虛擬仿真技術在機電一體化專業(yè)教學中的應用

【摘要】? ? 當前社會對于機電一體化人才的需求量越來越大。在技工院校機電一體化教學落實的過程中，要更好地引領學生扎實掌握理論知識，積極開展操作實踐，為學生提升技能水平、未來步入社會奠定堅實基礎。虛擬仿真技術的應用可以更好地兼顧學生個性化體驗，拓展學生知識面，提升學生實踐創(chuàng)新意識。結合學生的認知需求，注重虛擬仿真技術的全面應用，能有效助力高素質技術型人才培養(yǎng)。

【關鍵詞】? ? 虛擬仿真技術? ? 機電一體化? ? 教學? ? 應用

引言：

時代的不斷發(fā)展，對人才的綜合能力提出了更高的要求。當前機電一體化教學落實的過程中，立足理論課程的學習，必須要進一步為學生技能實踐拓展空間，推動學生學以致用，為學生未來融入社會奠定堅實基礎。在機電一體化教學落實的過程中，除了進一步購置實驗器材，開辟實驗空間外，還要善于借助虛擬仿真技術，為學生全面參與，反復實踐提供有效助力。

一、虛擬仿真技術與機電一體化教學融合的必要性分析

受新高考改革的影響，當前技師學校學生人數逐步增加，校內原有的傳統(tǒng)實驗室已經不能有效滿足學生實驗操作的需求，同時還有一些設備需要進一步完善和補充，實驗室空間也需要進一步擴大。在機電一體化教學落實的過程中，有很多操作需要嚴格而規(guī)范，稍有不慎就會對學生的人身安全產生一定的影響，如一些強電線路實踐，還有危險設備的拆裝等。在操作的過程中，如果沒有事先的準備工作，或者操作人員本身技術不夠規(guī)范，對一些細節(jié)有所忽略，極易對學生造成人身傷害，使機電設備受損。在技工院校機電一體化教學落實的過程中要著力建設高效優(yōu)質的虛擬仿真實驗中心，讓學生生動感知、全面體驗，更好地掌握實驗技術，而且便于反復操作，滿足學生學習需求。

虛擬仿真技術的人機交互軟件和數據庫構建可以同時讓大量學生上機訪問，而不會造成實驗沖突，也不涉及極端環(huán)境，訓練更加便捷、穩(wěn)妥、可靠。極大的降低學校在實驗方面的投入，讓學生熟練掌握多項操作技術。

二、虛擬仿真技術應用于機電一體化教學的優(yōu)勢

（一）推動學生對理論知識加強理解

機電一體化教學落實的過程中，需要學生學習大量綜合性知識，并對一些專用設施、常用工具有效區(qū)分。還要對教材上出現的一些圖形、信息技術原理、系統(tǒng)理論等全面理解扎實掌握，很多學生學習過程吃不消。虛擬仿真技術的應用可以將更多課程資源投放到數據平臺，方便學生通過網絡進行瀏覽。另外在虛擬操作平臺，教師還可以自行設計與開發(fā)一些仿真軟件，方便學生反復操練和實踐，推動學生對核心知識的生動化認知。指引學生以小組為單位有效互動，交流經驗，實現全面提升，進一步提高學生的默契合作意識。在反復的操練中加強學生對理論知識的全面理解，為學生營造生動真實的操作體驗，體現課程學習的交互性、直觀性、系統(tǒng)化優(yōu)勢，滿足學生多元化需求，推動因材施教有效落實。

（二）培養(yǎng)學生良好學習習慣

機電一體化教學落實的過程中，教師可以在課堂上為學生呈現大量理論知識，但是知識的消化和吸收還需要讓學生自主來完成，因此，學生必須要做著手做好課前的預習工作及課后鞏固復習工作。借助虛擬仿真設備，可以讓學生落實項目化學習，通過反復的操作，讓學生知識學習的同時進一步拓寬視野，從生活應用的角度更好地了解一些典型機加工設備的機械結構和控制原理。養(yǎng)成良好學習習慣，為以后創(chuàng)新應用奠定堅實基礎。虛擬仿真設備的應用，有效地避免了實訓操作耗時耗力、耗費財物且不可重復的特點。學生可以在虛擬仿真中心高效快捷的反復操作，對于學生感興趣的一些細節(jié)知識。如自動化生產線的結構和電氣控制原理，可以讓學生反復觀看，熟練記憶。兼顧學生自身學習興趣，培養(yǎng)學生良好學習習慣。另外，在虛擬仿真中心，學生可以對輸入的數據進行靈活的調整，模擬實驗過程，輸出多種多組數據，讓學生有效的構思和完善。以個性化學習體驗，能夠更好地培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神，讓學生養(yǎng)成嚴謹認真的求職態(tài)度，為學生后期獨立操作奠定堅實基礎。

（三）可以推動教師教學反思逐步提升

在技工院校機電一體化教學推進落實的過程中，不僅學生需要不斷學習、積極進步，同時對于教師的執(zhí)教能力也提出了更高的要求。信息化時代，各種新設備、新技術不斷出現。在教學落實的過程中，教師不能僅僅停留于教材呈現的知識引領學生學習和體驗，而是要能與時俱進，不斷學習新知識、了解新技術，對于一些前沿學科理論及時學習并納入自身知識結構之中。虛擬仿真技術應用的過程中，為了更好地服務學生的現代化學習需求，教師需要不斷學習和提升。例如，在虛擬仿真在線平臺建設的過程中，具有互動交流的信息發(fā)布、數據信息收集、在線作業(yè)設計及測評環(huán)節(jié)的落實都需要由教師來完成。在這個過程中，教師要能夠開發(fā)豐富的課程資源供學生學習，還要設計一些具有3D演示功能的動態(tài)課件。另外，對于一些優(yōu)秀的電子書籍、優(yōu)質實驗項目的教師都要及時為學生發(fā)布和添加。結合學生的學習評價，教師還要進一步優(yōu)化和落實課程內容呈現的方式，為學生帶來更加鮮活的使用體驗，滿足學生的個性化學習需求。結合學生專業(yè)測評結果，教師在課堂教學過程中也可以更好地確定需要重點講解的項目，引領學生扎實學習不斷提升，為社會培養(yǎng)更多掌握扎實技能的優(yōu)秀學生。

三、虛擬仿真技術在技工院校機電教學中應用的積極對策

（一）生動呈現為理論教學有效助力

虛擬仿真技術在機電一體化教學中的應用可以與課堂教學有機結合，在教師為學生呈現理論知識的同時，可以借助虛擬仿真平臺的演示功能，更好地為學生展示一些精細的機床結構程序編制，并以計算機輔助設計讓學生更好地對機械制造加工工藝有效了解。在教學落實的過程中，依托虛擬仿真技術，教師可以更好地調動學生學習積極性。教師可以讓學生先預習課本知識，接著提出一定的思考題目，讓學生提煉課理論重點知識，培養(yǎng)學生良好的自主學習意識。在學生對課本理論有效解讀的基礎之上，融合于虛擬仿真平臺，讓學生更好地加深對理論知識的理解。如教師可以在前面有效演示工件定位、裝夾刀具選擇、程序編制等的有效方法，接著讓學生邊看邊學，對理論知識加深理解。

這種直接的演示方法可以更好地加深學生的直觀記憶，而且有了教師的引領之后，學生對于虛擬仿真的操作會躍躍欲試，這樣就起到了很好的導向作用，讓學生更好地實際理論掌握工藝操作的有效方式。在教師講解告一段落之后，可以讓學生到虛擬仿真平臺嘗試操作，從一些簡單的單步操作入手，讓學生對課堂所學知識及時鞏固，為下一步實驗教學落實奠定良好基礎。

（二）互動融合分享虛擬仿真技術在實驗教學的有效應用

技工院校機電一體化教學落實的過程中，實驗是推動學生能力提升的重要一步。同時，實驗教學落實的過程中，需要學生具備良好的規(guī)范操作意識，對于每一步都要保證學生對實驗的目標、原理等，提前落實好解讀工作，而對于實驗的細節(jié)步驟，則需要學生在胸在心中有效規(guī)劃。尤其是對于一些危險性操作，需要學生準確記憶每一個動作模式，達到規(guī)范嚴謹，風險有效規(guī)避的操作目標。為了更好地推動學生對實驗原理扎實掌握，對于實驗過程熟練靈活，教師可以先讓學生在虛擬仿真平臺構建出合理的模型，規(guī)劃出實驗落實的具體路徑，在虛擬仿真平臺的熟練操作，為學生邁入機電實驗室做好堅持準備，這樣可以很好的避免實驗室內部昂貴儀器設備的損耗，而且能夠最大限度保證學生的安全。

在虛擬仿真技術幫助之下，讓學生以小組合作的方式事先對接真實的操作面板，有效掌握操作方法。例如，學校內部的大部分儀器都是以西門子品牌為中心的操作系統(tǒng)，教師就可以在虛擬仿真平臺內部調出西門子平臺軟件的操作面板，讓學生嘗試數控加工的操作方法，同時在操作面板上讓學生手動編程，模擬整個工件加工工序，掌握車床刀架設計整個流程。對于同一個工件，可以讓學生分組分批次反復操作，從學習到熟練到精通，循序提升學生實踐操作技能。另外，對于學校內部沒有的一些操作系統(tǒng)，如法拉克、三菱、海德漢、南京新華等常見操作系統(tǒng)教師也要讓學生分步，分批次操作和演練，這可以為學生以后步入工作崗位奠定堅實基礎。而且在不同的系統(tǒng)中讓學生演練操作，可以鍛煉學生靈活應變能力，在工作崗位上遇到不同工件，面對不同任務時，幫助學生快速熟練操作面板，有效解決具體問題。在虛擬仿真技術的幫助之下，學生學習的熱情會大大提升，同時對于外部環(huán)境的適應能力也能逐步增強。

（三）融合于實訓過程，助力學生學習提升

在技工院校起點一體化教學落實的過程中，除了讓學生學習理論、開展實驗之外，實訓是推動學生技能掌握實踐運用的核心一環(huán)，在實訓教學落實的過程中，學生需要親自下到工廠基層參與生產線作業(yè)，與其他工人有效合作。在這個過程中，如果學生對理論知識掌握不夠熟練靈活，應變能力不足，尤其是對一些新技術不能有效掌握，就會陷入被動。而且在工廠實踐的過程中，教師的講解不像校內授課那樣具體，需要學生快速掌握之后在工作中更好地鞏固和理解。為了提高學生的適應能力，教師要引領學生更好地接觸虛擬仿真技術，實現對實踐課程的生動理解。例如，教師可以結合學生下到實景工廠需要運用的系統(tǒng)、即將完成的項目為學生在實驗仿真平臺上添加新的操作模塊。借助虛擬仿真軟件，讓學生工作之前反出操練，加強學習，以更好地提升學生對實踐工位的適應能力。另外，教師可以借助虛擬仿真平臺，讓學生對其他同學實踐的工序有效熟悉，這樣就避免了學生單一實踐工位造成的經驗不足問題，可以更好地推動學生學習創(chuàng)新，綜合提升。

四、結束語

總之，在技工院校機電一體化教學落實的過程中，虛擬仿真技術為教師教學落實、學生自主學習提供了有效助力。課程學習的過程中，結合于理論知識、實驗課堂以及校外實訓等多個環(huán)節(jié)，教師都可以讓學生借助虛擬仿真平臺提前學習，反復鞏固，培養(yǎng)學生規(guī)范操作意識，讓學生熟練整個工序和流程，提升學生良好的學習適應意識，為機電行業(yè)輸送更多掌握扎實操作技術的優(yōu)秀人才，也可以推動學校教學再上新臺階。

作者單位：楊宇平? ? 江蘇省鎮(zhèn)江技師學院

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