應用虛擬仿真技術 提升實訓教學質量

摘 要：伴隨著科技的發展，越來越多的教學虛擬仿真軟件被開發。在實訓教學過程中，充分、廣泛地利用各種虛擬仿真技術，在節約實訓成本的同時，又保證了實訓教學的質量，促進了教師的發展，保障了更多學生得到學習，讓更多學生的技能水平得到提高。

關鍵詞：仿真技術；教學質量；實效性

職業教育的根本目的是為社會培養高素質的技術技能型人才。在深入推進中等職業教育改革創新的過程中，要正視職業教育資金有限的現實，充分利用學校現有資金與設備，大力提升實訓教學質量，把企業的崗位能力需求作為專業教學和實訓的內容，提高職業教育的針對性和適應性，為經濟建設服務。職業類學校可以通過應用虛擬仿真技術，較好地實現這一目標。

一、實訓教學使用虛擬仿真技術的必要性

要真正做到使職業學校培養的學生與企業需求零距離，就必須改革人才培養方案，教學內容要貼近企業崗位需求，加大實訓時間，且實訓內容要模擬企業工作過程。但是目前職業學校在加大實訓時間和模擬工作過程方面存在很大的困難，原因在于：（1）近幾年職校規模不斷擴大，特別是制造加工類專業在校生比例更高，而加工制造類專業的實訓設備一般價格比較昂貴，以職校的財力是無法保證購置滿足實訓需求的設備數量的。（2）制造類設備一般比較龐大，所以要求的場地也很大，職校要建立完善的實訓基地也存在困難。（3）加工制造類科技發展很快，現使用的專業教材相對略顯滯后，各職業學校添置的實訓設備也不可能經常性地升級更換，所以從教材內容到實訓設備都無法一直保持和技術發展相適應。（4）目前職校的專業教師大多沒有經歷過企業生產一線的工作實踐，所以無法接觸到企業的實際工業案例，更別說引入到學校的專業教學中，所以學生在校內實訓的內容往往是基礎性的或者是由設備限定的。（5）加工制造類的實訓設備一般功率較大，校內實訓耗電大、材料損耗大、設備維護費用高等，所以學校的實訓經費壓力也較大。（6）有些專業課程技術性較強，許多知識看不見、摸不著，傳統的教學方法以講解、做題、畫圖、演示性實驗等為主，學生接受起來有一定的難度，學生需要通過生產性的實訓來掌握技能、獲得知識。

為了能有效地解決以上問題，學校可以在機械、機電專業等工科類專業實訓過程中，充分應用虛擬仿真技術，來提升實訓質量，借助各種虛擬軟件、仿真設備，將抽象的過程形象化。如，張家港某職業學校近年來添置了上海宇龍數控仿真軟件、美國PTC參數技術公司的Pro/engineer（普魯易）三維建模設計軟件、電工電子類PCV印刷電路板設計軟件等虛擬仿真教學軟件，充分利用虛擬軟件易學易用、有強大的交互能力等特點，提高教學效率。同時，還與上海厚載智能科技有限公司校企共建（西馬特）數控車仿真理實一體化實訓室；與美國參數技術（上海）軟件有限公司、南京培杉軟件科技有限公司共建數字化設計與制造校內實訓基地等，將仿真教學穿插于技能實訓教學過程中，來提高學生的動手能力，實現校內實訓教學與企業崗位對接的零距離，使學生進入崗位后能很快適應企業生產需要，實現人才培養的新突破。

二、實訓教學使用虛擬仿真技術的實用性

在技能訓練和教學活動中廣泛應用虛擬軟件和仿真實訓設備，在一定程度上彌補了技能實訓設施設備不足的欠缺。各學校都非常重視實訓設施設備的投入，但相對于實訓教學的需要，仍遠遠不夠，使用虛擬仿真技術替代設施設備進行訓練，待練習到一定程度后再改用生產設備訓練，或者生產設備訓練與仿真訓練交替進行，可以最大限度地加大學生的實訓時間，幫助學生在技能上熟能生巧，同時借助于仿真軟件，可以滿足教學中的個性化需求，實現與企業實際生產的接軌。

比如，在機電專業教學與實訓過程中，教師根據銀行自動存取款機的描述及具體要求，利用單片機仿真實訓平臺中的相關模塊及元件，模擬一臺銀行自動存取款機控制器；再如，根據雙色球包裝演示系統的背景描述及其控制裝置的具體要求，借助機電一體化組裝與調試仿真實訓設備，搭建雙色球包裝演示系統，并進行模擬生產；利用電氣安裝仿真實訓設備，教師設計一個工作間電氣安裝工程施工單，學生在仿真設備上模擬施工，完成配電裝置和照明的安排等。再比如，在數控專業教學過程中，學校借助數控模擬軟件和數控仿真實訓室，首先安排學生利用宇龍數控虛擬軟件進行模擬操作，讓每個學生都有充足的時間來學會編程、操作方法，為下一步的實際操作也做好準備。在此基礎上，安排學生到數控仿真實訓室進行實訓練習，進行理論與實踐的“學做合一”初、中級學習。因為一些數控系列小型機床的操作方法、編程原理與普通型數控機床原理和方法一樣，學生通過對小型數控機床的學習與操作，能很快掌握數控操作要領，從而大大提高了學生的操作水平。同時，在數控仿真實訓室進行實訓的材料可以是鋁棒、塑料件，這大大節約了實訓的成本，但取得的效果卻和學生在生產大機床上用鋼件實訓的效果是一樣的。經過在數控仿真實訓室實習以后，學生的技能操作水平達到中級水準，然后，再組織學生進入校內實訓車間進行生產性實訓，進一步提高操作技能，達到高級工及以上的技能操作水平。

三、實訓教學使用虛擬仿真技術的實效性

1.借助虛擬軟件和仿真設備，學校減少了資金的投入，充分利用了有限資源，提高了實訓的實效。以往，學校機械專業學生人數比較多，雖然學校的數控設備也很多，但要使實踐性教學的課時比例達到50%還是有一定的難度。通過虛擬技術和仿真設備的運用，保證了學生有50%以上實踐性教學課時的學習時間。虛擬仿真技術的應用，也可以加快學校教學改革的步伐，便于學校形成“做學教合一”實訓教學改革新模式：學生的實訓過程通過任務的布置（學）—學生的操作（做）—教師的講解（教）—學生的檢驗修改應用—師生總結等環節實施，學生在學習專業基礎理論知識的同時又可以進行技能操作訓練，有效地避免了理論學習內容與實訓教學內容兩張皮的現象。

2.虛擬仿真技術在教學中的運用，調動了學生的學習積極性，提高了學生的技能水平。學生真正學到技能，畢業生成為企業的搶手貨，受到用人單位的歡迎。

3.虛擬仿真技術在教學中的運用，促進了教師隊伍的快速成長。比如，通過與企業合作開發虛擬仿真軟件，可以提升教師的專業水平和實踐水平。

隨著科學技術的不斷發展，有著沉浸性、交互性和構想性的虛擬仿真技術帶來了教學改革發展的新革命，讓我們在實訓教學過程中實現了教學內容的變革，教學方式的創新，教學質量的提升。我們相信，虛擬仿真技術會讓我們獲得更多發展，獲得更大的超越！讓我們充分享受這一革命帶來的變化吧！

作者簡介：朱勁松，高級講師，江蘇省張家港職業教育中心校 副校長，江蘇省首批領軍人才，研究專長：職業教育實訓教學管理研究，校企合作機制研究。

（作者單位 江蘇省張家港職業教育中心校）

編輯 董慧慧