虛擬仿真實(shí)訓(xùn)在職業(yè)教育教學(xué)中的應(yīng)用與創(chuàng)新研究

范 紅

（西安海棠職業(yè)學(xué)院，陜西 西安 710038）

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、科技水平不斷上升，虛擬仿真技術(shù)在日常生活當(dāng)中的應(yīng)用越來越頻繁。為了滿足當(dāng)前社會(huì)的快速發(fā)展需求，教育教學(xué)方面需要不斷改革和創(chuàng)新，而虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)能夠在教育方面提供力所能及的幫助。虛擬仿真技術(shù)的廣泛應(yīng)用正在改變著人們的生活和工作，并對(duì)職業(yè)院校的教學(xué)與學(xué)習(xí)發(fā)揮著重要影響。雖然虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)對(duì)于教育教學(xué)具有不可忽視的作用，但鑒于我國虛擬仿真在教育領(lǐng)域的應(yīng)用較晚，應(yīng)用過程中存在著大量的問題，所以，為了能夠推動(dòng)職業(yè)教育教學(xué)改革，需不斷挖掘其中存在的問題并加以解決。適應(yīng)教育信息化的要求，研究探討與信息技術(shù)深度融合的高職教育教學(xué)模式，設(shè)計(jì)基于虛擬仿真技術(shù)的高職專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)施途徑，形成系統(tǒng)的可操作的研究成果，指導(dǎo)教學(xué)實(shí)踐，推動(dòng)教學(xué)改革。

1 虛擬仿真技術(shù)含義及特點(diǎn)

虛擬仿真技術(shù)是指利用虛擬軟件模仿現(xiàn)實(shí)生活并以此完成各樣任務(wù)。虛擬仿真技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展后的產(chǎn)物，通過計(jì)算機(jī)作為基礎(chǔ)設(shè)備借助基礎(chǔ)應(yīng)用軟件采用高新科技實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)實(shí)事物的網(wǎng)絡(luò)重建或真實(shí)在校，也就是所謂的虛擬仿真。從深遠(yuǎn)角度考慮，虛擬仿真技術(shù)是人類發(fā)展至今的必然產(chǎn)物，人類生活發(fā)展就必須要逐漸地掌握遵循自然規(guī)律并不斷提高工作生活的效率，而虛擬仿真技術(shù)一方面是自然規(guī)律的重現(xiàn)，另一方面也提高了人們的感官和工作生活效率，成為現(xiàn)代生活中的一把利器。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)功能不斷完善，虛擬仿真技術(shù)及相關(guān)設(shè)備也會(huì)進(jìn)一步發(fā)展，在未來發(fā)展中，虛擬仿真技術(shù)必將會(huì)為人們的生活提供更大的便利。

虛擬仿真技術(shù)具有四個(gè)基本特點(diǎn)：交互性、逼真性、沉浸性和虛擬性。交互性是指使用者使用虛擬仿真系統(tǒng)時(shí)，使用者與系統(tǒng)仿真之間呈現(xiàn)出一種相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系。使用者通過使用虛擬仿真技術(shù)得到系統(tǒng)反饋，并對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行不斷調(diào)整和完善，而虛擬仿真系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)識(shí)別使用者的需求進(jìn)而滿足使用者的各種要求，二者相互呼應(yīng)相互反饋升級(jí)。逼真性是指虛擬仿真技術(shù)給用戶帶來較為真實(shí)的客戶體驗(yàn)，具備極高的模仿性、仿真性。虛擬環(huán)境中所使用的各項(xiàng)數(shù)據(jù)和信息大部分都是來自現(xiàn)實(shí)生活的，比如，建筑和設(shè)施設(shè)備。對(duì)于操作者或使用者而言，進(jìn)入虛擬環(huán)境就好像在現(xiàn)實(shí)生活中一樣，具有較強(qiáng)的真實(shí)性和代入感。另外，虛擬系統(tǒng)中的很多設(shè)定都依賴于自然物理規(guī)律，這使得虛擬環(huán)境最大限度地還原成現(xiàn)實(shí)環(huán)境，給操作者最好的代入感，帶給人們非常強(qiáng)烈的感官?zèng)_擊。

2 虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

近些年，虛擬仿真技術(shù)的不斷發(fā)展使各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域意識(shí)到虛擬仿真技術(shù)的重要性，在不同領(lǐng)域當(dāng)中都能夠看到虛擬仿真技術(shù)的身影，虛擬仿真技術(shù)的影響力不斷擴(kuò)大。虛擬仿真技術(shù)結(jié)合了現(xiàn)實(shí)技術(shù)和仿真技術(shù)，并將兩種性質(zhì)不同的技術(shù)結(jié)合起來，在人們的工作和生活中取得了有效的成果。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展極大地改變了人們?cè)谏詈凸ぷ髦?，利用機(jī)器代替了手工、解放了雙手，許多先進(jìn)的、現(xiàn)代化的新技術(shù)走進(jìn)了人們的生活，并取得了人們的關(guān)注。目前，在我國不同領(lǐng)域中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用率比較高，這就意味著虛擬仿真技術(shù)在未來的發(fā)展非常廣泛?，F(xiàn)如今，我國航天航空領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域多多少少都涉及虛擬仿真技術(shù)的使用，虛擬仿真技術(shù)在大部分領(lǐng)域中的影響力非常大。除此之外，虛擬仿真技術(shù)在教育領(lǐng)域能不斷填充教育領(lǐng)域的空虛和不足，對(duì)教育教學(xué)領(lǐng)域的一系列設(shè)計(jì)進(jìn)行了調(diào)整和完善，通過預(yù)先模擬提前發(fā)現(xiàn)了活動(dòng)中存在的問題和缺陷，并制訂相關(guān)方案進(jìn)行解決。

仿真實(shí)訓(xùn)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的場(chǎng)景進(jìn)行描述，并形成虛擬的場(chǎng)景，在這個(gè)虛擬的環(huán)境中，學(xué)生能夠安全、沒有任何阻礙的進(jìn)行學(xué)習(xí)，模擬某一角色進(jìn)行技能訓(xùn)練，這是一種教學(xué)方式。仿真實(shí)訓(xùn)引入教育領(lǐng)域之后能夠很大限度地解放教師的雙手，幫助教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)，彌補(bǔ)教師教學(xué)手段的不足。開發(fā)教育虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)在現(xiàn)如今來說不僅僅能夠改善和調(diào)整教學(xué)領(lǐng)域的實(shí)訓(xùn)規(guī)則，而且能夠推動(dòng)現(xiàn)代化教育的建設(shè)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性，加強(qiáng)校企合作。另外，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)作為新興技術(shù)之一，學(xué)生在利用該技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)的時(shí)候會(huì)充斥著大量的好奇心，在一定程度上能夠幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

3 虛擬仿真實(shí)訓(xùn)在職業(yè)教育中應(yīng)用創(chuàng)新的必要性

3.1 職業(yè)教育發(fā)展的教學(xué)需求

職業(yè)教育的目標(biāo)是為社會(huì)國家的發(fā)展培養(yǎng)具有職業(yè)素質(zhì)的實(shí)踐性學(xué)生人才。職業(yè)教育教學(xué)中多以技能訓(xùn)練為主，實(shí)踐教學(xué)是重點(diǎn)內(nèi)容。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的開發(fā)有助于輔助實(shí)現(xiàn)在校學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)，提高教師的工作效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，為師生提供一個(gè)全新高效的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)和平臺(tái)，為鍛煉培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能提供保障。開設(shè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)教學(xué)不僅僅能幫助學(xué)校找到職業(yè)教育的發(fā)展方向和目標(biāo)，而且也能為學(xué)生提供較為方便的學(xué)習(xí)環(huán)境。

3.2 信息技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果

信息技術(shù)發(fā)展速度較快，催生了許多現(xiàn)代化的技術(shù)設(shè)備，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)就是其中之一。信息技術(shù)的發(fā)展為虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的建設(shè)提供了技術(shù)支撐，保障虛擬仿真平臺(tái)的有序順利的建設(shè)。信息技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了虛擬仿真平臺(tái)的升級(jí)換代，從而更好地融入適應(yīng)應(yīng)用場(chǎng)景，信息技術(shù)的發(fā)展促使沉浸式仿真環(huán)境在各個(gè)領(lǐng)域中得到應(yīng)用，特別是在教育行業(yè)得到大力推廣。其中在航海或軍事教育等領(lǐng)域，虛擬仿真系統(tǒng)的應(yīng)用頻率最高。職業(yè)教育如果不能與時(shí)俱進(jìn)，緊隨時(shí)代技術(shù)發(fā)展的步伐，那么職業(yè)教育就會(huì)偏離高等教育改革的方向，阻礙現(xiàn)代化教育建設(shè)和發(fā)展。

3.3 國家教育改革發(fā)展的大方向

校企合作在我國已經(jīng)實(shí)施了多年，但很多地方的校企合作流于形式，其中大部分學(xué)校的學(xué)生提交實(shí)習(xí)報(bào)告都敷衍了事，實(shí)際上并沒有深入企業(yè)進(jìn)行實(shí)習(xí)。雖然部分學(xué)校在學(xué)校內(nèi)部建設(shè)工廠有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)，但是卻不符合職業(yè)院校的發(fā)展規(guī)劃。因此，中國教育發(fā)展應(yīng)該向技術(shù)革新方向前進(jìn)，借助先進(jìn)的信息互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)，在課堂上建立三維職場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生在虛擬環(huán)境中體驗(yàn)現(xiàn)實(shí)生活中的許多崗位工作，滿足學(xué)生的實(shí)踐實(shí)訓(xùn)需求，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐學(xué)習(xí)能力。

3.4 虛擬仿真技術(shù)的特殊應(yīng)用

與普通教育不同，職業(yè)教育是在職場(chǎng)環(huán)境下所設(shè)置的專業(yè)化教育，讓學(xué)生在掌握基本理論知識(shí)的同時(shí)熟悉職場(chǎng)環(huán)境和工作流程，幫助學(xué)生畢業(yè)之后能夠順利快速適應(yīng)工作場(chǎng)景。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)能為學(xué)生提供三維立體的虛擬環(huán)境，通過虛擬仿真技術(shù)再現(xiàn)工作實(shí)踐環(huán)節(jié)及全部工作流程，讓學(xué)生更好更真實(shí)地體驗(yàn)以后的工作環(huán)境，同時(shí)虛擬仿真的交互性也給予學(xué)生滿意的使用體驗(yàn)，促成學(xué)習(xí)效率的提高和教學(xué)質(zhì)量的改善。實(shí)踐表明虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)不僅節(jié)約了教學(xué)投入資本，提高了實(shí)訓(xùn)的安全性、降低了實(shí)訓(xùn)過程中出現(xiàn)的污染度、節(jié)省實(shí)訓(xùn)時(shí)間，而且提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提升實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量、加強(qiáng)職教內(nèi)涵建設(shè)、推動(dòng)職業(yè)教育教學(xué)改革。

4 職業(yè)教育虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)教育創(chuàng)新舉措

4.1 推動(dòng)職業(yè)教育現(xiàn)代化

近些年，黨和政府認(rèn)為信息化建設(shè)能推動(dòng)職業(yè)教育現(xiàn)代化，開發(fā)教育虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)不僅符合教育部的規(guī)定，而且也順應(yīng)國情的發(fā)展。推動(dòng)職業(yè)教育現(xiàn)代化能夠使虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)在教學(xué)手法和方式方面具備不同作用，能夠?qū)⒔虒W(xué)、學(xué)習(xí)和實(shí)踐融為一體，不僅僅能改善教師的教學(xué)手段，同時(shí)還提高學(xué)生的實(shí)踐和自主學(xué)習(xí)能力。另外，推動(dòng)職業(yè)教育現(xiàn)代化能實(shí)現(xiàn)綠色教育，現(xiàn)如今教育過程中會(huì)出現(xiàn)許多由于實(shí)踐教學(xué)難度大，學(xué)生頂崗實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)非常少，尤其是一些危險(xiǎn)性較高的崗位，學(xué)生并沒有辦法深入崗位工作的現(xiàn)場(chǎng)，所以很難對(duì)這些崗位產(chǎn)生一些親身體驗(yàn)。推動(dòng)職業(yè)教育現(xiàn)代化能加速虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的建設(shè)，不僅僅可以節(jié)省實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地的建設(shè)費(fèi)用、實(shí)訓(xùn)設(shè)備購置費(fèi)用、學(xué)生實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)等，而且還可以避免因?yàn)橛卸?、易燃易爆等?shí)踐物品或教學(xué)設(shè)備給教學(xué)帶來的風(fēng)險(xiǎn)，降低學(xué)校實(shí)習(xí)的風(fēng)險(xiǎn)，符合低碳生活理念。平衡教育有利于虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的后期建設(shè)，解決開發(fā)建設(shè)過程中的成本問題，一些經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)可以推動(dòng)職業(yè)教育現(xiàn)代化來建設(shè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，以此改善教學(xué)質(zhì)量，緩解校內(nèi)教學(xué)資源緊張問題。

4.2 推動(dòng)校企深度合作

在建設(shè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)之前，需要對(duì)教學(xué)情境和工作的流程進(jìn)行分析，在符合教學(xué)規(guī)律和學(xué)生認(rèn)知規(guī)律之后再開始進(jìn)行平臺(tái)的建設(shè)，所以，在進(jìn)行平臺(tái)開發(fā)的時(shí)候，企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)專家和軟件研發(fā)專家需要進(jìn)入平臺(tái)研究工作中，收集素材，并由專業(yè)領(lǐng)域的專家進(jìn)行深入探討，形成科學(xué)的教學(xué)方法及理念，達(dá)成共識(shí)之后才能夠開發(fā)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。在平臺(tái)建設(shè)過程中，學(xué)校專業(yè)教師深入企業(yè)，感受職工工作的場(chǎng)景，轉(zhuǎn)變對(duì)不同職業(yè)的看法，形成自己的認(rèn)識(shí)，企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)專家參與平臺(tái)的研制工作，對(duì)工作流程和工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行定位，并形成重要依據(jù)。校企合作過程中需要開發(fā)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，而學(xué)校和企業(yè)之間也需要對(duì)彼此進(jìn)行了解才能展開人才培養(yǎng)方案的制定，從這一程度上看，校企深度合作有利于虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的開發(fā)。

4.3 更新教學(xué)觀念

教師和學(xué)生教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變和更新能很大限度的接受虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)提供的三維立體空間。三維立體空間會(huì)提供給學(xué)生一個(gè)十分具備個(gè)性化和趣味的教學(xué)內(nèi)容，以此取代傳統(tǒng)教學(xué)方式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。除了教師和學(xué)生要轉(zhuǎn)變教學(xué)理念之外，各高校也需要更新教學(xué)觀念，不能僅停留于傳統(tǒng)的教學(xué)方式和手段上，要不斷掌握和學(xué)習(xí)現(xiàn)代化教學(xué)方式，體驗(yàn)到虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)能豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，幫助學(xué)生熟悉工作流程。所以，無論是高校還是教師或?qū)W生，都需要更新教學(xué)觀念。

4.4 實(shí)現(xiàn)學(xué)生“頂崗實(shí)習(xí)”

開發(fā)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)能夠最大限度地呈現(xiàn)給學(xué)生不同的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，比如，現(xiàn)實(shí)生活中存在許多高危險(xiǎn)、高損耗等工作崗位，而這些工作崗位并不對(duì)學(xué)生開放實(shí)習(xí)體驗(yàn)機(jī)會(huì)。為了保障學(xué)生的生命安全，并提供學(xué)生特殊工作崗位的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，建設(shè)和開發(fā)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)是非常有必要的。學(xué)校和企業(yè)在合作的過程中最大限度地滿足學(xué)生的頂崗實(shí)習(xí)，給學(xué)生提供各種不同的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，讓學(xué)生能夠體會(huì)到實(shí)際工作的內(nèi)容。實(shí)際操作體驗(yàn)對(duì)學(xué)生有一定的吸引力，能夠在一定程度上促進(jìn)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的建設(shè)，讓學(xué)生能夠最大限度地接受虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。利用計(jì)算機(jī)軟件幫助學(xué)生了解虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的各項(xiàng)內(nèi)容，在計(jì)算機(jī)“不厭其煩”的幫助下，學(xué)生能夠熟悉工作流程，獲得工作體驗(yàn)；建設(shè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)需要讓學(xué)生放下心中的芥蒂，信任和依賴該平臺(tái)，所以，學(xué)校要增加學(xué)生頂崗實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生能更多地體會(huì)到真實(shí)崗位工作的感受，在后期使用虛擬仿真實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的時(shí)候會(huì)更加信任和依賴。

5 結(jié)語

虛擬仿真技術(shù)是目前我國先進(jìn)技術(shù)之一，應(yīng)用于教育領(lǐng)域，不僅僅能夠提高教學(xué)效率，而且還能夠吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，給學(xué)生提供大量的與特殊崗位近距離接觸的機(jī)會(huì)。通過分析虛擬仿真技術(shù)的作用，雖然在職業(yè)教育虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)方面存在一系列問題，但能夠通過后續(xù)教學(xué)改革創(chuàng)新舉措進(jìn)行調(diào)整和完善，利用不同的對(duì)策解決虛擬仿真技術(shù)平臺(tái)建設(shè)過程中的問題，隨著虛擬仿真技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，在教育教學(xué)領(lǐng)域的作用和效果會(huì)更加顯著。