淺析虛擬仿真技術(shù)在高職光伏新能源專業(yè)實訓教學中的應用

摘 要：隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，教育也在發(fā)生著深刻的變化，以網(wǎng)絡為基礎(chǔ)的各種知識學習逐漸成為世界教學發(fā)展的一種趨勢，虛擬仿真實踐教學將現(xiàn)代信息化技術(shù)的集成性和交互性融為一體，有效地解決了在空間和時間上的局限性，提供靈活多變的仿真實訓場景和開放式實訓教學環(huán)境，在提高實訓教學質(zhì)量和實踐資源共享等方面發(fā)揮著重要作用，具有傳統(tǒng)實訓教學無法比擬的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：虛擬;仿真;實訓

如何利用虛擬仿真教學資源體系服務于專業(yè)課程教學、綜合性實踐訓練和創(chuàng)新設計能力訓練形成線上線下的開改性、共享性實踐教學還不完善，需要在教學中不斷改革和實踐，推動虛擬仿真教學在課程教學、生產(chǎn)性實踐和創(chuàng)新能力發(fā)展三個層次的教學改革和實踐。

樂山職業(yè)技術(shù)學院是最早致力于光伏新能源人才培養(yǎng)的院校，光伏十年始終相伴行業(yè)堅持為行業(yè)培養(yǎng)技術(shù)技能型人才，在2012年就建有虛實結(jié)合的多晶硅虛擬仿真工廠，成為全國最早利用虛擬仿真技術(shù)手段建設光伏生產(chǎn)性實訓基地的院校。在教育部三年創(chuàng)新行動建設規(guī)劃中，學院依托在光伏新能源專業(yè)領(lǐng)域建立起的虛實結(jié)合校內(nèi)實訓中心的基礎(chǔ)和優(yōu)勢，于2017年1月成功獲批四川首批虛擬仿真實訓中心項目，高質(zhì)量完成了項目建設任務形成了“服務產(chǎn)業(yè)鏈、校企共建、虛實結(jié)合”的光伏新能源虛擬模式。

1.運用虛擬仿真中心設計光伏專業(yè)實訓教學

專業(yè)教師團隊深入企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，收集企業(yè)職業(yè)場景與技術(shù)資料，完善從項目場景的搭建、素材建模、操作流程到作業(yè)指導、安全規(guī)范、生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)，針對不同專業(yè)課程實訓項目進行了組合和配置。增開了與實際生產(chǎn)高度相符的教學實訓項目。

1.1 PREC高效晶硅太陽電池生產(chǎn)工藝

根據(jù)電池的生產(chǎn)工藝流程來模擬光伏電池的生產(chǎn)過程，系統(tǒng)中提前預制好每個工藝流程的物料，參數(shù)設置，設備活動視覺效果，運行系統(tǒng)后可選擇相應的工藝流程，每個工藝流程中3D模型的儀表可提供各種工藝條件參數(shù)的設置和輸入，實現(xiàn)各工序的工藝仿真

1.2 光伏電站生產(chǎn)運管和發(fā)電監(jiān)控

通過OTO運維模式，實現(xiàn)光伏電站發(fā)電系統(tǒng)線上設備運行狀態(tài)監(jiān)視、發(fā)電數(shù)據(jù)分析、故障報警分析、巡檢計劃制定、設備遠程操作與調(diào)節(jié)、電站綜合效率分析評估等功能，線下故障排除、巡視檢查、電站質(zhì)量檢測等實訓仿真項目;

1.3 分布式電站設計

以10kv分布式電站為設計場景，應用3D技術(shù)結(jié)合拖拽式設計操作模式，結(jié)合PVsystem 設計軟件，完成分布式電站的3D設計，設計模型中主要包含的設備有組件、逆變器、匯流箱、箱變、開關(guān)柜、光伏專用直流線纜、交流線纜;主要完成光伏電站系統(tǒng)設備構(gòu)成的邏輯擺放以及線纜的選取與接線方式等功能;

1.4晶硅光伏組件檢測

光伏組件的檢測實訓項目由于檢測設備投入大、管理環(huán)境要求高且?guī)в衅茐男跃窒蓿槍夥a(chǎn)品檢測實訓項目通過虛擬技術(shù)手段來滿足學生實訓教學。運用VR技術(shù)構(gòu)建虛擬的國家光伏檢測中心實訓室，對接IEC61325檢測認證標準，利用3D技術(shù)制作轉(zhuǎn)換成可實時互動體驗的交互式仿真實訓軟件，讓參與者與虛擬對象的實時互動成為可能，可完成組件檢測實訓項目18個，從而實現(xiàn)學習者隨時隨地的操作實訓內(nèi)容，提高實訓效率。

2.通過虛擬仿真實訓平臺構(gòu)建科學的教學考核、評價體系

利用虛擬仿真實訓平臺教學模式和考核模式，構(gòu)建了由教學考核、過程性考核、理論考核及綜合實踐考核等組成的較科學完善的考核評價體系，教師可根據(jù)各專業(yè)課程的內(nèi)容和特點，選擇不同的考核方式，充分突出了職業(yè)教育“學做一體”、“學訓結(jié)合”的教學理念。

2.1教學考核由過程性學習（10%）、理論考核（40%）和綜合實踐考核（40%）三部分組成。

2.2 過程性考核由出勤（10%）、學習態(tài)度（20%）、課前素材資源的學習（30%）、課后仿真實訓平臺的練習（40%）組成。

2.3 理論考核由過程性考核（20%）和終結(jié)性考核（80%）組成。所有仿真實訓平臺設置有考核模式，考試模式有理論自測題目，可由系統(tǒng)進行自動評分，形成過程性考核。終結(jié)性考核指期末的理論考試成績。

2.4 綜合實踐考核由過程性考核（50%）和終結(jié)性考核（50%）組成。所有仿真實訓平臺考試模式中每個實訓項目都有自動考核評分功能，可由系統(tǒng)根據(jù)操作步驟和實訓結(jié)果自動評分，形成過程性考核成績。終結(jié)性考核指期末的綜合項目實操考試成績。

3.光伏專業(yè)虛擬仿真實踐教學成效

虛擬仿真實踐教學將設備結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝原理、生產(chǎn)流程“顆?；?，以虛擬動畫、AR的形式展現(xiàn)，學生可通過信息化平臺掃二維碼學習，培養(yǎng)了學生的課程學習能力。

虛擬仿真實踐教學對接了真實生產(chǎn)過程，將職業(yè)素養(yǎng)、創(chuàng)新能力、質(zhì)量至上的工匠精神融合在仿真實踐中，設計了“設備認知、工藝認知、工量器具選用、項目實訓操作、實訓成果評價”的“五步法”實踐能力訓練法，可完成企業(yè)參觀、正常生產(chǎn)作業(yè)操作、工藝控制、故障消除、應急事故處理、質(zhì)量檢測等實踐技能訓練。培養(yǎng)了學生的崗位綜合實踐能力。

光伏新能源開放式的虛擬仿真實訓教學課堂實現(xiàn)了實訓教學能時時學、處處學，提高了學生的學習興趣，大大增加了實訓開課率。

4.結(jié)語

[1]虛擬仿真技術(shù)在高職實訓教學中的應用是必然的發(fā)展方向，而且其所占比重越來越大，同時發(fā)揮著越來越重要的作用。[2]虛擬仿真系統(tǒng)其設計、開發(fā)與應用都應該以學生為本，為學生學習和教師教學服務，虛擬仿真教學的設計實施者，應結(jié)合生產(chǎn)實際，不斷更新知識體系，一切教學都應以提高學習效果為出發(fā)點和歸宿點，使學生花最少的時間和精力獲得最好的學習效果。

參考文獻：

[1] 余建軍. 虛擬仿真技術(shù)在高職實訓教學中的應用[J]. 科學技術(shù)創(chuàng)新， 2017， 000（035）：86-87.

[2] 楊中興. 虛擬仿真實訓系統(tǒng)在實訓教學中的應用研究[J]. 遼寧高職學報， 2018， v.20;No.179（02）：45-48.

作者簡介：

楊莉頻，女，四川省樂山市人，講師，大學本科，研究方向：計算機科學與技術(shù)

（樂山職業(yè)技術(shù)學院 ?614000）