構建基于工作流程的虛擬仿真實訓教學模式探索

青島膠南珠山職業學校 周淑芳 劉紀新 陳會偉

構建基于工作流程的虛擬仿真實訓教學模式探索

青島膠南珠山職業學校 周淑芳 劉紀新 陳會偉

虛擬仿真技術以其逼真的三維實體動畫、強大的仿真功能在教學中得到廣泛應用。本文針對數控專業實訓教學現狀，從重構實踐課程體系、建立虛擬仿真實訓教學環境等方面深入剖析，探索以提高人才培養的適用性與針對性為核心，基于工作流程的虛擬仿真實訓教學模式。

工作流程 虛擬仿真 教學模式

一、虛擬仿真技術在教學中的作用

虛擬仿真技術又稱虛擬現實技術，是利用仿真軟件模擬現實技術，將虛擬與現實技術進行有機結合，可滿足工程實踐、教學及科學試驗的需要。目前，許多學校引入仿真軟件，并在實訓類課程的實踐教學中得到較好應用。虛擬仿真技術在實訓教學中的作用主要有以下幾點：

1.減少硬件設備投入，節約成本

目前，市面上推出的仿真軟件設計理念先進，畫面感強，可實現三維實體仿真，與實際設備的工作原理、操作方法接近，甚至有的軟件與實際操作完全一致。教師在教學中完全可以利用仿真軟件完成實訓教學，代替實際機床、量具及其他設備，有效解決許多學校面臨的資金緊張，無力承擔購買大批量設備所需的巨額資金，大大節約成本。

2.解決實操實訓危險性太大的問題，杜絕安全事故

機械加工實訓中，教師不敢放手讓學生大膽操練的一個關鍵原因是安全事故。安全事故的例子屢有發生，通過使用仿真軟件可杜絕一切安全隱患，不會存在任何危險，學生也可大膽操練，不斷提升個人實踐技能。

3.實現對實操實訓的互補教學

鑒于場地和資金問題，學校實訓設備的數量很限，一節課下來平均一個學生操作時間不到5分鐘，無法保證教學質量。利用仿真軟件，學生可以分組進行部分仿真訓練，部分實操設備訓練。通過仿真操作，學生不但可以驗證自己編寫的程序正確與否，還可以熟悉設備地操作流程，實現仿真實操相結合，互為補充。

4.激發學生的學習興趣，提高學習的主動性

仿真軟件采用三維動態仿真，效果逼真，學生如同進入車間一樣可以自己選擇車間、設備，依據教學需要，完成實訓項目。教師可采用分組制教學，每組學生都有自己的權限，權限到了才能進入下一個仿真項目，否則影響課程成績。教師通過激勵制、趣味性教學，促使學生刻苦學習，學生的學習過程由被動變為主動，教學效果良好。

二、中等職業教育人才培養目標

職業教育強化職業的針對性，注重畢業生對企業崗位的適應性，中等職業教育的主要培養目標是培養與我國社會主義現代化建設要求相適應，德、智、體、美全面發展，具有綜合職業能力的高素質勞動者和技能型專門人才，能夠勝任生產、服務、技術和管理的一線工作。

三、數控技術應用專業實訓教學的現狀與問題

1.教學理念落后、教學模式單一

受傳統教育教學思想束縛，多數教師教學理念落后，在教學中沒有創新意識，教學方法一成不變，雖然個別教師也嘗試采用新的教學方法，但限于學生的綜合素質及教學條件限制無法真正實施。實訓教學環節基本上都放在理論課結束后或在頂崗實習時進行，這樣導致理論與實踐教學不能有機結合，學生在實訓時理論知識生疏，一定程度上制約了實踐技能的提高。

2.設備陳舊，數量不足

依據人才培養目標，數控專業教學計劃要求實踐教學環節所占比例達到總學時的50%以上。但在實際教學過程中，由于設備數量不足，實際實訓比例遠低于50%。一些設備陳舊，功能不全，不能滿足某些實訓項目的需要；部分設備存在故障，不能正常運轉，降低了實訓課程的比例，致使教學目標無法真正實現，人才培養質量有待提高，不能滿足企業對技能型人才的需求。

3.實訓教學內容單一，限制學生提升綜合素質

教學執行過程中，實訓內容主要以課本及大綱要求為主，以達到基本技能的訓練目的，主要完成指令功能的驗證及某一類零件的加工。學生對于從工藝設計、程序編寫、加工及檢測的各個環節沒有進行系統學習，只能對操作設備有個初步認識，綜合素質得不到提升。此外，學生沒有學習企業生產理念的相關知識，與企業生產實際脫軌，很難迅速融入企業生產工作。

四、基于工作流程的虛擬仿真實訓教學模式

針對目前實訓教學的現狀，如何把教學內容與生產勞動和社會實踐相結合是目前急需解決的問題。構建基于工作流程的虛擬仿真實訓教學模式，可以很好地解決這些問題，節約實際設備投入資金，充分發揮信息化技術在教學中的應用。

1.機械制造工作流程分析

經過企業調研后發現，目前機械制造類企業所設工作崗位有零件設計員、工藝設計員、編程員、操作員、檢驗員等，各個崗位相互協作、相互聯系，共同完成生產任務。具體工作流程如下：

設計圖紙→工藝分析設計→程序編制→加工制造→檢測、質量控制→完工檢驗→入庫。

2.以機械制造工作流程為導向的“重構”實踐教學課程體系

教學過程的核心內容是課程，學校要根據企業對人才的需求，結合生產實際制定課程，以此作為教學活動開展的依據。從機械制造工作流程分析入手，從教學課程設置、實踐教學大綱、教材、教學方法與模式、師資隊伍建設等多方面展開，重構實踐教學課程體系。

首先，設置的教學課程主要針對課程內容的選取與組織，課程的整合及優化。保證學生具備的知識能從事零件設計、工藝設計、數控編程、機床操作及檢驗檢測等相關工作崗位。

其次，制定實踐課程教學大綱和教學計劃。作為教學過程的指導性文件，要以工作環節為依據制定，內容采取模塊化、項目化的形式，充分體現培養學生的綜合能力。對于教材的編寫，以機械制造業工作流程為參照，體現針對性和適用性。

以數控技術實踐課程為例，工作崗位需要重構新的數控技術實訓課程體系，教材組織上按照零件設計、工藝設計、數控編程、機床操作、機床維修、檢驗檢測崗位6個模塊進行，同時注重知識、技術的更新，使教材更加貼近實際工作崗位。

3.建立以工作流程為導向的虛擬仿真實踐教學環境

虛擬仿真實訓室包含電腦若干臺、組合制電腦桌椅多套、多種虛擬工廠仿真軟件。虛擬工廠仿真軟件包括一個三維工廠環境，該環境中有多棟建筑物。采用分組式教學模式，對每棟建筑物設定各種不同的用途，如工藝編制室、CAD/CAM室、材料倉庫、熱處理車間、工具刀具庫、機械加工車間、電加工車間、檢驗車間、裝配車間、成品倉庫等，它們都有各自的功能和用途，也可以在每棟建筑物中放置各種各樣的生產設備，對它們進行合理布局。

虛擬仿真部分實踐教學環境圖

根據生產任務要求，設置不同的生產崗位，如工藝編制崗位、程序編制崗位、材料、工具刀具準備崗位、數控機床設備操作加工崗位、質量檢驗及裝配調試崗位等。組合電腦桌椅采用五人制工作模式，分別負責工藝編制、編程、刀具與材料準備、機床操作加工及產品檢驗五項工作，學生分工合作、各負其職，工作模式完全參照企業生產流程。

一個訂單的生產加工可以組織幾個小組共同完成。每個學習者可以參與不同的小組，也可以承擔不同的角色。教師可組織小組之間進行各種競賽活動。每個學生不僅可以體驗各種仿真操作和加工過程的樂趣，也可以體驗團隊合作與競爭的樂趣。

4.加強雙師型教師隊伍建設

“雙師型”教師是職業院校的重要資源，是保證教育教學質量的根本。基于工作流程的虛擬仿真實訓教學模式能得以高質量地開展，并取得理想的成績，師資水平是關鍵。

虛擬仿真實訓教學模式需要一支企業實踐經歷豐富、知識技能過硬的高素質“雙師型”教師隊伍參與教學。通過制定教師培養計劃，有計劃地選派骨干教師參加多種形式培訓，強化業務能力的學習。學校要出臺多項激勵政策，鼓勵教師提升學歷、考取職業資格證書，在教學、科研各方面發揮最大作用。

基于工作流程的虛擬仿真實訓教學模式對于提高學生的學習興趣，強化學生的職業能力培養起到了極大的促進作用，是培養高技能人才的新模式。教師在實施過程中要不斷總結經驗、克服困難，逐步完善實訓教學體系，更新教育理念、創新教學模式，提高學生培養的適應性與針對性。

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ISSN2095-6711/Z01-2015-01-0183