虛擬仿真技術(shù)在高職機(jī)電專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

楊 宏

（武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖北·武漢 430205）

虛擬仿真技術(shù)是通過虛擬系統(tǒng)來模仿真實的系統(tǒng)，人可以在虛擬系統(tǒng)中進(jìn)行真實的模擬操作，具有較強(qiáng)的沉浸性和交互性，一般在室內(nèi)設(shè)計、工業(yè)仿真、汽車仿真等領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛。隨著我國教育機(jī)制改革，在高職院校機(jī)電專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用，可以讓一些抽象的理論知識得到直觀的體現(xiàn)，幫助學(xué)生理解，并解決問題，例如將一些復(fù)雜的機(jī)電知識和機(jī)電系統(tǒng)用虛擬技術(shù)展現(xiàn)出來，幫助學(xué)生對專業(yè)知識與專業(yè)技能的掌握，達(dá)到良好的教學(xué)效果和教學(xué)目的，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)熱情，具有重要的教育價值和現(xiàn)實意義。

1 虛擬仿真技術(shù)在高職院校機(jī)電專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用優(yōu)勢

虛擬仿真技術(shù)在高職機(jī)電專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用，符合機(jī)電專業(yè)的教學(xué)需求。在實際教學(xué)中，高職院校機(jī)電專業(yè)的主要教學(xué)目的是為了培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和實踐操作能力，在理論學(xué)習(xí)中院校為學(xué)生所提供的學(xué)習(xí)條件與學(xué)習(xí)資源有限，為了讓學(xué)生能夠?qū)Τ橄罄碚撝R有更加深刻的理解和掌握，掌握專業(yè)技能，就需要充分利用仿真技術(shù)，讓學(xué)生對于學(xué)習(xí)的知識有直觀的感知，明確的判斷。另外，從高職院校機(jī)電專業(yè)的教學(xué)工作來說，高職院校是對專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的主陣地，尤其是機(jī)電專業(yè)具備較強(qiáng)的實踐性質(zhì)，對學(xué)生的動手能力要求較高，學(xué)生在畢業(yè)后會直接從事于實踐操作工作，因此在學(xué)習(xí)中就需要對機(jī)電專業(yè)的理論知識有明確的認(rèn)知，并且有深刻的掌握。在專業(yè)教學(xué)過程中就應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)學(xué)生實踐能力和動手能力的培養(yǎng)，但由于很多高職院校在硬件設(shè)備資源上比較欠缺，不能為學(xué)生提供實踐的平臺和場地，學(xué)生在學(xué)習(xí)中缺乏實際鍛煉的機(jī)會，虛擬仿真技術(shù)在機(jī)電專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用，可以為學(xué)生提供實踐的平臺，有助于提升學(xué)生的專業(yè)技能和水平。

2 高職院校機(jī)電專業(yè)教學(xué)現(xiàn)狀

2.1 實踐課程所占比重少

高職院校在機(jī)電專業(yè)教學(xué)活動中仍然存在重理論，輕實踐的現(xiàn)象，而高職院校作為對專業(yè)高技能、專業(yè)人才培養(yǎng)主陣地，需要加強(qiáng)對學(xué)生實踐能力和動手能力培養(yǎng)，但由于缺乏足夠的資源和資金支持，不能為實踐課程開展提供足夠的支持，導(dǎo)致實踐課程在總體課程中所占比重較少，課時安排緊張，不能為學(xué)生提供足夠的實踐和動手的機(jī)會與平臺，影響到對學(xué)生實踐能力與動手操作能力的培養(yǎng)，進(jìn)而影響到機(jī)電專業(yè)學(xué)習(xí)效果。而且高職院校學(xué)生的理論基礎(chǔ)較差，學(xué)生素質(zhì)不一，在學(xué)習(xí)中缺乏主動性和積極性，在理論課程學(xué)習(xí)中學(xué)習(xí)效果差，效率低，再加上缺乏足夠的實踐操作機(jī)會，機(jī)電專業(yè)教學(xué)效果難以保證。

2.2 實踐課程資源缺乏

高職院校的實踐課程開展除了在校內(nèi)實訓(xùn)基地開展以外，還有校外實習(xí)來作為實踐課程開展渠道，在校內(nèi)的實訓(xùn)基地開展實踐課程時，由于學(xué)校實訓(xùn)條件有限，試驗室開放時間不足，而且大多數(shù)實踐都是教師在進(jìn)行講解與示范，學(xué)生自己動手操作的時間比較少，也導(dǎo)致學(xué)生缺乏充足的時間來進(jìn)行動手操作。而校外實習(xí)則一般是由教師帶領(lǐng)下去進(jìn)行參觀和演示，因為企業(yè)考慮到設(shè)備的安全與維護(hù)等因素，能夠為學(xué)生提供的操作機(jī)會少，也不利于學(xué)生專業(yè)技能的訓(xùn)練。

2.3 機(jī)電設(shè)備維修費(fèi)用高

由于高職院校缺乏足夠的資金去建設(shè)實訓(xùn)基地和購入實驗設(shè)備，而且在機(jī)電設(shè)備運(yùn)行中損壞率較高，機(jī)電設(shè)備的維修費(fèi)用比較高，在實訓(xùn)課程中對材料的消耗量比較大，無疑使學(xué)校的資金投入增加，而且在機(jī)電實訓(xùn)教學(xué)中對電氣軟件和機(jī)械設(shè)備要求較高，實驗課程開展成本也就比較高，學(xué)生難以對機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行情況及內(nèi)部結(jié)構(gòu)真正的掌握，也難以理解電氣控制部分的理論內(nèi)容，很難達(dá)到實驗課程開展目的和效果。

3 虛擬仿真技術(shù)在高職機(jī)電專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用策略

3.1 課堂理論教學(xué)中虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用

在高職機(jī)電專業(yè)教學(xué)中虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，首先就體現(xiàn)在課堂理論教學(xué)環(huán)節(jié)當(dāng)中，在機(jī)電教育活動中需要將理論教學(xué)和實踐教學(xué)相結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)生對機(jī)電專業(yè)知識的理解。在理論學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)當(dāng)中，通過虛擬仿真技術(shù)可以讓學(xué)生對于機(jī)電相關(guān)設(shè)備有正確的認(rèn)知，并且可以清晰的了解到機(jī)械設(shè)備運(yùn)行情況和設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)，有利于增強(qiáng)學(xué)生對專業(yè)知識的理解，為后續(xù)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，學(xué)生在今后就業(yè)中對機(jī)械設(shè)備的操作就會有清晰和正確的認(rèn)識，提升學(xué)生的專業(yè)技能。理論學(xué)習(xí)在機(jī)電專業(yè)教學(xué)中也是非常重要的一個環(huán)節(jié)，為后續(xù)的實驗教學(xué)以及實踐經(jīng)驗提供理論指導(dǎo)，在理論教學(xué)中通過虛擬仿真技術(shù)開展教學(xué)活動，讓學(xué)生沉浸到教學(xué)中去，能有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和熱情，有利于學(xué)生全身性的融入到課堂學(xué)習(xí)中去，提高學(xué)習(xí)效果。

3.2 實踐教學(xué)中虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用

實踐教學(xué)工作在機(jī)電專業(yè)教學(xué)中發(fā)揮著重要的作用，因為機(jī)電專業(yè)具備較強(qiáng)的實踐特性，學(xué)生的實踐能力和動手能力是機(jī)電教育教學(xué)中重要的培養(yǎng)目標(biāo)，但由于我國高職院校發(fā)展時間較短，對于機(jī)電專業(yè)實訓(xùn)基地建設(shè)還缺乏足夠的資金投入，在實踐課程中由于實訓(xùn)場地的開放性差，或者教學(xué)時間不能保證，試驗室的設(shè)備數(shù)量少，水平比較落后，導(dǎo)致實驗課程不能有效開展。而虛擬仿真技術(shù)具備較強(qiáng)的沉浸性和交互性，可以為學(xué)生提供實驗的條件，增強(qiáng)學(xué)生的操作能力，解決專業(yè)學(xué)習(xí)中遇到的問題，促進(jìn)學(xué)生就業(yè)。虛擬仿真技術(shù)在實踐教學(xué)中的應(yīng)用體現(xiàn)在教學(xué)平臺、教師資源利用以及虛擬仿真資源三個方面，可以緩解學(xué)校在實驗基地建設(shè)上的資金緊張問題，通過建立虛擬仿真試驗室，還能有效解決資源緊缺的局面，在教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容上都得到了創(chuàng)新，將教學(xué)實踐和技術(shù)結(jié)合，成為教師教學(xué)主要工具，幫助學(xué)生對抽象和具象的問題得到直觀、清晰的呈現(xiàn)。通過虛擬仿真技術(shù)來代替高費(fèi)用的機(jī)電專業(yè)設(shè)備儀器，減少甚至是避免對機(jī)電設(shè)備損耗及維修費(fèi)用，減少學(xué)校對實驗設(shè)備投入成本，而且利用虛擬仿真技術(shù)，學(xué)生也可以更加直觀的觀察到設(shè)備的運(yùn)行及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

對于高職院校來說，虛擬仿真技術(shù)能夠有效提高機(jī)電專業(yè)理論課程教學(xué)效率，在實踐教學(xué)中也能夠很好的得到利用，為了深化機(jī)電專業(yè)課程，使虛擬仿真技術(shù)在專業(yè)教學(xué)中得到充分利用，院校應(yīng)建立虛擬仿真教學(xué)中心，招聘一些專業(yè)的教師團(tuán)隊，或?qū)ΜF(xiàn)有的機(jī)電專業(yè)教師隊伍進(jìn)行專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，在實踐教學(xué)中教師可以引導(dǎo)學(xué)生對Analys、Maltab等虛擬仿真軟件的應(yīng)用，讓學(xué)生具備機(jī)電專業(yè)素質(zhì)和實踐操作能力，滿足機(jī)電行業(yè)對專業(yè)人才技能方面的要求，實現(xiàn)對學(xué)生專業(yè)技能的培養(yǎng)，提高機(jī)電專業(yè)教學(xué)效率和質(zhì)量。

3.3 校企合作中虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用

由于高職院校在實訓(xùn)基地建設(shè)時受到資金困難等多方面因素的限制，導(dǎo)致實驗教學(xué)工作難以開展，目前高職院校的實驗課程多是依托于實訓(xùn)基地來開展教學(xué)工作，但學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容有限，很多學(xué)生都是在校外實習(xí)階段來完成真正意義上的專業(yè)技能訓(xùn)練。校外實習(xí)階段是學(xué)生進(jìn)行角色轉(zhuǎn)變的一個過渡期，從學(xué)生角色轉(zhuǎn)變成社會人才角色，在過渡期也是讓學(xué)生對學(xué)校中學(xué)習(xí)的知識應(yīng)用到實踐中去，實現(xiàn)對專業(yè)技能型人才培養(yǎng)目標(biāo)。現(xiàn)階段高職院校普遍采用的是校企合作的模式，注重對學(xué)生的專業(yè)培養(yǎng)，以及實踐能力訓(xùn)練，學(xué)生在工廠實習(xí)時可以直接在一線崗位進(jìn)行機(jī)械操作，但由于學(xué)生自身能力有限，且實踐經(jīng)驗不足，為了今后能夠更好的處理社會實踐中的問題，就要加強(qiáng)校外實習(xí)階段的專業(yè)訓(xùn)練和能力提升。在學(xué)生實習(xí)期間，教師也可以對虛擬仿真技術(shù)來幫助學(xué)生對工作內(nèi)容進(jìn)行復(fù)盤，讓學(xué)生可以對專業(yè)知識有更加全面的了解，幫助學(xué)生補(bǔ)缺工作中的漏洞，提升個人的專業(yè)能力，促進(jìn)知識積累。高職院校在和企業(yè)建立合作模式時，可以根據(jù)企業(yè)實際開展的項目對學(xué)生進(jìn)行專業(yè)實訓(xùn)，讓學(xué)生參與到項目操作中去，或建立虛擬仿真自動生成線，讓學(xué)生掌握機(jī)電領(lǐng)域的操作技術(shù)要點(diǎn)，掌握專業(yè)技能，提高實踐操作水平，為今后的工作奠定堅實的基礎(chǔ)。

4 虛擬仿真技術(shù)在高職機(jī)電專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用效果

虛擬仿真技術(shù)在高職機(jī)電專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用具有顯著優(yōu)勢，其應(yīng)用效果比較理想，可以充分保證機(jī)電專業(yè)實訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)質(zhì)量。在傳統(tǒng)的實踐教學(xué)活動中由于高職院校缺乏足夠的資金來建設(shè)實訓(xùn)場地，購買實訓(xùn)器材和設(shè)備等，對實訓(xùn)課程的開展產(chǎn)生制約，而且在實訓(xùn)課程中也會導(dǎo)致材料大量消耗，且設(shè)備定期維修和養(yǎng)護(hù)也需要資金投入，對于高職院校來說資金壓力較大，而通過虛擬仿真技術(shù)可以有效緩解高職院校設(shè)備不足，以及實訓(xùn)試驗室建設(shè)資金不足等問題，通過虛擬仿真技術(shù)來構(gòu)建虛擬試驗室，避免設(shè)備損耗，同時利用虛擬仿真資源來緩解學(xué)校資源緊缺問題，可以幫助學(xué)生對抽象難以理解的問題具象化，在機(jī)電專業(yè)學(xué)習(xí)中為學(xué)生提供實踐的平臺，能夠有效增強(qiáng)高職院校實踐課程的開展效果。對于學(xué)生來說，虛擬仿真技術(shù)具有交互性，學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的問題可以直接反映出來，能夠有效提高學(xué)生對機(jī)電專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣，掌握實踐技能。

5 結(jié)語

隨著科技進(jìn)步和發(fā)展，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對于專業(yè)應(yīng)用型人才的需求量在不斷增加，而高職院校作為對專業(yè)應(yīng)用型、技能型人才培養(yǎng)的重要場所，肩負(fù)著專業(yè)人才培養(yǎng)重任，在高職院校教學(xué)中需要重視對學(xué)生專業(yè)技能和專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)與提升。但由于目前來看，在高職院校教學(xué)中由于缺乏足夠的資金支持，不能為實踐教學(xué)環(huán)節(jié)提供足夠的資金、資源甚至是平臺支持，而機(jī)電專業(yè)是一門具有較強(qiáng)實踐性和專業(yè)性的課程體系，理論內(nèi)容抽象，專業(yè)性較強(qiáng)，學(xué)生對所學(xué)的知識很難有全面且深入的理解，而且由于實踐課程開展條件有限，在這樣的條件下虛擬仿真技術(shù)在高職機(jī)電專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用非常必要，可以通過虛擬仿真技術(shù)來模擬機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行，滿足學(xué)生的實踐學(xué)習(xí)需求，也能有效提高機(jī)電專業(yè)教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。