應(yīng)用水平等，這既是對學(xué)生學(xué)習(xí)成果的檢驗也是對教師可視化教學(xué)設(shè)計的驗證。對老師來說，通過可視化教學(xué)成果展示的方式，能夠更直觀地了解學(xué)生對于知識點的掌握程度，有的放矢地給出學(xué)習(xí)意見。教師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果更好地進行差異化教學(xué)設(shè)計，及時發(fā)現(xiàn)教學(xué)過程中的不足并加以改正。

四、結(jié)語

綜上所述，在信息化背景下，高等院校電子技術(shù)課程的可視化教學(xué)實踐，是對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)結(jié)構(gòu)的重構(gòu)組合，在優(yōu)化完善傳統(tǒng)教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，為學(xué)生提供了更為多樣化、自主性的學(xué)習(xí)模式，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的同時也滿足了學(xué)生的多樣化需求?？梢暬虒W(xué)模式實現(xiàn)了對教學(xué)知識、技能操作、信息傳遞、思維模式、情感表達(dá)的形象化呈現(xiàn)，以更為人性化的方式創(chuàng)新教學(xué)模式、教學(xué)策略，進一步降低了學(xué)生獲取知識的難度，大幅提升了教學(xué)效率。隨著科技的發(fā)展，多樣化教學(xué)模式的出現(xiàn)，高等院校課程教學(xué)改革要實現(xiàn)學(xué)生由“被動”到“主動”的轉(zhuǎn)換，加快促進教學(xué)與信息技術(shù)的融合發(fā)展，創(chuàng)建以可視化為特色的實踐教學(xué)體系，促進教學(xué)的發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：淳潔）