職業(yè)技術(shù)教育虛擬仿真教學(xué)研究

文/王一飛 賀擁亮

職業(yè)技術(shù)教育虛擬仿真教學(xué)研究

文/王一飛 賀擁亮

本文通過對(duì)傳統(tǒng)職業(yè)技術(shù)教育實(shí)踐教學(xué)短板的分析，研究國(guó)內(nèi)外基于虛擬仿真技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的現(xiàn)狀，闡明了職業(yè)技術(shù)教育發(fā)展虛擬仿真系統(tǒng)的意義，為職業(yè)技術(shù)教育虛擬仿真教學(xué)研究提供一定的理論基礎(chǔ)。

職業(yè)技術(shù)教育；實(shí)踐教學(xué)；虛擬仿真

職業(yè)技術(shù)教育是為受教育者獲得某種職業(yè)技能或者職業(yè)知識(shí)、形成良好的職業(yè)道德，從而滿足從事一定社會(huì)生產(chǎn)勞動(dòng)需要而開展的一種教育活動(dòng)。其目的就是培養(yǎng)應(yīng)用人才和具有一定文化水平和專業(yè)知識(shí)技能的勞動(dòng)者，側(cè)重于實(shí)踐技能和實(shí)際工作能力的培養(yǎng)[1]。因此，在職業(yè)技術(shù)教育中，實(shí)踐教學(xué)在所有課程中所占比重較高，也是考核評(píng)價(jià)的重點(diǎn)。

一、實(shí)踐教學(xué)存在的短板

作為職業(yè)技術(shù)教育中教學(xué)的重點(diǎn)，實(shí)踐教學(xué)就是要通過模擬實(shí)際工作環(huán)境，采用真實(shí)工作項(xiàng)目的實(shí)際案例，將理論應(yīng)用于實(shí)際，強(qiáng)調(diào)學(xué)生參與性，在最短的時(shí)間內(nèi)使學(xué)生在專業(yè)技能、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、工作方法等方面得到提高[2]。但現(xiàn)階段實(shí)踐教學(xué)存在短板。

（一）設(shè)施陳舊落后

大多數(shù)職業(yè)技術(shù)教育院校建校時(shí)間早，能夠滿足實(shí)踐教學(xué)任務(wù)的設(shè)施比較陳舊，有16%設(shè)備設(shè)施為2000年以前購置的，63%的設(shè)備設(shè)施為本世紀(jì)初購買的，其余為近幾年購置的，更新速度慢，已經(jīng)難以滿足實(shí)踐教學(xué)的需要。

（二）經(jīng)費(fèi)緊張缺乏

由于實(shí)踐教學(xué)時(shí)間在這個(gè)教學(xué)時(shí)間分配中的比重較高，所有學(xué)員都要通過大量時(shí)間訓(xùn)練實(shí)操能力，需要一定數(shù)量的設(shè)施設(shè)備，以滿足教學(xué)要求。但職業(yè)技術(shù)教育院校經(jīng)費(fèi)較少，加之設(shè)備設(shè)施價(jià)格較高，如傳統(tǒng)機(jī)械車床8萬元一臺(tái)，數(shù)控機(jī)床就要16萬一臺(tái)，緊張的經(jīng)費(fèi)難以滿足教學(xué)的需要。

（三）安全難以保證

實(shí)踐教學(xué)不同于理論教學(xué)，需要學(xué)生動(dòng)手操作，由于理論教學(xué)不夠深入，學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手機(jī)會(huì)少，尤其是第一次進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)，學(xué)生往往忽視設(shè)施使用注意事項(xiàng)，大大增加了危險(xiǎn)性。

（四）師資力量薄弱

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，越來越多的學(xué)生選擇接受職業(yè)技術(shù)教育，掌握職業(yè)技能，以適應(yīng)崗位工作的需求。但由于我國(guó)長(zhǎng)期重視學(xué)歷教育，對(duì)職業(yè)教育關(guān)注不夠，導(dǎo)致院校發(fā)展不平衡，尤其是實(shí)踐教學(xué)教師數(shù)量缺乏，不能滿足教學(xué)的需要。

二、虛擬仿真技術(shù)在實(shí)踐教育中的應(yīng)用現(xiàn)狀

虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)源于國(guó)外，已經(jīng)取得廣泛應(yīng)用成果，所訓(xùn)練的方面也涉及了諸多內(nèi)容。國(guó)內(nèi)高職院校也根據(jù)自身需求，大力發(fā)展虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)軟件，并已經(jīng)在日常教學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用，建立了專門的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教室[3]。部分商業(yè)公司也進(jìn)行虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)，甚至在軍事領(lǐng)域也有一定的應(yīng)用。

（一）國(guó)外應(yīng)用現(xiàn)狀

從上世紀(jì)90年代，美國(guó)就已經(jīng)將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到物理學(xué)、分子生物學(xué)、海洋學(xué)以及核科學(xué)等許多科學(xué)領(lǐng)域，設(shè)計(jì)建造了對(duì)應(yīng)的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。其中，斯坦福大學(xué)對(duì)光學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了虛擬化，學(xué)生可借助計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)，利用虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行光學(xué)實(shí)驗(yàn)，極大地提高學(xué)習(xí)效率，提升了學(xué)生參與度。

英國(guó)牛津大學(xué)開發(fā)的虛擬實(shí)驗(yàn)室，能夠讓學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行相應(yīng)的交互式化學(xué)實(shí)驗(yàn)。德國(guó)Ruhr大學(xué)建立的虛擬實(shí)驗(yàn)室，主要幫助學(xué)生學(xué)習(xí)控制工程方面的知識(shí)，能夠直觀的查看實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，具有較高的逼真度，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)交互式操作。加拿大達(dá)爾豪西大學(xué)建立的激光模擬仿真實(shí)驗(yàn)室，幫助學(xué)生在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上進(jìn)行激光實(shí)驗(yàn)，大大縮減了經(jīng)費(fèi)，提升了安全度。

（二）國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)在虛擬仿真方面雖然起步較晚，但發(fā)展迅速，許多院校和科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)投入到這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行研究。

北京師范大學(xué)研究開發(fā)的三維電子線路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，針對(duì)電工電子實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的一款虛擬仿真軟件，幫助學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)儀器的操作使用方法，理解基本電路原理。浙江大學(xué)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，為學(xué)生提供了完整的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。上海交通大學(xué)利用C/S模型，搭建了機(jī)器人遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，可控制機(jī)器運(yùn)動(dòng)和產(chǎn)品加工。北京科技大學(xué)開發(fā)的汽車虛擬駕駛系統(tǒng)，為駕駛員培訓(xùn)提供了模擬平臺(tái)[4]。

三、職業(yè)技術(shù)教育發(fā)展虛擬仿真系統(tǒng)的意義

當(dāng)前我國(guó)職業(yè)教育還處在發(fā)展階段，利用虛擬仿真技術(shù)，將實(shí)訓(xùn)課程程序化，可高效完成實(shí)踐操作的訓(xùn)練任務(wù)。因此，虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)的建設(shè)是培養(yǎng)技能型人才的迫切需要，也是推進(jìn)職業(yè)技術(shù)院校教學(xué)改革的必然趨勢(shì)[5]。大力發(fā)展虛擬仿真技術(shù)，為破解教育資源短缺、人才發(fā)展緩慢等現(xiàn)實(shí)問題，提供了新方法和新思路。

（一）提高學(xué)習(xí)興趣

利用虛擬仿真技術(shù)所設(shè)計(jì)的軟件，將情景設(shè)置、互動(dòng)交流等內(nèi)容融入系統(tǒng)，所展示的三維動(dòng)畫、多場(chǎng)景以及配色，能夠在各種假設(shè)中進(jìn)行虛擬操作，所發(fā)映出的操作結(jié)果幫助學(xué)生更加直觀的理解實(shí)踐操作的方式方法，同時(shí)幫助教師提早讓學(xué)生體會(huì)實(shí)訓(xùn)環(huán)境，避免第一次實(shí)踐教學(xué)中出現(xiàn)誤操作、違反操作規(guī)程的現(xiàn)象。

（二）節(jié)約經(jīng)費(fèi)使用

科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，尤其是教學(xué)硬件設(shè)施更新速度快，投入經(jīng)費(fèi)多，教學(xué)硬件設(shè)施難以跟上技術(shù)進(jìn)步的步伐，虛擬仿真技術(shù)可通過搭建的軟件平臺(tái)，不斷根據(jù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，改進(jìn)提升軟件系統(tǒng)，可多次重復(fù)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。

（三）適用的廣泛性

在傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)過程中，教師需要對(duì)學(xué)生進(jìn)行手把手教授，而且受制于硬件設(shè)備，很多情況下只能部分學(xué)生操作。利用模擬仿真技術(shù)，學(xué)生能夠在計(jì)算機(jī)前完成各種實(shí)訓(xùn)操作，體會(huì)真實(shí)操作場(chǎng)景，為日后獨(dú)立實(shí)踐操作奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，利用仿真軟件建立的硬件設(shè)施模型，能夠和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，做到邊講邊練，鞏固提高學(xué)習(xí)效果。

（四）解決教學(xué)難題

相較于以上幾種優(yōu)點(diǎn)，虛擬仿真技術(shù)能夠?qū)τ布O(shè)備進(jìn)行全方位展現(xiàn)，對(duì)有些不可直觀展示的結(jié)構(gòu)原理和不可重組的精密設(shè)備進(jìn)行三維直觀展示，可利用模擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)提前讓學(xué)生了解操作規(guī)程和注意事項(xiàng)，避免誤操作，防止事故問題出現(xiàn)。

[1]林徐潤(rùn)，段虎．《虛擬仿真技術(shù)在職高實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用》[J].深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)．2012，2（10）．

[2]蔡龍輝，《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職教實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用研究》[D].廣東技術(shù)師范學(xué)院，2014．

[3]楊春明，《采用模擬仿真教學(xué)提高學(xué)生實(shí)際操作能力的實(shí)踐》[J]．2011，1（13）．

[4]高鈺，《德國(guó)F+U職業(yè)技術(shù)學(xué)院的教學(xué)特色》[J]．2007，11.

[5]曾偉堅(jiān)，《談?wù)劯叩嚷殬I(yè)教育模擬仿真式課堂教學(xué)的知行關(guān)系》[J]．2012，5．

王一飛，碩士，武警杭州士官學(xué)校軍械系裝備器材教研室助教，主要研究非致命武器；

賀擁亮，碩士，武警杭州士官學(xué)校軍械系槍械教研室助教，主要研究槍械管理。

武警杭州士官學(xué)校）