虛擬仿真技術(shù)在高職院校教學(xué)中的優(yōu)勢和應(yīng)用探討

【摘要】虛擬仿真技術(shù)在高職教學(xué)中的開發(fā)與應(yīng)用對于高職院校技能型人才的培養(yǎng)與智能型教學(xué)的探索具有積極意義。本文通過細致分析虛擬仿真技術(shù)的原理與虛擬仿真技術(shù)在高職院校的教學(xué)優(yōu)勢，提出虛擬仿真技術(shù)在高職院校中的應(yīng)用方式與借鑒。

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真技術(shù) ?高職院校 ?教學(xué)優(yōu)勢 ?教學(xué)應(yīng)用

【項目來源】江蘇省高校品牌專業(yè)建設(shè)項目 - 建筑裝飾工程技術(shù)（項目編號PPZY2015B182）。

【中圖分類號】G71 ?【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）27-0232-02

1.前言

現(xiàn)階段大多數(shù)高職學(xué)院所設(shè)置的專業(yè)核心課程多為技能實踐類課程，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技術(shù)與應(yīng)用操作能力。而從實際情況來看，高職院校在從事專業(yè)教學(xué)活動中如果僅依靠傳統(tǒng)模式下的理論與實踐教學(xué)方式很難滿足當(dāng)代市場需求與人才競爭壓力下對學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的要求，高職院校需要為學(xué)生創(chuàng)建更為生動的仿真實訓(xùn)環(huán)境，開發(fā)與時俱進的虛擬教學(xué)平臺，從而提升實踐類課程的教學(xué)效果。因此，高職院校應(yīng)積極引進或自行研發(fā)實踐類課程所適用的虛擬仿真技術(shù)、搭建虛擬平臺、構(gòu)建虛擬實訓(xùn)室、建設(shè)虛擬仿真實踐課程等。

2.虛擬仿真技術(shù)的教學(xué)優(yōu)勢

2.1虛擬仿真技術(shù)

虛擬仿真技術(shù)，是虛擬現(xiàn)實技術(shù)和系統(tǒng)仿真技術(shù)的總稱，是多學(xué)科的綜合性技術(shù)，以圖形學(xué)、系統(tǒng)論、控制論、信息技術(shù)等相似原理為基礎(chǔ)理論，將計算機、專用設(shè)備作為重要工具，模擬視覺、觸覺、聽覺等感官，給使用者提供真實生動的感受，同時還能夠利用系統(tǒng)模型實施動態(tài)性試驗。虛擬仿真技術(shù)在實際應(yīng)用過程中表現(xiàn)出較多特征：（1）交互性;（2）沉浸性;（3）生動性;（4）逼真性。

2.2教學(xué)優(yōu)勢

虛擬仿真技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用是高職教育中真正實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)與提升教學(xué)成果的必經(jīng)之路。細致分析虛擬仿真技術(shù)在高職院校中的教學(xué)優(yōu)勢具有以下三點：

第一，優(yōu)化教學(xué)環(huán)境、提升教學(xué)效率。教師借助于虛擬仿真技術(shù)可以提升實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的教學(xué)質(zhì)量，增強學(xué)生自主性學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣，促進各項教學(xué)計劃的實施，達成教學(xué)目標(biāo)，并且能夠結(jié)合虛擬仿真教學(xué)平臺、軟件與課程更新教學(xué)模式，促進學(xué)生更為深入、形象的理解教學(xué)重點與難點，提升教學(xué)過程的科學(xué)性、專業(yè)性、實效性與智能性。例如，國內(nèi)高職院校建筑裝飾工程技術(shù)專業(yè)在專業(yè)課程開發(fā)中緊跟前沿技術(shù)與人才需求，早已涉及到了建筑類虛擬BIM技術(shù)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，打破傳統(tǒng)的專業(yè)教學(xué)模式，讓學(xué)生從真實的建筑空間中測量與收集數(shù)據(jù)后在虛擬的軟件環(huán)境中進行建筑裝飾的綜合設(shè)計。授課過程中教師完成基礎(chǔ)知識點的講解與軟件的步驟式操作演示后并布置真實的建筑裝飾項目分配學(xué)生進行數(shù)據(jù)和信息采集、自主構(gòu)建建筑信息模型以及后續(xù)的方案設(shè)計。此種虛擬軟件的學(xué)習(xí)與課程的開發(fā)不僅密切聯(lián)系建筑行業(yè)的市場需求而且大力提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與技能實踐能力，從實質(zhì)上推進專業(yè)技能實踐類課程的改革與實效。

第二，減少實踐教學(xué)資源的額外投資。高職院校借助虛擬仿真技術(shù)可以有效減少各項實踐教學(xué)的額外投資，因為該項技術(shù)擁有較高的互動性、智能性與重復(fù)性，先進的仿真平臺或軟件在課程實訓(xùn)環(huán)節(jié)的應(yīng)用完全打破傳統(tǒng)實踐教學(xué)中人員、耗材與環(huán)境的窘境，教師在課程實訓(xùn)環(huán)節(jié)中完全可以根據(jù)實訓(xùn)項目的難易程度與學(xué)生實訓(xùn)能力差別按照等級式學(xué)習(xí)模式設(shè)置虛擬仿真系統(tǒng)，借助智能性與仿真性的虛擬實訓(xùn)軟件操作一方面教師可以自由的進行分類教學(xué)，另一方面學(xué)生可以自主的進行重復(fù)性與著重性項目訓(xùn)練，從而減少實訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)中有些特殊專業(yè)安全隱患的發(fā)生機率，擺脫實訓(xùn)條件對課程的束縛，降低教學(xué)人員、耗材和儀器的額外購入。

第三，優(yōu)化學(xué)習(xí)情景。形象生動、實時互動、感官觸動等技術(shù)優(yōu)勢以及逼真化的三維動畫模型與定制化的場景音效等技術(shù)特點在一定程度上改變了傳統(tǒng)教學(xué)中的枯燥無味，更符合當(dāng)代學(xué)生的身心需求。同時，對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中所提出的各種假設(shè)模型進行虛擬，通過虛擬系統(tǒng)可以直接觀察到假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。因此，虛擬仿真技術(shù)有利于學(xué)生熟練掌握職業(yè)技能，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[1]。

3.虛擬仿真技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用

專家認(rèn)為，虛擬仿真技術(shù)的核心價值與職業(yè)教育的目標(biāo)十分契合，虛擬仿真技術(shù)的建設(shè)是當(dāng)前培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才的迫切要求，是高職院?，F(xiàn)代化建設(shè)的必然趨勢。如今，伴隨著數(shù)字技術(shù)的迅猛發(fā)展與國家政策的大力推動，虛擬仿真技術(shù)在高職教育中得到廣泛的應(yīng)用，成為實踐類教學(xué)重要的組成部分和提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段。具體應(yīng)用如下：

3.1構(gòu)建虛擬仿真實踐平臺

高職院校通過虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建科學(xué)性的虛擬仿真實踐平臺眾多，如虛擬建筑技術(shù)類、虛擬工業(yè)設(shè)計類、虛擬機械設(shè)計類、虛擬醫(yī)學(xué)技術(shù)類等。虛擬仿真實踐平臺依托虛擬現(xiàn)實、多媒體技術(shù)與互動硬件設(shè)置進行真實的模擬仿真，節(jié)約現(xiàn)實教學(xué)資源，促進學(xué)生實踐操作能力。例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)一些含有高空建筑作業(yè)的學(xué)習(xí)活動中，一是通過虛擬實踐平臺，給予學(xué)習(xí)者身臨其境的模擬操作，不再受場地等外界條件限制，重復(fù)操作直至完全掌握，有效地解決了傳統(tǒng)實訓(xùn)條件與實訓(xùn)效果之間的矛盾，學(xué)生在不危及自身安全的前提下良好的掌握技能操作要點，從而提升學(xué)生的實踐應(yīng)用能力;二是學(xué)生在實踐操作前利用虛擬系統(tǒng)進行預(yù)習(xí)，有助于學(xué)生從整體到局部建立起直觀的感性認(rèn)識，能有效地解決在實際操作中出現(xiàn)的盲目操作和失誤的現(xiàn)象，縮短實踐操作的時間;三是實訓(xùn)項目中所包含的難度大與操作步驟復(fù)雜的實訓(xùn)環(huán)節(jié)中，教師結(jié)合學(xué)生的基礎(chǔ)知識和能力，設(shè)計傳統(tǒng)與現(xiàn)代、虛擬與真實相融合的個性化教學(xué)方案，采取實際訓(xùn)練與虛擬操作交互與重復(fù)性學(xué)習(xí)的方式，使學(xué)生深刻的理解與消化教學(xué)重點與難點。保證整體教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)需求良好對應(yīng)，最大程度的實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)[2]。

3.2構(gòu)建仿真模型

實際教學(xué)過程中，高職院校很多專業(yè)課程對于操作性要求較高，需要學(xué)生在充分掌握應(yīng)用原理的基礎(chǔ)上進行實操練習(xí)，其中不僅包含外觀、結(jié)構(gòu)方面的三維實體仿真模型，同時還包含儀器設(shè)備內(nèi)的數(shù)字仿真模型，構(gòu)建合理性的仿真模型，給學(xué)生提供更為生動逼真的教學(xué)輔助[3]。按照專業(yè)需求設(shè)計與構(gòu)建出同等比例的教學(xué)實體仿真模型能夠讓學(xué)生形成最直觀性的物理認(rèn)識，形成最優(yōu)化的教學(xué)輔助教具。而構(gòu)建系統(tǒng)化的數(shù)字仿真模型能夠不受任何場地的限制，讓表現(xiàn)效果更為逼真與優(yōu)美，讓其更具有交互性。例如，建筑樓盤中的三維數(shù)字沙盤模型的仿真性宛如身臨其境。隨著數(shù)字科技的進步將三維虛擬仿真的數(shù)字沙盤與物理模型進行無縫的融合，賦予感受者身臨其境的真實感，真正的做到人機交互，使整個虛擬場景栩栩如生。

3.3創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式

新時代下職業(yè)教育教學(xué)改革的深入人心，對于現(xiàn)階段高職院校的教學(xué)活動提出了較高的要求。傳統(tǒng)教學(xué)模式下，多是按照特定教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、課程標(biāo)準(zhǔn)，開展人才培養(yǎng)工作。當(dāng)前社會經(jīng)濟發(fā)展過程中，生產(chǎn)環(huán)節(jié)逐漸細化，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，對于現(xiàn)代化專業(yè)技能人才提出了較高的要求。以市場需求為導(dǎo)向，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，將能夠更好的推進教學(xué)活動取得良好成效[4]。借助于虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建新型教學(xué)體系，針對各項專業(yè)教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計合理性的教學(xué)模型，打造更為現(xiàn)代化的模擬實驗基地，促進學(xué)生能夠全面充分熟悉各類操作，掌握專業(yè)內(nèi)相關(guān)機械設(shè)備、儀器的應(yīng)用原理，這樣學(xué)生在參與到實踐操作活動之中，將能夠盡快完成工作任務(wù)。采用“虛實結(jié)合”的新型人才培養(yǎng)模式，學(xué)生在虛擬環(huán)境中學(xué)習(xí)專業(yè)知識，并良好應(yīng)用在企業(yè)生產(chǎn)作業(yè)流程之中，在培養(yǎng)專業(yè)人才方面發(fā)揮著積極作用[5]。

3.4提升師資隊伍科研能力

在虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用過程中，高職院校師資隊伍科研建設(shè)工作取得了良好成果，體現(xiàn)最為明顯的一點在于師資隊伍針對虛擬仿真技術(shù)方面的總體科研能力有效提升。高職院校通過使用虛擬仿真技術(shù)，搭建起現(xiàn)代化的大型虛擬仿真實驗實訓(xùn)基地，引進相關(guān)企業(yè)的投資，推進大型專業(yè)仿真設(shè)備的建設(shè)活動有效開展[6]。從未來教育模式的發(fā)展趨勢來看，高職院校要積極和相關(guān)企業(yè)、供應(yīng)商簽訂合同，研發(fā)專業(yè)型的仿真類軟件，開發(fā)更為先進科學(xué)的仿真軟件和設(shè)備[7]。培養(yǎng)具有特長型的專業(yè)教師積極參與到研發(fā)環(huán)節(jié)中，加大科研活動投資力度，推進項目取得良好進展。

4.結(jié)束語

虛擬仿真技術(shù)在高職院校中的應(yīng)用，契合了當(dāng)前教學(xué)改革的方向，滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在需求，對于切實有效強化教學(xué)效果，推進教學(xué)活動的良好開展具有重要意義和作用。高職院校在開展實踐類課程的教學(xué)活動中使用虛擬仿真技術(shù)，需要注重結(jié)合自身的教學(xué)環(huán)境，按照專業(yè)教學(xué)內(nèi)容，選擇合適的教學(xué)方式和手段，通過積極構(gòu)建虛擬仿真平臺、仿真模型、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式以及提升高職院校師資隊伍的科研能力等應(yīng)用方式將加快現(xiàn)代化“虛實結(jié)合”課堂教學(xué)理念的推廣，提升高校虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用實效。

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作者簡介：

石峰，江蘇徐州人，碩士，講師，研究方向：家具藝術(shù)設(shè)計、建筑裝飾設(shè)計與施工。