虛擬仿真技術在高職機電專業教學中的應用

秦 艷

（江蘇聯合職業技術學院淮安生物工程分院，江蘇 淮安 223200）

1 高職機電專業教學中存在的問題

（1）高職實訓設備。目前，各高職院校普遍存在硬件資源不足，教育經費欠缺，無力購買足夠多的實訓實驗設備，針對這種情況，高職校機電專業可以采用計算機仿真技術來代替實際操作，同樣可以達到實驗的效果。

（2）實訓場所開放性不夠。高職院校要面向學生、企業、社會開展科研，培訓等各方面的服務，由于受實訓條件的限制，開放的時間較少，學生難以有足夠多的時間進實驗室，這就限制了學生的動手能力的培養。對于現在的大中專學生，電腦已經很普及了，利用虛擬軟件，可以不進實驗室就可以完成實驗實習。

（3）維修費用高。硬件設備易損壞，且維修費用較高，有些設備需要較多的實訓耗材，這也給實訓帶來巨大的額外開支，同時也加大了實驗室工作人員的工作量。利用虛擬仿真，可以不需要維修設備，為實驗實訓節省大量的實驗耗材。

2 利用虛擬仿真技術構建虛擬實驗室

課堂教學及實驗中存在諸多問題：1.目前的教學往往多以理論教學為主，實驗教學也多是進行驗證實驗。2.學生實驗時存在著不少問題，由于存在著場地和時間等問題，學生除了上課外，平時難得有機會實踐。3.實驗設備不足、落后，硬件實驗室建立成本高。虛擬仿真技術以提高學生的技能水平為核心，具有多感知性、沉浸性、交互性、構想性等特點。這些特點有益于教師的實訓教學和學生專業技能的訓練，為解決職業教育面臨的實訓難、實習難和就業難等問題開辟了一條新思路。現在很多課程都可以采用虛擬仿真軟件進行實驗，單片機設計采用的Proteus 軟件，三菱PLC 采用的是GX 與GT Designer3 和GT Simulator3 進行模擬仿真，數字電子線路采用Multisim 進行仿真等等。虛擬仿真實驗室的建設可大幅度節約辦學成本。大力發展虛擬仿真技術對于解決教育資源短缺、支撐人才發展等，有著非常重要的理論和現實意義。

如圖1 所示，我校利用虛擬仿真構建YL-335B 自動化生線虛擬實驗室，該系統是基于MCGS 的YL-335B 仿真實訓，它的知識背景來自于教改課程《機電設備安裝與調試》中的內容，該課程也是省市機電設備安裝與調試高職組技能比賽項目。由于YL-335B 設備價格較高，學校配置的數量嚴重不足，不能滿足學生學習需求。基于這樣的情況，我們自己研發了基于MCGS 的YL-335B 自動化生產線的仿真實訓軟件，構建虛擬實驗室。

3 在高職機電專業采用虛擬仿真技術的成效

（1）解決設備不足問題。保證實訓科目的質量，節約成本。為確保實踐項目教學的效果，傳統的實踐教學模式需要巨大的資金投入及購置教學所用的設備，并且在教學過程中會消耗大量的材料，容易淘汰教學儀器和設備，因此很難滿足教學所需。從教學資源全過程管理來看，虛擬仿真技術實踐減少投入包括占地、建筑投入、設備投入、材料投入、指導教師投入，經過考察統計可以降低30%~80%。同時也降低實訓污染（如粉塵實訓、噪聲污染等），而學生因為得到多次實踐機會，效果也遠遠好于傳統教學。

（2）可以為高職院校節省經費。相對于快速發展的信息技術，學校教育中傳統的教學媒介通常存在滯后性。科學技術的發展日新月異，其傳播也需要一定的條件，比如硬件資源和師資條件的配備等。隨著技術進步進程的加快，作為硬件教學資源和實訓教學媒介的儀器設備等沒用多久就可能因技術上的變革而面臨淘汰，而升級改造一般都存在困難，只能通過購買新設備的方式來進行解決。這種狀況既造成有限教學資源的浪費，又極易使教學過程因缺乏必要的設備而陷入停滯不前的狀態。采用虛擬仿真技術建設的實訓室或實訓基地則可以重復利用，其改進和升級在很大程度上取決于軟件的改進與升級，無需將硬件資源全部進行替換。虛擬仿真系統的最大特點是無需消耗任何材料，且可以多次重復實訓教學內容。虛擬仿真實訓具有先進性、共享性、易擴充性和易于改進等特點，減少了設備投入經費，使教學內容在虛擬的環境中不斷更新，實訓教學及時跟上技術的發展，滿足不斷變化的教學需求。

（3）有利于提高學生的學習興趣。虛擬仿真技術作為一種優秀的輔助教學工具，可以用于情景創設、協作交流等教學活動。虛擬仿真實訓教學環境創設多種情景，虛擬的教學環境更能激發學生的學習興趣。由于其具有形象生動、交互性強、反饋實時等明顯的優勢，能夠對學生學習過程中所提出的各種假設模型進行虛擬，同時通過虛擬系統可以直接觀察到假設所產生的結果，從而激發學生的創造性思維，培養學生的創新能力。因此，虛擬仿真實訓教學有利于學生提前熟悉實訓的真實環境，熟練掌握職業技能，激發學生的學習興趣。

4 結語

虛擬仿真技術對于解決高職教育普遍存在的實訓設備不足，型號落后，更新換代慢的難題，將虛擬技術引入到專業的教學中，能夠提高教學的質量，解決實際中的問題，對推進高職機電專業教學和課程改革具有積極的作用和意義。

[1]孔勇奇.虛擬技術在PLC 教學中的應用[J].福建電腦，2010，（1）：19

[2]周運金.虛擬技術在高職實訓中的應用研究[J].企業科技與發展，2009，（24）：66.