虛擬仿真技術在中等職業(yè)教育中的應用

王朝林

摘要：虛擬仿真技術是利用計算機硬件和軟件，借助其他輔助設備生成一種模擬環(huán)境，并使用戶身處其中，讓使用者在虛擬仿真環(huán)境中可以交互操作和感知的一種綜合信息技術。將虛擬仿真技術引入職業(yè)教育，能極大地刺激學生學習的興趣，提高教學的質(zhì)量，而且還可以提供安全的實訓環(huán)境，提高教學效率，改革職業(yè)教育的教學理念、創(chuàng)新課程內(nèi)容、適應新時期的教學手段。

關鍵詞：職業(yè)教育 虛擬仿真 教學改革

DOI：

10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2016.07.020

國務院《關于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》中指出：“提高職業(yè)教育信息化水平。構建利用信息化手段擴大優(yōu)質(zhì)教育資源覆蓋面的有效機制，推進職業(yè)教育資源跨區(qū)域、跨行業(yè)共建共享，逐步實現(xiàn)所有專業(yè)的優(yōu)質(zhì)數(shù)字教育資源全覆蓋。支持與專業(yè)課程配套的虛擬仿真實訓系統(tǒng)開發(fā)與應用。推廣教學過程與生產(chǎn)過程實時互動的教學。加強現(xiàn)代信息技術應用能力培訓，將現(xiàn)代信息技術應用能力作為教師評聘考核的重要依據(jù)?！雹?/p>

虛擬仿真技術正在不斷地完善和發(fā)展，職業(yè)學校主動把虛擬仿真技術引入到職業(yè)教育的實訓和教學中來，便成了職業(yè)教育改革目前的新亮點，為學校提供了低成本、高效率的實習和實訓手段，為中職教育帶來了全新的教學理念和教學模式。

一、利用虛擬仿真技術進行教學的優(yōu)點

1.利用虛擬仿真技術，可以制造出一個與實際工作近乎相同的虛擬場景。學生可以通過觀察、操作、感觸等形式，將工作過程親身經(jīng)歷一遍，達到身臨其境的認知目的。

2.利用仿真模擬環(huán)境進行教學和實訓，如同在游戲環(huán)境中進行教學，可以激起學習的興趣。在虛擬的環(huán)境中學習和實訓，鼓勵學習者在特定的虛擬環(huán)境中主動操作和練習，就好像在玩游戲，大大激發(fā)學習者學習主動性和關注度。

3.利用虛擬仿真技術進行教學和實訓，可以提高操作的安全系數(shù)。在虛擬的教學或者實訓環(huán)境里，學習者不怕操作失誤，不怕對設備造成損壞、不怕對學習者的人身造成傷害，而且系統(tǒng)還能對學習者的操作進行判斷，及時對錯誤操作發(fā)出警報和提示。

4.利用虛擬仿真技術進行教學和實習實訓，大大降低耗材的消耗。

5.利用虛擬仿真技術進行教學和實習實訓，不僅可以提高教師的教學效果，還可以促進學生技能的學習和掌握。在仿真環(huán)境中實習實訓，可以隨時重新開始，也可以對沒有完成的操作進行記錄，還可以對完成的操作進行回看，極大地提高了教學和實訓的效率。

二、虛擬仿真技術在職業(yè)學校中的應用

近年來，在職業(yè)教育的各個專業(yè)在積極引入虛擬仿真技術。以下介紹幾個在職業(yè)學校的應用案例。

（一）在水利水電工程技術專業(yè)虛擬仿真軟件的應用

某學校的水電工程虛擬仿真系統(tǒng)是應用虛擬仿真、多媒體等技術把水利水電工程的整個建設過程以三維仿真的形式呈現(xiàn)，開發(fā)了方案設計、總體布置、地形、地質(zhì)、水工結構、施工、運行管理等環(huán)節(jié)的綜合仿真系統(tǒng)。學生在虛擬的水電工程環(huán)境中，可以按照程序設定好的任務進行有關功能的應用，例如地形地貌勘測，工程項目初設，工程項目開挖施工，鋼筋綁扎，模板架設，混凝土澆筑，設備安裝調(diào)試，工程項目運行與管理等。學生在虛擬場景中，可以控制和安排整個施工現(xiàn)場的環(huán)境變化，建筑物和構筑物的施工，學生通過全過程的體驗和操作，掌握和了解水利水電工程的整個施工過程和施工細節(jié)，為學生學習提供全崗位、全方面、全過程的體驗和學習，改變了傳統(tǒng)的教學理念和思路。

（二）在模擬建筑物施工過程中的應用

建筑物和構筑物的施工現(xiàn)場環(huán)境復雜，施工方為了安全不容許學生進入，為了讓學生感受施工過程的各個環(huán)節(jié)，我們可以引入虛擬仿真技術模擬建筑物施工過程。在虛擬仿真環(huán)境中，學生可以在進入虛擬的施工現(xiàn)場進行體驗，可以轉身、可以鳥瞰或者放大局部細節(jié)。在軟件系統(tǒng)設計的每個任務教學模塊中，學校按照教師的任務要求，進行施工實訓和操作，通過動畫和視頻可以反復學習和練習，幫助學生對教學任務和技能學習，輔助學生對于整個施工過程的掌控和知識點的學習。

（三）在機械加工專業(yè)的應用

數(shù)控機床仿真操作軟件是專門針對機械加工專業(yè)的學生開發(fā)的，學生在沒有接觸數(shù)控機床之前，先通過仿真軟件熟悉數(shù)控機床，這樣可以避免在加工過程中，因為學生操作不熟練或者不規(guī)范的而帶來的未知風險。數(shù)控機床仿真操作系統(tǒng)的與真實的數(shù)控機床在操作程序上是完全一致的，可以進行編程等運行操作。在整個操作過程中，如果有錯誤，系統(tǒng)會及時提醒和提示。學生通過仿真系統(tǒng)的操作，掌握基本操作，正確處理操作過程，積累經(jīng)驗之后，再到真實機床上操作，達到事半功倍的效果。

（四）在電工專業(yè)的應用

變壓器檢修工實訓系統(tǒng)是通過計算機三維仿真技術，模擬變壓器的基本工作原理、設備類型及結構、設備特點;并能模擬變壓器的各種故障以及處理方法的一套多維可視化軟件。檢修調(diào)整：掌握電力變壓器檢修的類別、工作程序、工藝要求及檢修完成后現(xiàn)場驗收的有關要求。通過計算機三維技術模擬現(xiàn)實環(huán)境，再現(xiàn)變壓器檢修的類別環(huán)境，模擬檢修的工藝過程。檢修過程中用戶能夠交互操作，如同親身在現(xiàn)場操作一樣。故障維修：模擬變壓器故障現(xiàn)象。用戶進入該模塊后，首先由教員植入故障，然后程序根據(jù)植入的故障，模擬對應的故障現(xiàn)象，用戶根據(jù)故障現(xiàn)象，進行人機交互，逐步排除故障。

總之，隨著虛擬仿真技術的不斷完善和成熟，把虛擬仿真技術引入職業(yè)教育的教學環(huán)節(jié)中，已經(jīng)成為職業(yè)教育的實習和實訓教學中的新亮點，為學校提供了低成本、高效率的實習和實訓手段，為中職教學帶來了革命性創(chuàng)新。同時我們也要注意到，虛擬仿真技術是從生產(chǎn)實踐中提取出來的教學技術和方法，向?qū)W生輸出了間接實踐經(jīng)驗，它無法徹底取代真實操作。

注釋：

①引自國務院《關于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》國發(fā)〔2014〕19號。

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（責編 趙建榮）