“AI+虚拟仿真”化解中职数字电子线路理论难点的实践思考
摘要
关键词
人工智能;虚拟仿真;中职教育;数字电子线路;课堂教学
正文
引言
《关于加快推进教育数字化的意见》提出推动课程、教材、教学数字化变革,同时提出职业教育加强虚拟仿真实习实践资源建设,推进人工智能与教育教学融合。中职数字电子线路具有条件变化较多、状态判断要求明确、理论分析与实训联系紧密等特性,仅依靠讲授和结果订正较难完整呈现学生具体的判断过程。“AI+虚拟仿真”可理解为人工智能参与学生学习表达的整理及即时反馈,虚拟仿真承担电路状态呈现与操作验证,教师依据具体课堂任务确定两类工具的介入时点,使相关技术直接服务于理论判断和实训准备。
一、中职数字电子线路理论难点
(一)判断过程难以完整呈现
数字电子线路学习要求学生依据输入条件不断进行输出状态判断。课堂讲授往往呈现整理后的结论,学生容易记住结果,却较少完整说明状态发生变化的依据。遇到条件改变时,部分学生仍会沿用原有答案,难以把输入变化、判断依据与输出结果建立联系[1]。教师如果只依据最终答案开展评价,学生思考过程中的遗漏也难以及时发现。
(二)条件变化影响判断稳定性
同类数字电路任务在输入条件、控制要求或者工作状态发生改变后,需要学生重新进行判断前提核对。部分学生熟悉固定题型以后,容易依据表面形式作答,对条件变化缺少细致检查。课堂练习如果长期保持相近的呈现方式,学生虽然能够完成熟悉任务,却难以稳定说明每一步判断是建立在哪一项具体条件之上。
(三)错误结果缺少准确定位
学生出现错误时,问题可能发生于条件读取、状态判断或者结果记录等不同环节。统一公布答案只能进行结果订正,难以帮助学生准确找出错误发生的位置。学生缺少对原有判断过程的回看,同类错误便容易再次出现。教师需要掌握初次判断、操作结果以及修改内容之间的对应信息,才能针对具体问题安排后续教学。
(四)理论判断与实训操作联系不足
部分学生完成书面任务以后,进入仿真或实物操作时仍然依赖试错,操作前缺少结果预测,操作后也缺少缘由核对。理论判断与现场现象之间联系不足,会削弱学生对理论作用的理解,同时增加实训中的重复操作[2]。课堂需要为理论学习设置明确的操作去向,使已经形成的判断依据能够在虚拟及实物环境中继续得到运用。
二、“AI+虚拟仿真”化解中职数字电子线路理论难点的实践策略
(一)追问判断依据,呈现思考过程
教师把AI安排在学生独立作答之后,使学生先写出判断结果及理由,再借助DeepSeek开展针对性追问。提示语要求模型围绕已有回答检查条件是否完整、理由是否对应当前任务,每轮仅提出一个问题。学生依据追问重新整理表达,再进入Multisim核对相关状态。教师比较初次判断、修正内容及仿真结果,重点检查学生能否说明条件变化与结果变化之间的关系。
《组合逻辑电路分析》课可按照“独立判断—AI追问—仿真核对—再次表达”组织。教师发放学习单后,学生先完成书面分析并注明依据,再把回答输入DeepSeek。模型仅针对遗漏条件提出问题,学生完成修改后进入Multisim核对输出状态。仿真结果与原判断一致时,学生说明形成一致结果的缘由;存在差异时,学生返回学习单检查判断位置。课堂交流选用匿名化回答,教师围绕“依据是否充分”“条件变化是否纳入判断”组织讨论。课末设置一项形式变化的独立任务,学生停止运用AI和仿真,独立完成分析,教师据此检查前面形成的方法能否自主运用。
(二)改变仿真条件,稳定判断方法
教师借助Multisim设置可调条件,使学生在每轮操作前完成预测,再观察仿真结果。每次仅调整一个与当前任务直接相关的条件,保证学生能够判断结果变化的来源。学生完成操作后,把预测内容与实际结果提交给通义千问,要求模型只检查文字表达中是否遗漏条件。教师依据学生记录决定是否进入下一轮任务,使课堂由结果观察转向条件核对。
《译码器应用》课可按下表组织课堂活动:
表1 《译码器应用》课“AI+虚拟仿真”教学活动安排表
教学阶段 | 教师安排 | 学生活动 | 工具 |
独立预测 | 明确本轮观察条件 | 写出预期结果和依据 | 学习单 |
仿真操作 | 开放预设电路文件 | 调整指定条件并记录结果 | Multisim |
表达检查 | 提交预测与结果记录 | 检查条件是否遗漏 | 通义千问 |
再次判断 | 更换单一条件 | 重新预测并验证 | Multisim |
课堂复核 | 检查判断依据 | 完成个人修正 | 学习单 |
教师依据学生记录判断容易遗漏的条件,并在后续课堂集中处理。AI用于文字核对,仿真用于条件验证,学生始终承担具体判断任务。
(三)调取学习记录,定位错误环节
错误订正需要落实到学生实际偏差的位置。教师可运用Kimi整理匿名化学习单,把初次判断、Proteus操作结果与修改内容按照统一项目归整,突出前后变化。学生依据整理结果返回Proteus重复相关操作,再判断问题出现在条件读取、状态分析还是结果记录。
《触发器工作状态分析》课中,学生先完成个人判断,再进入Proteus操作,并把每次预测、实际结果与修正理由记录到同一份电子学习单。教师将匿名化记录交由Kimi整理为“原判断、操作结果、修改内容、待解释问题”四项信息。学生查看结果后,确定需要重新核对的环节,再返回Proteus进行针对性复查。课堂末段安排相近任务,学生独立完成后写明容易发生偏差的位置。教师课后统计反复出现的问题,并在下一课安排短时复查,使错误处理由统一讲解转向针对具体学习表现进行修正。
(四)衔接虚实操作,促进理论应用
理论学习进入实训前,需要经过明确的预测与复核。教师安排学生先依据课堂判断形成操作预期,再进入Multisim完成虚拟操作,随后进入实物实训。豆包用于整理学生提交的仿真截图与文字记录,提取可直接观察的信息,关键状态由学生依据软件界面与现场操作自行确认。教师核验AI整理结果,再要求学生把虚拟结果与实物结果进行对应检查。《数字电路综合实训》课中学生先填写操作预测,写明预期现象与判断依据,再进入Multisim开展虚拟操作并记录关键状态。完成后把截图与记录提交给豆包,仅要求其整理截图中的可见信息,同时提示文字记录存在的遗漏。学生依据教师核验后的整理结果修改记录,随后进入实物操作,运用同一份学习单完成预测、操作与复核。出现虚拟结果与实物结果不一致时,学生先检查操作条件与记录内容,再判断是否需要重新操作。
结束语
“AI+虚拟仿真”运用于中职数字电子线路教学,需要把技术介入位置与学生真实学习困难对应。AI承担追问、整理与反馈,虚拟仿真承担条件验证与操作复核,教师负责教学判断和课堂调整。这样的课堂组织能够提高理论分析的可检查性,增强理论对实训的支持作用。
参考文献
[1]田明松. 大模型“AI备课助手”在中职教师教学设计中的应用研究[J].信息与电脑,2025,37(19):212-214.
[2]余文全. AI赋能中职电子技术基础与技能课程教学[J].亚太教育,2025,(14):31-33.
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