談仿真技術(shù)在中職學(xué)校教學(xué)中的應(yīng)用

黃常練+陳潤(rùn)文

作者簡(jiǎn)介：黃常練（1965-），男，河源理工學(xué)校總務(wù)科科長(zhǎng)，本科，機(jī)械講師。主要研究方向：機(jī)械自動(dòng)化。

陳潤(rùn)文（1974-），男，河源理工學(xué)校教師，本科，機(jī)械講師。主要研究方向：機(jī)械自動(dòng)化。

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)在中職學(xué)校教學(xué)的普及和仿真技術(shù)的日益提高，把仿真技術(shù)引入到實(shí)習(xí)教學(xué)中，特別是機(jī)電、數(shù)控專業(yè)的實(shí)習(xí)，成為了很多學(xué)校采用的一種手段。本文就圍繞如何在中職學(xué)校教學(xué)中運(yùn)用仿真技術(shù)進(jìn)行一番探索。

關(guān)鍵詞：中職；學(xué)校教學(xué)；仿真技術(shù)

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005-1422（2014）03-0117-02

近年來，社會(huì)對(duì)技能型人才的要求越來越高，中職學(xué)校學(xué)生的實(shí)習(xí)教學(xué)也日益重要，中職的實(shí)習(xí)教學(xué)，開始由傳統(tǒng)的實(shí)習(xí)內(nèi)容向新技術(shù)新工藝實(shí)習(xí)內(nèi)容的轉(zhuǎn)變，對(duì)職業(yè)教育也提出了新要求。由于機(jī)床等設(shè)備的購置、使用、維護(hù)費(fèi)用動(dòng)輒幾萬到十幾萬，對(duì)資金來源缺乏充足保障的中職學(xué)校來說，要想按照傳統(tǒng)的實(shí)習(xí)模式，為每個(gè)學(xué)生提供一個(gè)實(shí)習(xí)工位和充足的材料消耗顯然是不現(xiàn)實(shí)的。而氣動(dòng)仿真軟件的開發(fā)和多媒體技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，能很好地解決這個(gè)問題。

一、仿真實(shí)習(xí)的可行性

仿真可以分為物理仿真和計(jì)算機(jī)仿真兩大類。物理仿真的優(yōu)點(diǎn)是直接、形象、易信，但模型受限、易破壞、難以重用。而計(jì)算機(jī)仿真是將研究對(duì)象進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，建模編程，且在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行實(shí)現(xiàn)。它不怕破壞、易修改、可重用。實(shí)踐證明，作為職校實(shí)習(xí)教學(xué)，一些常設(shè)專業(yè)，如電工、數(shù)控、汽車駕駛、服裝等，在常規(guī)實(shí)習(xí)開設(shè)的同時(shí)，完全可以逐步引入仿真實(shí)習(xí)訓(xùn)練。雖然仿真技術(shù)初衷是用于科學(xué)研究，通過仿真進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)和檢驗(yàn)，但職校實(shí)習(xí)引入仿真，最明顯的好處是節(jié)能降耗，在一定程度上可緩解實(shí)習(xí)工位和實(shí)習(xí)材料的不足。例如，我校兩臺(tái)CNC加工中心設(shè)備承擔(dān)200多名學(xué)生的數(shù)控實(shí)習(xí)任務(wù)，很大程度上依賴于數(shù)控仿真實(shí)習(xí)。一些職校的汽駕專業(yè)利用仿真器進(jìn)行模擬駕駛訓(xùn)練，也可獲得良好的教學(xué)效果。

二、仿真實(shí)習(xí)的優(yōu)點(diǎn)

仿真技術(shù)應(yīng)用于中職學(xué)校的實(shí)習(xí)教學(xué)，至少在以下幾個(gè)方面擁有明顯的優(yōu)點(diǎn)：

1.仿真實(shí)習(xí)能創(chuàng)造一個(gè)與實(shí)際近乎相同的特性環(huán)境。如西門子數(shù)控機(jī)床仿真軟件，仿真操作面板與機(jī)床實(shí)際操作面板可以完全吻合，仿真操作與實(shí)際機(jī)床操作在面板控制部分近乎完全一致，通過軟件，學(xué)生可以觀察數(shù)控機(jī)床加工過程，加工的毛坯變?yōu)槌善返倪^程歷歷在目，仿真過程形象生動(dòng)。

2.仿真實(shí)習(xí)不同于電化教學(xué)，因?yàn)殡娀虒W(xué)學(xué)生是被動(dòng)式、單向式地習(xí)得知識(shí)，雖然直觀但不具備互動(dòng)性。仿真實(shí)習(xí)過程中，學(xué)生與實(shí)習(xí)對(duì)象能進(jìn)行互動(dòng)，可以大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生參與仿真，建立起使人感到身臨其境的“互動(dòng)式虛擬現(xiàn)實(shí)世界”。仿真過程具有“沉浸——互動(dòng)——構(gòu)想”三個(gè)基本特征，以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造虛擬環(huán)境，特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生參與其中的身臨其境的沉浸感，同時(shí)學(xué)生與虛擬環(huán)境之間可以有多維信息互動(dòng)作用，學(xué)生從定性和定量綜合集成的虛擬環(huán)境中，可以獲得對(duì)實(shí)習(xí)對(duì)象的感性和理性的認(rèn)識(shí)。

3.仿真實(shí)習(xí)不會(huì)對(duì)操作對(duì)象如儀表、元件、工件、刀具等造成實(shí)質(zhì)性損害，更不會(huì)因操作失誤對(duì)學(xué)生造成人身危害。如數(shù)控機(jī)床仿真，不會(huì)因?yàn)閷W(xué)生操作失誤，造成設(shè)備本身損壞，如撞刀、毛壞報(bào)廢等；而且，仿真中的聲、光、文字警報(bào)，完全可以對(duì)學(xué)生操作錯(cuò)誤進(jìn)行提醒和糾正。

4.職校引入仿真實(shí)習(xí)，最大的好處是對(duì)原材料、量具、儀表設(shè)備的節(jié)約。如數(shù)控仿真，虛擬毛壞替代實(shí)際材料，虛擬冷卻液替代實(shí)際冷卻液，極大降低實(shí)習(xí)消耗，且刀具不會(huì)因?yàn)檫M(jìn)給量過大而損壞。

5.仿真實(shí)習(xí)可縮短材料、儀器或量具的準(zhǔn)備過程，實(shí)習(xí)完成后，也節(jié)省了回收時(shí)間。在仿真實(shí)習(xí)過程中，學(xué)生可以輕松對(duì)實(shí)習(xí)過程初始化，對(duì)未能完成的實(shí)習(xí)進(jìn)行狀態(tài)存貯，對(duì)已完成的實(shí)習(xí)進(jìn)行調(diào)入回顧，極大提高了實(shí)習(xí)效率。

三、如何引入仿真實(shí)習(xí)

職校引入仿真實(shí)習(xí)特別是計(jì)算機(jī)仿真應(yīng)具備兩個(gè)條件：（1）選擇合適的仿真軟件；（2）配備一定數(shù)量的計(jì)算機(jī)。其實(shí)，職校的大部分工種專業(yè)都可以引入仿真實(shí)習(xí)。但各工種適用仿真實(shí)習(xí)的程度目前還有所不同，這主要制約于各工種的技能特點(diǎn)和仿真軟件的發(fā)展?fàn)顩r。比如，職校電工專業(yè)可以引入電工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)仿真、電氣元件性能仿真、電子線路測(cè)量仿真、PLC控制仿真等。目前，電力系統(tǒng)的仿真軟件發(fā)展較為迅速，例如，大型電力系統(tǒng)仿真軟件具有以下功能：能模擬千余個(gè)節(jié)點(diǎn)的大型電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，包括斷路器與隔離開關(guān)的倒閘操作；發(fā)電機(jī)及負(fù)荷的有功、無功和電壓的調(diào)節(jié)；變壓器的分接頭的調(diào)節(jié)，電力系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)壓等運(yùn)行狀態(tài)，并能在瞬間反映在屏幕上。可以瞬間調(diào)出整個(gè)電力系統(tǒng)及各個(gè)發(fā)電廠或變電所的實(shí)時(shí)運(yùn)行的主接線圖，圖上的數(shù)據(jù)是一致的。能模擬大型電力系統(tǒng)的故障運(yùn)行，可以人為地制造包括各輸電線路、發(fā)電機(jī)及變壓器的各種故障，可以在屏幕上觀察系統(tǒng)在故障下運(yùn)行情況。另外，數(shù)控仿真、汽駕仿真已通過實(shí)踐證明相對(duì)成熟。

四、仿真實(shí)習(xí)的注意事項(xiàng)

仿真實(shí)習(xí)作為一種新的教學(xué)模式，可給實(shí)習(xí)教學(xué)帶來許多改變和效益，但必須指出的是，仿真實(shí)習(xí)畢竟不是對(duì)真正的實(shí)際對(duì)象進(jìn)行操作，本身有一定的局限性。必須注意，采用仿真實(shí)習(xí)后，可縮短但決不能完全拋開真實(shí)的實(shí)習(xí)過程。這表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）無論采用物理仿真還是計(jì)算機(jī)仿真，其原理只是逼近，而不是等同于客觀過程；（2）由于仿真軟件在中職教學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展還處于起步階段，仿真水平還有待進(jìn)一步提高。（3）部分工種專業(yè)仿真難度大，仿真過程難以達(dá)到實(shí)習(xí)訓(xùn)練要求。所以，職校引入仿真實(shí)習(xí)，應(yīng)作為節(jié)能降耗的手段，在一定工種范圍內(nèi)進(jìn)行。無論哪個(gè)工種專業(yè)采用仿真輔助實(shí)習(xí)，都要給學(xué)生安排必須的實(shí)際操作實(shí)習(xí)，一方面讓學(xué)生掌握實(shí)際操作，另一方面也是對(duì)仿真實(shí)習(xí)的檢驗(yàn)和提高。同時(shí)，仿真實(shí)習(xí)對(duì)學(xué)生所生成的安全觀念淡簿的影響，只有通過實(shí)際操作才能加以糾正。

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五、仿真實(shí)習(xí)的現(xiàn)狀

利用仿真軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)、驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了我們的目的，教師借助軟件把學(xué)生容易犯的錯(cuò)誤給警示出來，這就不會(huì)像在實(shí)驗(yàn)時(shí)擔(dān)心出現(xiàn)安全問題，保證了學(xué)生的人身安全。同時(shí)，教師還可以利用仿真軟件，對(duì)實(shí)習(xí)項(xiàng)目進(jìn)行深入研究，在這樣教學(xué)的過程中，使學(xué)生學(xué)到了分析問題、解決問題的方法，分析問題時(shí)，把復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化，簡(jiǎn)化成一個(gè)一個(gè)的小問題，解決問題時(shí)，由易到難，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，逐步地進(jìn)行改進(jìn)、實(shí)現(xiàn)，不要想著一下子就能解決問題。這也能夠培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真踏實(shí)、一絲不茍的工作作風(fēng)。

當(dāng)然，再好的仿真軟件也代替不了實(shí)際物體，但它可以使抽象的物體形象化，使教學(xué)變得輕松、有趣。而且仿真技術(shù)也有缺陷，并不是十全十美的。因此，有條件的學(xué)校還是要購置一些實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備，結(jié)合著仿真軟件教學(xué)，效果會(huì)更好。在數(shù)控CNC仿真和電氣仿真中較為集中，部分正版仿真軟件價(jià)格不菲。國(guó)外職業(yè)教育實(shí)習(xí)仿真軟件發(fā)展較快，但由于涉及知識(shí)產(chǎn)權(quán)和軟件漢化等制約因素，國(guó)內(nèi)引入這些仿真軟件還需假以時(shí)日。但可以肯定的是，職校實(shí)習(xí)仿真類軟件將具有較大的應(yīng)用需求和發(fā)展空間。

中職學(xué)校的實(shí)習(xí)教學(xué)不應(yīng)該總停留在傳統(tǒng)的實(shí)習(xí)模式上，仿真實(shí)習(xí)有利于全面提高學(xué)生素質(zhì)和綜合職業(yè)能力，激發(fā)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新意識(shí)，但傳統(tǒng)的實(shí)習(xí)手段，基礎(chǔ)教學(xué)和基本功的訓(xùn)練、學(xué)習(xí)仍是職業(yè)學(xué)校培養(yǎng)學(xué)生實(shí)操能力的基礎(chǔ)；兩者不可偏廢，不能因?yàn)橛行碌氖侄畏椒ǘ鴴仐墏鹘y(tǒng)教學(xué)方法，也不能因?yàn)橛泻玫膫鹘y(tǒng)方法而不引進(jìn)新的手段。學(xué)校要抓住科技發(fā)展帶來的契機(jī)，恰當(dāng)引入仿真實(shí)習(xí)，利用先進(jìn)的科技手段為學(xué)校節(jié)能降耗，從而降低辦學(xué)成本，提高辦學(xué)效率。將傳統(tǒng)的實(shí)習(xí)手段和現(xiàn)代的仿真實(shí)習(xí)兩者完美結(jié)合，培養(yǎng)出的學(xué)生一定能適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。

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責(zé)任編輯 何麗華endprint