關(guān)于核電機組虛擬仿真實訓(xùn)室建設(shè)的研究

黃銀蓉

廣安職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四川 廣安 638000

關(guān)于核電機組虛擬仿真實訓(xùn)室建設(shè)的研究

黃銀蓉

廣安職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四川 廣安 638000

針對我國核電機組的快速發(fā)展，以及目前高職院校核電機組實訓(xùn)設(shè)備的短缺，本文探討引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)，建立虛擬仿真實訓(xùn)室，從根本上解決學(xué)院實訓(xùn)設(shè)備數(shù)量不足、實訓(xùn)場地不夠、技術(shù)更新緩慢、經(jīng)費支出大等問題。

核電；仿真實訓(xùn)室；資源共享

0 引言

隨著我國核電的快速發(fā)展，核電機組出口世界各地，到2025年我國核電機組將達到120臺左右，成為第一核電大國，而核電專業(yè)維修技術(shù)人員非常緊缺[1]，因此培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)人才，發(fā)揮四川省核電設(shè)備制造大省與人口大省的優(yōu)勢，為核電維修輸送合格維修人才。

1 核電類虛擬仿真實訓(xùn)室建設(shè)的必要性

核電設(shè)備維修屬于高技術(shù)服務(wù)行業(yè)，維修質(zhì)量安全要求高、維修現(xiàn)場空間狹小、放射性劑量高、單個設(shè)備的價值高，并要求維修一次性成功，這樣就更加考驗維修人員的維修技術(shù)水平，因此對維修人員的專業(yè)培訓(xùn)與實踐就體現(xiàn)得尤為重要了。

目前我國高職院校相關(guān)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容存在教學(xué)手段和教學(xué)條件落后的問題，學(xué)生所學(xué)的理論知識與實踐相脫節(jié)，對所學(xué)對象缺少感性認識，動手能力普遍較差，學(xué)生的創(chuàng)新能力得不到很好的培養(yǎng)和挖掘，造成上述問題主要有以下幾方面原因：

（1）實訓(xùn)設(shè)備價格昂貴，運行、維護費用較高；（2）設(shè)備種類單一，不能同時兼顧教學(xué)和科研；（3）實訓(xùn)設(shè)備占用實驗空間大，需要專門建設(shè)實訓(xùn)場地；

（4）實訓(xùn)設(shè)備更新慢，與市場脫節(jié)嚴(yán)重。

經(jīng)過大量調(diào)研，引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)[2]，能大量的降低設(shè)備維護、維修的費用和實訓(xùn)過程中的不安全因素，從根本上解決學(xué)院實訓(xùn)設(shè)備數(shù)量不足、實訓(xùn)場地不夠、技術(shù)更新緩慢、經(jīng)費支出大等問題。

2 虛擬教學(xué)平臺建設(shè)規(guī)劃

（1）虛擬仿真開發(fā)平臺

虛擬仿真開發(fā)平臺包括兩個平臺，一是硬件開發(fā)平臺，另一部分為軟件開發(fā)平臺。開發(fā)平臺部分是整個虛擬仿真系統(tǒng)的核心部分，是整個虛擬仿真系統(tǒng)最基本的物理平臺，負責(zé)開發(fā)、運算、生成，此外，還要負責(zé)連接和協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的其它各個子系統(tǒng)的工作、運轉(zhuǎn)，從而共同組成一個完整的虛擬仿真系統(tǒng)。

（2）虛擬仿真顯示系統(tǒng)[3]

在虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)中，一般都具有有多種顯示系統(tǒng)、設(shè)備，例如：頭盔顯示器、立體顯示器、虛擬三維投影顯示系統(tǒng)以及大屏幕監(jiān)視器，目前應(yīng)用最為廣泛的系統(tǒng)就是其中的虛擬三維投影顯示系統(tǒng)。因為虛擬三維投影顯示系統(tǒng)最能滿足虛擬仿真技術(shù)要求應(yīng)用系統(tǒng)具備沉浸性的這項功能。同時，虛擬三維投影顯示系統(tǒng)也是國際上目前采用最多的、最典型、最實用、最高級別的虛擬仿真的實現(xiàn)手段和方式。

（3）虛擬仿真交互系統(tǒng)

虛擬仿真技術(shù)最本質(zhì)的特征和要求之一和精髓是多自由度實時交互。如果不能實現(xiàn)實時交互，虛擬仿真應(yīng)用也就沒有它存在的價值和意義了，這也是虛擬仿真、三維動畫以及多媒體應(yīng)用之間的最本質(zhì)的區(qū)別。

（4）虛擬仿真集成控制

虛擬仿真系統(tǒng)由很多部分組成，包括幾臺投影機、音響設(shè)備、多路視頻輸入及切換、輔助的燈光和窗簾等等。以上這些設(shè)備通過相互連接、相互依賴，從而實現(xiàn)聯(lián)合工作，。

3 實踐教學(xué)和管理隊伍配套建設(shè)研究

（1）配套師資隊伍建設(shè)

在虛擬仿真方面應(yīng)形成專業(yè)配套、層次合理、年齡結(jié)構(gòu)優(yōu)化的教學(xué)科研團隊，組建以教授、高級技師為學(xué)術(shù)帶頭人，以基礎(chǔ)扎實、工程實踐經(jīng)驗豐富的中年教師為核心骨干，以具有碩士學(xué)歷的青年教師為主體的教師梯隊。

教學(xué)隊伍應(yīng)建設(shè)成一支教育理念先進、專業(yè)知識扎實、教學(xué)水平高、實踐教學(xué)能力強、企業(yè)工作經(jīng)驗豐富、課程開發(fā)和教學(xué)能力強，專兼結(jié)合的“雙師結(jié)構(gòu)”教學(xué)團隊。

（2）配套管理隊伍建設(shè)

虛擬仿真實訓(xùn)中心應(yīng)有一整套管理制度，統(tǒng)一在學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)班子下，堅持教學(xué)與工作的質(zhì)量考核，確保最大限度地發(fā)揮中心全體工作人員的積極性，同心協(xié)力為建設(shè)中心努力工作，中心施行崗位責(zé)任制度，系主任、教學(xué)副主任、教研室主任、實訓(xùn)室管理員和專任教師都有明確的分工和職責(zé)。系主任負責(zé)中心的統(tǒng)籌安排管理，教學(xué)副主任負責(zé)監(jiān)督落實，日常教學(xué)、實驗、實訓(xùn)等工作，教研室主任負責(zé)耗材單的匯總、實訓(xùn)項目的檢查等工作、實訓(xùn)室管理員負責(zé)中心的日常管理、耗材的驗收和使用情況等，專業(yè)教師負責(zé)各自課程實訓(xùn)區(qū)域的學(xué)生管理、設(shè)備保養(yǎng)、實訓(xùn)教學(xué)等相關(guān)事宜，這種模式的最大有點在于有利于資源共享，有利于降低管理成本，確保最大限度地發(fā)揮中心全體工作人員的積極性，同心協(xié)力為建設(shè)中心努力工作。

（3）校企合作，助力虛擬仿真實驗教學(xué)中心的發(fā)展

應(yīng)通過不同方式和不同內(nèi)容的合作，為虛擬仿真實驗教學(xué)中心的發(fā)展提供了有力的支持。

（4）環(huán)境與安全

學(xué)校要非常重視網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，應(yīng)投入大量經(jīng)費對校園網(wǎng)進行大規(guī)模的改造擴容建設(shè)，搭建高速、穩(wěn)定、安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。并大力推進實驗室信息化、網(wǎng)絡(luò)化的建設(shè)與應(yīng)用。

仿真實驗教學(xué)中心應(yīng)采用內(nèi)網(wǎng)“專網(wǎng)專用、設(shè)備獨立”的機制，確保網(wǎng)絡(luò)安全。為確保實驗室整體的安全和有效運行，實驗室設(shè)置了專人維護、專人值班及設(shè)備責(zé)任制，維護和責(zé)任落實到具體個人，樓層內(nèi)設(shè)有監(jiān)視攝像頭，實時監(jiān)控和記錄實驗室內(nèi)情況。

4 預(yù)期成效分析[4]

（1）實驗教學(xué)內(nèi)容來自科研成果，實驗教學(xué)平臺技術(shù)先進

虛擬仿真實驗教學(xué)平臺是目前川內(nèi)高職院校中較早建成的滿足不同層次專業(yè)人才培養(yǎng)的教學(xué)和科研平臺，平臺所使用的硬件系統(tǒng)和工具軟件均為先進的教學(xué)設(shè)施，主要應(yīng)用于教學(xué)，使學(xué)生在實驗教學(xué)過程中可以接觸到先進的設(shè)備、技術(shù)、方法和研究成果，有助于開拓視野，提升知識結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)綜合設(shè)計和創(chuàng)新能力，極大地提高了虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的技術(shù)水平。

（2）教學(xué)資源豐富，專業(yè)特色鮮明

虛擬仿真實驗教學(xué)平臺教學(xué)內(nèi)容覆蓋了“機電一體化專業(yè)、應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)、工業(yè)機器人專業(yè)”三個方面的多門基礎(chǔ)課和專業(yè)課，具有鮮明的專業(yè)特色，能夠滿足不同層次、不同課程的實驗教學(xué)需要。不僅因為實驗設(shè)施昂貴、實驗費用高昂、實驗項目危險而不能開展的實驗提供虛擬仿真實驗手段，還為學(xué)生提供了實踐和創(chuàng)新的平臺，實現(xiàn)了大學(xué)生素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育的有效結(jié)合，為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和水平提供了有力的技術(shù)手段。

（3）實現(xiàn)資源共享

虛擬仿真實訓(xùn)中心資源共享是通過網(wǎng)絡(luò)信息化建設(shè)，以虛擬仿真實訓(xùn)中心軟件資源為核心，基于校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源共建共享。利用資源共享，可以更加充分地發(fā)揮虛擬仿真教學(xué)平臺的作用，但是目前存在以下幾個方面的缺點，一是仿真平臺實訓(xùn)項目偏少，導(dǎo)致共享資源庫資源不全面，二是目前公共互聯(lián)網(wǎng)的帶寬也限制了虛擬仿真程序的動態(tài)加載運行。

針對上述問題， 計劃開展以下幾方面工作：

①增加已建成的虛擬仿真實驗平臺的仿真實驗項目；

②擴大虛擬仿真實驗教學(xué)資源的共享范圍：從虛擬仿真實驗項目共享范圍與建設(shè)同步、校內(nèi)外共享同步、底層開發(fā)平臺的開放和共享、虛擬仿真實驗教學(xué)管理資源的共享等四個方面建設(shè)完善中心虛擬仿真實驗資源的網(wǎng)絡(luò)共享平臺；

③加強中心系統(tǒng)仿真網(wǎng)絡(luò)實驗平臺的建設(shè)，將實訓(xùn)中心的機房提供網(wǎng)絡(luò)開放的新模式，基于校園網(wǎng)絡(luò)，通過虛擬設(shè)備平臺搭建合理的典型實驗項目，并通過網(wǎng)絡(luò)平臺不受時間、地點的限制完成項目，使實訓(xùn)中心真正做到24小時不間斷的開放實訓(xùn)。

[1]李小萍,我國核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策分析[J].企業(yè)經(jīng)濟，2012（5）：164-167

[2]朱偉暐,核電機組廠用電系統(tǒng)仿真分析方法研究[D].中國電力科學(xué)研究院,2015.

[3]代飛,林閩,張瑩高.高職實訓(xùn)教學(xué)中網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真實訓(xùn)室的重要性研究[J].信息與電腦(理論版)，2014（9）：199.

[4]管煜,虛擬仿真實訓(xùn)平臺的研究與設(shè)計[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（22）：149.

TM623.4

A

黃銀蓉(1984-), 女, 碩士研究生，廣安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，助教, 主要從事應(yīng)用電子及控制系統(tǒng)研究.

Email：178600251@qq.com