程立英 趙以恒 張志美 張浩華 劉玲

摘 要：該文針對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)的現(xiàn)狀，結(jié)合《數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)》和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目實(shí)施的具體情況，研究虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的應(yīng)用，并將虛擬實(shí)驗(yàn)與實(shí)物實(shí)踐相結(jié)合的方式應(yīng)用于大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)中，不僅提高了學(xué)生探索實(shí)驗(yàn)的興趣，激發(fā)學(xué)生自主創(chuàng)新意識(shí)，而且更全面地培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維模式，提高了大學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞：虛擬實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目 創(chuàng)新實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）09（c）-0216-01

深化教育體制改革，大力開(kāi)展創(chuàng)新型教育，培養(yǎng)創(chuàng)新人才已成為當(dāng)前高等教育改革的重點(diǎn)。大學(xué)生課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和課外參與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱為“大創(chuàng)”項(xiàng)目）是學(xué)生在校期間參與實(shí)踐的主要途徑，對(duì)培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力有著不可替代的作用。但由于學(xué)校資金、設(shè)備受限，以虛擬仿真技術(shù)為支撐的虛擬實(shí)驗(yàn)逐漸成為大學(xué)生實(shí)踐技能培養(yǎng)的熱點(diǎn)[1]。如何充分利用現(xiàn)有資源，根據(jù)學(xué)生及社會(huì)需求，將虛擬實(shí)驗(yàn)和實(shí)物實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)是當(dāng)前大學(xué)生實(shí)踐中亟待解決的問(wèn)題。該文結(jié)合《數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)和“大創(chuàng)”項(xiàng)目實(shí)施，基于現(xiàn)有實(shí)踐資源，引入虛擬仿真技術(shù)建立虛實(shí)結(jié)合的實(shí)踐平臺(tái)，開(kāi)展多層次的實(shí)驗(yàn)課程和創(chuàng)新實(shí)踐，為學(xué)生提供了更完善、更有利于自主創(chuàng)新實(shí)踐的平臺(tái)。

1 大學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)的現(xiàn)狀分析

1.1 傳統(tǒng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)模式

現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)大多采用“課前預(yù)習(xí)—課中操作—課后報(bào)告”的形式，預(yù)習(xí)時(shí)，學(xué)時(shí)只是被動(dòng)地通過(guò)書(shū)本描述，了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；課堂操作時(shí)，由于儀器設(shè)備老化、所用元器件損壞等因素，在實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常出現(xiàn)異常，學(xué)生要把大量時(shí)間和精力花費(fèi)在排除故障上；課后，學(xué)生沒(méi)有機(jī)會(huì)重新操作，使得實(shí)驗(yàn)分析只能停留在理論層次。在現(xiàn)在倡導(dǎo)自主創(chuàng)新精神下實(shí)施的“大創(chuàng)”項(xiàng)目，旨在通過(guò)項(xiàng)目研究的形式，系統(tǒng)訓(xùn)練大學(xué)生的科研素質(zhì)、科學(xué)思維和創(chuàng)新精神，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力[2]，但由于設(shè)備經(jīng)費(fèi)和實(shí)踐場(chǎng)地受限等原因，并不能保證對(duì)每名成員提出的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因此，學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的激發(fā)不能全面地展開(kāi)。

可見(jiàn)，傳統(tǒng)的實(shí)踐能力培養(yǎng)模式在一定程度上抹殺了學(xué)生探索實(shí)驗(yàn)的興趣，阻礙了學(xué)生創(chuàng)新的追求。

1.2 虛擬實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)

虛擬實(shí)驗(yàn)是指綜合運(yùn)用多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)及相關(guān)仿真技術(shù)而產(chǎn)生和發(fā)展的一種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?。充分利用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，不僅可以節(jié)約實(shí)驗(yàn)開(kāi)支，擺脫時(shí)間和空間的限制，而且可以因材施教，對(duì)學(xué)生實(shí)施多目標(biāo)、分層次地管理。目前很多高校和公司結(jié)合相關(guān)課程實(shí)踐特點(diǎn)及教學(xué)需求建立了虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)[3-4]。

2 虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)節(jié)的應(yīng)用

2.1 虛擬實(shí)驗(yàn)在分級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用

針對(duì)實(shí)驗(yàn)課程特點(diǎn)和學(xué)生個(gè)體的差異，采用多層次分級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，結(jié)合實(shí)物實(shí)驗(yàn)與虛擬實(shí)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，以數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)為例構(gòu)建了虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[5]。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中進(jìn)行訓(xùn)練，在課前預(yù)習(xí)和課后拓展中，可以采用Multisim、MATLAB等仿真軟件實(shí)現(xiàn)電路的搭建并仿真實(shí)驗(yàn)，直觀地觀測(cè)到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

2.2 虛擬實(shí)驗(yàn)在大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目中的應(yīng)用

在實(shí)施國(guó)家級(jí)“大創(chuàng)”項(xiàng)目“智能導(dǎo)盲機(jī)器人的設(shè)計(jì)與研制”時(shí)，考慮購(gòu)買樂(lè)高套件的成本、學(xué)生設(shè)計(jì)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的合理性等問(wèn)題，項(xiàng)目組首先利用MATLAB中Simulink 3D Animation工具箱，根據(jù)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，建立機(jī)器人的3D模型，并利用Simulink建立相應(yīng)的模塊，調(diào)整其中的參數(shù)，可以直觀形象地觀測(cè)到機(jī)器人的不同狀態(tài)，虛擬界面如圖1所示。在對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行論證基礎(chǔ)上，搭建實(shí)物機(jī)器人如圖2所示。

在此項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，通過(guò)利用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)不僅節(jié)約了成本，提高了效率，而且提高了學(xué)生的理論與實(shí)踐結(jié)合運(yùn)用能力，最大程度地激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)的潛能。

3 結(jié)語(yǔ)

該文提出了將虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與實(shí)物實(shí)踐優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的應(yīng)用于大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)，并在實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)與“大創(chuàng)”項(xiàng)目中進(jìn)行了應(yīng)用，不僅減少了儀器設(shè)備的開(kāi)支，提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的興趣，激發(fā)了創(chuàng)新意識(shí)，而且更全面地培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維模式，提高了大學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

參考文獻(xiàn)

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