模具專業(yè)虛擬仿真實訓(xùn)探討*

李金國 張國慶 何向華

（臺州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 浙江 臺州318000）

模具專業(yè)虛擬仿真實訓(xùn)探討*

李金國 張國慶 何向華

（臺州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 浙江 臺州318000）

將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于模具實訓(xùn)教學(xué)，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中完成模具專業(yè)職業(yè)崗位技能學(xué)習(xí)，實現(xiàn)實訓(xùn)教學(xué)仿真化，使實訓(xùn)教學(xué)與職業(yè)崗位無界化，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，避開實訓(xùn)教學(xué)困境，有效提升學(xué)生的職業(yè)崗位技能。

模具專業(yè)；虛擬仿真實訓(xùn)；崗位技能；虛擬仿真實訓(xùn)平臺

隨著技術(shù)發(fā)展與競爭加劇，模具行業(yè)對其技術(shù)人員的素質(zhì)和能力要求越來越高，尤其強調(diào)技術(shù)人員的設(shè)計水平和實踐操作能力。目前，我國高職模具專業(yè)人才培養(yǎng)雖然越來越重視實訓(xùn)教學(xué)，但由于受實訓(xùn)教學(xué)條件限制，教學(xué)與生產(chǎn)崗位脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生畢業(yè)后在生產(chǎn)崗位上還要接受較長時間的再培訓(xùn)，無法滿足現(xiàn)代模具企業(yè)對技術(shù)應(yīng)用型專門人才的迫切需求。仿真模具實訓(xùn)教學(xué)能避開實訓(xùn)場地、設(shè)備、經(jīng)費的制約，將有力推動模具技術(shù)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。模具虛擬仿真實訓(xùn)將按照崗位工作內(nèi)容和職責(zé)來設(shè)計訓(xùn)練內(nèi)容，實現(xiàn)實訓(xùn)教學(xué)與崗位工作的“零距離”對接，不僅滿足企業(yè)對人才的需求，也縮短學(xué)生適應(yīng)崗位時間，同時促進(jìn)學(xué)生就業(yè)。

國內(nèi)外虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

虛擬仿真技術(shù)在實訓(xùn)教學(xué)中應(yīng)用，也被稱為模擬實訓(xùn)，在國外職業(yè)教育中得到了廣泛認(rèn)同和積極推廣。國內(nèi)職業(yè)院校對應(yīng)用現(xiàn)代模擬實訓(xùn)教育手段提升實訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量的認(rèn)識還處于初期階段。大部分高職高專院校在加強校內(nèi)外實驗、實訓(xùn)基地建設(shè)方面，逐步建立了一批設(shè)施比較先進(jìn)，管理制度健全，能夠反映崗位、職業(yè)和行業(yè)發(fā)展方向和水平的實驗室或?qū)嵱?xùn)基地，不斷加強學(xué)生實踐能力、技術(shù)運用能力的訓(xùn)練，為培養(yǎng)高技能應(yīng)用型人才奠定了堅實的硬件基礎(chǔ)。但對模擬實訓(xùn)教學(xué)卻投入不足，部分院校比較重視，但也只是剛剛起步。究其原因，是對這一行之有效的教育手段的價值認(rèn)識不足，這里不僅有模擬軟件本身的質(zhì)量問題，更多的是教師的觀念與素質(zhì)問題。

發(fā)達(dá)國家的職業(yè)院校都十分重視模擬實訓(xùn)，并在長期的研究與實踐中總結(jié)出許多切實可行的成功模式。如德國“雙元制”教育模式，加拿大的能力本位教育模式（CBE）；國際勞工組織開發(fā)的MES教育模式。模擬實訓(xùn)正是這些典型教育模式的核心教育環(huán)節(jié)之一，它能有效地實現(xiàn)職業(yè)教育以職業(yè)能力為本的培養(yǎng)目標(biāo)。目前，虛擬仿真技術(shù)在全球已得到職業(yè)教育界的廣泛認(rèn)同和積極推廣。

虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于模具專業(yè)實訓(xùn)教學(xué)的基礎(chǔ)工作

進(jìn)行市場調(diào)查，制定虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)計劃 首先，應(yīng)該到人才市場對與模具專業(yè)相關(guān)的用人單位進(jìn)行調(diào)研，掌握與模具專業(yè)對應(yīng)的主要工作崗位群，明確培養(yǎng)目標(biāo)。其次，對于模具專業(yè)崗位化實訓(xùn)內(nèi)容的選擇和組織，必須依據(jù)模具專業(yè)畢業(yè)生所從事工作崗位的具體工作要求。最后，要將相關(guān)工作崗位的具體要求和工作任務(wù)，滲入到具體的崗位化實訓(xùn)教學(xué)中，保證教學(xué)內(nèi)容的實用性。根據(jù)調(diào)查，目前模具設(shè)計與制造企業(yè)的崗位群如圖1所示。模具設(shè)計能力的培養(yǎng)，在企業(yè)中通常分為認(rèn)識模具、指導(dǎo)及模仿設(shè)計、獨立設(shè)計三階段。認(rèn)識模具與獨立設(shè)計過程都是潛移默化的積累過程，而指導(dǎo)及模仿過程則是培養(yǎng)模具設(shè)計人員的主要過程，是學(xué)生的設(shè)計思路從模糊到清晰的過程，是掌握知識，應(yīng)用技巧、方法的過程。由于受到教學(xué)時間、教學(xué)條件及環(huán)境等的制約，學(xué)校教學(xué)或多或少無法按照企業(yè)“以師帶徒”的方式進(jìn)行。因此，有必要采用虛擬仿真技術(shù)，讓學(xué)生“身臨其境”地在工作崗位上實習(xí)、實訓(xùn)，達(dá)到獨立完成設(shè)計，提高設(shè)計能力的目的，實現(xiàn)教學(xué)實訓(xùn)與崗位的“零距離”對接。

圖1 模具設(shè)計與制造工作崗位群圖

根據(jù)工作環(huán)境布置虛擬仿真實訓(xùn)環(huán)境 為了使學(xué)生盡快從學(xué)生角色轉(zhuǎn)換為職業(yè)人角色，明確自己的實訓(xùn)任務(wù)，對實訓(xùn)環(huán)境的布置應(yīng)盡可能地模仿企業(yè)真實的工作環(huán)境。這里的環(huán)境布置指的是軟件條件、虛擬環(huán)境和設(shè)施配置企業(yè)化，讓學(xué)生處于某個單位某個崗位的職員角色，教師則是該崗位的上級主管。模具專業(yè)虛擬仿真實訓(xùn)環(huán)境在模具設(shè)計、工藝分析、注射成型方面比較容易實現(xiàn)，但模具鉗工卻很難實現(xiàn)，利用軟件學(xué)生無法進(jìn)行模具表面的鉗工處理。因此，虛擬仿真實訓(xùn)的同時還需適當(dāng)配備模具鉗工實訓(xùn)車間。

根據(jù)企業(yè)對員工的管理方式對學(xué)生進(jìn)行實訓(xùn)管理 在實訓(xùn)過程中，對學(xué)生的各種管理制度和方法也應(yīng)該依照企業(yè)對該崗位員工的管理制度和方法。有些管理制度和方法在實訓(xùn)過程中難以操作和實施時，可以作一定的修改和調(diào)整，以保證實訓(xùn)管理的可操作性。

模具專業(yè)虛擬仿真實訓(xùn)的框架構(gòu)建

模具專業(yè)虛擬仿真實訓(xùn)平臺開發(fā)應(yīng)符合模具專業(yè)的人才培養(yǎng)要求，與崗位工作情境相符，逼真地反映實訓(xùn)內(nèi)容。首先，虛擬仿真實訓(xùn)平臺應(yīng)按照崗位構(gòu)架，使實訓(xùn)教學(xué)與企業(yè)崗位工作“無縫”對接。其次，虛擬仿真實訓(xùn)平臺的模塊結(jié)構(gòu)應(yīng)合理，要充分反映崗位要求。再次，要設(shè)置合理的評價體系，增強趣味性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和繼續(xù)學(xué)習(xí)的信心，同時能讓學(xué)生充分了解自己的學(xué)習(xí)情況，對學(xué)生產(chǎn)生一定的激勵作用。虛擬仿真實訓(xùn)平臺框架如圖2所示。

虛擬仿真實訓(xùn)的學(xué)習(xí)評價

學(xué)習(xí)評價和總結(jié)環(huán)節(jié)也是整個學(xué)習(xí)過程中的重要環(huán)節(jié)。對學(xué)生的恰當(dāng)評價能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和繼續(xù)學(xué)習(xí)的信心?？勺寣W(xué)生體驗闖關(guān)式的游戲。游戲任務(wù)從易到難，從模具結(jié)構(gòu)認(rèn)知到模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，從單分型面設(shè)計到多分型面設(shè)計。學(xué)生根據(jù)每一關(guān)的任務(wù)要求闖關(guān)，未完成任務(wù)表明闖關(guān)失敗，并在評價表中記錄失敗的相關(guān)信息。通常，學(xué)生在游戲式的學(xué)習(xí)環(huán)境中越戰(zhàn)越勇，興趣得到進(jìn)一步激發(fā)。教師通過考查學(xué)生的闖關(guān)數(shù)及評價表信息，給出學(xué)生的綜合考評成績，針對學(xué)生碰到的共性問題進(jìn)行集中講解。我們共設(shè)置了三種評價方式：一是自我評價，二是小組評價，三是教師評價。對各類評價都列出表格（參見表1、表2及表3），讓評價人來填寫。

圖2 模具專業(yè)虛擬仿真實訓(xùn)平臺框架圖

表1 模具專業(yè)虛擬仿真實訓(xùn)自我評價表

表2 模具專業(yè)虛擬仿真實訓(xùn)小組評價表

在表1、表2、表3中，成績評定都采用等級制，即優(yōu)秀、良好、中等、較差四個等級。通過對評價結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計，分析學(xué)生獲取知識、參與項目等的程度，從而反映出學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)和技能掌握情況。

綜上分析可知，虛擬仿真實訓(xùn)對提高學(xué)生的基本職業(yè)素質(zhì)和技能有下列優(yōu)點：（1）針對區(qū)域?qū)θ瞬诺男枨筇厣?、需求量確定人培養(yǎng)目標(biāo)，對學(xué)生進(jìn)行有較強崗位針對性的技能訓(xùn)練，突出就業(yè)崗位的素質(zhì)和技能。（2）虛擬仿真實訓(xùn)融合現(xiàn)代化多媒體教學(xué)手段，使學(xué)生像體驗游戲晉級一樣去學(xué)習(xí)專業(yè)知識，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。（3）虛擬仿真實訓(xùn)具有四重應(yīng)用價值：靈活性——靈活采用專業(yè)軟件開展技能訓(xùn)練；充分性——充分利用高職學(xué)生在校的三年時間，開展技能訓(xùn)練；拓展性——能拓展實訓(xùn)課題內(nèi)容的廣度和深度；加強性——對重點課題可加強訓(xùn)練，便于對訓(xùn)練過程和考核鑒定進(jìn)行強化管理。

表3 模具專業(yè)虛擬仿真實訓(xùn)教師評學(xué)表

[1]樂國友.采用仿真模擬實訓(xùn)強化學(xué)生的職業(yè)崗位素質(zhì)和技能[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2006，（5）:265-266.

[2]李金國，王剛毅，何向華.高職《塑料模具設(shè)計》課程有效教學(xué)初探[J].職業(yè)教育研究，2008，（8）:58-59.

[3]柯中爐，牟惠康，楊林生.以虛擬仿真技術(shù)提升高職實踐教學(xué)有效性的探索——以生化制藥技術(shù)專業(yè)實踐教學(xué)為例[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2009，（5）:21-25.

[4]李金國，楊林生，李云貴.虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于高職模具實訓(xùn)教學(xué)的有效性探究[J].職教論壇，2010，（3）:66-69.

[5]李鵬.仿真教學(xué)在高等職業(yè)教育中的應(yīng)用[D].山東：山東師范大學(xué)，2008.

G712文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-5727（2011）09-0171-02

*本文系浙江省教科規(guī)劃課題《以提升學(xué)生崗位素質(zhì)與技能的虛擬實訓(xùn)教學(xué)應(yīng)用研究——以高職模具專業(yè)為例》（課題編號:SCG374）、浙江省新世紀(jì)教改項目《高職機械制造類專業(yè)人才培養(yǎng)模式和系列課程綜合改革與實踐》（項目編號：YB09124）的部分研究成果

李金國（1979—），男，浙江臺州人，浙江工業(yè)大學(xué)2009級博士研究生，臺州職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，主要從事模具設(shè)計與制造專業(yè)的教學(xué)與科研。